8.2. Физические основы передачи силы тяги колебаниями

ции, расходуя запасенную при совместном движении с ним ки­ нетическую энергию на преодоление сил сопротивления, возни­ кающих при скольжении. Такой режим работы возможен при соблюдении следующих условий.

При прямом ходе грузонесущего элемента

JQmg cos р ^ т а П± mg sin р,

или

где /о — коэффициент трения покоя; g — ускорение свободного падения, м/с2; ап— ускорение грузонесущего элемента при пря­ мом ходе, м/с2; р — угол наклона грузонесущего элемента к го­ ризонту, град; знак «+ » в скобках соответствует транспортиро­ ванию груза вниз, знак «—» — вверх.

При обратном ходе грузонесущего элемента

f0mg cos Р < ma0 ± mg sin р,

или

м/с2; знак «4-» в скобках соответствует транспортированию груза вверх, знак «—» — вниз.

Как видно из диаграммы, приведенной на рис. 8.2, на значи­ тельной части прямого хода скорость грузонесущего элемента плавно возрастает до максимума, а затем резко уменьшается и становится равной нулю в точке А '. При обратном ходе ско­ рость грузонесущего элемента по абсолютной величине резко возрастает до максимальной отрицательной величины, затем

движется вместе с грузоне-

щего элемента резко умень­ шается, а ускорение дости­ гает некоторой критической величины акр, груз по инер­

Рис. 8.3. Схема сил, действующих на частицу груза, находящуюся на грузонесущем элементе, совершающем колебания в плоскости под углом р к на­ правлению транспортирования

или с учетом формулы (8.5)

(8. 6)

При обратном ходе груз должен скользить или отрываться от грузонесущего элемента, поэтому сила трения должна быть меньше горизонтальной составляющей силы инерции, т. е.

откуда

При движении грузонесущего элемента вниз давление груза, как это видно из формулы (8.5), может быть равно или даже меньше нуля, следовательно, частица груза может отрываться от грузонесущего элемента и двигаться во взвешенном состоя­ нии до следующей встречи с грузонесущим элементом. Транс­ портные установки, работающие без отрыва частиц груза от грузонесущего элемента, называются качающимися, а с отры­ вом — вибрационными.

Работа таких установок характеризуется коэффициентом ре­ жима k, величина которого определяется из выражения

где а — частота колебаний, с-1; г — амплитуда колебаний, мм. Для качающихся конвейеров и питателей k < \, для вибра­

ционных £=l,2-i-3,5.

Вибрационная транспортная машина, как всякая упругая система, имеет определенную частоту собственных колебаний. В зависимости от соотношения частот собственных и вынужден­ ных колебаний, сообщаемых грузонесущему элементу вибропри­

водом, различают следующие режимы работы вибрационных конвейеров и питателей: дорезонансный, при котором грузонесущий элемент колеблется с частотой, меньшей частоты соб­ ственных колебаний упругой системы вибромашины; резонанс­ ный, при котором частоты собственных и вынужденных коле­ баний совпадают; зарезонансный, при котором грузонесущий элемент колеблется с частотой, превышающей частоту собст­ венных колебаний.

С точки зрения затрат энергии самым экономичным явля­ ется резонансный режим, однако этот режим не всегда соот­ ветствует оптимальным значениям других параметров: макси­ мальной скорости перемещения груза, максимальной произво­ дительности и др.

Г л а в а 9

ТЕОРИЯ ПЕРЕДАЧИ СИЛЫ ТЯГИ ГРУЗУ РАБОЧЕЙ СРЕДОЙ

9.1. Общие сведения о транспортных установках

спередачей силы тяги грузу рабочей средой

Ктранспортным устройствам, в которых сила тяги грузу пере­ дается жидкой или газообразной рабочей средой, относят гидро- и пневмотранспортные установки.

Транспортируемый груз в этих установках находится во взвешенном состоянии в рабочей среде и перемещается вместе с нею по грузонесущим элементам.

Гидротранспортные установки бывают двух типов: с естест­ венным напором, в которых пульпа, т. е. смесь транспортируе­ мого материала с водой, перемещается по наклонным канавам, желобам или трубам самотеком под действием веса, и с искус­ ственным напором, в которых пульпа перемещается только по трубам напором, создаваемым с помощью механических агре­ гатов: насосов, углесосов, землесосов и др. В последнем случае возможно транспортирование не только под уклон, но и в гори­ зонтальном направлении или вверх.

В последние годы в СССР и других странах проводились эксперименты с так называемыми гидроконтейнерными транс­ портными системами, в которых груз размещается в специаль­ ных капсулах-контейнерах, которые перемещаются по трубам под действием напора воды или другой жидкой рабочей среды. Однако промышленного применения такие системы не полу­ чили.*

Пневмотранспортные установки бывают напорного и всасы­ вающего типов, в которых транспортируемый груз перемеща­ ется в струе сжатого или разреженного воздуха.

Движение воздуха по трубопроводу происходит под дей­ ствием разности давлений в начале и конце трубопровода, соз­ даваемой компрессорами или вакуумными насосами.

Движущаяся по трубопроводу с большой скоростью струя воздуха образует с порошковыми или нетяжелыми легкокуско­ выми грузами достаточно однородную аэросмесь, заполняю­ щую сечение трубопровода.

Ввоздушной среде кусковые грузы обычно перемещаются скачкообразно, во взвешенном состоянии и частично скольже­ нием по нижней стенке трубопровода, что вызывает ее интен­ сивный износ.

Впоявившихся в последние годы пневмоконтейнерных транс­ портных установках груз размещают в специальных контейне­ рах, оборудованных ходовыми роликами, на которых они пере­ катываются по транспортным трубам за счет давления сжа­ того воздуха (или в результате вакуума), создаваемого возду­ ходувными (или вакуумными) станциями. Применение контей­ неров на колесном ходу дает возможность перемещать их при сравнительно небольших перепадах давления, что позволяет ис­ пользовать для этих систем низконапорные трубы из малоугле­ родистых сталей, железобетона, асбоцемента и других недефи­ цитных материалов и, кроме того, существенно снизить износ транспортных труб.

Трубопроводный контейнерный транспорт, имея некоторые преимущества по сравнению с другими видами транспорта, может найти при определенных условиях применение для пере­ возок полезного ископаемого, породы и других насыпных гру­ зов на поверхности шахт и обогатительных фабрик.

9.2.Физические основы передачи силы тяги

рабочей средой

Принцип транспортирования грузов рабочей средой основан на том, что любое тело, помещенное в поток жидкости или газа, испытывает с его стоооны давление тем большее, чем больше скорость потока. В общем случае величина лобового давления Р„ (Н) потока на частицу находящегося в нем груза может быть выражена формулой Ньютона:

где k\ и k2— коэффициенты гидравлического сопротивления движению соответственно при ламинарном и турбулентном об­ текании; у0 — плотность рабочей среды, кг/м3; v= vcpd/Re— ки­ нематический коэффициент вязкости рабочей среды, м2/с; Re — критерий Рейнольдса; о0 — относительная скорость, которая для находящихся на дне грузонесущего элемента частиц груза равна скорости придонного слоя, м/с; d — приведенный диаметр ча­ стицы груза, м.