Навигация по таблицам
- Таблица 1: Углы естественного откоса и максимальные углы наклона конвейеров
- Таблица 2: Максимальные углы наклона для различных типов лент
- Таблица 3: Рекомендуемая скорость ленты в зависимости от материала
Таблица 1: Углы естественного откоса и максимальные углы наклона конвейеров
| Материал | Фракция, мм | Угол естественного откоса в покое, градусы | Максимальный угол конвейера с гладкой лентой, градусы | Максимальный угол конвейера с шевронной лентой, градусы |
|---|---|---|---|---|
| Руда кусковая | 40-100 | 40-45 | 16-18 | 25-35 |
| Щебень | 5-20 | 35-40 | 17-20 | 25-40 |
| Щебень | 20-40 | 38-42 | 18-21 | 28-40 |
| Песок сухой | 0,1-2 | 30-35 | 15-18 | 20-30 |
| Песок влажный | 0,1-2 | 40-45 | 18-20 | 25-35 |
| Уголь рядовой | 0-100 | 40-50 | 17-20 | 25-40 |
| Уголь сортированный | 25-50 | 45-50 | 18-22 | 28-42 |
| Глина сухая | комковая | 35-40 | 16-18 | 22-32 |
| Глина влажная | комковая | 40-45 | 18-20 | 25-35 |
Таблица 2: Максимальные углы наклона для различных типов лент
| Тип ленты | Высота профиля/шеврона, мм | Максимальный угол наклона, градусы | Область применения |
|---|---|---|---|
| Гладкая резинотканевая | - | 16-22 | Горизонтальная и наклонная транспортировка сыпучих материалов |
| Шевронная низкопрофильная | 6-12 | 20-25 | Мелкофракционные и сыпучие материалы на умеренных углах |
| Шевронная среднепрофильная | 14-20 | 25-35 | Транспортировка зерновых, угля, песка, щебня на крутых подъемах |
| Шевронная высокопрофильная | 25-32 | 30-45 | Крупнокусковые материалы, штучные грузы на максимальных углах |
| С гофробортом | борта 40-160 | до 90 | Вертикальная транспортировка мелкофракционных материалов |
Таблица 3: Рекомендуемая скорость ленты в зависимости от материала
| Материал | Фракция, мм | Рекомендуемая скорость ленты, м/с | Максимальная скорость, м/с |
|---|---|---|---|
| Песок, мелкий щебень | 0-10 | 1,6-2,5 | 3,15 |
| Щебень средний | 10-40 | 1,25-2,0 | 2,5 |
| Щебень крупный, руда | 40-120 | 1,0-1,6 | 2,0 |
| Уголь рядовой | 0-100 | 1,6-2,5 | 3,15 |
| Глина, грунт | - | 1,0-1,6 | 2,0 |
Содержание статьи
- 1. Понятие угла естественного откоса материалов
- 2. Зависимость угла наклона конвейера от типа материала
- 3. Типы конвейерных лент и их влияние на максимальный угол наклона
- 4. Расчет скорости ленты для предотвращения скатывания материала
- 5. Конструктивные особенности наклонных конвейеров
- 6. Примеры применения конвейеров различных типов
- 7. Требования нормативных документов к углам наклона конвейеров
- Часто задаваемые вопросы
1. Понятие угла естественного откоса материалов
Угол естественного откоса представляет собой один из ключевых параметров сыпучих материалов, определяющий их поведение при транспортировке. Это угол, образованный свободной поверхностью насыпанного материала с горизонтальной плоскостью, при котором частицы находятся в состоянии предельного равновесия.
Величина угла естественного откоса напрямую связана с коэффициентом внутреннего трения материала и зависит от нескольких факторов. К основным из них относятся шероховатость поверхности частиц, степень увлажнения, гранулометрический состав и форма зерен, а также удельный вес материала. Влажность оказывает существенное влияние на этот параметр: например, влажный песок имеет угол естественного откоса около 40-45 градусов, тогда как сухой песок характеризуется значением 30-35 градусов.
Понимание угла естественного откоса критически важно для проектирования конвейерных систем, поскольку максимальный угол наклона конвейера должен быть меньше угла естественного откоса транспортируемого материала. В противном случае материал будет скатываться назад по ленте, что приведет к снижению производительности и возможному повреждению оборудования.
2. Зависимость угла наклона конвейера от типа материала
Максимально допустимый угол наклона ленточного конвейера определяется физико-механическими свойствами транспортируемого материала и конструктивными особенностями самого конвейера. Согласно действующим нормативным документам, для ленточных конвейеров с гладкой резинотканевой лентой максимальный угол наклона составляет от 16 до 22 градусов в зависимости от типа груза.
Для различных материалов установлены следующие предельные значения. Руда кусковая с фракцией 40-100 мм может транспортироваться на конвейерах с гладкой лентой под углом до 16-18 градусов. Щебень фракции 5-20 мм допускает угол наклона 17-20 градусов, при этом более крупная фракция 20-40 мм позволяет увеличить угол до 18-21 градуса. Сухой песок транспортируется под углом не более 15-18 градусов, однако влажный песок благодаря повышенному сцеплению частиц допускает наклон до 18-20 градусов.
Уголь, в зависимости от размера фракций, может перемещаться под углом 17-22 градуса. Глина в сухом состоянии требует угла не более 16-18 градусов, а во влажном состоянии допускает увеличение до 18-20 градусов. Эти ограничения обусловлены необходимостью обеспечения стабильного перемещения материала без его скатывания назад по ленте.
3. Типы конвейерных лент и их влияние на максимальный угол наклона
Существует несколько типов конвейерных лент, каждый из которых обеспечивает определенные возможности по углу наклона транспортировки. Гладкие резинотканевые ленты являются наиболее распространенными и экономичными, однако они ограничивают угол наклона конвейера значениями 16-22 градуса. Эти ленты применяются для горизонтальной и наклонной транспортировки на небольших углах.
Шевронные конвейерные ленты представляют собой решение для транспортировки материалов под большими углами наклона. На их поверхности расположены поперечные ребра высотой от 6 до 32 миллиметров, образующие шевронный рисунок. Эти выступы препятствуют скатыванию материала назад, позволяя увеличить угол наклона конвейера до 20-45 градусов в зависимости от высоты профиля.
Низкопрофильные шевронные ленты с высотой ребер 6-12 миллиметров применяются для транспортировки на углах 20-25 градусов и подходят для мелкофракционных материалов. Среднепрофильные ленты с ребрами высотой 14-20 миллиметров обеспечивают транспортировку под углом 25-35 градусов и используются для перемещения зерновых культур, угля, песка и щебня. Высокопрофильные шевронные ленты с ребрами 25-32 миллиметра позволяют достичь максимальных углов наклона 30-45 градусов и применяются для крупнокусковых материалов и штучных грузов.
Ленты с гофрированными бортами и поперечными перегородками представляют собой специализированное решение для вертикальной или близкой к вертикальной транспортировки. Они могут обеспечивать перемещение материалов под углами до 90 градусов, однако их применение ограничено мелкофракционными и порошкообразными материалами.
4. Расчет скорости ленты для предотвращения скатывания материала
Скорость движения конвейерной ленты является одним из ключевых параметров, определяющих эффективность и безопасность транспортировки материалов. Выбор оптимальной скорости зависит от ширины ленты, угла наклона конвейера, характеристик перемещаемого груза, способа загрузки и разгрузки, а также конструктивных особенностей роликоопор.
Производительность конвейера Q в тоннах в час определяется по формуле: Q = 3600 × F × v × γ, где F представляет площадь поперечного сечения материала на ленте в квадратных метрах, v - скорость ленты в метрах в секунду, γ - насыпная плотность материала в тоннах на кубический метр. Коэффициент 3600 используется для преобразования секунд в часы.
Для различных материалов установлены рекомендуемые диапазоны скоростей ленты. Мелкофракционные материалы, такие как песок и мелкий щебень размером до 10 миллиметров, транспортируются со скоростью 1,6-2,5 метра в секунду, при этом максимальная скорость может достигать 3,15 метра в секунду. Щебень средней фракции 10-40 миллиметров требует скорости 1,25-2,0 метра в секунду с максимумом 2,5 метра в секунду. Крупнокусковые материалы, включая щебень размером 40-120 миллиметров и руду, перемещаются со скоростью 1,0-1,6 метра в секунду, не превышая 2,0 метра в секунду.
При увеличении длины конвейера свыше 30 метров скорость движения ленты не должна превышать 2 метра в секунду, поскольку более высокие скорости приводят к значительному рассыпанию материала, особенно при транспортировке сыпучих грузов. Для конвейеров со скоростью более 3 метров в секунду необходимо обеспечить повышенную точность изготовления и идеальную балансировку роликоопор и барабанов.
5. Конструктивные особенности наклонных конвейеров
Конструкция наклонных конвейеров имеет ряд особенностей, отличающих их от горизонтальных транспортеров. Важнейшим элементом является система роликоопор, которые поддерживают ленту и груз. На грузовой ветви конвейера роликоопоры устанавливаются с шагом от 800 до 1400 миллиметров в зависимости от веса транспортируемого материала и ширины ленты. Для холостой ветви шаг роликоопор обычно вдвое больше.
Форма роликоопор оказывает существенное влияние на способность конвейера удерживать материал на наклонных участках. Наиболее распространены желобчатые роликоопоры с углом наклона боковых роликов 20, 30 или 35 градусов, которые формируют из ленты желоб, предотвращающий ссыпание материала с краев. При использовании шевронных лент минимальное расстояние между группами роликоопор увеличивается до одного метра для предотвращения контакта ребер с роликами.
Натяжное устройство наклонного конвейера должно обеспечивать постоянное необходимое натяжение ленты во всех режимах работы. Применяются винтовые натяжные устройства для коротких конвейеров и грузовые натяжные устройства с подвешенным грузом для длинных конвейеров. Грузовые натяжки обеспечивают автоматическое поддержание натяжения при растяжении ленты в процессе эксплуатации.
Расположение приводного барабана также имеет значение. При транспортировке на подъем привод обычно размещается в верхней точке конвейера, что обеспечивает лучшее сцепление ленты с барабаном за счет веса транспортируемого материала. Для предотвращения обратного хода груженой ленты при остановке на конвейерах с углом наклона более 6 градусов обязательно устанавливается тормозное устройство.
6. Примеры применения конвейеров различных типов
Ленточные конвейеры с различными типами лент находят широкое применение в разных отраслях промышленности. В горнодобывающей промышленности для транспортировки руды и породы используются мощные конвейеры с резинотросовыми лентами шириной от 1000 до 2000 миллиметров. На открытых разработках и карьерах применяются конвейеры длиной до нескольких километров с углами наклона до 18 градусов на гладких лентах и до 35 градусов на шевронных.
На цементных и асфальтобетонных заводах для транспортировки щебня, песка и других инертных материалов широко используются конвейеры с шевронными лентами. Типичная конфигурация включает загрузочный конвейер под бункером с углом наклона 25-30 градусов, оснащенный шевронной лентой с высотой профиля 16-20 миллиметров. Это позволяет эффективно подавать материал на значительную высоту при ограниченной площади размещения оборудования.
В сельском хозяйстве конвейеры применяются для транспортировки зерновых культур, комбикормов и других сыпучих продуктов. Для этих целей используются конвейеры с гладкими или низкопрофильными шевронными лентами, обеспечивающие бережную транспортировку без повреждения зерна. Углы наклона обычно не превышают 20-25 градусов, скорость ленты поддерживается на уровне 1,5-2,0 метра в секунду.
В портах и терминалах для перегрузки насыпных грузов применяются передвижные конвейеры с телескопическими секциями. Такие конвейеры могут изменять угол наклона от 0 до 18 градусов в процессе работы, что позволяет формировать штабели различной высоты и конфигурации. Для увеличения производительности часто используются ленты шириной 800-1200 миллиметров со скоростью движения 2,5-3,0 метра в секунду.
На предприятиях по переработке отходов и в мусоросортировочных комплексах применяются специализированные конвейеры с износостойкими лентами. Для транспортировки различных фракций отсортированных материалов на разные уровни используются наклонные конвейеры с шевронными лентами, обеспечивающие надежное удержание неоднородного груза под углами до 30-35 градусов.
7. Требования нормативных документов к углам наклона конвейеров
Проектирование и эксплуатация конвейерного транспорта регламентируется рядом нормативных документов. Основным в Российской Федерации является Свод Правил СП 37.13330.2012 «Промышленный транспорт», представляющий собой актуализированную редакцию СНиП 2.05.07-91. Этот документ устанавливает основные требования к проектированию конвейеров различного назначения.
Согласно приложению И данного свода правил, наибольшие углы наклона ленточных конвейеров при транспортировании сыпучих грузов на подъем определяются в зависимости от физико-механических свойств груза, в первую очередь от угла естественного откоса. Для большинства сыпучих материалов максимальный угол наклона конвейера с гладкой лентой находится в диапазоне 16-22 градуса.
Нормативные документы устанавливают, что допустимые углы наклона конвейеров при транспортировании грузов на спуск должны приниматься на 6-8 градусов меньше по сравнению с транспортировкой на подъем. Это связано с необходимостью предотвращения неконтролируемого разгона материала и обеспечения безопасности эксплуатации.
Пособие к СНиП 2.05.07-85 «По проектированию конвейерного транспорта. Ленточные конвейеры» содержит подробные методики расчета основных параметров конвейеров. Документ включает справочные данные о насыпных плотностях материалов, углах естественного откоса и допустимых углах наклона для широкого спектра грузов. Эти данные используются проектировщиками для выбора оптимальных параметров конвейерных установок.
ГОСТ 22644-77 «Конвейеры ленточные. Основные параметры» устанавливает стандартизированные значения ширины лент, скоростей движения и других параметров конвейеров. Согласно этому стандарту, скорость движения ленты для сыпучих грузов варьируется в пределах 0,25-6,3 метра в секунду в зависимости от характеристик транспортируемого материала и назначения конвейера.
Международные стандарты, такие как ISO 5048 и DIN 22101, также содержат требования к проектированию и расчету ленточных конвейеров. При проектировании оборудования для экспорта или использования зарубежных технологий необходимо учитывать соответствие как российским, так и международным нормам.
Часто задаваемые вопросы
Угол наклона конвейера ограничен физическими свойствами транспортируемого материала, в первую очередь углом естественного откоса и коэффициентом трения. При превышении максимально допустимого угла материал начинает скатываться назад по ленте под действием силы тяжести, что приводит к снижению производительности, неравномерной загрузке, повышенному износу ленты и роликов.
Кроме того, при чрезмерном угле наклона увеличивается вероятность ссыпания материала с краев ленты, создаются опасные условия для обслуживающего персонала, возрастает нагрузка на приводную систему. Для безопасной и эффективной работы угол наклона должен быть на 5-10 градусов меньше угла естественного откоса материала в движении.
Выбор типа ленты зависит от угла наклона конвейера и характеристик транспортируемого материала. Гладкая лента применяется при углах наклона до 18-22 градусов и является более экономичным решением. Она подходит для горизонтальной и пологонаклонной транспортировки большинства сыпучих материалов.
Шевронная лента необходима при углах наклона более 18 градусов и рекомендуется для материалов с низким коэффициентом трения или склонных к скатыванию. При выборе высоты шеврона руководствуются правилом: для углов 20-25 градусов достаточно профиля 6-12 мм, для 25-35 градусов требуется 14-20 мм, а для максимальных углов 30-45 градусов необходим профиль 25-32 мм. Также учитывается размер фракции материала - чем крупнее куски, тем выше должен быть профиль.
Производительность наклонного конвейера рассчитывается по формуле Q = 3600 × F × v × γ, где Q - производительность в т/ч, F - площадь поперечного сечения материала на ленте в м², v - скорость ленты в м/с, γ - насыпная плотность материала в т/м³.
Площадь поперечного сечения зависит от ширины ленты, угла наклона боковых роликов и коэффициента заполнения. Для желобчатой ленты с трехроликовыми опорами и углом наклона боковых роликов 20 градусов при ширине ленты 1 м площадь составляет примерно 0,05-0,06 м². При увеличении угла наклона конвейера производительность несколько снижается из-за уменьшения эффективной площади сечения груза. Необходимо также учитывать коэффициенты неравномерности загрузки и использования конвейера по времени.
Оптимальная скорость ленты зависит от типа материала, его фракции и угла наклона конвейера. Для мелкофракционных материалов, таких как песок и мелкий щебень, рекомендуется скорость 1,6-2,5 м/с. Для среднефракционных материалов оптимальной является скорость 1,25-2,0 м/с, а для крупнокусковых - 1,0-1,6 м/с.
При увеличении угла наклона конвейера скорость ленты обычно снижается для обеспечения лучшего удержания материала. На конвейерах длиной более 30 метров скорость не должна превышать 2 м/с во избежание чрезмерного рассыпания груза. Слишком высокая скорость может привести к проскальзыванию материала по ленте и его ссыпанию, а слишком низкая снижает производительность. Выбор скорости осуществляется на основе расчетов и с учетом требований нормативных документов.
Для наклонных конвейеров обязательна установка нескольких систем безопасности. Тормозное устройство необходимо при угле наклона более 6 градусов для предотвращения обратного хода груженой ленты при остановке. Натяжное устройство должно обеспечивать постоянное необходимое натяжение ленты во всех режимах работы.
Система аварийного останова с тросовыми выключателями, расположенными вдоль конвейера, позволяет немедленно остановить оборудование при возникновении опасной ситуации. Устройства контроля схода ленты предотвращают повреждение оборудования при смещении ленты. На конвейерах с углом наклона более 12 градусов необходимы лестничные марши для безопасного передвижения персонала. При транспортировке пылящих или опасных материалов предусматриваются системы пылеподавления и аспирации.
Влажность материала оказывает существенное влияние на его транспортабельность по наклонным конвейерам. Умеренная влажность обычно повышает угол естественного откоса за счет увеличения сцепления между частицами, что позволяет транспортировать материал под большим углом. Например, влажный песок имеет угол естественного откоса 40-45 градусов против 30-35 градусов для сухого, что позволяет увеличить угол наклона конвейера с 15-18 до 18-20 градусов.
Однако чрезмерная влажность может привести к налипанию материала на ленту, ролики и другие элементы конвейера, что затрудняет разгрузку и требует установки дополнительных очистных устройств. Очень влажные или мокрые материалы могут иметь текучую консистенцию, что снижает допустимый угол наклона. Для таких материалов необходимо предусматривать борта на ленте или использовать ленты с закрытыми краями для предотвращения вытекания.
Увеличение угла наклона существующего конвейера возможно путем замены гладкой ленты на шевронную без значительной переделки конструкции. В большинстве случаев потребуется только замена скребков для очистки ленты и, возможно, роликов холостой ветви. Это позволяет увеличить максимальный угол наклона с 18-22 до 25-40 градусов в зависимости от выбранной высоты шеврона.
Однако необходимо учитывать ограничения существующей конструкции. Приводная система должна обеспечивать достаточную тяговую способность для транспортировки груза под увеличенным углом, что может потребовать увеличения коэффициента трения на приводном барабане путем его футеровки. Натяжное устройство должно создавать необходимое натяжение ленты. Рама конвейера должна выдерживать возросшие нагрузки. Перед модернизацией необходимо выполнить полный пересчет конвейера на новые условия эксплуатации.
Ширина ленты рассчитывается на основе требуемой производительности, скорости движения ленты и характеристик транспортируемого материала. Используется формула B = √(Q / (C × v × γ)), где B - ширина ленты в м, Q - производительность в т/ч, C - коэффициент площади сечения груза, v - скорость ленты в м/с, γ - насыпная плотность материала в т/м³.
Коэффициент C зависит от формы ленты, угла естественного откоса материала и угла наклона боковых роликов. Для желобчатой ленты с углом наклона боковых роликов 20 градусов значение C составляет примерно 325, для угла 30 градусов - около 390. После определения расчетной ширины выбирается ближайшая большая стандартная ширина из ряда: 400, 500, 650, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 2000 мм. Также необходимо проверить соответствие ширины ленты максимальному размеру кусков транспортируемого материала.
