книги / Роликовые и дисковые конвейеры и устройства
..pdfТак как шаг t роликов бывает обычно больше dd, то подкоренное
выражение стремится к единице. Поэтому с достаточной точностью можно положить
B0 = [(lep + dd) £ - d d + b] |
(16) |
Полученное граничное значение В 0должно быть больше факти ческого значения В. Если это не так, то во избежание заклинивания груза следует уменьшить t или увеличить dg, первый способ обычно
предпочтителен. Поэтому многие фирмы, поставляющие роликовые или дисковые дорожки для конвейерных бортов, размещают ролики или диски с весьма небольшими зазорами между собой (см. рис. 8).
Все изложенное выше о выборе ширины конвейера относится к конвейерам с прямолинейной трассой. Наличие на трассе кон вейера горизонтально-криволинейных участков резко изменяет условия проходимости груза. На прямолинейных участках кон вейера длина груза (т. е. размер его вдоль конвейера) практически мало влияет на выбор его ширины В, а на криволинейных участках
оказывает самое непосредственное влияние на его ширину. По этому при проектировании конвейерных систем с горизонтально криволинейными участками последние являются определяющими для выбора ширины конвейера. Разная ширина полотен в конвей ерной системе прямолинейных и криволинейных участков требует переходных участков с выравнивающими шинами, что при значи тельном количестве криволинейных участков ведет к усложнению системы, увеличению вероятности разворота груза на переходных участках. Поэтому, как правило, в конвейерных системах с криво линейными участками ширину конвейеров принимают везде оди наковой и рассчитывают по участку с худшей проходимостью, т. е. по криволинейному участку. Редкие исключения из этого имеют место при расположении криволинейных участков на концах линий, например при входе или выходе из технологической ма шины и при значительной длине прямолинейного участка между ними.
Рассмотрим выбор ширины конвейера на горизонтально-криво линейном участке.
Предположим, что на прямолинейном участке груз лежал по центру.
Очевидно, при нормальном прохождении груза по криволиней ному участку он должен сохранить свое центральное положение относительно оси М —М конвейера (рис. 21). Согласно этому ри
сунку и в предположении, что прямоугольный груз вписывается в криволинейный участок конвейера без зазора по дуге наружной
окружности, можно написать |
|
|
|
(R„ -|- 0,55ко)2 = |
(0,5/гр)2 + (Rn+ |
0 ,5 ^ )2. |
|
Предположим, что Вк0 = |
КвЬер и Rn = |
KRBk0 и учтем также, |
|
что 1гр = ЬгрКгр. Тогда после подстановок |
в |
полученное выраже |
ние и решения квадратного уравнения относительно величины Кв
получим
к - ________ KR_____ 1 |
1 / |
_______ __________ I |
0.25 (Кгр -|- 0.25) |
,, у, |
||||
Л в “ 2 (KR + 0,25) “f |
V |
4(/СЛ -h 0,25)a |
' Г |
(KR -I 0,25) |
’ |
' l l > |
||
Анализ полученной формулы показывает, что чем больше |
K R , |
|||||||
тем меньше Кв, иначе говоря, с увеличением Rn величина |
Вк |
|||||||
уменьшается, и наоборот, |
чем больше Кгр, тем больше Вк, |
т. е. |
||||||
|
|
с увеличением длины 1гр величина |
||||||
|
|
Вк возрастает. |
|
|
|
|||
|
|
Величина |
Кгр — производная |
|||||
|
|
от размеров |
груза и обычно |
бы |
||||
|
|
вает |
задана |
при |
проектировании |
|||
|
|
конвейерной |
системы. Коэффифи- |
|||||
|
|
циент |
K R |
колеблется в |
пределах |
|||
|
|
3—4; |
некоторые |
фирмы |
считают |
|||
|
|
криволинейные |
секции |
с K R = 3 |
||||
|
|
нормальным исполнением. Указа |
||||||
|
|
нные значения K R |
позволяют упро |
|||||
|
|
стить |
формулу (17). |
|
|
|||
|
|
Полагаем, что KR + 0,25 я» KR . |
||||||
|
|
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
Кв = 0,5 + |
0,5]/" ** + У |
~ ° ' 26 • |
||||
Рис. 21. Расположение прямоуголь |
|
|
|
|
|
(18) |
||
ного груза на горизонтально-кри |
|
|
|
|
|
|||
волинейной секции конвейера |
При K R > 3 полученная фор |
|||||||
|
|
|||||||
|
|
мула дает ошибку в определении |
Кв не более чем на 8% .• Формулы (17) и (18) позволяют определить
ширину конвейера при расположении груза, показанном на рис. 21, т. е. без зазора АВ,(0 между наружной кромкой полотна конвейера и угловой гранью груза (точкой Кнар). В таком предположении
ширина Вк криволинейного участка конвейера без бортов |
может |
||
быть определена так: |
|
||
|
|
Вк = Вк0Кк = ЬгрКвКк. |
(19) |
|
Коэффициент Кк>определяющий зазор АВК0, принимается |
||
для |
конических |
роликов |
1,10 |
для |
разрезных |
цилиндрических роликов |
1,2 |
для цилиндрических роликов со смещенным центром разворота и диф |
1,3 |
||
ференциальных роликов |
|||
для |
обычных цилиндрическихроликов |
1,4 |
При выводе формул (17) и (18) предположим, что центр тяжести О груза остался на продольной оси М —М конвейера (см. рис. 21). При таком предположении точки Кнар груза совпадают с наружной кромкой полотна при его ширине Вк0, т. е. груз лежит без зазора ДВк0. Наоборот, между точкой груза Квн и внутренней кромкой
полотна имеется зазор, и груз может двигаться внутрь к центру поворота.
Иначе говоря, при подсчете Вк0 по коэффициенту Кв в расчет
ную ширину полотна конвейера уже учтен даже без коэффици ента Кк определенный зазор с внутренней стороны полотна. По
этому формулой (19) можно пользоваться и для определения ши рины криволинейного участка конвейера с бортами. При этом весьма часто борт конвейера на криволинейном участке распо
лагают |
только |
с |
наружной, |
т. е. |
|
||||
с наиболее опасной для развора |
|
||||||||
чивания |
груза стороны. |
|
|
||||||
Ширина |
конвейера |
при |
одно |
|
|||||
стороннем |
борте |
обозначена на |
|
||||||
рис. |
18, |
г. |
|
|
|
|
|
|
|
На рис. 22 показана схема за |
|
||||||||
клинивания прямоугольного груза |
|
||||||||
при |
прохождении |
им |
горизон |
|
|||||
тально-криволинейного |
участка. |
|
|||||||
Так же как и при заклинивании |
|
||||||||
такого же груза на прямолиней |
|
||||||||
ном |
участке |
конвейера, |
здесь |
Рис. 22. Схема заклинивания пря |
|||||
имеется |
«диагональ |
|
заклинива |
||||||
|
моугольного груза между бортами |
||||||||
ния», |
являющаяся |
диагональю |
криволинейной секции конвейера |
прямоугольника.
В отличие от прямолинейного конвейера здесь условия закли нивания точек контакта груза с бортом разные с наружной и внутренней сторон криволинейной секции. Условие незаклинивания груза в соответствии с обозначениями на рис. 22 имеет вид
tg (р — »i) |
+ tg (р + а*) < tg у, |
(20) |
где |
arcsin с sin у 5 |
|
аг = |
(21) |
|
а г = |
с sin у |
/ооч |
arcsin -gjrpJ . |
(22) |
Для формулы (20) величина р определяется из соотношения tg р = /, где f — коэффициент трения груза о борт на криволиней
ном участке при наличии гладких бортов, или tg р = /' при на личии бортов с роликами или дисками, при этом /' определяется по формуле (14). Величина «диагонали заклинивания» для прямо угольного груза равна
С= j/~Ьгр + lip-
Из формул (20)—(22) и рис. 22 очевидно, что с точки зрения заклинивания грузов наиболее опасен наружный борт. Поэтому, как указывалось выше, иногда встречаются конструкции криво линейных участков, у которых внутренний борт обычный (трение
скольжения), а наружный с дисками или роликами. Иногда борт делают только с наружной стороны криволинейного участка.
Определять углы у, a t и а 2 для проверки условий незаклини-
вания груза по формулам (20)—(22) не следует аналитически, го раздо проще эти углы определяются с достаточной точностью графически, путем построения конкретной схемы заклинивания по размерам груза и криволинейной секции конвейера. При этом, как указывалось выше, размеры груза следует принимать наи меньшими с учетом наибольших отклонений, а размеры конвейера (ширину и радиус поворота) — наибольшими. Для криволиней ных секций направляющие бортовые шины в виде роликовых или
|
|
|
дисковых дорожек приме |
|||||
|
|
|
няют |
обычно с |
малыми |
|||
|
|
|
диаметрами |
роликов |
или |
|||
|
|
|
дисков (см. |
рис. 8), с ми |
||||
|
|
|
нимальными |
шагами |
ме |
|||
|
|
|
жду ними, |
|
что |
практиче |
||
|
|
|
ски |
исключает |
непосред |
|||
|
|
|
ственное защемление |
гру |
||||
|
|
|
зов |
на |
криволинейном |
|||
|
|
|
участке (см. рис. 20). При |
|||||
|
|
|
необходимости |
возмож |
||||
|
|
|
ность |
или |
невозможность |
|||
|
|
|
непосредственного защем |
|||||
Рис. 23. Номограмма |
фирмы |
Галле (Фран |
ления груза рекомендуется |
|||||
ция) для определения |
ширины |
В конвейера |
проверять также |
графиче |
||||
|
|
|
ски. |
|
|
|
|
|
Для определения ширины конвейера В многие фирмы предла
гают заказчикам номограммы и графики. Пользоваться такими графиками следует с большой осторожностью, так как они раз работаны применительно к конвейерам определенной конструкции и базируются на опыте, ограниченном рамками одной фирмы и определенным кругом покупателей.
На рис. 23 приведена номограмма фирмы Галле (Франция) для определения ширины криволинейного конвейера в зависимости от tty, Кк и 1гр.
Предположим, |
что |
груз имеет длину 1гр = 580 мм, ширину |
||||||
Ьгр = |
360 мм и KR = 3 (фирма считает коэффициент Кц = 3 стан |
|||||||
дартным). |
|
|
|
|
|
|
|
|
Согласно пунктирным линиям на номограмме ширина конвейера |
||||||||
должна быть Вк = |
415 мм (ломаная линия abed). |
|||||||
Если пользоваться формулой (15), то для данного случая по |
||||||||
лучим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
- |
J u L - |
580 |
|
1,61; |
|
|
|
Лгр ~ |
Ь ~ |
360 |
|
|
|
|
к |
3 |
| |
|
3* |
|
. |
0,25(1,61 |
+ 0 ,2 5 ) |
А в ~ |
2 (3 -|- 0,25) |
"г \ |
4 (3 + 0,25)2 |
г |
(3 + |
0,25) |
Предположим, что криволинейная секция конвейера оборудо вана коническими роликами. Тогда Кк = 1,1, откуда
Вк = ЬгрКвКк = 360-1,056-1,1 = 4 1 4 ,6 мм.
Ранее по графику фирмы получено Вк = 415 мм. Следова
тельно, график фирмы Галле построен для конических роликов, что и соответствует пояснениям фирмы в проспекте.
Таким образом, при определении’ширины криволинейного кон вейера для всех конструкций роликов вполне можно пользоваться приведенной номограммой фирмы Галле, но с уточнением по фор муле
SD
к— &кГ J j >
где ВкГ — ширина конвейеров, определенная по номограмме
фирмы Галле; Кк — коэффициент, принимаемый в зависимости от кон
струкции роликов.
Определенная расчетом ширина роликового конвейера должна соответствовать действующим нормативам.
В настоящее время по ширине роликовых конвейеров имеются следующие нормативные данные, приведенные в табл. 4.
Как видно из табл. 4, рекомендации и нормативы по ширине роликовых неприводных конвейеров достаточно близки. Учитывая это, при проектировании приводных роликовых конвейеров, устройств и отдельных роликов пользуются обычно рядами пред почтительных чисел.
Радиус поворота криволинейной секции R функционально связан с шириной конвейера В, однако в мировой практике эти
взаимосвязанные параметры нормируют на сегодняшний день само стоятельно.
Применение ГОСТа 8324—57 показало излишнюю частоту зна чений радиуса R. В ГОСТе 8324—71 даны разреженные значения
радиусов, а именно: 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500; 3150; 4000. Такой ряд близок и к рекомендациям ISO. Эти рекомендации совпадают полностью с нормативами Европейской федерации по механизации, т. е. 400; 500; 630; 800; 1000 и 1250 мм.
При этом под радиусом криволинейного участка здесь понимается расстояние от центра его поворота до начала полотна конвейера шириной В.
Как указывалось выше, между радиусом поворота и шириной конвейера существует функциональная зависимость, выражаемая коэффициентом K R . Чем больше K R , тем спокойней движение гру
зов по криволинейному участку, и наоборот, чем меньше К*, тем вероятнее разворачивание и сбои движения грузов. В то же время при увеличении KR конвейерные системы с большим трудом вписы
ваются в производственное или складское помещение.
Нормативный материал |
Область применения |
Рекомендуемая ширина |
|||||
|
В в мм |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
ГОСТ 8324—71 |
Стационарные не |
160; |
200; |
250; |
320; |
||
|
приводные роликовые |
400; |
500; |
650; |
800; |
||
|
конвейеры |
|
общего |
|
1000; |
1200 |
|
|
назначения |
|
|
|
|
|
|
То же |
Переносные |
непри |
160; |
250; |
400; |
650 |
|
|
водные |
роликовые |
|
|
|
|
|
|
конвейеры |
|
общего |
|
|
|
|
|
назначения |
|
|
|
|
|
|
Рекомендации ISO/TC |
Неприводные роли |
100; |
125; |
160; |
200; |
||
101—56 и рекомендации Евро |
ковые конвейеры |
250; |
315; |
400; |
500; |
||
пейской федерации по механи |
|
|
|
630; |
800; |
1000; |
1250 |
зации 204-11465-3 (январь |
|
|
|
|
|
|
|
1966 г.) |
|
|
|
|
|
|
|
В практике коэффициент KR колеблется в пределах 1,5—6; оптимальные значения 3—4, причем KR = 3 для некоторых из
готовителей является стандартным (нормализованным). ГТ^ассмотрим теперь выбор и расчет следующего параметра ро
ликового конвейера — шага роликов t. На выбор этого параметра влияют многие факторы, а значе ние его для нормальной работы конвейера, пожалуй, несколько более существенно, нежели влия ние рассмотренных выше парамет ров В и R. Начнем с рассмотре
ния влияния параметров груза на шаг t.
Положим, что однородный груз с постоянным поперечным се чением и длиной 1гр расположен на
полотне горизонтального роли кового конвейера (рис. 24). Рас смотрим его статическую устой
чивость относительно точки А. Теоретически можно полагать, что
при t = 0,5 1гр груз всегда будет устойчив и не сможет перевер нуться консольной своей частью в пространство между роликами. Однако практически вследствие неизбежных неоднородности массы груза, смещения центра тяжести груза относительно его геометри ческого центра, неточных размеров груза и шага t и т. д. всегда возможно переворачивание груза в вертикальной плоскости, и шаг
46
роликов t должен быть выбран с запасом. Положим, что между точками А я В свободно свисает консоль груза с переменной дли ной Часть II груза, расположенная справа отточки А, создает
относительно этой точки восстанавливающий момент Л4ц, равный
1~ Vгр ~ ^ 2’
где G — вес груза.
Опрокидывающий момент М\ левой части груза относительно точки А будет
Устойчивость груза относительно точки А характеризуется от ношением полученных моментов М.\ и М п> которое обычно назы вается коэффициентом устойчивости Ку:
v __ м п |
_ |
(hp — lf>)2 |
|
Mi |
~ |
ll |
|
Обозначим / 0 = 1ерК0', тогда |
|
|
|
К, __ (ltP- l v K0)* |
О - /Со)2 |
(23) |
М«о
Полученное уравнение позволяет построить кривую I зависи мости Ку от Ко, приведенную на рис. 25. Как видно, значение коэф
фициента устойчивости резко падает при увеличении длины кон
соли |
груза /0 и достигает Ки = 1 при 10 = 0,5/гр, т. е. при |
Ко = |
0,5. |
Учитывая, что на движение грузов по полотну роликового кон вейера воздействуют многочисленные факторы, нарушающие ста бильность этого движения, величину Ку не следует брать меньше
1,5. Для простейших случаев, когда транспортируют однородные грузы несложной формы в виде прямоугольных параллелепипедов, цилиндров, труб, балок постоннного сечения и т. д., коэффи циент Ку, равный 1,5, Обеспечивается согласно кривой I (рис. 25) при /С0 = 0,45. Следовательно, минимальный шаг t между роли
ками должен быть для данных грузов и статического коэффициента устойчивости Ку — 1,5 не более 0,45/^, т. е.
0 ,4 5 V ' (24)
Полученная величина t, а следовательно и Ку = 1,5 опреде
ляются также другими авторами [4] с учетом экспериментальных исследований, проведенных ими.
Рассмотрим вопрос статической устойчивости на роликовом полотне более сложного по форме груза. Положим, что однородный груз в форме клина с боковыми гранями в виде прямоугольных тре угольников лежит на полотне конвейера основанием 1гр х ьер.
Предположим также, что рассматривается статическая устойчи вость груза на полотне в предвидении движения его тяжелой частью (вертикальным катетом) вперед или назад.
Пользуясь изложенным способом определения Ку как част
ного от деления восстанавливающего и опрокидывающего момен тов, действующих на груз, нетрудно вывести, что для однородного груза в виде клина при движении
его вперед легкой частью
|
|
|
2 - 3 X0 + *g |
(25) |
|||||
|
|
Ки = |
|
Ki |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
При |
движении |
клиновидного |
||||||
|
груза тяжелой |
|
частью |
вперед |
|||||
|
|
|
|
|
Ki |
|
|
(26) |
|
|
|
|
2 — |
ЗЛ"0 + |
/CQ ' |
||||
|
|
|
|
||||||
|
По этой формуле |
Ку представ |
|||||||
|
ляет собой |
величину, |
обратную |
||||||
|
величине Ку, получаемой по фор |
||||||||
|
муле (25). Это понятно, |
поскольку |
|||||||
|
груз в этих случаях |
как бы пере |
|||||||
|
ворачивается на 180° |
|
|
||||||
Рис. 25. Графики зависимости коэф |
Кривая |
II |
на рис. 25 построе |
||||||
на для |
первого |
случая |
(легкой |
||||||
фициента Ко устойчивости груза |
|||||||||
от расположения его на роликах |
частью |
груза |
вперед), |
а |
кривая |
||||
|
III — для |
второго |
случая. Из |
||||||
графиков видно, что для обеспечения |
Ку = |
1,5 при |
движении |
||||||
клина легкой частью вперед необходимо, чтобы |
|
|
|
||||||
* < 0 ,6 3 /гр, |
|
|
|
|
|
|
(27) |
||
а при движении его тяжелой частью вперед |
|
|
|
|
|
||||
/ < 0 ,3 /гр. |
|
|
|
|
|
|
(28) |
С точки зрения удешевления конвейера, т. е. уменьшения ко |
|
личества роликов, определяемых по формулам (27) и (28), каза |
|
лось бы, целесообразно транспортировать грузы легкой частью |
|
вперед. Однако при движении клина легкой частью вперед и при |
|
шаге t — 0,631гр груз опрокидывается тяжелой частью назад, |
что |
нарушит движение грузов. Следовательно, и в этом случае t |
сле |
дует принимать не более 0.3L,. Таким образом, смещение центра тяжести груза от 0,5/гр до 0,331гр (на 17% от общей длины груза) ведет к уменьшению шага роликов с t = 0,45/гр до t — 0,31гр,
т. е. на 20% от той же общей длины груза. Следовательно, нерав номерность распределения массы груза по его длине ведет к умень шению шага роликов, утяжелению и удорожанию конвейеров.
48
При выводе формул (23), (25) и (26) предполагается, что массы груза распределяются вдоль конвейера по закону прямой линии (в первом случае — равномерное, во втором и в третьем — неравно мерно прямолинейное). Практически масса груза может распре деляться по длине груза по любому закону, в том числе и весьма неравномерно и неорганизованно. Поэтому для определения наи большего допустимого шага t роликов в каждом конкретном случае,
когда масса груза распределена по его длине неравномерно, целе сообразно определять шаг t расчетом, строить кривую К 0 = = / (Ку) и, приняв наименьшее допустимое значение Ку, опре делить наибольшее допустимое значение Ко и соответствующее значение t в зависимости от 1гр.
1 3
Рис. 26. Штучные грузы с массой, сосредоточенной в точке О
Граничный и, очевидно, наиболее трудный случай распределе ния массы груза по его длине — это случай, когда масса может считаться практически сосредоточенной в одной точке, располо женной несимметрично относительно центра опорной плоскости груза.
На рис. 26 показаны три конструктивных варианта такого распределения массы груза по его длине. На рис. 26, а показана
металлическая заготовка корпуса подшипника, состоящего из весьма массивной центральной части 1 и легких подкладки 2 и фасонок 3. Здесь без особой погрешности общий вес груза G можно
полагать сосредоточенным и приложенным к центру О. Допусти мый наименьший шаг роликов для этого груза t ^ 0,45/гр.
На рис. 26, б аналогичный, но несимметричный вариант. При
движении такого груза вправо (по рисунку)
0,9/2;
при движении влево
0,9/j.
Во избежание опрокидывания груза назад при расчете учитывают наименьшее из двух значение t.
При большой разнице и /2 применение роликовых конвейе ров получается слишком дорогим, так как требуется более частое расположение роликов. В таких случаях иногда целесообразно применение поддонов, подкладок или производственной тары (рис. 26, в). Здесь благодаря легкому, но достаточно прочному и
4 К. Е. Ивановский |
49 |
жесткому поддону может быть получено более благоприятное рас положение точки приложения силы G (в том числе и оптимальное
расположение, когда /2 = М- При этом следует иметь в виду не обходимость достаточно точного укладывания груза на поддон, а также возможность нарушения взаимного расположения груза и поддона в процессе транспортирования. Иначе говоря, Ку п t
здесь следует брать с большим запасом, чем в случае монолитного
груза, т. е. примерно Ку = |
2,0 и К 0 — 0,41. Тогда для рис. 26, в |
t ==£. 0,82lz или ^ sg0,82/j, |
а при 1г = /2 / «s; 0,41/г/,. |
Применение поддонов и подкладок эффективно и в ряде дру гих случаев, например для мягких грузов, для мелких, легких и неопределенных по форме, для грузов с неопределенной ориента цией при загрузке их на конвейер и т. д.
Рассмотрим теперь влияние расположения центра тяжести груза по высоте на выбор величины t. К центру тяжести груза,
движущегося по роликовому полотну, могут быть приложены сле дующие силы: движущие силы, силы инерции, вес груза.
Движущие силы. В гравитационных конвейерах при равно мерном движении груза эта движущая сила Р по аналогии с дви
жением грузов по наклонной плоскости определяется по выра жению
Р = G sin а,
где а — угол наклона роликового полотна к горизонту.
При равномерном движении грузов по конвейеру эта сила
должна равняться суммарному сопротивлению W роликов кон
вейера движению грузов.
Угол а 0 наклона конвейера при равномерном движении грузов или, как его иногда называют, «угол равновесия», так же как и при движении грузов по гладкой наклонной плоскости, можно представить в виде следующего выражения:
S W = Gw cos а 0,
где w — общий коэффициент сопротивления движению грузов по
полотну конвейера.
Сопоставляя оба предыдущих выражения, получим |
|
w = t g a 0; |
|
Р = 2 W = G tg a0 = Gw. |
(29) |
Практически величина a 0 колеблется в довольно узких пре делах, редко бывает больше 5—6° и для обобщенных расчетов и выводов может быть принята округленно
а 0 = 2° 52' и t g a 0 = w = 0,05.
Сила Р в формуле (29) является гравитационной и приложена
кцентру тяжести груза.
Вприводных конвейерах движущей^силой является сцепление между опорной поверхностью груза и"*роликами конвейера. Эта
50