книги / Роликовые и дисковые конвейеры и устройства

При проектировании систем роликовых конвейеров должны быть составлены исходя из конкретных условий данной системы аналогичные приведенным выше требования к оборудованию кон­ вейеров, на базе которых совместно определяют параметры кон­ вейеров В, t, Рр, dp и d с учетом всех изложенных в гл. II сообра­

жений. Такая работа требует отличного знания условий механи­ зируемого производства, полного представления о конвейерном оборудовании, опыта проектирования конвейерных систем и опре­ деленной доли инженерной интуиции.

В заключение по выбору и расчету параметров t, Рс, dp и d

необходимо остановиться на следующем. Груз во всех типах роли­ ковых конвейеров взаимодействует с роликом в результате трения между опорной плоскостью груза и роликом. Современные воззре­ ния на процессы трения позволяют рассматривать трущиеся по­ верхности как колеблющиеся системы *. Кроме того, при движе­ ний грузов по роликовому настилу вследствие неизбежной оваль­ ности роликов, несоосности их подшипников, неплоскостности роликового полотна и т. п. возникают упругие колебания транс­ портируемого груза. Если для большинства штучных грузов такие колебания не являются сколько-нибудь существенными, то для таких грузов как прокатные балки и трубы, листы, длинные пла­ стины и т. д. упругие колебания их могут привести к неприятным последствиям. При недостаточном шаге t и малом диаметре dp

свободная консоль груза может получить столь большие колеба­ ния, что заклинится между соседними роликами. Во избежание этого при транспортировании длинномеров избегают t > 1000 мм,

хотя по приведенным выше расчетам и была получена значительно большая величина.

Исследование упругих колебаний грузов при движении их по упругому роликовому настилу более детально изложено в гл. IV.

Следующим параметром, весьма важным для проектантов кон­ вейерных систем, является угол наклона гравитационных роли­ ковых конвейеров. Этот параметр не нормирован, однако для за­ данных конвейера и грузов он определяет производительность кон­ вейера и параметры движения грузов.

Теория гравитационных роликовых конвейеров, детально рас­ смотренная в следующей главе, дает математически обоснованную формулу для определения необходимого угла а наклона конвейера,

при котором грузы будут перемещаться по конвейеру равномерно или равномерно-ускоренно. Эта формула имеет вид

Gо — вес вращающихся частей ролика;

/о — коэффициент трения в роликовой опоре; dn — диаметр цапфы оси ролика;

К — коэффициент трения качения груза по ролику.

Несмотря на всю обоснованность и простоту этой формулы, в практике проектирования конвейерных роликовых систем поль­ зоваться ею избегают по следующим причинам.

1. Коэффициент трения / 0 в роликовой опоре, как всякий коэф­ фициент трения, нестабилен по многим внешним и внутренним причинам.

2.Также нестабилен и коэффициент К.

3.Число л опорных роликов — величина условная, и в за­ висимости от состояния и качества изготовления и монтажа роли­ кового настила может меняться в значительных пределах.

4.Вес груза так же является величиной хотя и определенной, но весьма часто значительно отклоняется от номинала, особенно

вслучае тарно-упаковочных, насыпных и наливных грузов, кото­ рые представляют собой большинство среди штучных грузов.

Многолетняя практика применения роликовых гравитацион­ ных конвейеров позволяет дать опытные рекомендации цо выбору

меньше вес груза, тем больше должен быть угол а, поскольку величина G входит в знаменатель формулы. Это обстоятельство

получило отражение и в таблице, где в зависимости от веса груза изменяется и угол а. Однако численный анализ формулы (55) по­ казывает меньшее влияние веса груза на угол а, чем это приведено в таблице. Это еще раз подтверждает целесообразность выбора углов а при проектировании конвейерных систем по опытным

данным табл. 11, а не расчетом по формуле (55).

Табл. 11 распространяется только на прямолинейные секции неприводных стационарных конвейеров с роликами на шарико­ подшипниках. Углы наклона конвейеров для удобства проектан­ тов даны в процентах к длине конвейера. Из рекомендованных пре­ делов меньшие выбираются для более тяжелых грузов с лучше обработанной опорной поверхностью, большие пределы — для более легких грузов с менее тщательно обработанной поверх­ ностью. Для других условий транспортирования в рекомендации табл. 11 вносят следующие коррективы.

1. При применении для роликов подшипников скольжения углы, принятые по табл. 11, увеличивают на половину.

2. На криволинейных участках с коническими роликами к уклонам в % (взяты по табл. 11), прибавляют 1,5—2%, в зави­ симости от радиуса R криволинейного участка: при R ^ 3В при­ бавляют 1,5%; при R < ЗВ — 2%.

3.На криволинейных участках с цилиндрическими роликами

кданным табл. 11 прибавляют 3—4%; 3% — при разрезных роли­ ках и R ^ ЗВ; 4% — при неразрезных роликах и R < ЗВ.

Таблица 11

с принудительными систематическими остановками грузов (на­ пример, на складах) углы, определенные по табл. 11, должны быть увеличены на 10%.

5.Для дисковых конвейеров и легких грузов (G — 5 -г-7 кг)

данные углов табл. 11 могут быть уменьшены на 30%.

6.При изменении направления движения грузов на стрелках

ипереходах с помощью направляющих шин угол а для всех грузов должен быть в пределах 7—9%, в зависимости от состояния опор­ ной поверхности груза, если табл. 11 и предыдущими примеча­ ниями к ней не предусмотрены большие углы а.

Определенные по табл. Г1 уклоны конвейеров и их элементов учитывают при расчете конвейерной системы и выдерживают на монтаже с помощью специальных раздвижных по высоте стоек, запасных овальных отверстий в продольных балках конвейеров

и их узлов, подкладок, распорных болтов и других конструктив­ ных способов высотного регулирования конвейерных металлокон­ струкций.

Установленные углы а позволяют определить проектные вы­

соты конвейеров.

В пределах одного угла а высоты конвейера Н 1 и Я 2 связаны

механизации транспорта промышленных предприятий не такой безобидной, как кажется на первый взгляд. Пусть на конвейере длиной 10 м транспортируются ящики из пиленых досок весом 20 кг. Конвейер оборудован отсекателями и стрелками для сорти­

ровочных работ. Угол наклона а в % по табл. 11 с учетом заме­ чания 4 будет

а = 4 + 0,1-4 = 4,4%. Примем Нх = 800 мм; тогда

Я2 = 800 — - ■--11ь06°00 = 800 — 440 = 360 мм.

Высота Н 2 в конце конвейера получилась явно недостаточной. При большей длине конвейера (порядка 30 м) начальной высоты Н г = 800 мм вообще может не хватить. Исходя из этого, следует

назначать углы наклона конвейеров минимально необходимыми.

делах 1— 1,2 м (за исключением особых случаев, когда, например,

применяются конвейеры с обслуживающими площадками, под­ вешенные к перекрытию конвейеры и т. д.).

В заключение необходимо остановиться на следующем вопросе. Весьма часто по условиям производства или складирования по системам гравитационных роликовых конвейеров производится возврат легкой порожней тары; в отдельных отраслях промышлен­ ности (легкая, пищевая) сами грузы весьма невелики по весу.

В этих условиях необходимо проверять, будет ли сила трения груза о ролик достаточна для вращения его. Ролик, начинающий вращаться, должен преодолеть трение покоя в своих цапфах, т. е. должно быть соблюдено условие

больше 10°, чему соответствует cos р = 0,98. Угол ос наклона кон­ вейера редко превышает 6", откуда cos а = 0,99. Поэтому с пол­ ным основанием можно принять

cos а

cosp = i , o .

Преобразуя формулу (56) и принимая во внимание полученное отношение, можно получить минимальную силу тяжести груза, необходимую для вращения роликов, а именно:

dp( f c o s a - i ^ - )

По коэффициенту трения покоя в опорах ролика требуются некоторые пояснения. Роликовые опоры делают, как правило, на подшипниках качения. Коэффициент трения собственно подшип­ ников весьма невелик и составляет по справочным данным для консистентной смазки и радиальной нагрузки 0,002, для осевой нагрузки 0,004, при этом для подшипников качения нет суще­ ственной разницы в коэффициенте трения покоя и в движении. Кроме того, подшипниковым узлам роликов свойственны следую­ щие особенности:

1)относительно малая жесткость корпуса ролика;

2)дополнительное сопротивление вращению ролика в лаби­ ринтных и иных уплотнениях;

3)наличие закладной, обычно специальной долгостойкой,

смазки.

4) неблагоприятная для подшипников качения диаграмма эк­ вивалентной нагрузки (см. рис. 34), что ведет к резкому увеличе­ нию трения в подшипнике.

Учитывая изложенное, коэффициент трения /0 в формуле (58) и последующих следует рассматривать как приведенный и при­ нимать его по результатам многочисленных исследований кон­ вейерных подшипников, проведенных ВНИИПТМАШем. В табл. 12 приведены рекомендации по выбору коэффициента трения /0 в опо­ рах роЛика, а также классификация условий работы конвейеров, разработанная В. К- Дьячковым [8] и А. Я- Соколовым [34]. Что касается коэффициента трения / груза о ролик и коэффициента трения качения К груза о ролик, то справочные данные по этим

коэффициентам приведены в литературе [10].

Вводи в формулу (58) коэффициенты /о и /, а также принимая, что в практике конвейеростроения отношение dn/dp колеблется

Таблица 12

обычно в пределах 0,2—0,3, можно получить наименьший вес груза, при котором возможно вращение роликов.

Положим для примера, что на складском конвейере шириной В = 500 мм с роликами конструкции ЦПКБ «Союзпроммеханизация» транспортируют пустые металлические ящики весом 0,2 кг. Ящики не боятся сотрясений и п = 3. Для неотапливаемого склада

По нормалям ЦПКБ «Союзпроммеханизация» при длине ро­ лика 500 мм полученному соотношению удовлетворяет только ролик с обработанной поверхностью диаметром 55 мм, имеющий G0 = 0,779 кг. Необработанный ролик диаметром 57 мм имеет G0 = 1,709 кг и является слишком тяжелым для данного груза.

Возможность применения роликового конвейера необходимо про­ верять по формуле (58) только в тех случаях, когда вес груза значительно меньше допустимой нагрузки и есть опасения, что он недостаточен для вращения роликов.

Приведенные в предыдущем разделе соображения и данные по выбору параметров в значительной части относятся и к дисковым конвейерам. Рассмотрим несколько шире особенности дисковых конвейеров.

Дисковые конвейеры значительно отличаются от роликовых в первую очередь общей конструкцией конвейерного полотна. Для уяснения этого рассмотрим пример: положим, что транс-,

будет распределяться по трем прямым контактным линиям (три несущих ролика, три шага по длине груза). Длина контактных линий 3 х 500 = 1500 мм. При использовании дискового кон­

вейера коротких контактных линий будет 60 (десять продольных шагов по 100 мм и по шесть роликов на каждой оси). Общая длина контактных линий 60 х 20 = 1200 мм. Таким образом, несущие

способности роликовых и дисковых конвейеров практически близки друг другу. Способности грузов к разворачиванию на том или дру­ гом конвейере также почти одинаковы, так как примерно одина­ ковы радиусы трения и длины контактных линий [9 и 10].

Рассмотрим теперь вопрос о распределении нагрузок по дискам, пользуясь выводами предыдущего раздела. Согласно рис. 34 при применении роликового конвейера с шагом / = 3/ каждый ролик при прохождении по нему груза в течение V3 цикла будет вра­ щаться с постоянной нагрузкой, равной Р = 1/3, и в течение 2/ 3

цикла — с переменной нагрузкой от VCG до V2G.

Рассуждая аналогично, нетрудно вывести, что для дискового конвейера с продольным шагом 1гр = 10/ каждый диск в течение

4/6 цикла будет вращаться с постоянной нагрузкой P = 1/ ]0G и в течение VB цикла — с переменной нагрузкой от 7 20G до 3/ 20G. Иначе говоря, у дискового конвейера часть цикла, в течение кото­ рой диск вращается с постоянной нагрузкой, резко возросла (до 4/6 цикла в сравнении с V3 цикла роликового конвейера, т. е. почти в 2,5 раза). При этом относительные амплитуды колебаний нагрузок в начале и конце цикла остаются одинаковыми в обоих случаях. Таким образом, движение груза по дисковому конвейеру при всех прочих равных условиях значительно стабильней, не­ жели по роликовому конвейеру, а эквивалентные нагрузки на диск за период цикла прохождения одного груза, независимо от методики их определения, будут (в случае дисковых конвейеров) более благоприятные.

Полотно дискового конвейера обладает еще одной важной кон­ структивной особенностью. Оно образовано дисками, насаженными на тонкие оси. Эти оси, помимо концевых опор на продольных балках, имеют, как правило, промежуточные опоры, обычно вблизи каждого диска, образованные вспомогательными продоль­ ными полосами. Дополнительные полосы применяют довольно

гибкие (например, полосы с размерами 60 х 3 мм) и во всяком

случае значительно более гибкие, чем продольные балки (короб­ чатого, углового или иного жесткого сечения).

Таким образом, полотно дискового конвейера в пределах одной секции представляет собой конструктивно своеобразную горизон­ тальную плиту с малой вертикальной жесткостью в продольном и поперечном направлениях, опертую по периметру на раму с большей вертикальной жесткостью. Такой принцип конструиро­ вания полотна дискового конвейера обеспечивает достаточно рав­

соотношении жесткостей балок обе балки подвергаются совместной деформации (рис. 38, б), и нагрузки на вертикальные элементы нижней балки распределяются более или менее равномерно. По­ ложим теперь, что верхняя балка оказалась более жесткой, чем это требует оптимальность соотношения жесткостей (рис. 38, б). В таком случае можно предположить, что деформация верхней балки меньше, чем деформация нижней (рис. 38, в). Однако поло­

жение в этом случае неустойчиво. Недогруженная в середине ниж­ няя балка будет стремиться выпрямиться и взять на себя часть нагрузки и ось дискового конвейера деформируется также, как показано на рис. 38, б, но с меньшими прогибами. Иначе говоря, распределение нагрузки от верхней балки на вертикальные эле­ менты нижней балки при более жесткой нижней балке в какой-то мере саморегулируется.

Допустим теперь, что верхняя балка менее жесткая, чем это требуется для случая, показанного на рис. 38, б. Тогда нижняя балка получит перегрузку, а следовательно, и большие дефор­ мации, т. е. опять создается неустойчивое положение (рис. 38, в),

переходящее в устойчивое (рис. 38, б).

Сконструированные таким образом дисковые конвейеры обла­ дают свойствами более или менее равномерного самораспределения нагрузок по дискам от веса груза, а также более стабильного дви­ жения грузов. Все это позволяет при расчете и выборе параметров дисковых конвейеров принимать их с меньшими запасами, нежели для роликовых конвейеров.

При перемещении на дисковых конвейерах жестких, массивных грузов, деформации которых сравнительно с деформациями по­ лотна конвейера незначительны, распределение нагрузок по ди­ скам и деформация оси дисков будут иметь вид, показанный на рис. 38, г. Здесь гибкая конструкция полотна конвейера ока­

зывается ненужной. Поэтому следует различать дисковые кон­ вейеры общего назначения с «гибким» полотном, предназначенные для широкой номенклатуры легких и средних грузов в полу­ мягкой и мягкой таре, и дисковые конвейеры для средних и тяже­ лых жестких грузов. Последние обычно делают как конвейеры специального назначения, они имеют большие диаметры дисков и ширину их. Диаметры осей для дисков в этих случаях достигают значительно больших размеров. В отдельных случаях, например для перемещения толстых стальных листов, дисковые конвейеры такого типа делают приводными, а оси дисков превращаются в валы. Дисковые конвейеры с «жестким» полотном, естественно, не обладают свойством самораспределения нагрузок на диски, но при хорошем изготовлении и монтаже распределение нагрузки на диски, поскольку грузы жестки и монолитны, может быть при­ нято равномерным.

Ниже рассматриваются параметры дисковых конвейеров только общего назначения. Как указывалось в гл. I, расположение дисков бывает шахматным и последовательным. При этом в мировой практике еще не устоялась терминология по дисковым конвейерам в зависимости от расположения дисков и их количества на одной оси. Одни фирмы считают ряды дисков по количеству их на одной оси, другие фирмы считают за число рядов дисков возможное количество их на полотне конвейера. При таком положении один и тот же конвейер одна фирма считает восьмирядным, а другая четырехрядным. Кроме того, при шахматном расположении дисков на одной оси может быть три диска, а на следующей — четыре. Описанные выше приемы по обозначению рядности конвейера в этом случае непригодны. Наиболее удобную индексацию кон­ вейеров имеет, на наш взгляд, фирма Рене Губер (Франция). Так, конвейер, схематично изображенный на рис. 39, а, по способу этой фирмы будет обозначен: В = 250; 2 + 3; конвейер, изобра­ женный на рис. 39, б, В = 400; 3 + 3.

Однако и такой способ не позволяет полностью индексировать полотно дисковых конвейеров. Конвейер, показанный на рис. 39, в, имеет (по способу фирмы) такое же обозначение (В = 400; 3 + 3), как и конвейер, схема которого приведена на рис. 39, б. Представ­

ляется целесообразным несколько усовершенствовать систему ин-

дексации фирмы Рене Губер и применительно к отечественным условиям обозначить конвейеры следующим образом: конвейер, изображенный на рис. 39, а — В = 250, 2 + 3, шахматный; кон­ вейер, изображенный на рис. 39, б — В = 400, 3 + 3, шахмат­ ный; корвейер, показанный на рис. 39, в — В = 400, 3 + 3,

параллельный.

Рис. 39. Комплектация полотна дискового конвейера

Основные параметры дисковых конвейеров следующие:

Конструктивно обозначение ширины конвейера для разных случаев приведено на рис. 40.

Рис. 40. Схемы дисковых конвейеров с бортами и бэз бортов

Ширина дискового конвейера В с прямолинейной трассой опре­

деляется по той же формуле (4), что и ширина роликовых конвейе­ ров. Коэффициент Кп выбирается в пределах 1,05— 1,15: меньшее значение Кп — для тяжелых и небольших грузов, большие — для легких и крупногабаритных. Коэффициент Кп для дисковых

конвейеров несколько меньше, чем приведенный выше для роли­ ковых конвейеров, что объясняется более спокойным характером движения грузов по дисковому полотну.

Ширина дискового конвейера с криволинейной трассой при­ нимается по той же формуле (19), что и ширина роликовых кон­ вейеров.