Современная теория ленточных конвейеров горных предприятий

РЕДАКЦИОННЫЙ 
СОВЕТ 

Председатель 
Л. А. 
ПУЧКОВ 

Зам. 
председателя 
Л.Х. 
ГИТИС 

Члены 
редсовета 

А.П. ДМИТРИЕВ 

Б.А. КАРТОЗИЯ 

А.В. КОРЧАК 

М.В. КУРЛЕНЯ 

В Н. ОПАРИН 

В. И. ОСИПОВ 

В.Л. ПЕТРОВ 

А.Д. РУБАН 

Э.М. СОКОЛОВ 

К Н. ТРУБЕЦКОЙ 

В.А. ЧАНТУРИЯ 

президент 
МГГУ, 
чл.-корр. 
РАН 

директор 
Издательства 
МГГУ 

академик 
РАЕН 

академик 
РАЕН 

академик 
МАИ 
ВШ 

академик 
РАН 

чл.-корр. 
РАН, 
директор 
ИГД 
СО 
РАН 

академик 
РАН 

академик 
МАН 
ВШ 

чл.-корр. 
РАН, 
зам. 
директора 
МП КОН 
РАН 

академик 
МАН 
ВШ 

академик 
РАН 

академик 
РАН 

ГОРНОЕ 

МАШИНОСТРОЕНИЕ 

В.И. ГАЛКИН 
В.Г. ДМИТРИЕВ 
В.П. ДЬЯЧЕНКО 
И.В. ЗАПЕНИН 
Е.Е. ШЕШКО 

СОВРЕМЕННАЯ ТЕОРИЯ 

ЛЕНТОЧНЫХ 
КОНВЕЙЕРОВ 
ГОРНЫХ 
ПРЕДПРИЯТИЙ 

2-е издание 

Допущено 
Учебно-методическим 
объединением 
вузов 
Российской 
Федерации 
по образованию 
в области 
горного 
дела 
в качестве 
учебного 
пособия 
для студентов 
вузов, 
обучающихся 
по основной 
образоватетыюй 
программе 
подготовки 
магистров 
550612 «Гэрные 
машины 
и 
оборудование» 
направления 
подготовки 
магистров 
«Горное 
дело» 
А 

МОСКВА 

ИЗДАТЕЛЬСТВО «ГОРНАЯ КНИГА» 

2011 

УДК 622.6.2 
ББК 33.16 
Г 16 

Книга соответствует 
«Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых» СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным 
Главным государственным 
санитарным 
врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124—94). 
Санитарно-эпидемиологическое 
заключение Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и 
благополучия человека Л* 77.99.60.953. 
Д.012634.11.08 

Экспертиза проведена 
Учебно-методическим 
объединением 
высших учебных 
заведений Российской Федерации по образованию в области горного dew 
(письмо №51-73/6 
от 21.06.05) 

Галкин В.И., Дмитриев В.Г., Дьяченко В.П., Запенин И.В., 
Шешко Е.Е. 

Г 16 
Современная теория ленточных конвейеров горных предприятий. — 2-е изд. — М.: Издательство «Горная книга», Издательство 
Московского государственного горного университета, 2011. — 545 
с. (ГОРНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ) 

ISBN 978-5-98672-209-2 (в пер.) 

Изложены теоретические основы расчета параметров ленточных конвейеров горных предприятий. Рассмотрены транспортные грузопотоки, влияющие на выбор параметров ленточных конвейеров, приведена уточненная методика тягового расчета ленточных конвейеров. Представлены теория и расчет переходных процессов при пуске и 
торможении ленточного конвейера, теория многоприводных ленточных конвейеров. Освещены вопросы бокового схода и центрирования конвейерной ленты для различных 
конструктивных исполнений линейных секций става конвейера. 

Даны расчеты различных типов крутонаклонных конвейеров: с подпорными 
элементами, лентой глубокой желобчатости и прижимной лентой. Изложена теория надежности ленточного конвейера в целом, а также отдельных его узлов. Рассмотрены основные факторы, влияющие на работоспособность резинотканевой конвейерной ленты, а 
также на надежность става ленточного конвейера, включая его основные элементы. Приведены оценка эффективности работы и методы оптимизации параметров ленточных 
конвейеров. 

Для научных работников горно-добывающей отрасли и проектировщиков горно-транспортного оборудования. 

Для студентов вузов, обучающихся по основной образовательной программе 
подготовки магистров 550612 «Горные машины и оборудование» направления подготовки «Горное дело». 

УДК 622.6.2 
ББК 33.16 

© В.И. Галкин, В.Г. Дмитриев, 
В.П. Дьяченко, И.В. Запенин, 
Е.Е. Шешко, 2005,2011 
© Издательство «Горная книга», 2005, 
2011 

© Дизайн книги. Издательство «Горная 
книга», 2005, 2011 

ISBN 978-5-98672-209-2 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Светлой памяти дорогого учителя, 
основателя кафедры «Рудничный транспорт», 
члена-корреспондента АН СССР, 
профессора МГИ—МГГУ 
Александра Онисимовича Спиваковского 

посвящается 

Одним из наиболее производительных типов машин непрерывного транспорта являются ленточные конвейеры, поскольку 
они способны перемещать полезное ископаемое на значительное 
расстояние с минимальными эксплуатационными и энергетическими затратами, могут быть объединены в конвейерные линии 
большой протяженности и производительности, а также использоваться в комплексах циклично-поточной технологии. 

Уровень конвейеризации горных предприятий непрерывно 
растет, а освоение новых крупных месторождений, несомненно, 
потребует широкого внедрения более мощных ленточных конвейеров и конвейерных линий большой протяженности. 

Наряду с многими решенными задачами в теории ленточных конвейеров еще остаются проблемы, которые весьма актуальны при оценке работоспособности конвейера в целом и различных его узлов. Особенности расчета ленточных конвейеров 
продиктованы условиями их применения на горных предприятиях. Рассмотрению некоторых, наиболее важных из этих проблем посвящена данная монография. 

Многочисленными исследованиями установлено, что транспортные грузопотоки 
на горных предприятиях 
изменяются 
весьма существенно, причем, как правило, случайным образом, 
поэтому в монографии предложено статистическое описание 
транспортных грузопотоков, основанное на экспериментальных 
исследованиях, и показано, как могут быть определены ширина 
ленты и нагрузка на конвейер в зависимости от характеристик 
грузопотока. Рассмотрена проблема выбора совокупности устойчивых статистических характеристик забойных грузопотоков 

5 

угольных шахт, достаточных для их описания и типизации с 
точки зрения влияния на выбор параметров конвейерной транспортной системы. 

Не менее актуальной является проблема тягового расчета 
конвейера. Предложен оригинальный подход к расчету распределенных сопротивлений движению ленты и рассмотрено влияние на них различных конструктивных особенностей ленточного конвейера и внешних факторов. 

Особое влияние на эффективность работы конвейера в 
сложных горно-геологических условиях оказывает боковой сход 
ленты. В связи с этим в монографии исследованы основные 
причины, вызывающие боковой поперечный сход ленты, предложены способы повышения самоцентрирующей способности 
става конвейера, а также изучены процессы поперечного смещения ленты. Даны практические рекомендации по снижению 
боковых (поперечных) перемещений ленты и уменьшению износа ее бортов. 

В связи с наметившейся тенденцией увеличения длины ленточных конвейеров в одном ставе возникает серьезная проблема 
пуска и торможения таких конвейеров. Эти процессы сопровождаются значительными динамическими усилиями, возникающими в ленте и элементах привода конвейера, которые могут 
привести к его отказам. 

Рассмотрены вопросы расчета весьма перспективного вида 
конвейеров — с приводами, распределенными по длине конвейера. Определены условия, при которых все приводы работают с 
полной нагрузкой и при этом отсутствует их пробуксовка. Проанализированы особенности конструктивного исполнения таких 
конвейеров при криволинейной в плане трассе, произведен расчет их основных параметров, обеспечивающий надежную работу этого типа ленточных конвейеров. 

Одной из основных проблем конвейерного транспорта на 
горных предприятиях продолжает оставаться транспортирование груза под большими углами подъема. В монографии рассмотрены наиболее перспективные конструкции крутонаклонных конвейеров: с лентой глубокой желобчатости, с бортами и 
поперечными перегородками, со специальной прижимной лентой. Приведены современные методики выбора основных па6 

раметров крутонаклонных конвейеров. Представлены разработки в области теории расчета крутонаклонных конвейеров, а 
также методика расчета конструктивных параметров конвейера 
с прижимной лентой, параметров переходных кривых. Выполнены исследования напряженного состояния груза и его взаимодействия с грузонесущей и прижимной лентами. 

Эффективность использования ленточных конвейеров в 
значительной степени определяется сроком службы ленты и 
надежностью основных узлов конвейера. В монографии описана структурная модель надежности конвейера в целом и отдельных его элементов, приведен метод расчета показателей 
надежности, учитывающий условия эксплуатации конвейеров 
на горных предприятиях и систему их технического обслуживания. Представлена методика расчета показателей надежности резинотканевой ленты, учитывающая основные виды ее 
повреждений при эксплуатации, систему технического обслуживания и ремонта. Приведена методика расчета надежности става конвейера, учитывающая конструкцию става, роликоопор и роликов, их уплотнительных подшипниковых узлов, 
тип транспортируемого груза. 

В заключительной главе дан сравнительный анализ различных подходов к оценке эффективности работы и оптимизации 
параметров ленточных конвейеров горных предприятий. Предложен метод построения многоуровневой модели их эффективности, обеспечивающий целенаправленный поиск оптимального 
сочетания основных параметров конвейера. 

Приведенный материал по теории и расчету ленточных 
конвейеров может быть рекомендован студентам, аспирантам, 
магистрам, а также научным работникам, занимающимся проблемами горного транспорта. 

Авторами отдельных глав и разделов являются В.Г. Дмитриев (разд. 1.1, 1.2, гл. 2, 3), И.В. Запенин (гл. 4, 5), Е.Е. Шешко 
(гл. 6,7,8), В.И. Галкин (гл. 9, 10, 11), В.П. Дьяченко (разд. 1.3; 
гл. 12). 

7 

ГЛАВА 1 

ТРАНСПОРТНЫЕ 
ГРУЗОПОТОКИ 
ГОРНЫХ 
ПРЕДПРИЯТИЙ 

Транспортные грузопотоки являются одним из основных 
элементов логистики. Изучение грузопотоков и их соответствующее адекватное аналитическое представление 
позволяют 
обоснованно выбирать основные конструктивные 
параметры 
транспортирующей машины, решать задачи, связанные со складированием, правильно оценивать различные технико-экономические решения и пр. Ниже на примере анализа транспортных 
грузопотоков угольных шахт рассмотрено решение таких задач, 
как выбор ширины лент и расчет загруженности конвейера, определяющей мощность привода конвейера. 

Грузопотоки угольных шахт исследованы достаточно подробно (Р.Л. Мерцалов, Пономаренко, О.М. Зарецкий, Н.М. Хунг 
и др.). Установлено, что грузопотоки угля из лав являются случайными функциями времени и при их анализе целесообразно 
использовать теорию случайных процессов, в частности корреляционную теорию. Менее подробно исследованы транспортные 
грузопотоки карьеров, однако и в данном случае замеры подтвердили их случайный характер. 

Ниже с использованием корреляционной теории предложено решение задачи по выбору ширины ленты и расчету загрузки 
конвейера, определяющей мощность привода. 

1.1. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ 
ТРАНСПОРТНЫХ ГРУЗОПОТОКОВ 

При расчете транспортирующих машин, работающих при 
случайных входных грузопотоках, важное значение имеют 
характеристики грузопотоков на различных интервалах времени. При расчете температурного режима работы привода 
(его температура стабилизируется за время, примерно равное 
5—6 ч) необходимо знать константы грузопотока, примерно 
равные по длительности постоянным времени тепловых переходных процессов в приводе. При расчете количества просы
11 

пей с конвейера характеристики грузопотока необходимо определить на меньших интервалах времени, например минутном (показано [1], что более детальное временное изучение 
грузопотоков ненамного повышает точность этого вида расчетов). Такие характеристики можно назвать макроконстантами. 

Рассмотрим способы описания транспортных грузопотоков, 
необходимые для соответствующих расчетов транспортирующих машин. 

На рис. 1.1 приведены реализации транспортных грузопотоков, полученные в работах [1, 2]. Как видно из графиков, 
грузопоток Q{t) представляет собой случайную функцию времени (случайный процесс), достаточно однородно 
меняющуюся во времени. 

а, т/мил 

[1 

L 

п 
I 

J 

г 

1 
т1г 
1 
г 

и 

пг 

б Q.,% 
50 
100 
t,MUH 


ji 

г

1 

. 
. л 

. 
is 

Mi 
г А 

Рис. 1.1. Реализации транспортных грузопотоков: 
а — шахтного; б — карьерного 

12