Конвейер

Конвейер (англ. conveyer, от convey - перевозить), транспортёр, машина непрерывного действия для перемещения сыпучих, кусковых или штучных грузов.

Историческая справка. За несколько тысячелетий до н. э. в Древнем Китае, Индии для непрерывной подачи воды из водоёмов в оросительные системы использовали цепные насосы, которые можно считать прототипами скребковых К.; в Месопотамии и Древнем Египте применяли многоковшовые и винтовые водоподъёмники - предшественники современных ковшовых элеваторов и винтовых К. Первые попытки применения скребковых и винтовых К. для перемещения насыпных материалов (например, в мукомольном производстве) относятся к 16-17 вв. В конце 18 в. К. стали систематически использовать для транспортирования лёгких сыпучих материалов на небольшие расстояния. В 30-е гг. 19 в. с той же целью впервые были применены К. с лентами из прочной ткани. Во 2-й половине 19 в. началось промышленное использование К. для доставки тяжёлых массовых и штучных грузов. Расширение областей применения К. обусловило появление и эксплуатационное освоение новых типов К.: ленточных с тканевыми прорезиненными лентами (1868, Великобритания), стационарных и передвижных пластинчатых (1870, Россия), винтовых со спиральными винтами для крупнокусковых материалов (1887, США), ковшовых с шарнирно закрепленными ковшами для доставки грузов по сложным трассам (1896, США), ленточных со стальными лентами (1905, Швеция), инерционных (1906, Великобритания, Германия) и т.д. В 1882 К. был использован для связи технологических агрегатов в поточно-массовом производстве (США). Несколько позднее стали применяться напольные литейные (1890, США), подвесные (1894, Великобритания) и специальные сборочные К. (1912-14, США).

С 80-х гг. 19 в. изготовление К. в промышленно развитых странах постепенно выделялось в отдельную область машиностроения. В современных типах К. сохранились основные конструктивные элементы, которые совершенствовались в соответствии с достижениями науки и техники (замена ремённого привода электрическим, использование вибрационной техники, применение энергии сжатого воздуха и т.д.).

Классификация конвейеров. Основной классификационный признак К. - тип тягового и грузонесущего органа. Различают К. с ленточным, цепным, канатным тяговыми органами и К. без тягового органа (гравитационные, инерционные, винтовые). К. с тяговым органом могут быть по виду грузонесущего органа ленточными, пластинчатыми, люлечными, скребковыми, ковшовыми и пр. Для таких К. характерно общее с рабочим органом движение груза на рабочих участках. Тяговое усилие передается либо грузонесущим элементом, либо элементом, проталкивающим или тянущим груз по неподвижному желобу, трубе, настилу и т.п. Для К. без тягового органа характерно раздельное движение груза и рабочих органов, совершающих круговое вращательное (роликовые, винтовые К.) или возвратно-поступательное рабочее движение (например, инерционные К.). К. могут иметь машинный привод (наиболее часто электрический, реже пневматический) или груз может перемещаться под действием силы тяжести (гравитационные К.).
В зависимости от условий используют К. напольные и подвесные. Напольные К. могут быть стационарными, передвижными или переносными. На К. можно перемещать груз в горизонтальной или близкой к ней наклонной плоскости (ленточные, пластинчатые, тележечные, скребковые, роликовые, винтовые, вибрационные, качающиеся); в вертикальной или близкой к ней наклонной плоскости (скребковые, ковшовые, винтовые, вибрационные К.); в любой плоскости. В последнем случае К. состоят из чередующихся горизонтальных, вертикальных или наклонных участков (подвесные, ковшовые, скребковые, люлечные и др.). Кроме того, К. могут различаться в зависимости от рода перемещаемых грузов - насыпных или штучных. Конструкция некоторых К. позволяет транспортировать как насыпные, так и штучные грузы. Особые группы К. составляют элеваторы, вертикальные К. с подвесными ковшами, люльками или полками, эскалаторы, специальные пластинчатые и ленточные К. для перемещения людей, шагающие конвейеры, триммеры, стакеры для штабелирования брёвен, а также комбинированные (например, роликоленточные К. типа "Рапистан", обеспечивающие удержание штучных грузов на спусках с заданными интервалами) и т.д.
Основные типы конвейеров. Ленточные К. используют для перемещения сыпучих, кусковых и штучных грузов на расстояния, достигающие иногда 10-12 км и больше. Такие К. обычно составляют из отдельных секций. Трасса К. в горизонтальной плоскости прямолинейная, а в вертикальной может быть наклонной или иметь более сложную конфигурацию. Тяговый и грузонесущий орган - лента (см. Лента конвейерная), которая движется по стационарным роликоопорам, огибая приводной, натяжной, а иногда и отклоняющие барабаны. Груз перемещается на ленте вместе с ней. В зависимости от типа роликоопор лента имеет плоскую или желобчатую форму. К. с плоской лентой используется преимущественно для перемещения штучных грузов. Необходимое натяжение ленты обеспечивает натяжная станция, обычно грузовая, а в передвижных К. - винтовая. Привод К. (приводная станция) состоит из электродвигателя, редуктора, барабана и соединительных муфт. Загрузку сыпучего груза на ленту производят через направляющий лоток или воронку, а разгрузку - через концевой барабан или при помощи плужкового или барабанного сбрасывателя. Ленточные К. имеют высокую эксплуатационную надёжность, обеспечивают производительность от нескольких т/ч до нескольких тысяч т/ч. Ширина тканевых лент в К. от 300 до 2000 мм, скорость движения лент составляет 1,5-4,0 м/сек. Короткие передвижные ленточные К. монтируются на колёсном ходу и используются на погрузочно-разгрузочных работах и в строительстве.
Пластинчатые К. предназначены для перемещения в горизонтальной плоскости или с небольшим наклоном (до 35?) тяжёлых (500 кг и более) штучных грузов, крупнокусковых, в том числе острокромчатых материалов, а также грузов, нагретых до высокой температуры. Пластинчатые К., стационарные или передвижные, имеют те же основные узлы, что и ленточные. Грузонесущий орган - металлический, реже деревянный, пластмассовый настил-полотно, состоящий из отдельных пластин, прикрепленных к 1 или 2 тяговым цепям (втулочно-роликовым). Настил может быть плоским, волнистым или коробчатого сечения, без бортов или с бортами. Тяговые цепи огибают приводные и натяжные звездочки, установленные на концах рамы. Различают пластинчатые К. общего назначения (основной тип) и специальные. К последним относятся К. с пространственной трассой, разливочные машины для металла, пассажирские эскалаторы и др. Скорость движения груза небольшая - 0,3- 1,0 м/сек. Для увеличения производительности К. с плоским настилом дополняют неподвижными бортами. Типовые пластинчатые К. имеют производительность до 2000 т/ч.
Скребковые К. перемещают груз движущимися по жёлобу или трубе скребками. Такие К. используют для переработки сыпучих или кусковых грузов, поступающих в жёлоб через загрузочную воронку. Рабочей ветвью обычно является нижняя, реже - верхняя, иногда обе ветви. Контур сечения жёлоба и конфигурация скребков должны быть одинаковыми - прямоугольной, полукруглой, трапецеидальной формы. Скребки бывают штампованными из листовой стали или литыми, а желоба изготовляют металлическими, реже деревянными. Скребковые К. по сравнению с пластинчатыми имеют меньшую массу, могут загружаться и разгружаться в любой точке по всей длине желоба. Применение скребковых К. ограничено из-за измельчения грузов и быстрого износа желоба, особенно при перемещении абразивных материалов. Кроме того, для скребковых К. характерен большой расход энергии, затрачиваемой на преодоление вредных сопротивлений. Скорость рабочего органа скребковых К. 0,16-0,5 и реже - 1,0 м/сек, производительность 50-350 т/ч. Скребковые К. обычно применяются для перемещения груза на расстояния до 100 м.
Разновидностью скребковых К. являются К. с погруженными скребками, у которых скребки перекрывают лишь часть сечения желоба, а груз заполняет всю рабочую ветвь желоба или большую ее часть. Такие К. могут иметь сложную трассу и используются для перемещения грузов (обычно мелкосыпучих) в горизонтальном, вертикальном и наклонном направлениях со скоростью 0,1- 0,25 м/сек. Особую группу скребковых К. составляют трубчатые К., тяговая цепь и скребки которых размещены внутри трубы, причём скребки заполняют всё её сечение. Такие К. также могут иметь пространственную трассу.
К. с несущими и ведущими цепями, в отличие от других типов К., не имеют грузонесущего органа и применяются главным образом в поточных линиях при конвейерной сборке. На К. с несущими цепями грузы устанавливаются непосредственно на тяговые цепи, скользящие в неподвижных направляющих. На К. с ведущими цепями грузы передвигаются по неподвижным опорным путям, непосредственно по полу цеха или имеют собственный колесный или гусеничный ход. В массовом и серийном производстве на сборочных работах применяют так называемые тележечные конвейеры. Они представляют собой тележки, соединенные тяговой цепью и движущиеся по замкнутой трассе. На тележках выполняют основные процессы литейного производства (формовку, заливку, охлаждение) или сборку машин и узлов.
Подвесные К. с цепным тяговым органом служат для непрерывного (реже периодического) перемещения штучных грузов. Трасса таких К. обычно пространственная замкнутая, имеет сложный контур. Подвесные К. делят на 3 группы: грузонесущие (каретки для груза постоянно соединены с тяговым органом); тянущие (каретки также постоянно соединены с тяговым органом и имеют крюки для присоединения тележек, перемещающихся по полу цеха или склада); толкающие (каретки не связаны постоянно с тяговым органом и передвигаются по подвесным путям). Применение подвесных К. позволяет решить проблемы комплексной механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных и складских работ на стыке внутрицехового, внутризаводского и магистрального транспорта. Значительная роль им отводится и в создании полностью автоматизированных складов.
Винтовые К. служат для перемещения пылевидных и мелкокусковых грузов в горизонтальной или наклонной (до 20?) плоскостях, реже в вертикальной плоскости (К. с быстро вращающимися винтами). К. имеет металлический закрытый жёлоб, внутри которого вращается вал с лопастями, расположенными по винтовой линии. Лопасти могут быть сплошными (для легкосыпучих грузов), ленточными (для влажных и кусковых грузов) и в виде отдельно укрепленных на валу лопаток (для липких и слеживающихся грузов). При вращении винта лопасти проталкивают груз вдоль желоба. Винтовые К. состоят из секций длиной 2-4 м, общая длина К. не превышает обычно 60 м, диаметр жёлоба 100-600 мм. Винтовые К. просты по конструкции, удобны в эксплуатации, особенно при транспортировке пылящих грузов. Однако лопасти и жёлоб К. сравнительно быстро изнашиваются, груз измельчается и истирается, кроме того, требуется повышенный расход энергии.
Роликовые К. служат для перемещения штучных грузов с плоской, ребристой или цилиндрической поверхностью. На неподвижных осях рамы К. в подшипниках вращаются ролики. Длина ролика должна быть несколько больше ширины или диаметра груза, а расстояние между роликами несколько меньше половины длины груза. Мелкие грузы со сложной конфигурацией перемещают на таком К. в ящиках пли на поддонах. Роликовые К. бывают 2 типов: гравитационные и приводные. В гравитационных К., устанавливаемых с уклоном в 2-5?, ролики свободно вращаются под действием силы тяжести перемещаемого груза. В приводных К. ролики имеют групповой привод от двигателя. Такие К. применяют, когда нужно обеспечить постоянную скорость движения грузов, перемещать их в строго горизонтальной плоскости или поднимать под некоторым углом. Роликовый К. состоит из секций, каждая длиной 2-3 м. В зависимости от конфигурации трасса может включать в себя криволинейные и откидные секции, поворотные круги и стрелочные переводы и т.д.
Инерционные К. служат для транспортирования сыпучих, реже мелких штучных грузов на сравнительно короткие расстояния в горизонтальном или наклонном (до 20?) направлениях. В инерционных К. частицы груза скользят по грузонесущему органу или совершают полёты в пространстве под действием силы инерции. Инерционные К. делятся на 2 группы: качающиеся, характеризующиеся значительными амплитудами и малой частотой колебаний, и вибрационные - с малой амплитудой и большой частотой колебаний.
В простейшем качающемся К. жёлоб находится на упругих стойках, жестко закрепленных на опорной раме под некоторым углом к вертикали. Кривошипный механизм с приводом от электродвигателя сообщает желобу переменные по направлению движения. Желоб при движении вперед немного поднимается, а при движении назад опускается (качается). При этом меняется давление груза на желоб. При движении жёлоба назад груз скользит по нему вперёд, продвигаясь на некоторое расстояние.
На вибрационном К. грузу сообщаются несимметричные колебания. В результате плавного движения трубы К. вверх и резкого движения вниз происходит отрыв частиц груза от поверхности трубы и перемещение их вдоль неё. В зависимости от диаметра жёлоба - 350, 500 и 750 мм - производительность вибрационных К. соответственно составляет 50, 75 и 150 т/ч. Наиболее высокая возможная производительность 400 т/ч, наибольшая длина - 100 м. Специальные типы вибрационных К. применяют также для перемещения грузов вверх (см. Вибрационный транспорт).
Технико-экономическая характеристика. Эффективность использования К. в технологическом процессе любого производства зависит от того, насколько тип и параметры выбранного К. соответствуют свойствам груза и условиям, в которых протекает технологический процесс. К таким условиям относятся: производительность, длина транспортирования, форма трассы и направление перемещения (горизонтальное, наклонное, вертикальное, комбинированное); условия загрузки и разгрузки К.; размеры груза, его форма, удельная плотность, абразивность, кусковатость, влажность, температура и пр.; ритм и интенсивность подачи, а также различные местные факторы.
Производительность Q любого К. при перемещении штучных грузов массой G кг со скоростью u м/сек определяется по формуле:
?т/ч,
где а - расстояние между грузами на К. в м. При перемещении сыпучих или жидких грузов
?т/ч,
где y - коэффициент степени заполнения ёмкости грузом; l - объём ёмкости в л, в которой перемещается груз; g- объёмная масса в т/м³; u - скорость в м/сек; а - расстояние между ёмкостями на К. в м. При перемещении сыпучих грузов непрерывным потоком: Q=3,6q Їu или Q=3600F Ї u Ї g м/ч, где q - удельная нагрузка в кг/м; F - сечение потока в м², u - скорость в м/сек.
Приведённые выражения показывают, что как производительность К., так и определяющие её параметры (u, а, F идр.) не зависят от расстояния, на которое перемещается груз. В этом состоит основное преимущество машин непрерывного действия, к которым относятся К., перед машинами цикличного действия (например, подъёмными кранами, автомашинами, вагонетками и др.).
Степень технического совершенства К. определяется удельным расходом мощности K_N:
K_N= (квтЇч)/т,
где N_q - мощность в квт; Q - производительность в т/ч.
Высокая производительность, простота конструкции и сравнительно невысокая стоимость, возможность выполнения на К. различных технологических операций, невысокая трудоёмкость работ, обеспечение безопасности труда, улучшение его условий - всё это обусловило широкое применение К. во всех областях народного хозяйства: в чёрной и цветной металлургии, машиностроении, горной, химической, пищевой и др. отраслях промышленности. В промышленном производстве К. являются неотъемлемой составной частью технологического процесса. К. позволяют устанавливать и регулировать темп производства, обеспечивать его ритмичность. Являясь основным средством комплексной механизации и автоматизации транспортных и погрузо-разгрузочных процессов, и поточных технологических операций, К. вместе с тем освобождают рабочих от тяжелых и трудоемких транспортных и погрузочно-разгрузочных работ, делают их труд более производительным. Широкая конвейеризация составляет одну из характерных черт развитого промышленного производства. Это объясняется тем, что внедрение загрузочных и разгрузочных, дозировочных, счетных и взвешивающих автоматов, автоматических очищающих и смазывающих устройств, разнообразной контрольной, защитной и блокировочной аппаратуры, средства автоматического управления невозможно без применения К. как одной из основных машин, комплектующих систему автоматизированного производства. О применении К. см. также в статьях Механизация производства, Автоматизация производства, Конвейерная сборка, Пневматический транспорт.? Лит.: Зенков Р. Л., Петров М. М., Конвейеры большой мощности, М., 1964; Спиваковский А. О., Потапов М. Г., Котов М. А., Карьерный конвейерный транспорт, М., 1965; Транспортирующие и перегрузочные машины для комплексной механизации пищевых производств, под ред. А. Я. Соколова, М., 1964; Спиваковский А. О., Дьячков В. Н., Транспортирующие машины, 2 изд., М., 1968.
? Э. И. Ридель.