ЛЕНТОЧНЫЙ ТРАНСПОРТЕР

Полезная модель относится к подъемно-транспортному машиностроению, а именно к ленточным транспортерам-конвейерам, в которых применяются устройства натяжения ленты.
Известны ленточные конвейеры [Л.Г.Шахмейстер. Теория и расчет ленточных конвейеров. - М.: Машиностроение, 1997, стр.191], основными элементами в которых являются приводной и натяжной барабаны, охваченные лентой, и механизм перемещения оси натяжного барабана, обеспечивающий настройку требуемого натяжения ленты путем установки соответствующего положения натяжного барабана.
Известные ленточные транспортеры-конвейеры довольно просты, однако, при изменении скорости их работы и нагрузки на них в них зачастую происходит проскальзывание ленты, что снижает надежность и долговечность конвейера.
Указанный недостаток в значительно меньшей степени свойственен натяжному гидравлическому устройству для конвейеров [авторское свидетельство СССР №126788, МПК B65G 23/44, опубл. 01.01.1960 г.]. Это устройство содержит ленту, охватывающую приводной барабан и установленный на направляющих натяжной барабан, ось которого соединена со штоком управляемого привода поступательного движения, а также датчик напряжения, взаимодействующий с одной из ветвей ленты и соединенный с управляющим входом управляемого привода. При изменении скорости работы конвейера или нагрузки на нем натяжение соответствующей ветви ленты меняется, датчик это фиксирует, формирует сигнал об этом, сигнал поступает на управляемый привод поступательного движения, и шток последнего изменяет положение натяжного барабана, корректируя его первоначальную настройку.
Вероятность проскальзывания ленты данного транспортера-конвейера намного меньше, чем у обычных конвейеров-аналогов. Тем не менее, она, все же, остается значительной. А это не позволяет повысить эффективно надежность и долговечность транспортера.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является ленточный транспортер [патент RU №104925, МПК B25G 23/44, опубл. 27.05.2011 г.], включающий в себя приводной барабан с управляемым приводом вращательного движения, ленту, охватывающую приводной барабан и установленный на направляющих натяжной барабан, ось которого соединена со штоком управляемого привода поступательного движения, компаратор, выход которого соединен с блоком определения модуля сигнала, связанным с управляющим входом привода поступательного движения, первый тахогенератор, входной вал которого кинематически связан с валом приводного барабана, а выход - с первым входом компаратора, второй тахогенератор, входной вал которого кинематически связан с осью натяжного барабана, измерительный преобразователь момента сопротивления, установленный между приводным барабаном и его приводом вращательного движения, измерительный преобразователь силы натяжения ленты, связанный со штоком управляемого привода поступательного движения, блок деления сигналов, первый вход которого соединен с выходом преобразователя момента, а второй - с выходом преобразователя силы натяжения ленты, блок умножения сигналов, первый вход которого соединен с выходом блока деления, а второй - с выходом первого тахогенератора, и сумматор сигналов, первый вход которого подключен к выходу блока умножения, второй вход - к выходу второго тахогенератора, а выход - ко второму входу компаратора.
Транспортер-прототип в эксплуатации намного более надежен, чем другие, однако имеет, все же, существенный недостаток. Устранение проскальзывания ленты в нем происходит за относительно большое время - до нескольких секунд. Это приводит к износу ленты и не дает возможность получить высокую надежность транспортера.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение надежности транспортера за счет сокращения времени устранения проскальзывания.
Указанный технический результат достигается тем, что в ленточном транспортере, включающем приводной барабан с управляемым приводом вращательного движения, ленту, охватывающую приводной барабан и установленный на направляющих натяжной барабан, ось которого соединена со штоком управляемого привода поступательного движения, содержащий компаратор, выход которого соединен с блоком определения модуля сигнала, связанным с управляющим входом привода поступательного движения, первый тахогенератор, входной вал которого кинематически связан с валом приводного барабана, а выход - с первым входом компаратора, второй тахогенератор, входной вал которого кинематически связан с осью натяжного барабана, измерительный преобразователь момента сопротивления, установленный между приводным барабаном и его приводом вращательного движения, измерительный преобразователь силы натяжения ленты, связанный со штоком управляемого привода поступательного движения, блок деления сигналов, первый вход которого соединен с выходом преобразователя момента, а второй - с выходом преобразователя силы натяжения ленты, блок умножения сигналов, первый вход которого соединен с выходом блока деления, а второй - с выходом первого тахогенератора, и сумматор сигналов, первый вход которого подключен к выходу блока умножения, второй вход - к выходу второго тахогенератора, а выход - ко второму входу компаратора, новым является то, что транспортер снабжен усилителем с регулируемым коэффициентом усиления, вход которого соединен с выходом блока определения модуля, и дополнительным компаратором, первый вход которого соединен с выходом усилителя, второй вход - со входом задания скорости привода вращения приводного барабана, а выход - с управляющим входом этого привода.
2
2
2
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 приведены зависимости коэффициента трения f скольжения материала транспортерной ленты по материалу барабана транспортера от относительной скорости V скольжения ленты по барабану (здесь a - кривая, соответствующая нагрузке на ленту ≈2 Н/см; b - кривая соответствующая нагрузке ≈4 Н/см; c - кривая, соответствующая нагрузке ≈8 Н/см); на фиг.2 показана схема предлагаемого ленточного транспортера.
При разработке полезной модели используется зависимость коэффициента трения f скольжения материала транспортерной ленты по материалу барабана транспортера от относительной скорости V скольжения ленты по барабану по результатам экспериментальных исследований (В.Н.Беляев, В.Л.Бидерман, И.Е.Городецкий и др. Детали машин. - М.: Машгиз, 1951, стр.15-19).
ТРЕНИЯ
ЛЕНТЫ ПО БАРАБАНУ
Как видно из фиг.1, коэффициент трения f скольжения при увеличении относительной скорости скольжения V поверхностей образующих пару трения, как правило имеет максимум, до которого f возрастает, а после которого - убывает. С увеличением нагрузки этот максимум смещается в сторону уменьшения V, и оказывается, что при реальных скоростях скольжения ленты по барабану с ростом V величина f, практически, только убывает. Если относительную скорость скольжения V в этом случае уменьшать, то f будет практически всегда возрастать. Но уменьшать V при работе ленточного транспортера можно путем уменьшения скорости вращения приводного барабана Юпр. Если эту скорость при проскальзывании ленты по барабану уменьшать, то коэффициент трения f будет возрастать (при проскальзывании V обычно лежит как раз в диапазоне, показанном на фиг.1). Но если возрастает коэффициент трения, то при силе F натяжение ленты, играющей роль силы нормального давления ленты на барабан, увеличивается и сила трения F=f·F. Но если будет увеличиваться сила трения, то это будет способствовать уменьшению и проскальзывания ленты. Совместное действие увеличения силы F и коэффициента f в результате приведет к более быстрому устранению проскальзывания, чем в прототипе.
Схема ленточного транспортера, использующая зависимости, показанные на фиг.1, включает в себя приводной барабан 1 (фиг.2) с управляемым приводом вращательного движения 2 (в настоящее время это обычно привод с бесступенчатым регулированием скорости, позволяющий производить плавные разгон и торможение конвейера), ленту 3, охватывающую натяжной барабан 4. Ось 5 барабана 4 соединена со штоком 6 управляемого привода поступательного движения 7 (этот привод выполнен самотормозящимся). С валом приводного барабана 1 кинематически связан входной вал первого тахогенератора 8, с осью 6 натяжного барабана 4 кинематически связан входной вал второго тахогенератора 9. Между приводным барабаном 1 и приводом вращательного движения 2 установлен измерительный преобразователь 10 момента сопротивления, а со штоком 6 связан измерительный преобразователь 11 силы натяжения ленты. Указанный преобразователь настроен так, что на его выходе при работе возникает сигнал F/K. (F - сила натяжения ленты, K - масштабный коэффициент). Выходы измерительных преобразователей 10 и 11 соединены с блоком деления сигналов 12, причем выход преобразователя 10 подключен к первому входу блока 12, через который вводится делимое, а выход преобразователя 11 - ко второму входу этого блока, через который вводится делитель. Выход блока деления 12 соединен с блоком умножения сигналов 13. С этим же блоком соединен выход первого тахогенератора 8 (выход блока 12 связан с первым входом блока 13, а выход тахогенератора 8 - со вторым входом блока 13). Выход блока 13 подключен к первому входу сумматора 14. Второй вход сумматора подключен к выходу второго тахогенератора 9. Выход сумматора 14 соединен со вторым входом первого компаратора 15, а выход первого тахогенератора 8 соединен с первым входом первого компаратора 15 (второй выход компаратора - вычитательный). Выход первого компаратора 15 связан с блоком определения модуля сигнала 16, а выход этого блока соединен с управляющим входом привода поступательного движения 7. В дополнении к этому транспортер снабжен усилителем 17 с регулируемым коэффициентом усиления и вторым компаратором 18. Вход усилителя 17 подключен к выходу блока определения модуля сигнала 16, а выход усилителя 17 соединен с первым (вычитающим) входом второго компаратора 18 (первый вход этого компаратора соединен со входом B задания скорости привода вращения барабана 1). Выход же второго компаратора 18 соединен с управляющим входом привода 2.
Ленточный транспортер работает следующим образом.
Перед работой транспортера привод поступательного движения 7 настраивают априорно заданным сигналом A. Коэффициент усиления усилителя 17 также настраивают, используя данные, полученные ранее при предшествующей эксплуатации транспортера. Далее сигналом B запускают транспортер с требуемой скоростью (на первом входе компаратора 18 в это время сигнал равен «0»).
В режиме работы транспортера без проскальзывания ленты технически реализуется зависимость:
н
пр
пр
пр
пр
ω=ω(1-ε)=ω(1-K*M/F)=ω-ω*K*M/F,
откуда следует условие надежной работы транспортера без проскальзывания ленты:
ω<sub>пр</sub>=ω<sub>н</sub>+ω<sub>пр</sub>*K*M/F.
(*)
ПР
Н
Здесь ω и ω - угловые скорости вращения приводного и натяжного барабанов, M - момент сопротивления, F - сила, создаваемая механизмом натяжения ленты, K -масштабный коэффициент, ε - коэффициент упругого скольжения ленты.
пр
н
ПР
Если транспортер работает нормально, без проскальзывания ленты, то преобразователь момента 10 выдает сигнал M. Этот сигнал поступает в блок деления 12. Сюда же поступает сигнал F/K. от преобразователя силы 11, обусловленный настроечным сигналом A. В блоке 12 сигнал M делится на F/K и на выходе появляется сигнал K M/F. Этот сигнал поступает на блок умножения 13 и умножается на сигнал ω, поступающий от тахогенератора 8. В результате на выходе блока 13 появляется сигнал, представляющий собой поправку на упругое скольжение ленты. Сумматором 14 этот сигнал складывается с сигналом ω, поступающим от тахогенератора 9, что дает скорректированный сигнал о скорости вращения натяжного барабана 4. Указанный сигнал с выхода сумматора 14 подает на вычитающий вход компаратора 15, где сравниваются с сигналом ω, поступающим от тахогенератора 8. В рассматриваемом режиме работы транспортера результата сравнения (сигнал на выходе компаратора) равен «0» и привод поступательного перемещения 7 оставляет шток 6 в положении, заданном сигналом А. Если же режим работы транспортера меняется (начинается проскальзывание ленты), сигналы на выходах тахогенераторов 8 и 9 становятся отличающимися друг от друга на величину, большую, чем обусловлена упругим скольжением. На входах компаратора 15 сигналы оказываются по величине разным, и на его выходе появляется сигнал, отличный от «0». Чем больше проскальзывание, тем этот сигнал будет больше. Через блок определения модуля сигнала 16 он подается на управляющий вход управляемого привода поступательного движения 7 и заставляет шток 6 совершить дополнительное движение, увеличивающее натяжение ленты. Одновременно с этим, с выхода блока 16 сигнал поступает на вход усилителя 17, а затем на вычитающий (первый) вход компаратора 18. Вычитаясь из сигнала B, он уменьшит сигнал на выходе компаратора 18, что приведет к уменьшению уровня сигнала, подаваемого на управляющий вход привода 2, и снижение его скорости. Последнее приводит к увеличению коэффициента трения скольжения ленты по барабану. Совместно с увеличением силы натяжения ленты увеличение коэффициента трения приведет к тому, что проскальзывание ленты будет уменьшаться быстрее, чем при только увеличении силы натяжения. Когда проскальзывание прекратится, на выходе компаратора 15 сигнал станет равным «0» и привод 7 со штоком 6 остановится. Поскольку привод 7 самотормозящийся, шток 6 зафиксируется в новом положении, и новое натяжение ленты также зафиксируется. Сигнал на выходе усилителя 17 при этом также станет равным «0». Скорость привода 2, заданная ранее сигналом B, восстановится. Но поскольку проскальзывание устранено, и скорость относительного скольжения ленты 3 и барабана 2 существенно уменьшена (она соответствует только упругому скольжению ленты по барабану), то коэффициент трения f ленты по барабану окажется близким к максимальному для данной пары, и проскальзывание не возникает. Таким образом, в предложенном ленточном транспортере устранение проскальзывания будет происходить быстрее, чем в прототипе.
пр
И хотя при устранении проскальзывания будет несколько снижаться скорость ω, в целом производительность транспортера не уменьшится. Все это вместе приведет к повышению надежности транспортера, причем без снижения производительности, что является полезным техническим результатом разработки предложенной полезной модели.