ЛЕНТОЧНЫЙ ТРАНСПОРТЕР

Предлагаемая полезная модель относится к подъемно-транспортному машиностроению, а именно к ленточным транспортерам-конвейерам, в которых применяются устройства натяжения ленты.
Транспортеры типа конвейеров, аналогичные предлагаемому, известны. К ним относятся, в частности, ленточные конвейеры, описанные в книге: Л.Г.Шахмейстер. Теория и расчет ленточных конвейеров. - М.: Машиностроение, 1997, стр.191. Основными элементами в них 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. Последнее существенно снижает надежность и долговечность конвейера.
Указанный недостаток в значительно меньшей степени свойственен ленточному конвейеру, защищенному авторским свидетельством СССР №126788, кл. В65G 23/44. Этот конвейер содержит ленту, охватывающую приводной барабан и установленный на направляющих натяжной барабан, ось которого соединена со штоком управляемого привода поступательного движения, а также датчик натяжения, 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 надежность и долговечность транспортера эффективно.
Вместе с тем существует ленточный транспортер типа конвейера, у которого проскальзывание ленты почти всегда при изменениях скорости и колебаниях нагрузки автоматически устраняется, и как следствие надежность и долговечность транспортера повышается эффективно. Указанный транспортер защищен Патентом РФ №96564, кл. B65G 15/28 и принят нами за прототип.
Транспортер-прототип содержит приводной барабан с приводом вращательного движения, ленту, охватывающую приводной барабан и установленный на направляющих натяжной барабан, ось которого соединена со штоком управляемого привода поступательного движения, а также первый и второй тахогенераторы, компаратор и блок определения модуля сигнала; входной вал первого тахогенератора кинематически связан с валом приводного барабана, входной вал второго тахогенератора кинематически связан с осью натяжного барабана, выход первого тахогенератора соединен с первым входом компаратора, выход второго тахогенератора соединен со вторым входом компаратора, выход компаратора соединен со входом блока определения модуля сигнала, а выход блока определения модуля сигнала соединен с управляющим входом управляемого привода поступательного движения; при этом управляемый привод выполнен самотормозящимся.
В нормальном режиме работы транспортера-прототипа, когда нет проскальзывания ленты ни на одном из барабанов, приводной и натяжной барабаны вращаются с одинаковой скоростью. При этом тахогенераторы формируют сигналы равного уровня. Поступая на компаратор, эти сигналы сравниваются, и на вход блока определения модуля сигнала подается сигнал «0». На его выходе также будет сигнал «0». Привод поступательного движения, будучи заранее настроен априорно заданным сигналом А, обеспечивает определенное положение штока и натяжного барабана и нормальное натяжение ленты. Если же на одном из барабанов (чаще всего это бывает на приводном барабане) начинается проскальзывание ленты, то приводной и натяжной барабаны станут вращаться с разной скоростью. На выходе компаратора появится сигнал, отличный от «0». Причем, чем больше проскальзывание, тем больше разница скоростей барабанов, больше разность сигналов и больше (по модулю) сигнал на выходе компаратора. Поступая на вход блока определения модуля, а затем на управляющий вход привода поступательного движения, этот сигнал заставляет шток совершать поступательное движение, увеличивающее натяжение ленты. Увеличение будет происходить до тех пор, пока проскальзывание не прекратится. Скорости барабанов в этом случае уравниваются, сигналы от тахогенераторов также станут равными, на выходах компаратора и блока определения модуля снова будет «0» и привод поступательного движения остановится. Поскольку он самотормозящийся, то шток зафиксируется в новом положении, и новое натяжение ленты также зафиксируется.
Вышеописанная конструкция ленточного транспортера в работе эффективна, так как она при изменении скорости и нагрузки устраняет проскальзывание ленты. Однако, это имеет место лишь в случае транспортеров, предназначенных для перемещения достаточно легких грузов (имеющих массу до 400-500 граммов). Применительно к тяжело нагруженным транспортерам конструкция-прототип работает, все же, недостаточно надежно. Это обусловлено тем, что с увеличением нагрузки при обхвате транспортерной лентой приводного и натяжного барабанов в процессе работы транспортера наблюдается явление упругого скольжения, определяемое коэффициентом упругого скольжения ε, который зависит от нагрузки на ленту. Нагрузка на ленту оценивается коэффициентом тяги:
,
пр
где М - момент сопротивления, F - сила, создаваемая механизмом натяжения ленты, R - радиус приводного барабана.
Приняв:
,
коэффициент тяги можно выразить как
.
Коэффициент упругого скольжения 8 в области упругого скольжения ленты связан с коэффициентом тяги зависимостью:
2
1
2
ε=K·φ=K·K·M/F=K·M/F,
представленной на рис.1. Коэффициент К зависит от радиуса приводного барабана, от свойств ленты и определяет тангенс угла наклона прямой на рис.1. При небольших нагрузках на ленту, когда значение коэффициента φ близко к нулю, коэффициент упругого скольжения ε тоже близок к нулю. При этом передаточное число транспортера:
,
н
пр
н
пр
где D, D - соответственно, диаметры натяжного и приводного барабанов, есть величина постоянная, при D=D близкая к 1. Отсюда вытекает и:
н
пр
ω=ω(1-ε),
н
пр
где ω, ω - угловая скорости натяжного и приводного барабанов, практически равные друг другу.
н
пр
Это и делает устройство-прототип работающим надежно при малых нагрузках. Если же нагрузки на ленту значительны (десятки килограмм и более), коэффициент φ тяги увеличивается, и коэффициент ε тоже. Равенство ω и ω существенно нарушается даже при отсутствии проскальзывания ленты, и прототип работает неверно.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание ленточного транспортера, каждый работал бы надежно при проскальзывании ленты, устраняя его, и при отсутствии проскальзывания при больших нагрузках.
Достигается решение задачи тем, что ленточный транспортер, включающий приводной барабан с 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, и второй тахогенератор, входной вал которого кинематически связан с осью натяжного барабана, снабжен измерительным преобразователем момента сопротивления, установленным между приводным барабаном и его приводом вращательного движения, измерительным преобразователем силы натяжения ленты, связанным со штоком управляемого привода поступательного движения, блоком деления сигналов, первый вход которого соединен с выходом преобразователя момента, а второй - с выходом преобразователя силы натяжения ленты, блоком умножения сигналов, первый вход которого соединен с выходом блока деления, а второй - с выходом первого тахогенератора, и сумматором сигналов, первый вход которого подключен к выходу блока умножения, второй вход - к выходу второго тахогенератора, а выход - ко второму входу компаратора.
На рис.1 приведена зависимость ε от φ; на рис.2 - схема предлагаемого устройства.
Устройство технически реализует зависимость
н
пр
пр
пр
пр
ω=ω(1-ε)=ω(1-К·М/F)=ω-ω·К·М/F,
откуда следует условие надежной работы транспортера без проскальзывания ленты:
пр
н
пр
ω=ω+ω·К·М/F.
В соответствии с этим выражением, предлагаемый транспортер включает в себя приводной барабан 1 с приводом вращательного движения 2, ленту 3, охватывающую барабан натяжной 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 натяжного барабана 4 кинематически связан входной вал второго тахогенератора 9. Между приводным барабаном 1 и приводом вращательного движения 2 установлен измерительный преобразователь момента сопротивления 10, а со штоком 6 связан измерительный преобразователь силы натяжения ленты 11. Указанный преобразователь настроен так, что на его выходе при работе возникает сигнал F/K. 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 компаратора 15, а выход первого тахогенератора 8 соединен с первым входом компаратора 15 (второй выход компаратора - вычитательный). Выход компаратора 15 связан с блоком определения модуля сигнала 16, а выход этого блока соединен с управляющим входом привода поступательного движения 7.
пр
н
н
Перед работой привод поступательного движения 7 настраивают априорно заданным сигналом А. В режиме работы транспортера без проскальзывания ленты при больших нагрузках преобразователь момента 10 выдает сигнал М. Этот сигнал поступает в блок деления 12. Сюда же поступает сигнал F/K от преобразователя силы 11, обусловленный настроечным сигналом А. В блоке 12 сигнал М делится на F/K и на его выходе появляется сигнал К·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 подается на вычитающий вход компаратора 15, где сравнивается с сигналом ω, поступающим от тахогенератора 8. В рассматриваемом режиме работы транспортера результат 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 разными, и на его выходе появляется сигнал, отличный от «0». Чем больше проскальзывание, тем этот сигнал будет больше. Через определитель модуля 16 он подается на управляющий вход управляемого привода поступательного движения 7 и заставляет шток 6 совершить дополнительное движение, увеличивающее натяжение ленты. Увеличение будет происходить до тех пор, пока проскальзывание не прекратится. Когда это произойдет, 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.
Предложенная конструкция ленточного транспортера оказывается более эффективной, чем прототип, так как она устраняет проскальзывание ленты не просто при изменении скорости и нагрузки, но и при изменении их в широких пределах. Это делает ее более надежной и долговечной не только применительно к легко нагруженным транспортерам, но и применительно к тяжело нагруженным.