Конве́йер, транспортёр (от англ. convey – перевозить, передавать), машина непрерывного действия, служащая для перемещения сыпучих, кусковых, штучных и других грузов. Конвейер широко используется:
на участках внутризаводского или внешнего транспорта, в составе перегрузочных устройств (например, мостовых перегружателей, отвалообразователей);
в погрузочно-разгрузочных комплексах вместе с другими машинами;
для перемещения грузов-изделий в поточном производстве по позициям, осуществляя в ряде случаев функции накопителей (подвижных складов) и распределителей изделий по другим технологическим линиям.
Историческая справка
Машины непрерывного действия были известны уже в глубокой древности – за несколько тысячелетий до н. э. Подъёмники с ковшами применяли для водоснабжения и в системах орошения, при строительстве укреплений, на рудниках. В Древнем Египте и в Китае использовали водоподъёмные машины, а также устройства с толкающими скребками, винтом. В Западной Европе в 16–17 вв. древние винтовые конвейеры устанавливали на мукомольных предприятиях.
В России конвейеры известны с 18 в. Первые были применены на рудниках в Сибири для подъёма руды и земли, а также для транспортировки песка и гальки на золотых приисках, приводились в действие от парового двигателя. В начале 19 в. конвейеры стали использовать в промышленности для перемещения тяжёлых массовых и штучных грузов. Расширение областей применения конвейера обусловило в разных странах появление и эксплуатационное освоение различных типов конвейеров: ленточных с тканевыми прорезиненными лентами (1868, Великобритания), пластинчатых стационарных и передвижных (1870, Россия), винтовых со спиральными винтами для крупнокусковых материалов (1887, США), ковшовых с шарнирно закреплёнными ковшами для доставки грузов по сложным трассам (1896, США), ленточных со стальными лентами (1905, Швеция), инерционных (1906, Германия, Великобритания) и т. п. В 1882 г. в США впервые конвейер был установлен в цехе фабрики для связи отдельных технологических агрегатов. Г. Форд на основе конвейерной линии создал первое поточное производство.
Классификация конвейеров
В основу классификации конвейеров положен ряд признаков: принцип действия, вид тягового (тянущего) органа, вид грузонесущего рабочего органа, который может одновременно выполнять функцию тягового, назначение (для определённого груза или универсальный), условия эксплуатации, расположение трассы и др. По принципу действия конвейеры могут быть с грузонесущим и тяговым органами (лента, цепь, канат) и без тягового органа (инерционные, гравитационные, винтовые). В конвейере применяются различные грузонесущие органы (сплошная замкнутая лента, скреплённые между собой пластины, настил, платформа, ковши, подвесные тележки, жёлоб, труба с толкающими скребками и др.), на которых размещается и вместе с которыми движется груз. На конвейере без тяговых органов осуществляется раздельное перемещение груза и рабочих органов (в роликовых, винтовых, инерционных, гравитационных и др.), груз транспортируется, например, под действием силы тяжести, вибрации. В зависимости от назначения конвейеры могут быть стационарными и передвижными, подвесными и напольными, используемыми для различных насыпных, штучных грузов и специализированными (например, для горячих отливок, химически активных веществ, материалов, применяемых в различных средах). Конвейеры подразделяют на машины общего назначения, которые служат главным образом для погрузочно-разгрузочных работ в комплексе с дорожными, строительными, путевыми машинами и др., и специальные, например эскалаторы, движущиеся тротуары, элеваторы, стакеры. Конвейер может иметь вертикально или горизонтально расположенную замкнутую пространственную трассу, по которой в зависимости от условий эксплуатации могут перемещаться подвесные или напольные грузонесущие органы с возможностью обслуживания разных зон работ. Конвейеры имеют электрический или пневматический машинный привод, обеспечивающий вращение приводного механизма грузонесущего или тянущего органа, а также служащий для перемещения конвейера с одной позиции на другую.
Основные типы конвейеров
Ленточные конвейеры, используемые для перемещения различных сыпучих, кусковых и штучных грузов с заданной (регулируемой) скоростью, – наиболее распространённый и производительный вид непрерывного транспорта (рис. 1). В качестве тягово-несущего органа, объединяющего рабочий и тяговый органы, применяются резинотканевые, резино-тросовые ленты шириной до 2000 мм и ленты повышенной прочности – модульные (из термопластичных пластмассовых модулей, объединённых пластмассовыми стержнями), шириной до 3300 мм; рабочая температура лент от –70 до 130 °C. Вместо ленты может применяться сетчатое проволочное полотно из нержавеющей стали. Конвейеры могут монтироваться на колёсном ходу (передвижные), иметь реверсивное включение ленты со скоростью движения (подачей) до 1,5–4,0 м/с и обеспечивают производительность от нескольких т/ч до нескольких тыс. т/ч (например, применяемый для перемещения угля конвейер с лентой шириной 3000 мм при её скорости движения 6–7 м/с – 30 тыс. т/ч). Дальность перемещения груза от 10 до 100 км и более по трассе, имеющей пространственную схему, соответствующую условиям производства и рельефу местности (например, в перегрузочных системах между карьером и транспортным средством).
Рис. 1. Ленточный конвейер.Пластинчатые конвейеры применяют для транспортирования различных грузов в горизонтальной или вертикальной плоскости, под углом наклона (до 30–35°) и имеют цепной тянущий орган, прочный металлический грузонесущий настил, допускающий транспортировку тяжёлых материалов (крупнокусковых, абразивных и др.), а также любых штучных грузов большой массы. Одновременно с перемещением грузы-изделия могут подвергаться механической обработке, очистке, смазке и др. Различают конвейеры общего назначения (для любых грузов) и специальные, к которым относятся технологические конвейеры с пространственной трассой, а также пассажирские эскалаторы, движущиеся тротуары и др. Производительность конвейера зависит от свойств груза и дальности его доставки (например, для насыпных грузов – до 2000 м3/ч); скорость движения настила (подача) 0,01–1,0 м/сек. Выпускаются конвейеры с реверсивным рабочим органом, с регулируемой скоростью.
Скребковые конвейеры транспортируют насыпные грузы, не подверженные крошению, при помощи движущихся скребков по неподвижному жёлобу или в трубе. Различные по форме скребки (сплошные и контурные, высокие и низкие) прикреплены к тянущим цепям, которые поддерживаются натяжными устройствами. Герметичные желоба или трубы имеют загрузочные устройства, обеспечивающие возможность промежуточной загрузки на горизонтальных и наклонных участках, саморегулирование загрузки без применения дополнительных питателей. Недостатком конструкции является интенсивное изнашивание элементов, невозможность транспортирования грузов липких и с твёрдыми включениями. Скорость движения скребков от 0,16–0,5 до 1 м/сек; в зависимости от свойств и перемещаемой массы груза производительность 50–350 т/ч; дальность транспортирования до 100 м.
Тележечные (литейные) конвейеры предназначены для доставки к месту дальнейшей обработки горячих литейных отливок или бухт проволоки. По способу восприятия тягового усилия делятся на цепные – с бесконечным замкнутым тяговым органом (цепью) и бесцепные – с передачей тягового усилия через элементы тележек. Цепные конвейеры выпускаются горизонтально и вертикально замкнутые и пространственные, а бесцепные – только горизонтально замкнутые и пространственные.
Подвесные конвейеры применяются для внутрицехового и межцехового непрерывного (реже периодического) перемещения различных штучных грузов, а также для межоперационной передачи изделий в поточном производстве. Конструкция конвейера позволяет создавать пространственные трассы с большой дальностью транспортировки (до 2 км), применять автоматизированную загрузку и разгрузку в заданных местах трасс. При работе конвейера возможна значительная экономия расхода энергии (на остановках). По способу соединения тягового элемента с грузом и по характеру перемещения грузов конвейеры разделяются на грузонесущие, грузотолкающие и грузотянущие. В сочетании с механизмами съёма и размещения (навески) грузов конвейеры составляют комплексную транспортно-технологическую систему, обеспечивающую полное обслуживание, а также автоматизацию производства.
Рис. 2. Винтовой конвейер.Винтовые конвейеры имеют вращающийся вал с винтовой поверхностью, находящийся в неподвижном корпусе (рис. 2). В зависимости от перегружаемого материала используют винты с определённой формой поверхности (например, сплошная винтовая – для сухих пылевидных и порошкообразных грузов, не подверженных слёживанию, ленточная – для мелкокусковых и влажных грузов, лопастная – для грузов, способных слёживаться и спрессовываться, а также для растворов). Вертикальные конвейеры со сплошным винтом работают на спуск, а также для поднятия пылевидных, порошкообразных и зернистых насыпных грузов. При этом привод винта располагается в верхней или нижней части. Груз, насыпанный на вращающийся винт, вращается вместе с ним и под действием центробежной силы и сил трения поднимается вверх.
Транспортирующие трубы отличаются простотой конструкции, обеспечивают герметичность, позволяют перемещать пылевидные, порошкообразные, зернистые и кусковые грузы (пищевые продукты, химикаты, цемент и др.). Грузонесущий орган – вращающаяся труба, расположенная на опорных роликах, имеющая загрузочное и разгрузочное устройства. Внутренняя поверхность трубы может быть гладкой или иметь непрерывную полку, установленную по винтовой линии вдоль всей длины трубы. В гладких трубах груз может перемещаться только при наклоне на 2–3° в сторону транспортирования, а в трубах с винтовой полкой – по горизонтали и подниматься под углом около 3–5°. Процесс перемещения грузов часто сочетается с одновременным выполнением технологических операций (сушкой, охлаждением, перемешиванием, отжигом и т. п.). Диаметр трубы 20–1200 мм, частота вращения 10–60 оборотов/мин; дальность транспортирования до 100 м, производительность до 50 т/ч.
С конца 1970-х гг. в Западной Европе применяют в пищевой промышленности спиральные транспортёры, имеющие герметичные трубы с находящейся внутри спиралью, один из концов которой зафиксирован в подшипниковом узле, другой – объединён с валом мотора-редуктора. Основным преимущество таких конвейеров в том, что они могут передавать продукт по наклонным и изогнутым трассам, допускающим поворот на 360° и подъём на 8 м. При работе с несколькими приводами дальность транспортирования до 120 м, высота до 40 м. Отсутствие пыли обеспечивает безвредность эксплуатации, сохранность груза при перегрузке, бесшумность работы.
Роликовые конвейеры (рольганги) применяются для перемещения разнообразных по назначению, массе и размерам штучных грузов. Используют неприводные (гравитационные) и приводные конвейеры, которые устанавливают стационарно или перемещают на различные места работы (переносные и передвижные). В зависимости от расчётной нагрузки на ролик (от 60 до 2500 кг) конвейеры разделяют на 5 типов. Конвейеры собирают из отдельных секций, благодаря чему можно создавать трассы различной конфигурации, замкнутые и открытые, устраивать по ходу линии пересечения с передаточными и транспортными средствами, предусматривать откидные секции для проходов в длинных прямолинейных участках (например, в составе технологических линий). Применяются на предприятиях химической, пищевой промышленности, на линиях фасовки и др.
Инерционные конвейеры предназначены для перемещения сухих и мелких штучных грузов на короткие расстояния. Используют качающиеся конвейеры, которые характеризуются большими амплитудами и малой частотой колебаний, и вибрационные конвейеры – с малой амплитудой и большой частотой колебаний. Качающиеся конвейеры состоят из жёлоба, закреплённого на жёстких стойках, и кривошипного механизма с приводом от электродвигателя, сообщающего жёлобу возвратно-поступательные движения, при возвратном движении жёлоба груз скользит вперёд, продвигаясь на некоторое расстояние. Вибрационные конвейеры служат для транспортирования насыпных и штучных грузов, особенно мелкозернистых и пылящих. Для перемещения грузов грузонесущему органу (трубе или жёлобу) сообщаются колебательные движения вибрационным устройством. Конвейер может быть расположен горизонтально, с углом подъёма до 15–20° и с наклоном до 5°, а также вертикально. Вертикальные конвейеры обеспечивают движение частиц груза вверх по спирали на высоту 6–8 м; производительность до 30 т/ч.
Шагающие конвейеры используют для периодического (пульсирующего) перемещения штучных грузов (изделий) на позиции отдельных операций технологического процесса. Перемещение происходит при попеременно-возвратных движениях подвижной рамы, часто с автоматическим управлением. Применяются в поточных линиях (при сборке станков, двигателей и др.), на линиях заливки металла в литейные формы и др.
Эффективность использования конвейеров различных типов в технологическом процессе любого производства зависит от того, насколько тип и параметры конвейера соответствуют свойствам груза и условиям, в которых протекает технологический процесс. Дальнейшее развитие конвейерных систем направлено на разработку новых конструктивных решений:
создание конвейера с телескопическими рабочими органами для загрузки автотранспорта и контейнеров;
придание конвейеру мобильности, например дополнение конструкции поворотными устройствами, а также применение новых современных материалов для грузонесущих органов и силовых узлов, использование систем автоматического управления.