Устройство ленточного конвейера: барабаны, роликоопоры, рама, схема
Ленточный конвейер выглядит просто: лента едет по кругу и несёт груз, а за этой простотой прячутся семь-восемь узлов, и у каждого свой норматив, свой ресурс и своя собственная точка отказа. Спутать функцию отклоняющего барабана с натяжным несложно. Сэкономить на амортизирующей роликоопоре в зоне загрузки - ещё проще. Тогда лента рвётся уже через месяц вместо расчётного года. Дальше - по каждому узлу: что он делает, какие у него типовые размеры по ГОСТ 22644-77 и ГОСТ 22645-77, и на чём обычно ошибаются при монтаже.
Если по итогам разбора нужно свериться с конкретной моделью барабана, роликоопоры или самой ленты под вашу трассу, инженер remen.ru поможет подобрать комплектующие под расчётные параметры.
Что в статье
Из каких узлов состоит ленточный конвейер: полная схема сверху вниз?
Хвостовая часть принимает груз. Головная - отдаёт его через приводной барабан. Всё остальное оборудование расставлено между этими двумя точками и решает одну из трёх задач: нести ленту, тянуть её или следить, чтобы она не сошла с трассы. Если тип транспорта ещё не выбран и вопрос стоит «лента или скребок», разница разобрана в статье «Скребковый или ленточный конвейер» - здесь же ленточный конвейер разбирается как готовая конструкция, узел за узлом, без сравнения с другими типами тягового органа.
Порядок вдоль трассы такой - от хвоста, где груз попадает на ленту, до головы, где стоит приводной барабан и происходит основная разгрузка:
- Загрузочный узел.
- Верхняя ветвь ленты.
- Роликоопоры верхней ветви.
- Приводной барабан.
- Наружный очиститель ленты.
- Нижняя ветвь ленты.
- Отклоняющий барабан.
- Натяжной барабан.
Рама держит всё это по всей длине трассы, а вдоль неё идёт ещё один, отдельный контур - датчики схода, тросовые выключатели и защитные ограждения, разбираем их дальше, в последнем разделе статьи. Для строго вертикального подъёма барабанная схема не годится вообще. Там работает нория - про крепление её ковшей рассказывает статья «Норийные ковши и болты».
Какие бывают барабаны: приводной, натяжной, отклоняющий, отжимной?
Жёсткой сцепки между приводным барабаном и лентой нет вообще. Только трение: барабан соединён с приводной станцией и раскручивает ленту исключительно за счёт контакта двух поверхностей под нагрузкой, а если этого трения не хватает - лента буксует независимо от мощности привода. У натяжного барабана задача обратная - не тянуть, а держать запас натяжения. Обычно он стоит в хвостовой части и перемещается натяжным устройством. Тягу отклоняющий барабан не создаёт. Он лишь меняет направление хода ленты и часто ставится вплотную к приводному именно для того, чтобы увеличить его угол обхвата - тогда диаметр отклоняющего барабана берут равным диаметру приводного. Отжимной барабан работает похоже, но с другой геометрией: он прижимает ленту к приводному снаружи, дополнительно наращивая сцепление на тяжело нагруженных конвейерах.
Диаметр барабана не берут произвольно. Ряд этот унифицирован. ГОСТ 22644-77 задаёт номинальные диаметры приводных и неприводных нефутерованных барабанов: 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1400, 1600, 2000 и 2500 мм, и расчётное значение округляют строго до ближайшего числа из этого ряда, без запаса вверх. Ширину барабана привязывают к ширине ленты - тот же ГОСТ нормирует её в диапазоне 300-3000 мм для конвейеров общего назначения и карьерных исполнений, а вес и запас по длине рулона под конкретную ширину и толщину считает статья «Вес и размеры конвейерной ленты». Больше диаметр - выше цена и монтажный габарит, а меньше расчётного - хуже лента: перегиб на слишком малом барабане ускоряет усталостное растрескивание обкладки и каркаса.
Зачем барабану футеровка и как она связана с углом обхвата?
Причина пробуксовки почти всегда одна. Между гладким металлом барабана и резинотканевой лентой не хватает трения - особенно во влажной или запылённой среде, где вода и мелкая пыль скапливаются в пятне контакта и снижают сцепление ещё сильнее. Футеровка решает это напрямую: рифлёный профиль работает как дренаж, выводя влагу и пыль наружу вместо того, чтобы дать им копиться под лентой. Твёрдость футеровки тоже не берут наугад. Эластомер держат в пределах 60-80 единиц для резины и 80-90 для полиуретана: чем жёстче материал, тем выше стойкость к абразиву, но ниже коэффициент трения на сухой чистой поверхности - выбор всегда идёт от условий эксплуатации, а каталожная цифра твёрдости тут лишь ориентир. Логика та же и для самой обкладки ленты. Материал разобран в статье «Покрытие конвейерной ленты».
С футеровкой тесно связан угол обхвата приводного барабана: чем он больше, тем выше сцепление ленты с барабаном при том же натяжении. Точной табличной нормы на этот угол в открытых источниках нет. Тут источники расходятся. Коммерческие расчётные методики называют то 180-210° для одиночного барабана без обводки, то 270-290° при обводе через отклоняющий барабан, а при двухбарабанном (тандемном) приводе суммарный угол обхвата на паре барабанов доходит до 400-420° - это расчётная величина под конкретную схему привода, справочной таблицей её не заменить. Увеличивают угол обхвата тремя способами: ставят отдельный отклоняющий барабан вплотную к приводному со стороны сбегающей ветви, добавляют отжимной барабан, который прижимает ленту снаружи, либо переходят на двухбарабанный привод целиком.
Дальше начинается конкретный подбор. Диаметр барабана, футеровка, роликоопоры - изделия под расчётные параметры трассы, и здесь инженер remen.ru сравнит характеристики под вашу нагрузку и абразивность груза.
Получить консультацию инженера
Какие бывают роликоопоры и почему их шаг разный на разных участках трассы?
| Тип роликоопоры | Где стоит | Назначение |
|---|---|---|
| Плоская (П/Н) | Лёгкие короткие конвейеры, нижняя ветвь | Простая поддержка ленты без желобообразования |
| Желобчатая 3-роликовая (Ж) | Верхняя (рабочая) ветвь, базовый вариант | Формирует жёлоб для сыпучего груза |
| Желобчатая 5-роликовая | Тяжело нагруженные широкие конвейеры | Плавный профиль ленты, выше несущая способность при той же ширине и скорости |
| Амортизирующая (дисковая, резинокольцевая) | Зона загрузки | Гасит удар падающего груза, защищает ленту от порезов |
| Центрирующая (самоустанавливающаяся) | Периодически по трассе | Разворачивается при сходе ленты и создаёт корректирующую силу |
| Возвратная (плоская или дисковая очистная) | Нижняя ветвь | Несёт порожнюю ленту, диски не дают налипать просыпи |
Ряд этот шире, чем принято думать. Полный нормативный набор углов наклона боковых роликов по ГОСТ 22645-77: 10, 15, 20, 25, 30, 35, 45 и 60°, хотя на практике чаще встречаются только 20°, 35° и 45° - более пологие и более крутые углы применяют под нетиповые задачи, а диаметр ролика стандартизован отдельным рядом значений от 63 до 245 мм и выбирается по ширине ленты и расчётной нагрузке. Центрирующая роликоопора работает на простой механике: при поперечном сходе ленты силы взаимодействия с роликами смещаются относительно центрального узла поворота, опора разворачивается в направлении хода ленты и этим создаёт корректирующую силу. Без датчиков. Без электроники. Чисто механически.
Шаг здесь тоже нормирован. Пособие к СНиП 2.05.07-85 задаёт его в зависимости от ширины ленты: для 1000-1200 мм на верхней ветви - 0,9-1,4 м, для более узкой ленты 400-500 мм - 1,0-1,6 м, а на нижней ветви расстояние берут в 2-2,5 раза больше, чем на верхней, но не более 3,5 м. Порожняя лента почти не провисает, и частая поддержка ей не нужна. На выпуклых участках трассы шаг, наоборот, уменьшают вдвое.
В зоне загрузки правило другое. Куда строже: под воронкой ставят не менее трёх амортизирующих роликоопор с шагом 0,4-0,5 м, потому что именно там лента принимает удар падающего груза, а типовой метровый шаг такую нагрузку попросту не выдержит. Экономия именно на этом узле чаще всего и рвёт обкладку в первые месяцы работы нового конвейера. Как вообще считают ресурс ленты и от чего он зависит - в статье «Износ конвейерной ленты».
Как работает натяжное устройство: винтовое, грузовое, автоматическое?
Подтягивать барабан вручную по мере вытяжки ленты приходится только на одной схеме - винтовой. Это механизм периодического действия: он не самокомпенсируется, зато простой и дешёвый, и поэтому его ставят именно на коротких лёгких трассах, где вытяжка ленты небольшая. Пособие к СНиП 2.05.07-85 даже нормирует ход барабана в зависимости от длины конвейера: 320 мм для трасс до 15 м, 500 мм для трасс до 25 м и 800 мм для трасс 25-50 м, а дальше винтовой ход перестаёт справляться с накопленной вытяжкой ленты.
Грузовое, оно же гравитационное устройство, работает иначе: подвижная тележка с натяжным барабаном подвешена на грузе, и натяжение поддерживается автоматически, само подстраиваясь под колебания нагрузки и температурное удлинение ленты. Его ставят на длинных и тяжёлых. Обычно на холостой ветви в средней части трассы или сразу после приводного барабана, а при большом числе грузов конструкцию усложняют до полиспастной схемы, снижая тем самым требуемую массу груза при том же усилии.
Автоматическое устройство с электроприводом идёт дальше обоих. На очень длинных конвейерах, где нагрузка меняется во времени, а натяжение нужно держать с высокой точностью, натяжная тележка соединена тросами с барабаном лебёдки, а динамометр в реальном времени управляет электродвигателем в соответствии с фактическим натяжением ленты. Полный ход при этом складывается из двух частей: монтажного хода под стыковку ленты и рабочего хода, компенсирующего её упругое и остаточное удлинение в эксплуатации. Как выставить и проверить уже смонтированное натяжение вручную - отдельная тема, разобранная в статье «Как натянуть конвейерную ленту».
Из чего сварена рама конвейера и почему её выставка решает судьбу ленты?
Секционность рамы - прямое требование монтажа. Отдельные секции небольшой длины дают конструкции достаточную гибкость, чтобы встать на неровное основание, и при этом сохраняют нужную жёсткость под нагрузкой. Материал - сварные профили: уголок, швеллер, гнутый лист. Для мобильных исполнений применяют облегчённые варианты. Это скорее исключение, чем массовая практика.
Стационарная рама - это надолго: она рассчитана на трассы от 3 до 3000 м и крепится к фундаменту капитально, а передвижная и переносная работает иначе - на коротких участках от 2 до 20 м, стоит на опорных лыжах или колёсах, обычно с упрощённым винтовым натяжением, и её задача одна: быстро переставить конвейер на новую точку без полного демонтажа.
Чаще всего дело не в ленте, а в раме и барабанах. Механики выставляют их «на глаз», без уровня и рулетки. Лента начинает уходить в сторону буквально с первого пуска. Правило простое: оси приводного, натяжного и отклоняющих барабанов должны быть строго параллельны друг другу и перпендикулярны продольной оси конвейера. Проверяют это инструментом. Не глазомером бригады монтажников.
Как устроен загрузочный узел, чтобы груз не рвал ленту?
Лоток ставят под углом 10-15° к горизонту, а его размеры считают от ширины ленты B: длина - примерно 1,2-2,0·B, высота - 0,3-0,5·B. Идеальная форма передней стенки воронки - параболическая, но на практике её чаще выполняют из одного-двух прямолинейных участков, потому что это дешевле в изготовлении и достаточно близко к идеалу по эффекту.
Высоту свободного падения груза тоже нормируют: 0,15-0,25 м при ширине ленты до 800 мм и 0,3-0,5 м при ширине от 1000 мм. Перекрытие плоскости падения нижней кромкой желоба минимум на 150-200 мм заметно снижает повреждения обкладки. Первый удар принимает на себя стенка короба - лента остаётся защищена. Под самой зоной удара обычно ставят износостойкую футеровку и те же амортизирующие роликоопоры с шагом 0,4-0,5 м, о которых шла речь выше. Без них лента рвётся именно тут в первую очередь.
Борта загрузочного лотка делают с небольшим расширением по ходу ленты, а снизу к ним крепят резиновые уплотнительные полоски. Материал остаётся в тракте. Просыпь по краям гасится.
Чем разгрузка с барабана отличается от разгрузки на ходу трассы?
Плужковый сбрасыватель - металлический лист поперёк ленты под углом 35-40° с резиновой кромкой внизу для контакта с полотном, и плюсы у него понятные: простая конструкция, непрерывное действие, небольшая масса. Минус один - но существенный: повышенное истирание ленты. Плужковые сбрасыватели держат преимущественно на конвейерах со скоростью ленты до 1 м/с: на более быстрой трассе контакт с плужком съедает верхнюю обкладку заметно быстрее.
Барабанная разгрузочная тележка работает иначе. Подвижная тележка с двумя барабанами поднимает ленту наверх и перегибает её через верхний барабан, а груз сходит вниз в любой точке хода тележки - обычно на скорости самой тележки 0,2-0,4 м/с. Трипер дороже и сложнее плужкового варианта. Зато он не истирает ленту так сильно и допускает более высокие рабочие скорости конвейера. Выбор между двумя вариантами обычно решает не цена узла - его решает совокупная стоимость владения лентой на конкретной трассе, а как её считают, разбирает статья «ТСО конвейерной ленты».
Зачем конвейеру два очистителя ленты сразу?
Рабочая кромка наружного очистителя - обычно полиуретан, иногда со вставками твёрдого сплава или нержавеющей стали. Систему часто делают многоступенчатой: первичный скребок снимает верхний слой и основную массу материала, вторичные добирают то, что прилипло мельче и плотнее. Такая связка даёт степень очистки до 95%. Не до 100%. Остаток едет дальше.
Дальше остаток едет на холостую ветвь. Рано или поздно он оказывается под натяжным или отклоняющим барабаном, где абразивные частицы ускоряют износ футеровки, протирают ленту в месте контакта и оседают пятнами по ширине полотна - именно такая асимметрия способна столкнуть ленту в сторону. Внутренний плужковый очиститель перехватывает эти остатки ещё до барабана. Экономия на этом узле не заметна сразу. Проявляется она позже - через несколько месяцев ускоренным износом футеровки, которую придётся менять раньше расчётного срока.
Где стоит приводная станция и почему не всегда прямо на барабане?
Компактнее всего - мотор-редуктор напрямую на вал барабана: меньше деталей, ниже потери на передачу, но и плата своя - монтаж требует точной центровки редуктора относительно барабана. Берут её там, где габарит и простота важнее ремонтопригодности - на конвейерах малой и средней мощности.
На мощных и длинных конвейерах чаще ставят выносной редуктор, соединённый с барабаном через муфту или клиноремённую передачу - здесь и ремонт проще: ремни или муфту меняют без демонтажа самого барабана, а тяжёлый редуктор можно вынести туда, где это конструктивно удобнее. Принцип работы клиноремённой передачи и её слабые места - буксовку, вытяжку, перекос шкивов - разбирает статья «Ремённая передача», а каталог самих ремней под расчётную мощность - в разделе «Приводные ремни» на remen.ru.
На наклонных конвейерах приводная станция несёт ещё и обгонную муфту с тормозом: без них гружёная лента при остановке привода покатится назад под собственным весом груза. Это не гипотетический риск. Это расчётный сценарий, под который закладывается защита.
Какие устройства безопасности обязательны вдоль трассы конвейера?
Расстояние от края ленты до датчика схода - около 10% её ширины, с каждой стороны трассы, а срабатывание обычно двухступенчатое: отклонение на 15° даёт предупредительный сигнал, отклонение на 30° - аварийное отключение привода. Реле контроля скорости работает по другому принципу: оно ловит пробуксовку, отключая привод, если скорость ленты падает до 75% от номинальной и держится такой дольше нескольких секунд. Спутать эти два датчика легко. Формально оба «следят за лентой». Реагируют они на разные физические явления. В закупочной документации их иногда путают местами.
Тросовый выключатель аварийной остановки тянется вдоль всей трассы. Дёрнуть трос можно в любой точке - цепь управления разомкнётся. Требования тут нормирует ГОСТ 12.2.022-80: участки трассы, где запрещён проход людей, а также передвижные конвейеры без кожухов и конвейеры ниже уровня пола ограждают перилами высотой не менее 1,0 м со сплошной обшивкой понизу не менее 0,15 м, а на участках вне зоны видимости оператора та же норма требует ещё и двустороннюю предупредительную звуковую или световую сигнализацию, включающуюся автоматически до пуска привода. Конвейеры короче 10 м дополнительно оснащают аварийными кнопками в головной и хвостовой частях - это прямое требование ГОСТ 12.2.022-80. На шахтных и взрывоопасных объектах к этому добавляются требования к самой ленте - антистатичность и трудновоспламеняемость, они разобраны в статье «Шахтная конвейерная лента».
Заклинивший от пыли и грязи ролик выглядит мелочью. За считаные недели он протирает ленту в одной точке до дыры - именно поэтому ежедневный визуальный осмотр роликов входит в регламент обслуживания не для галочки. Это самая дешёвая линия защиты. Дешевле любого датчика.
Частые вопросы
Чем датчик схода ленты отличается от реле контроля скорости? Работают эти два датчика по-разному. Датчик схода следит за поперечным смещением полотна относительно роликоопор и срабатывает по углу отклонения ленты - обычно 15° на предупреждение и 30° на аварийную остановку, а реле контроля скорости следит совсем за другим: за пробуксовкой ленты на приводном барабане, и отключает привод, если фактическая скорость падает до 75% от номинальной. Оба датчика формально «про ленту». Проверяют они разную физику - путать их при закупке не стоит.
Почему лента сходит с роликоопор, если она сама не повреждена? Дело обычно в раме и барабанах. Оси приводного, натяжного и отклоняющих барабанов должны быть строго параллельны друг другу и перпендикулярны продольной оси конвейера, а при монтаже «на глаз», без проверки уровнем, лента начинает уходить в сторону уже с первого пуска.
Какой шаг роликоопор ставить в зоне загрузки груза? Под воронкой ставят не менее трёх амортизирующих роликоопор с шагом 0,4-0,5 м - это в несколько раз чаще, чем типовой шаг 0,9-1,6 м на остальной верхней ветви. Зона загрузки принимает удар падающего груза, и обычный шаг такую нагрузку не держит: экономия здесь - самая частая причина разрыва ленты в первые месяцы работы.
Зачем нужен отклоняющий барабан, если он не тянет ленту? Он меняет направление хода ленты и заодно увеличивает угол обхвата приводного барабана - а чем больше угол обхвата, тем выше сцепление ленты с приводом при том же натяжении. Ставят его вплотную к приводному, со стороны сбегающей ветви. Диаметр обычно берут равным диаметру самого приводного барабана.
Чем винтовое натяжное устройство хуже грузового? Оно не самокомпенсируется. Подтягивать барабан по мере вытяжки ленты приходится вручную, и поэтому его держат только на конвейерах короче 50 м. Грузовое устройство работает автоматически: натяжение подстраивается само под колебания нагрузки, и именно поэтому его ставят на длинных и тяжёлых трассах, где ручная подтяжка физически не успевает за вытяжкой ленты.
Почему на конвейере нужны два очистителя ленты? Наружный очиститель снимает основную массу налипшего материала прямо у приводного барабана. Максимум, что даёт даже многоступенчатая система, - очистка до 95%. Остаток едет на холостой ветви и попадает под натяжной или отклоняющий барабан, где абразив ускоряет износ футеровки и может спровоцировать сход ленты. Внутренний плужковый очиститель перехватывает этот остаток ещё до барабана. Без него защита остаётся наполовину сделанной.
Прошли по всем узлам от загрузки до разгрузки и готовы сверить размеры под свою трассу? Каталог конвейерных лент под конкретную задачу - в разделе «Конвейерные ленты» на remen.ru, а инженер поможет подобрать барабан, роликоопоры или ленту под расчётные параметры конвейера.