лекция. Конспект лекций для изучению дисциплины Электронный образовательный ресурс Для студентов всех формы обучения направления 23. 04. 03 Эксплуатация транспортнотехнологических машин и комплексов
 Скачать 1.63 Mb.
|
|
§2. Расчет ленточных конвейеров 1. Необходимая ширина ленты + = 05 , 0 1 , 1 1 β ρ K v K Q В п где К п – коэффициент пощади поперечного сечения; К β – коэффициент уменьшения сечения груза. Минимально допустимая ширина ленты в зависимости от размеров кусков груза: для рядового груза ( ) 200 2 max min + = a В мм, для сортированного ( ) 200 3 , 3 max min + = a В мм. 103 2. Скорость движения ленты выбирают с учетом не сдувания частиц груза и повреждения ленты кусками тяжелых грузов. В среднем скорость ленты при разгрузке на барабане не более 2 м/с, а при разгрузке плуж- ковым разгружателем 1÷1,6 м/с. 3. Мощность на валу двигателя приводного устройства определяется с учетом высоты Н и подъема груза Н длины конвейера L. ( ) , 360 L С Н Q Р о o дв + = η где η о – к.п.д. привода; С о – обобщенный коэффициент сопротивления. Тяговое усилие на барабане будет равно: 1000 сб н дв Т T v P F − = = Максимальное Т н и минимальное Т сб натяжение ленты определяется из формулы Эйлера. Для определения сопротивления движения ленты на всей трассе конвейера и уточнения мощности привода проводят тяговый расчет. Сопротивление на участках трассы разделяют на сопротивление распреде- ленные по длине участка и сопротивления, сосредоточенные в определенных пунктах трассы – на барабанах, в местах погрузки и разгрузки, на очистных устройствах. Усилие сопротивления группы роликов на горизонтальном участке кон- вейера равно: ( ) [ ] , c gl q q G F o p p + + = ∑ а на холостой ветви [ ] , c gl q G F o p х + = ∑ где v Q q 6 , 3 = – масса груза, приходящаяся на 1 м длины конвейера; q о – распределенная масса ленты; l о – длина учатска. С – коэффициент сопротивления движения ленты по роликоопорам. Сопротивление на барабане складывается из сопротивления в подшипни- ках и жесткости ленты. , R F б ε = где ε=0,05÷0,08 для подшипников скольжения, ε=0,02÷0,04 для подшипни- ков качения. Сопротивление в пункте загрузки конвейера будет равно: ( ) , 6 , 3 г з v v Q F − = ϕ где φ=1,3÷1,5, коэффициент трения груза о направляющие; ν г – скорость падающего груза. 104 Сопротивление в пункте разгрузки с помощью плужкового разгружателя будет равно: ( ) 36 27 qgB F р = Сопротивление очистных устройств , B Р F oч oч = где Р оч – удельное сопротивление очистки 500 300 м Н Р oч − = Полное сопротивление в конвейере и натяжение тягового органа в разных точках его контура можно определить методом обхода по контуру. Для этого всю трассу конвейера разбивают на определенные участки и определяют последова- тельно натяжение тягового элемента переходя от точки к точке (рис. 87). Рис. 87. Схема натяжения ленты При этом учитывается, что натяжение тягового элемента суммируется при переходе от одной точке к другой. Обход по контуру начинают с ветви сбегающей с тягового барабана. Натяжение: 1 б сб F Т Т + = Натяжение: х Т Т Т + = 1 2 ; 2 3 б F Т Т + = На наклонном участке натяжение уменьшается на составляющую веса лен- ты при разности высоты h 1 , 1 3 4 gh q F Т Т o х − + = , 4 5 б F Т Т + = 5 6 з F Т Т + = ( ) , 6 7 gh q q F Т Т o р + + + = , 7 8 б F Т Т + = 8 9 р наб F Т Т Т ′′ + = = Последнее равенство решают совместно с уравнением Эйлера α f сб наб е Т Т = Наименьшее натяжение ленты на рабочей части конвейера должно быть меньше ( ) t у 03 , 0 025 , 0 max = Исходя из этого минимальное допускаемое натяжение рабочей ветви будет равно ( ) , 8 max 2 max y g t q q Т o + = 105 Если фактическое натяжение меньше допускаемого, то проводят новый расчет, приняв минимальное натяжение. Расчет по контуру начинают с точки ми- нимального натяжения рабочей ветви. Далее определяют тяговое усилие F о л сб наб o F Т T F + − = где F л – сопротивление жесткости ленты и трения в опорах барабана. Наименьшее допускаемое натяжение, обеспечивающее сцепление ленты с приводным барабаном 1 − = f пот o сб е К F Т α Необходимая мощность электродвигателя: , 1000W vК F Р пот o дв = где К пот – коэффициент запаса, К пот =1,1…1,2. §3. Цепные конвейеры В цепных конвейерах тяговым элементом являются цепи различного типа: пластинчатые, разборные, крючковые, вильчатые, круглозвенные (рис. 88). Рис. 88. Конвейерные цепи: а – безроликовая, б – роликовая, в – роликовая с катками, г – разборная, д - вильчатая Цепные конвейеры применяются при высоких температурах, при транс- портировке грубых и кусковатых грузов, когда ленточные конвейеры применять нельзя. Цепь обеспечивает надежную передачу тягового усилия и имеет малое удлинение под нагрузкой. Недостатком цепного тягового элемента является нали- чие большого числа шарниров и их большой износ. Обычно скорость цепного конвейера 0,6-1,0 м/с. Подбор цепи производят по коэффициенту запаса прочности n и относительной разрушающей нагрузки S р 106 n S S раб p ≥ При наличии двух цепей рабочее усилие натяжения определяют с учетом коэффициента неравномерности распределения нагрузки 25 , 1 1 , 1 расч раб S S = Для пластинчатых цепей n=5÷6; для наклонных конвейеров n=7÷10; для разборных цепей n=10÷15; для сварных n=15÷20. Для перемещения груза конвейеры снабжаются пластинами, ковшами, люльками, тележками и т.д. Ковшовые конвейеры содержат две пластинчато-втулочные цепи с шар- нирно подвешенными ковшами (рис. 89). Рис. 89. Схема ковшового конвейера: 1 – Разгрузочное устройство; 2 – приводная звездочка; 3 – направляющие; 4 – ковши; 5 – тяговая цепь Схема масс ковша расположен ниже точки подвеса, благодаря чему обес- печивается устойчивое положение ковша. Преимущества: возможность транспортирования не только по горизонта- ли но и по вертикали, простота и удобство разгрузки ковша в любой точке трассы, транспортирование горячих грузов. Недостатки: большая масса козовой части, высокая стоимость, раскачива- ние ковшей при V=1,1 м/с. Производительность ковшовых конвейеров достигает 500 т/ч при скорости V=0,15-0,4 м/с. Ковши изготавливают из листовой стали толщиной 2÷6 мм. Ши- рина ковшей составляет 400-1000 мм. По способу расположения ковшей бывают конвейеры с расставленными и сомкнутыми ковшами. Для загрузки разомкнутых ковшей используют специальные дозирующие устройства в виде секторных затворов. Производительность ковшового конвейера 107 , 6 , 3 ρ δ v t i Q = где i – вместительность ковша; t – шаг подвески ковша; δ – коэффициент заполнения ковша, δ=0,7÷0,9 – для сомкнутых ков- шей; δ=0,75 – для разомкнутых ковшей. Разгрузка ковшей производится с помощью упоров. Вертикальный ковшо- вый конвейер называется элеватором. Пластинчатые цепные конвейеры содержат пластинчатые цепи соединен- ные специальными лотками (рис. 90). Разгрузка производится на холостой звез- дочке, а погрузка – в любом месте. Рис. 90. Схема пластинчатого конвейера. Производительность пластинчатого конвейера при плоском полотке: ϕ ρ ktg v B Q 2 650 = с бортами: [ ] , 4 900 Ψ + = h Bktg Bv Q ϕ ρ где Ψ – коэффициент заложения сечения; k – коэффициент снижения производительности. Скорость движения V=0,05-0,6 м/с. Недостатки такие же как и у ковшовых конвейеров. В скребковых конвейерах груз перемещается по неподвижному желобу 4 волочением при помощи скребков 2, соединенных с движущейся целью 1 (рис. 91). 108 Рис. 91. Схема скребкового конвейера: а – горизонтальные с высокими скобами; б – горизонтальные с погруженными скобами; в – горизонтально-вертикальные Скребковые конвейеры разделяются на конвейеры с высокими скребками и конвейеры сплошного волочения погруженными скребками. Процесс сплошно- го волочения основан на том, что сопротивление прохождения скребков через сы- пучий груз, помещенный в желоб с гладкими стенками, оказывает большее сопро- тивление трения груза о дно и стенки желоба. При движении цепи груз увлекается скребками и перемещается вдоль желоба. Скребковые конвейеры применяют для грузов не подверженных крошению. Конвейеры с погруженными скребками транспортируют груз с малой прочностью, так как куски высокой прочности за- клинивают скребки. Скребки конвейера с высокими скребками изготавливают из листовой стали толщиною 3-8 мм, или из пластмассы. Шаг скребков зависит от размеров кусков груза, высоты и формы скребка, шага цепи. Для пусковых грузов 109 шаг скребков должен быть больше наибольшего размера куска. Производитель- ность скребкового конвейера равна , 3600 k v Bh Q δ Ψ = где h – высота скребка; Ψ=0,5÷0,6 для мелкосыпучих грузов; Ψ=0,7÷0,8 для крупнокусковых грузов. Разгрузка конвейеров с нижней рабочей ветвью можно производить в лю- бом месте. Скорость скребковых конвейеров 0,2÷1 м/с. Ширина желоба ( ) h В 4 3 = . Угол наклона конвейера не более 30º. Недостатки скребковых конвейеров: измельчение транспортирующего гру- за, быстрое изнашивание желоба, большой расход энергии, трудность транспор- тирования липких и влажных грузов. Мощность скребкового конвейера: ( ) , 360 Н L C kQ P г o ± ⋅ = η где k – коэффициент запаса, L г – горизонтальная проекция длины конвейера, С о – коэффициент сопротивления для катковой цепи 0,7÷2,3, для скольжения 1÷4. Скребковые конвейеры с погруженными скребками имеют меньшие раз- меры и массу. Движение груза в желобе происходит со скоростью меньшей ско- рости цепи. Скорость движения v=0,1÷0,4 м/с, длина – 100 м. высота до 20 м, производительность до 250 т/час. Объемная производительность равна: ; 3600 п AvК v = где А – площадь поперечного сечения груза; К п – коэффициент производительности, К п =0,88÷0,99. Тележечные конвейеры предназначены для транспортирования штучных грузов в поточных линиях сборки машин. Цепи этих конвейеров соединены с те- лежками, передвигающимися на катках по рельсам (рис. 92). Рис. 92. Схема тележечного конвейера 110 Рис. 93. Схема подвесного конвейера Движение тележек может быть пульсирующим или непрерывным. Подвесные цепные конвейеры обеспечивают транспортирование грузов по сложной пространственной трассе. Подвесной конвейер состоит из замкнутого тягового органа 1 с каретками, служащими для поддержки тягового элемента и прикрепления подвесок 2 (рис. 93). Каретки перемещаются по подвесному пути 3, выполненные из двутавров. Тяговым элементом может быть цепь или канат. По характеру соединения тягового элемента различают грузонесущий кон- вейер (рис. 94 а). Толкающие (рис. 94 б) и грузоведущие (рис. 94 в). Рис. 94. Схемы подвесных конвейеров: а – грузонесущий, б – толкающий, в - грузоведущий Для подвесных конвейеров используются угловые и гусеничные приводы. Скорость движения грузов v=0,1÷45 м (минимальная масса грузов до 2,5 т длина 500-600 м. Сопротивление движению цепного конвейера складывается из сопротив- ления на прямолинейном участке. , ∑ = G c F где ∑ G – общая нагрузка на катки от веса движущихся частей конвейера и груза; с – коэффициент сопротивления движению. 111 ( ) ; 2 1 к p d К fd c µ + = здесь К р =1,1÷1,4. При скольжении стальных цепей по стальным направляющим с=0,25÷0,35. Нагрузка на катки ( ) , gl q q G o ∑ − = где q, q о – соответственно распределенная масса груза и рабочих элементов (цепей, скребков). Для подвесных конвейеров с=0,015…0,027. Для пластинчатых конвейеров с неподвижными бортами дополнительное сопротивление от трения груза будет равно , 2 ke fh F тр ρ = где ( ) ( ) ϕ sin 1 2 , 1 2 + + = v k – коэффициент, учитывающий уменьшение го- ризонтального давления груза на борт конвейера. Для скребковых конвейеров коэффициент сопротивления перемещению груза по желобу равен 1 , 1 f с = При транспортировании угля – с=0,7…1,0. Коэффициент сопротивления движению цепи со скребками и ходовыми катками на подшипниках – с=0,1…0,13. Для цепей без катков с=0,25…0,4. Сопротивление на разгрузочном участке ковшового конвейера ( ) , 2 gf qt m F к к разгр + = где m к – масса ковша; t к – шаг расположения ковшей. Сопротивление сил трения в опорах звездочек , зв o зв D d Nf F = где N – усилие, действующее на опоры вала звездочек; D зв – начальный диаметр звездочек. d o – диаметр цапфы. Эскалатор является специальным цепным конвейером, предназначенным для транспортировки людей под углом 30 о (рис. 95). Несущим элементом являются ступени, закрепленные с обоих сторон на тяговых цепях. Каждая ступень имеет четыре направляющих катка. Перемещаю- щихся по направляющим путям. Скорость движения эскалатора v=0,7…1 м/с. Ширина полотна составляет 1000, 660, и 625 мм. Производительность эскалатора , 3600 ϕ ст t zv Q = где t ст – шаг ступени; z – число пассажиров; 112 φ – коэффициент заполнения. Рис. 95. Схема эскалатора Распределенная эксплуатационная нагрузка на 1 м длины полотна , 325 g t АВ G ст ϕ = где А и В – соответственно глубина и ширина ступени. Пусковые характеристики проверяют по максимальной нагрузке э G G 35 , 1 max = §4. Транспортирующие машины без тягового элемента Шаговый конвейер содержит неподвижную раму опирающуюся на фунда- мент и подвижную раму, опирающуюся на ролики. Конвейер содержит два при- вода: подъема груза и передвижения груза (рис. 96). Принцип работы основан на подъеме и перемещении груза. Движение осуществляется периодически и син- хронно. Горизонтальный ход составляет 2-3 м, а вертикальный подъем – 50 мм. Скорость движения 10 м/мин. Рис. 96. Схема шагающего конвейера 113 §5. Гравитационные устройства Простейшим гравитационным конвейером является наклонная плоскость или желоб, по которому скатывается груз. Вместо желоба устанавливают ролики (рис. 97). Рис. 97. Роликовый конвейер: а – схема; б – схема действия сил; в – спиральный роликовый спуск Угол наклона роликов α=2÷7º, а для тюков α=12÷14º. §6. Вибрационные конвейеры Эти конвейеры применяют для транспортирования всех видов насыпных грузов, кроме липких. Их используют обычно для перемещения грузов на не- большие расстояния, особенно для перемещения ядовитых, горячих грузов при обеспечении полной герметичности. Вибрационный конвейер имеет желоб, подвешенный или опертый на не- подвижную раму с помощью упругих элементов. Под действием специального привода желоб совершает колебательные движения, вследствие чего груз отрыва- 114 ется от желоба, а затем падает, так, что движение происходит одно за другим в виде микропролетов (рис. 98). При таком движении груз не разрушается, не образует пыль и практически не изнашивает желоб. Частота вибраций желоба до 50 гц. Возбудителем колебаний является инерционные, электромагнитные, экс- центриковые и поршневые вибровозбудители. Большим достоинством конвейеров является малый износ несущего эле- мента, простота конструкции, малый расход электроэнергии, герметичность груза. Рис. 98. Схема вибрационного конвейера: а – одномассного; б – двухмассного уравновешенного Недостатки: значительное снижение производительности при транспор- тировании вверх, малая долговечность упругих элементов привода и опорных подшипников привода. Большое распространение получили конвейеры выполненные по уравно- вешенной резонансной схеме. Конвейер состоит из двух труб и желобов, пред- ставляющих собой динамически уравновешенную систему. Упругая система настраивается в резонанс. Такая система при установившемся колебательном движении при отсутствии потерь энергии может колебаться неограниченное вре- мя без поступления энергии из вне, а при малых потерях энергии требует для поддержания колебательного движения лишь незначительные усилия при малой мощности привода. Производительность горизонтальных конвейеров 600 т/ч при длине до 100 м. Скорость трассирования насыпных грузов в значительной степени зависит от их физико-механических свойств, размеров и формы частиц и других факторов. v=0,1…0,3 м/с. Угол наклона вибрационных конвейеров обычно не превышает 15º. Для пылевидных грузов угол наклона конвейера – 5º. Амплитуда колебаний – 0,1…2 мм. Мощность привода вибрационных конвейеров при длине более ё10 м рав- на 115 ( ) , 360 10 10 2 1 + − + = H K L K cQ P η где с – коэффициент транспортабельности грузов, с=1,8÷2; К 1 , К 2 – обобщенные коэффициенты удельных затраты мощности на транспортирование 1 т груза на длину 1 м. §7. Винтовые конвейеры Винтовым конвейером называют устройство, осуществляющее перемеще- ние груза по желобу при помощи вращающегося вала, снабженного лопастями, расположенными по винтовой линии. Конвейер состоит из неподвижной трубы, в которой на концевых и промежуточных опорах расположен транспортирующий винт, связанный с приводом. Труба имеет загрузочное и разгрузочное устройство (рис. 99). Рис. 99. Схема винтового конвейера Винтовые конвейеры (ГОСТ 2037-75) широко используются для транспор- тирования пылевидных, мелкозернистых, горячих и ядовитых грузов не только в горизонтальном, но и в вертикальном направлении. Крупнопусковые и абразив- ные грузы транспортировать нецелесообразно. Шаг винта для легкотранспорти- руемых грузов t=D; для трудноперемешиваемых грузов t=0,8D. Для тяжелых гру- зов частота вращения равна 50 об/мин; а для легких до 150 об/мин. Диаметр трубы для однородного груза должен быть в 10…12 раз больше куска и в 4…6 раз больше максимального размера для рядового груза. Площадь заполнения желоба конвейера 4 2 D А λπ = где λ – коэффициент заполнения сечения желоба, λ=0,12÷0,4. Производительность винтового конвейера со сплошным винтом , 47 2 K D t Q η λρ = 116 где K – коэффициент снижения производительности при наклонном кон- вейере, K=1÷0,65. Потребная мощность на валу винта , 360 360 QL C QH P o + = здесь С о – коэффициент сопротивления движению. Для муки, зерна – С о =1,2; для мела и угольной пыли – С о =1,6; угля – С о =2,5; золы, песка – С о =4. Длина транспортирования достигает до 76 м. Разновидностью винтовых конвейеров являются транспортирующие тру- бы. В транспортирующей трубе на внутренних стенках закреплена спираль, высо- ту гребня которой принимают равной (0,2÷0,3)D (рис. 100). Рис. 100. Транспортирующая труба Так как при вращении трубы груз постоянно перемешивается и крошится, транспортирующие трубы не применяют для грузов не допускающих измельче- ние. Шаг винта принимают равным половине диаметра. Максимальная частота вращения 60 30 D n − = Мощность конвейера будет больше на 15-20% по сравнению с винтовым. §8. Вспомогательные устройства к конвейерам Для транспортирования груза непрерывным потоком груз накапливается в бункере. Для закрывания и открывания выпускных отверстий бункеров и регули- рования истечения груза применяют затворы с ручным или механическим приво- дом. По конструктивному исполнению бывают плоские затворы (рис. 101 а, б), секторные затворы (рис. 101 в) и рычажные затворы (рис. 101 г). Для равномерной и непрерывной подачи груза из бункера на конвейер применяют специальные питатели. По конструктивному исполнению бывают: вибрационный лотковый пита- тель (рис. 102 а), плунжерный питатель (рис. 102 б), качающийся питатель (рис. 102 в), цепной питатель (рис. 102 г), тарельчатый питатель (рис. 102 д). 117 Рис. 101. Бункерные затворы Рис. 102. Питатели 118 Список используемой литературы 1. Александров М.П. Подъемно-транспортные машины. 2-е изд., пере- раб. – М.: Машиностроение, 1984. – 336 с. 2. Александров М.П. Подъемно-транспортные машины. М.: Высш. шк., 1979. – 558 с. 3. Вайнсон А.А. Подъемно-транспортные машины М.: Машиностроение, 1985. – 423 с. 4. Иванченко К.Ф. и др. Расчеты грузоподъемных и транспортирующих машин. Киев.: Высш. шк., 1975. – 304 с. 5. Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины. М.: Машиностроение, 1983. – 488 с. |