682
.pdf
Расходная концентрация смеси µ – это отношение секундного
расхода груза (производительности) к секундному расходу воздуха mв (mв = Qвρв).
Методика расчета пневмотранспортной системы
Цель расчета – определить основные параметры пневмотранспортной системы, транспортирующей груз во взвешенном состоянии в скоростном потоке воздуха.
Заданы: трасса (l, lг, h) и производительность П. Найти:
1)расход воздуха Qв;
2)диаметр (внутренний) трубопровода dтр;
3)давление воздуха в пневмосистеме р;
4)мощность привода Р.
Зная производительность (П = Qвρвµ), можно определить расход:
Q = |
π |
|
k , |
(11.7) |
|
|
|||
B |
ρ B |
µ |
|
|
|
|
|
где k – коэффициент запаса (вводится с учетом утечек, подсоса вследствие негерметичности системы), k ~ 1,2.
Следует отметить, что при малых значениях µ требуется больше воздуха, но меньше давление.
Диаметр трубопровода определяется исходя из обеспечения необходимой скорости воздуха:
4Q
dтр = π в . (11.8) vв
Давление в системе должно быть достаточным для преодоления всех сопротивлений по длине трубопровода, а именно, всех падений давления, связанных с разгоном воздуха и груза, с подъемом груза, с преодолением сил трения воздуха и груза о стенки трубы и т.д.
Сумма потерь давления в трассе трубопровода, р =∑Hi :
∑Hi = Hвх + Hвых + Hр + Hв + Hг + Hп , |
(11.9) |
121
где Нвх – сопротивление входа в трубопровод; Нвых – сопротивление выхода из трубопровода; Нр – сопротивление разгону воздуха и груза; Нв – сопротивление движению чистого воздуха; Нг – сопротивление движению груза; Нп – сопротивление подъему груза.
Для определения линейных потерь при течении воздуха (жидкости) используют формулу Дарси:
|
|
|
|
= |
λl |
|
ρ v2 |
|
||
|
|
р |
лин |
|
в в , |
(11.10) |
||||
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
dтр |
|
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где λ – коэффициент потерь по длине: λ = |
64 |
(Re – число Рей- |
||||||||
Re |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
нольдса, Re = |
vвdтр |
); l и dтр – длина и внутренний диаметр трубо- |
||||||||
ν |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
провода.
Используя формулу Вейсбаха, находят потери давления pлин на характерных участках трассы (на коленах, на расширениях, на входе и выходе).
Определение составляющих суммарных потерь в системе:
Нвх = ξвхНд, |
(11.11) |
Нвых = ξвыхНд, |
(11.12) |
где ξвх, ξвых – коэффициенты местных потерь соответственно на входе и выходе, ξвх = 0,1–0,7; ξвых = 0,1; Нд – динамический напор
|
|
= |
ρ v2 |
|
H |
д |
в в |
|
|
|
|
|
2 |
|
Нр = Нрв + Нргр, |
(11.13) |
где Нрв – сопротивление разгону воздуха; Нргр – сопротивление разгону груза
Нр = Нд(1 + βµ), |
(11.14) |
где Нрв = Нд, а Нргр = Ндβµ.
Коэффициент β учитывает, что груз разгоняется до скорости
меньшей, чем скорость воздуха. |
|
β = 2,3 – 0,08vвит, |
(11.15) |
Сопротивление разгону воздуха Нв и груза Нг составляет до 50 % от всех потерь в системе:
122
Нв |
= |
λl |
Нд + Нд ∑iп=м1ξi + Нд ∑кпк=1ξк , |
(11.16) |
|
||||
|
|
dтр |
|
|
где nм и nк – число местных сопротивлений и колен; ξi , ξк – коэффициенты местных потерь.
Нг |
= |
λl |
Н Д (kгlг + kвh)µ + µНд ∑iп=м1ξi + µН Д ∑кпк=1ξк , (11.17) |
|
|||
|
|
dтр |
|
где kг и kв – эмпирические коэффициенты. |
|
Нп = ρвgh (1 + µ). |
(11.18) |
После выполнения расчетов суммарных потерь ∑Hi подби-
рается агрегат, создающий при одной из паспортных частот вращения необходимые Qв и р.
Мощность привода:
Р = p |
Qв |
= |
Qв ∑Hi |
, |
(11.19) |
|
|
||||
дв |
η |
|
η |
|
|
|
|
|
|
где η – КПД агрегата при работе в номинальном режиме.
При решении обратной задачи, когда задан агрегат, создающий давление, например, вентилятор (р, Qв) и размеры трассы (l, h), необходимо найти производительность.
Вначале определяют dтр, а затем из баланса потерь (p = ∑Hi )) находят ту расходную концентрацию µ, которую
вентилятор может обеспечить.
Производительность пневмотранспортной системы опреде-
ляют по формуле: |
|
П = µQвρв / 1,2. |
(11.20) |
Контрольные вопросы
1.Дайте общую характеристику пневмотранспортных устройств.
2.Приведите основные схемы пневмоустановок и объясните их достоинства и недостатки.
3.Как осуществляется движение частиц груза в трубопроводе?
4.Какие параметры определяются при расчете пневмотранспорта?
5.Назовите основные виды потерь в пневмотранспортной системе.
6.Как найти требуемую мощность агрегата, создающего давление в пневмосистеме?
123
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Курс «Машины непрерывного транспорта» является одним из основных для студентов по образованию в области транспортных машин и транспортно-технологических комплексов, обучающихся по специальности «Подъемно-транспортные, строительные машины и оборудование».
Современные машины непрерывного транспорта занимают значительное место в объеме средств механизации и автоматизации подъемно-транспортных, погрузочно-разгрузочных и складских работ. Их применение позволяет существенно сократить использование низкоквалифицированного и тяжелого физического труда. Благодаря совмещению времени рабочего и холостого движений грузонесущего элемента машины непрерывного транспорта по производительности значительно превышают подъемнотранспортные машины циклического действия.
Основные типы машин непрерывного транспорта (конвейеры) используются как самостоятельное оборудование, так и в составе технологических транспортных машин и транспортно-технологи- ческих комплексов.
Предлагаемое учебное пособие является расширенным конспектом лекций по дисциплине «Машины непрерывного транспорта» и обобщает многолетний опыт преподавания указанной дисциплины, накопленный на кафедре «Механизация путевых, погрузочно-разгрузочных и строительных работ» Сибирского государственного университета путей сообщения. В пособии рассмотрены основные типы машин непрерывного транспорта, используемых на железнодорожном транспорте и в других отраслях промышленности.
Пособие содержит сведения о назначении, конструкциях, принципах действия и расчетах основных типов конвейеров: ленточных, пластинчатых, скребковых, подвесных, элеваторов, винтовых и вибрационных. В пособии также рассмотрены основные типы машин пневматического транспорта и метод их расчета.
При создании новых конструкций и модернизации существующих машин непрерывного транспорта используются результаты экспериментальных исследований и усовершенствованные методы расчета, позволяющие осуществлять повышение надежности,
124
снижение материалоемкости, уменьшение габаритных размеров и энергопотребления.
К числу основных тенденций развития конвейеров относятся расширяющаяся номенклатура оборудования для различных отраслей промышленности, увеличение скоростей при транспортировке грузов, применение регулируемых приводов, увеличение объемов использования неметаллических материалов, широкое применение приборов и устройств для автоматизации работы, а также обеспечение повышенных требований по безопасности обслуживания и экологических требований.
При изготовлении конвейеров широко используются энергосберегающие технологии, новые материалы и профили проката, унифицированные агрегаты, узлы и детали.
125
ГЛОССАРИЙ
Абразивность (режущая способность) – свойство частиц насыпного груза истирать (изнашивать) соприкасающиеся с ними во время движения рабочие поверхности деталей машин.
Автостоп – механизм толкающего конвейера, который служит для отцепления тележки от толкателя движущейся цепи.
Бункер – емкость для временного хранения сыпучих грузов.
Гранулометрический состав груза (кусковатость) – количественное распределение частиц насыпного груза по крупности.
Группы условий абразивности грузов – распределение насыпных грузов по степени абразивности и вредному воздействию на грузонесущие элементы и детали конвейеров.
Дозаторы – загрузочные устройства циклического действия, производящие выдачу из бункера определенного количества (дозы) насыпного груза.
Затворы бункеров – механические устройства для закрывания
иоткрывания выпускных отверстий бункеров для регулирования
иобеспечения равномерного грузопотока.
Каретки – грузонесущие элементы подвесных конвейеров, которые перемещаются по направляющим путям с шарнирно присоединенными подвесками.
Коэффициент внешнего трения – свойство насыпного груза, которое характеризует его сопротивление перемещению относительно поверхности твердых тел, вызываемое силой трения.
Коэффициент внутреннего трения – свойство частиц насыпного груза, которое зависит от способа формирования откоса, предельных касательных напряжений и нормальных напряжений в толще груза.
Коэффициент готовности машины – основной комплексный показатель надежности, увеличение которого достигается путем повышения технического уровня конструкции.
Лента конвейера – грузонесущий и тяговый элемент ленточного конвейера.
Лента резинотканевая – прорезиненная конвейерная лента, тяговым каркасом которой являются тканевые прокладки.
Лента резинотросовая – прорезиненная конвейерная лента, тяговым каркасом которой является стальные тросы.
126
Лента проволочная – конвейерная лента, состоящая из отдельных, соединенных между собой, проволочных звеньев.
Лента стальная цельнопрокатная – конвейерная лента, изготовленная из прокатной углеродистой и коррозионно-стойкой стали.
Ловители – устройства для предотвращения обратного движения тягового органа в случае его обрыва.
Механизация комплексная – форма организации труда на основе автоматизации технологических процессов.
Надежность машины – комплексное свойство машины выполнять заданные функции, сохраняя во времени установленные эксплуатационные показатели.
Настил – грузонесущий элемент пластинчатого конвейера. Останов – механизм толкающего конвейера, служащий для
остановки тележки в заданном месте группового пути общего контура трассы.
Питатели – загрузочные устройства, монтируемые у выпускных отверстий бункеров и воронок и служащие для обеспечения равномерного регулируемого потока груза.
Плотность груза – свойство насыпного груза, определяющие отношение его массы к занимаемому объему.
Подвески – грузонесущие элементы подвесных конвейеров, которые присоединяются к кареткам.
Подвижность частиц груза – свойство частиц насыпного груза, зависящее от сил сцепления между ними и сил трения, возникающих при перемещении одной частицы относительно другой.
Полюс элеватора – точка на оси ковшового элеватора, находящаяся на пересечении с равнодействующей двух сил: центробежной силы и силы тяжести ковшей.
Привод гусеничный – привод с передачей тягового усилия зацеплением, устанавливаемый на прямолинейном участке трассы цепного конвейера.
Привод угловой – привод с передачей тягового усилия зацеплением, устанавливаемый на повороте трассы цепного конвейера на 90 или 180 градусов.
Расстояние полюсное – расстояние от центра приводного барабана (звездочки) ковшового элеватора до полюса.
127
Скребки – грузонесущие элементы скребкового конвейера. Тяговый фактор – величина, определяющая тяговую способ-
ность приводного барабана и зависящая от коэффициента трения ленты о поверхность барабана и угла обхвата лентой приводного барабана.
Тяговый элемент – основной элемент конвейера, передающий движение грузонесущему элементу.
Угол естественного откоса груза – угол между образующей поверхностью конуса из свободно насыпного груза и горизонтальной плоскостью, на которой располагается груз.
Устройство натяжное – элемент конвейера, обеспечивающий первоначальное натяжение тягового органа и компенсирующий его вытяжку в процессе эксплуатации.
128
Библиографический список
Основной
1.Зенков Р.Л., Иванов И.И., Колобов Л.Н. Машины непрерывного транспорта. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1987. 432 с.
2.Александров М.П. Подъемно-транспортные машины. М.: Высш. шк., 1985. 520 с.
3.Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины. М.: Машиностроение, 1989. 487 с.
4.Конвейеры / Под ред. Ю.А. Пертена. Л.: Машиностроение, 1984. 367 с.
5.Кузьмин А.В., Марон Ф.Л. Справочник по расчетам механизмов подъемно-транспортных машин. 2-е изд., перераб. и доп. Минск: Вышейшая школа, 1989. 350 с.
6.Зеленский О.В. Справочник по проектированию ленточных конвейеров. СПб.: Недра, 2009. 376 с.
7.Тимошин А.А., Мачульский И.И., Голутвин В.А., Клейнерман А.Л., Копырина В.И. Комплексная механизация и автоматизация по- грузочно-разгрузочных работ: Учебник / Под общ. ред. А.А. Тимошина и И.И. Мачульского. М.: Маршрут, 2003. 400 с.
8.Устинов Ю.Ф., Калинин Ю.И., Волков Н.М. Машины непрерывного транспорта: Лабораторный практикум. Воронеж: Изд-во Воронежского ГАСУ, 2006. 112 с.
9.Ромакин Н.Е. Машины непрерывного транспорта: Учеб. пособие. М.: ИЦ «Академия», 2008. 432 с.
10.Черненко В.Д. Расчет средств непрерывного транспорта: Учеб. пособие. СПб.: Политехника, 2008. 386 с.
Дополнительный
1.Смолдарев А.Е. Гидро- и пневмотранспорт в металлургии. М.: Металлургия, 1985. 280 с.
2.Дьячков В.К. Подвесные конвейеры. М.: Машиностроение, 1976. 320 с.
3.Иванов В.Н. Проектирование и безопасная эксплуатация ленточных конвейеров. Х.: Форт, 2007. 96 с.
4.Катрюк И.С., Мусияченко Е.В. Машины непрерывного транспорта. Конструкции, проектирование и эксплуатация: Учеб. пособие / Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. 266 с.
5.Мачульский И.И. Погрузочно-разгрузочные машины: Учебник. М.: Желдориздат, 2000. 476 с.
129
6.Кузьминов А.Л., Кожевников А.В. Расчет и диагностика транспортирующих машин металлургических агрегатов: Учеб. пособие. Череповец: Изд-во ЧГУ, 2006. 192 с.
7.Александров М.П. Грузоподъемные машины: Учебник. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана – Высшая школа, 2000. 552 с.
8.Шахмейстер Л.Г., Дмитриев В.Г. Теория и расчет ленточных конвейеров. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1987. 336 с.
9.Ивашков И.И. Монтаж, эксплуатация и ремонт подъемнотранспортных машин: Учебник для машиностроительных вузов. М.: Машиностроение, 1981. 335 с.
10.Григорьев А.М. Винтовые конвейеры. М.: Машиностроение, 1972. 184 с.
11.Волков Д.П., Крикун В.Я. Строительные машины и средства малой механизации. М.: Мастерство, 2002. 480 с.
12.Меновщиков В.А., Ярлыков В.М. Подъемно-транспортные машины в примерах и задачах: Учеб. пособие. Красноярск: Изд-во Краснояр. гос. аграр. ун-та, 2004. 203 с.
13.Иванченко Ф.К. Конструкция и расчет подъемно-транспорт- ных машин. Киев: Вища школа, 1988. 424 с.
14.Кожушко Г.Г. Пластинчатые конвейеры. Эскалаторы: Учеб. пособие. Екатеринбург: УГТУ–УПИ, 2004. 93 с.
130