682
.pdf6.СКРЕБКОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ
6.1.Назначение, устройство, принцип действия
Скребковые конвейеры предназначены для транспортирования самых разнообразных сыпучих грузов: пылевидных, зернистых, мелко-, средне- и крупнокусковых. Они широко распространены в различных отраслях промышленности и занимают одно из первых мест среди машин непрерывного транспорта по универсальности применения.
На железнодорожном и водном транспорте скребковые конвейеры применяют для транспортирования зерна, удобрений, песка, угля, щебня и т.д., в металлургической промышленности – для транспортирования кокса, измельченной руды, бокситов, концентратов и др., в строительстве применяют для перемещения мелкого гравия, керамзита, извести, мела, цемента, песка, сухой глины и др.
Скребковые конвейеры не рекомендуется применять для транспортирования хрупких, сильно влажных и липких грузов. Первые измельчаются при транспортировании, влажные и липкие плохо разгружаются, так как прилипают к скребкам и тяговому элементу.
Скребковые конвейеры представляют собой группу машин, в которых груз перемещается при помощи движущихся скребков по неподвижному желобу или трубе. По форме скребков различают конвейеры с высокими, низкими и контурными скребками.
Отдельную группу машин представляют трубчатые скребковые, в которых скребок по форме копирует поперечное сечение трубы.
На рис. 6.1 изображено крепление скребка конвейера с высокими скребками. Скребковые конвейеры с высокими скребками применяют для горизонтального и наклонного транспортирования сыпучих грузов. Длина конвейеров такого типа не превышает 60 м, угол наклона к горизонту 40°. Объемная производительность обычно не более 630 м3/ч.
Конвейеры, ширина скребков которых 200–320 мм, имеют скорости в пределах 0,1–1,0 м/с; при ширине скребков 400–1200 мм скорости меньше (0,5–0,63 м/с). Такие конвейеры целесообразно использовать для грузов, не подверженных крошению (измель-
71
чению) либо таких, при крошении которых не снижается их качество.
А
Рис. 6.1. Крепление скребка конвейера с высокими скребками: 1 – высокий скребок; 2 – направляющая; 3 – каток; 4 – цепь; 5 – желоб; 6 – груз
Скребковые конвейеры (рис. 6.2) с низкими скребками также применяют для горизонтального и наклонного транспортирования грузов.
Рис. 6.2. Схема скребкового конвейера с низкими скребками: 1 – низкий скребок; 4 – каток; 5 – желоб; 7 – каток;
В – верхний свободный слой груза; Н – нижний принудительно перемещаемый слой груза; Fc – сила сцепления; Nж – сила трения
Особенностью конвейеров данного типа является перемещение грузов сплошным слоем, высота которого в 2–6 раз больше высоты скребков. Процесс сплошного волочения основан на том, что сопротивление прохождения скребков через сыпучий материал, расположенный в желобе с гладкими стенками, больше сопротивления трения груза о дно и стенки желоба. При движении цепи верхние слои груза увлекаются скребками с нижними слоями и перемещаются вдоль желоба. Следовательно, груз образует сплошное тело волочения высотой, превышающей высоту скреб-
72
ка hc. Процесс сплошного волочения, таким образом, основан на том, что сила сцепления Fс верхнего свободного слоя груза высотой В с нижним принудительно перемещаемым слоем груза высотой Н, действующая на границе этих слоев, превышает сумму силы трения Nж верхнего свободного слоя о стенки желоба и усилия Wг, затрачиваемого на подъем или спуск свободного слоя груза.
Fс ≥ Nж ±Wг , |
(6.1) |
Знак перед Wг при движении вверх «плюс», вниз – «минус». Перемещение слоя груза В, расположенного над цепью со
скребками, обеспечивается потому, что усилие продергивания скребкового полотна сквозь толщу груза оказывается больше силы сопротивления движению верхнего слоя.
Груз, перемещаемый по этому принципу, меньше подвержен перемешиванию и разрушению (измельчению), чем в случае транспортирования груза конвейерами с высокими скребками.
Конвейеры с низкими скребками перемещают грузы на расстояние до 100 м, угол наклона к горизонту до 60°. Их применяют для транспортирования хорошо сыпучих, пылевидных, зернистых и мелкокусковых грузов при нормальных и повышенных температурах (до 700 °С). Производительность обычно не превышает 300 м3/ч, скорость транспортирования 0,1–0,4 м/с.
Трубчатые скребковые конвейеры (рис. 6.3) способны транспортировать груз по пространственной трассе. Тяговым элементом является цепь с прикрепленными к ней плоскими сплошными или контурными скребками, движущимися внутри герметичной трубы. Груз перемещается непрерывным потоком. Трубчатые скребковые конвейеры благодаря герметичности используют для транспортирования токсичных, пахучих и горячих грузов, но не применяют для транспортирования быстро слеживающихся грузов и грузов, куски которых имеют высокую прочность. Куски высокой прочности могут заклинить конвейер.
Преимуществами скребковых конвейеров являются простота конструкции, малая высота, универсальность, герметичность, отсутствие пыления, пожаро- и взрывоопасности, потерь и загрязнения груза, а также простота загрузки и возможность разгрузки во многих точках трассы.
73
Недостатки скребковых конвейеров: измельчение грузов (значительно меньше у конвейеров с низкими скребками), значительный удельный расход энергии, повышенный износ движущихся частей и желобов (особенно при транспортировании абразивных материалов), повышенный шум, возможность образования заторов груза и заклинивание скребкового полотна в герметичном желобе.
Рис. 6.3. Схема трубчатого скребкового конвейера
спространственной трассой:
1 – труба; 2 – цепь; 3 – скребок; 4 – натяжное устройство; 5 – разгрузочное устройство; 6 – приводной механизм; 7 – устройство очистки; 8 – загрузочное устройство
6.2.Основы расчета скребковых конвейеров
Основными параметрами конвейера являются производительность, скорость тягового элемента, длина трассы и углы (угол) наклона к горизонту.
Обычно заданным параметром является производительность. Скорость скребкового конвейера чаще всего назначается в пределах 0,1–0,4 м/с. Ограничение скорости вызвано большими сопротивлениями при движении, а также повышенным износом желоба, цепей и скребков. В отдельных случаях скорости могут достигать до 1 м/с, например, при транспортировании угля и зерна. Длина транспортирования редко превышает 100 м. Углы
наклона зависят от типа конвейера.
74
Тяговый расчет скребкового конвейера
Тяговый расчет скребкового конвейера аналогичен расчету пластинчатых конвейеров.
Рассмотрим тяговый расчет на примере скребкового конвейера с высокими скребками (рис. 6.4).
а) |
б) |
в) |
Рис. 6.4. Схемы расположения груза перед высокими сплошными скребками
Определение размеров желоба
Площадь поперечного сечения A, м2:
A = |
Q |
, |
(6.2) |
|
|||
3600vρψ′C |
|||
|
3 |
|
|
где Q – производительность конвейера, т/ч; v – скорость движения тягового элемента, м/с; ρ – насыпная плотность груза, т/м3;
ψ′ – коэффициент заполнения желоба горизонтального конвейера; С3 – коэффициент, учитывающий уменьшение производительности конвейера с увеличением угла наклона к горизонту.
Сыпучие грузы располагаются по отношению к скребкам различным образом (рис. 6.4). Легкосыпучие, зернистые и пылевидные грузы располагаются отдельными порциями (рис. 6.4, а). С целью исключения пересыпания груза через скребок и ссыпания в стороны высота h тела волочения должна быть меньше высоты скребка и желоба hж. Плохосыпучие грузы перемещаются равномерным слоем (рис. 6.4, б). Высота слоя также не должна превышать высоту желоба. Следует отметить, что с увеличением угла наклона β к горизонту объем порции груза перед скребком уменьшается – рис. 6.4, в (производительность снижается).
Полезное использование объема желоба для наклонных скребковых конвейеров оценивают обобщенным коэффициентом ψ = ψ′С3.
75
Площадь поперечного сечения А, м2:
А = |
Q |
|
3600vρψ . |
(6.3) |
Приближенно коэффициент ψ можно рассчитать по эмпири-
ческой формуле:
ψ =0,01(β′−β),
где β′ – условный угол, равный 60° для хорошо сыпучих и 85° для плохо сыпучих грузов.
Для того чтобы определить размеры желоба через площадь А, задаются коэффициентом Кh, который назначается в пределах 2,4–4,5. Ширина желоба, выраженная через высоту:
В = Кh hж. |
(6.4) |
||
Ширина желоба при принятом соотношении с высотой: |
|
||
|
|
|
|
В = АKh . |
(6.5) |
||
Полученное расчетное значение ширины В округляют до ближайшего большего по нормальному ряду: 200, 250, 320, 400, 500, 650, 800, 1000 и 1200 мм. Принятое значение ширины В должно удовлетворять условию, учитывающему размеры кусков груза: В ≥ 3 a′– для рядовых грузов; В ≥ 3,5a′ – для сортированных. Шаг скребков tc принимают равным двум шагам цепи.
При принятых размерах желоба производительность Q кон-
вейера: |
|
Q = 3600vρψBhж . |
(6.6) |
Тяговый расчет конвейера выполняется методом обхода по контуру. Создаваемое усилие в скребковой цепи необходимо для преодоления сопротивления перемещению транспортируемого груза и движению самой цепи внутри желоба конвейера.
Расчет начинают с точки наименьшего натяжения цепи Smin, величину которого принимают из условия предотвращения поворота скребков: Smin = (3–10) кН.
При расчете натяжения тяговой цепи со скребками следует различать, как осуществляется обход трассы по контуру.
76
При обходе трассы по направлению движения полотна натяжение определяют по формулам:
Si |
= Si−1 +Wi |
; |
(6.7) |
|
Si |
= KiSi−1. |
|
||
|
При обходе трассы против направления движения полотна:
Si−1 = Si |
−Wi |
; |
(6.8) |
|
Si−1 = Si |
/ Ki. |
|||
|
||||
В приведенных формулах Si–1 и Si – натяжения тягового элемента в начале и в конце рассматриваемого участка; Wi – сила сопротивления движению полотна на прямолинейных участках трассы; Кi – коэффициент сопротивления движению при огибании отклоняющих устройств.
Сила сопротивления перемещению полотна (тяговых цепей со скребками и грузом) на прямолинейном наклонном участке трассы:
W = g(q0w+qwж)Lг ± g(q0 +q)H, |
(6.9) |
где q0 и q – распределенные массы скребкового полотна и перемещаемого груза, кг/м; w,wж – коэффициенты сопротивления движению ходовой части и груза по желобу соответственно; Lг – длина горизонтальной проекции расчетного участка; Н – высота подъема на расчетном участке (знак «плюс» – при подъеме груза, «минус» – при опускании).
При расчетах принимают коэффициент сопротивления движению скребкового полотна w = 0,1–0,15 для цепного полотна с катками и w = 0,25 – для полотна без катков.
Значение q0 принимают по данным каталогов заводовизготовителей или рассчитывают, если имеются чертежи аналогов.
Для предварительных расчетов q0 можно определить по формуле:
q0 = k0′q , |
(6.10) |
где k0′ – коэффициент; k0′ = 0,5–0,6 (для одноцепных), k0′ = 0,6–0,8 (для двухцепных конвейеров).
77
Коэффициент сопротивления движению груза по желобу:
wж = fв (1+ nбh / B), |
(6.11) |
где fв – коэффициент трения перемещаемого груза о стенки желоба; h – усредненная высота слоя груза в желобе; В – ширина желоба; nб – коэффициент бокового давления груза.
n = |
kс (1,2 + v) |
, |
(6.12) |
|
|
||||
б |
1 |
+ 2 f 2 |
|
|
|
|
|
||
где kc – эмпирический коэффициент, равный 1 и 1,1–1,2 соответственно для стационарных и передвижных (с учетом перекоса) конвейеров; v – скорость полотна; f – коэффициент внутреннего трения насыпного груза.
Сила сопротивления движению полотна на отклоняющих звездочках при уточненном расчете:
Wзв = ( |
S |
нб + |
S |
сб + |
|
о |
|
)wп +Wщ , |
(6.13) |
m |
g |
где Sнб , Sсб , mоg – векторы сил; mо – масса звездочки в сборе; wп – приведенный коэффициент сопротивления подшипников; Wщ – сила сопротивления изгибу цепи.
Чаще используют упрощенные формулы:
Wзв = (Si + Si+1)wзв , |
(6.14) |
где wзв – коэффициент сопротивления звездочек. |
|
Wi = wотSi , |
(6.15) |
где wот – условный коэффициент сопротивления, величина которого находится в пределах 0,03–0,1 в зависимости от угла поворота и условий работы конвейера.
Сопротивление выпуклых криволинейных участков трассы конвейера:
W = S / (ewпαп −1) |
, |
(6.16) |
нб |
|
|
где wп – коэффициент сопротивления движению на поворотном участке; αп – угол поворотного участка, рад.
Сила сопротивления криволинейных вогнутых участков (направленных выпуклостью вниз) определяется по приведенным
78
формулам только при наличии контршин. Если их нет – сопротивление отсутствует (считается равным нулю).
Контршины устанавливают, если радиус изгиба трассы R1 <
< Sсб /q0g.
После определения натяжений набегающей Sнб и сбегающей ветвей Sсб рассчитывают окружное усилие на приводных звездочках по формуле:
W0 = Sнб − Sсб +Wпр = Sнб − Sсб + (Sнб + Sсб )(k2 −1), |
(6.17) |
где Wпр – сила сопротивления вращению приводных звездочек, Н; k2 – коэффициент сопротивления вращению приводных звездочек (ориентировочно k2 = 1,08).
Мощность двигателя привода:
Р = kзW0v/ (1000 η0), |
(6.18) |
где kз – коэффициент запаса, назначаемый в пределах 1,15–1,2; η0 – КПД привода.
Расчетное натяжение тягового элемента определяется так же, как для пластинчатых конвейеров.
Контрольные вопросы
1.Назначение и устройство скребковых конвейеров.
2.Принцип действия конвейеров с погруженными скребками.
3.Определение геометрических параметров конвейера.
4.Как рассчитывается мощность привода у конвейеров со сложной трассой?
5.Как определяется усилие в цепях (цепи) конвейера?
7.ПОДВЕСНЫЕ КОНВЕЙЕРЫ
7.1. Назначение, устройство, принцип действия
Подвесные конвейеры (ПК) предназначены для транспортирования самых различных по габаритам и массе грузов по сложной пространственной трассе, состоящей из горизонтальных, вертикальных и наклонных участков.
Пространственный контур трассы является главным достоинством ПК, кроме того они занимают небольшие площади. Эти до-
79
стоинства ПК обусловили их широкое применение во многих отраслях промышленности.
По способу перемещения грузов ПК разделяются на (рис. 7.1): а) грузонесущие (рис. 7.1, a), имеющие наибольшее распространение, у которых тележки с подвесками для грузов (каретки)
постоянно прикреплены к тяговому органу; б) грузотолкающие (рис. 7.1, б), у которых тележки с подвес-
ками для грузов движутся по дополнительным путям, получая движение от специальных захватов, соедененных с тяговой цепью; в) грузоведущие (рис. 7.1, в), имеющие на движущейся цепи подвесные каретки с устройством для захватывания штанг
напольных тележек и перемещения их вместе с грузом. Последний тип ПК нашел наименьшее применение.
Рис 7.1. Схемы подвесных конвейеров:
а – грузонесущий, б – грузотолкающий, в – грузоведущий
Основными узлами конвейеров являются тяговый элемент (цепь или канат) 1, каретки 2, подвесной ходовой путь 3, поворотные устройства (звездочки, блоки, роликовые батареи и направляющие шины), привод (угловой или гусеничный), подвески 4, а также натяжное устройство.
Сцелью обеспечения безопасности, предохранения привода
иходовой части конвейера от поломок из-за случайных перегрузок на приводной звездочке устанавливается предохранительный штифт, который срезается при превышении расчетного тягового усилия в 1,25 раза. Одновременно осуществляется отключение приводного электродвигателя.
На всех участках, где имеются проходы и проезды, устанавливаются ограждения в виде сеток для защиты от возможного падения груза.
80