ЛЕНТОЧНЫЙ КОНВЕЙЕР С ШАРОВЫМИ ОПОРАМИ

Разработка относится к транспортному машиностроению, в частности к конструкциям ленточных конвейеров с шаровыми опорами для транспортирования пылеобразующих, агрессивных и пожароопасных материалов.
Известен ленточный конвейер с шаровыми опорами, включающий транспортерную ленту с кромками, расположенными вверх, вокруг которой установлены опоры и шары с сепараторами с возможностью прижатия к наружной поверхности ленты (патент JP 2006256781 (А) - 2006-09-28).
Шары используются в качестве направляющих и удерживающих ленту в трубчатой форме с обязательным удержанием ее кромок внахлест. Шары фиксируются уплотнительными прокладками, пластинами и находятся в контакте с этими прокладками и пластинами, что в сумме вызывает значительное повышение коэффициентов трения, приводящих к интенсивному износу сопряженных поверхностей трения и нагреву поверхностей трения триботехнической системы. Не исключено заклинивание в местах контакта поверхностей. Все перечисленное создает дополнительные сопротивления вращению шаров и усложняет конструкцию данного узла. Сопротивление вращению шаров приводит к дополнительным энергозатратам, снижению долговечности и безотказности конструктивных элементов конвейера.
Известен также ленточный конвейер с шаровыми опорами, включающий завернутую С-образно транспортерную ленту с кромками, расположенными вверх на грузовой и порожней ветвях, вокруг которой установлены опоры с шарами, объединенными сепараторами, которые смонтированы между центрами вращения шаров, контактирующих с лентой, и ее наружной поверхностью. (Пат. 2548218. Ленточный конвейер. Давыдов С.Я., Косарев Н П., Валиев Н.Г., Боярских Г.А. Опубл. 20.04.2015. Бюл. №11).
Однако этот конвейер обладает повышенной энергоемкостью (затрат энергии при работе) за счет того, что при вращении шаровые ролики скользят по внутренним поверхностям внешнего кольца, кольцевым дискам и сепаратору. К внешнему кольцу они прижимаются лентой, а к сепаратору силой сопротивления качению шаров по ленте, что приводит к увеличению сопротивления перемещению и снижению срока службы ленты.
Задачей разработки является уменьшение энергозатрат и обеспечение технологичности и надежности конструкции конвейера.
Поставленная задача обеспечивается тем, что у ленточного конвейера с шаровыми опорами, включающего С-образную транспортерную ленту с кромками, расположенными вверх на грузовой и порожней ветвях конвейера, вокруг которых установлены опоры с шарами, объединенными сепараторами, смонтированными между центрами вращения шаров, контактирующих с лентой, и ее наружной поверхностью, опоры снабжены продольными закольцованными дорожками качения, выполненными вытянутыми в два ряда, которые расположены друг над другом с возможностью поочередного прижатия шаров к наружной поверхности ленты, причем дорожки качения установлены вдоль движения ленты.
На фиг. 1 схематично представлено поперечное сечение рабочей ветви ленты заявляемого трубчатого ленточного конвейера, на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1, на фиг. 3 - тело качения (шар) в направляющей.
Ленточный конвейер с шаровыми опорами включает С-образную транспортерную ленту 1 с кромками 2, расположенными вверх на грузовой и порожней ветвях (порожняя ветвь на фигурах не показана) конвейера. Вокруг транспортерной ленты 1 установлены опоры 3, снабженные дорожками качения 4, которые имеют замкнутый (закольцованный) контур. Между наружной поверхностью ленты 1 и дорожками качения 4 вставлены шары (тела качения) 5, распределенные по окружности ленты. Шары 5 объединены сепараторами 6 в замкнутую цепь. Сепараторы смонтированы между центрами вращения шаров 5, контактирующих с завернутой лентой 1, и ее наружной поверхностью. Дорожки качения 4 опор 3 выполнены вытянутыми, например, в виде овала. Дорожки качения 4 имеют 2 прямолинейных ряда 7 и 8, расположенных друг над другом с возможностью поочередного прижатия шаров 5 к наружной поверхности ленты 1, и установлены вдоль движения транспортерной ленты 1. Количество шаров и дорожек качения 4 определяется расчетным путем с учетом упругости ленты, диаметра завернутой ленты и физико-механических свойств транспортируемого материала.
При движении ленты сыпучий материал, особенно пылеобразный, постепенно обжимается этой движущейся лентой и уплотняется, превращаясь в движущуюся пробку, что дает возможность повышенного подъема материала и поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В исходный момент времени лента 1 контактирует в каждой опоре с n или n+1 телами качения. Число n определяется по формуле
,
где  - длина прямолинейного участка дорожки качения 7; t - расстояние между двумя соседними телами качения (шарами).
На фиг. 2 показан контакт ленты с n+1 шарами. Основная часть веса ленты с транспортируемым материалом приходится на нижние опоры, причем в каждой опоре нагрузка воспринимается не одним, а несколькими телами качения. При движении ленты (на фиг. 2 - по стрелке) со скоростью v силы трения между лентой и шарами вовлекают контактирующие с лентой шары во вращение, вследствие чего все шары в замкнутой цепи перекатываются по направляющей 7 с относительной скоростью . После того, как правый верхний шар 5 (фиг. 2) сойдет с прямолинейного участка направляющей 7, в контакте с лентой останется n шаров, а в момент, когда слева на прямолинейный участок выйдет очередной шар, лента снова будет взаимодействовать с n+1 шарами. Распределение нагрузки от ленты между шарами в опоре приводит к уменьшению деформации, снижению сопротивления перемещению и повышению долговечности ленты.
Предлагаемое исполнение опор позволяет распределить приходящуюся на нее нагрузку между несколькими (не менее чем двумя) телами качения и таким образом снизить напряжения на поверхности контакта ленты с телом качения, уменьшить сопротивление перемещению и повысить долговечность ленты.