книги / Транспортные машины и комплексы

ВИНТОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Винтовой конвейер (рис. 73) состоит из желоба с полукруглым днищем, внутри которого на подшипниках установлен винт, удер­ живаемый от прогибания подвесными подшипниками. При враще­ нии вала материал передвигается вдоль оси желоба.

Винтовые конвейеры применяют главным образом на обогати­ тельных и брикетных фабриках для транспортирования пылевид­ ных материалов на небольшие расстояния (до 40 м). Иногда одновре­ менно с транспортированием эти конвейеры выполняют техноло­ гические функции, например перемешивание. Винтовые конвейеры используются также в качестве питателей.

Желоб конвейера выполняют из отдельных секций длиной 2000 или 4000 мм, изготовленных из листовой стали толщиной 3—8 мм, в зависимости от диаметра винта и абразивности перемещаемого груза. Сверху желоб закрывают крышками.

Винты могут быть сплошными, спиральными, лопастными и фа­ сонными. Типичным является сплошной винт, состоящий обычно из полого вала, к которому приварены лопасти из листовой стали. Отдельные секции винта (длиной 1500—3000 мм) соединяют муф­ тами, средние части которых образует шейки для подвесных под­ шипников. Концевые подшипники винта устанавливают снаружи желоба. Осевые усилия воспринимаются упорным подшипником (обычно шариковым и реже гребенчатым), который устанавливают на разгрузочном конце конвейера, чтобы винт работал на растя­ жение. Лопасти винта штампуют из листовой стали толщиной 4—8 мм. Для абразивных материалов иногда применяют винты, состоящие из отдельных литых секций из отбеленного чугуна.

Для перемещения кускового или налипающего материала ло­ пасти выполняют в виде спирали, свернутой из стальной полосы, прикрепляемой к валу радиальными стержнями. Для транспор­ тирования слеживающихся материалов, когда необходимо их перемешивание, применяют винты с фасонпьтми лопастями.

§ 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

Основными величинами, характеризующими винтовой кон­

l — концевой разгрузочный патрубок; 2 — смотровой люк; 3 — подвесной подшипник; 4 — загрузочный патрубок; 5 — винт; 6 — промежу­ точный разгрузочный патрубок с задвижкой; 7 — желоб

рн — насыпная плотность материала, кг/м3;

ф— коэффициент заполнения, зависящий от абразив­ ности и сыпучести материала; для абразивных ма­ териалов (кокс, зола) ф = 0,125, для мелкого угля

Ф= 0,3;

с— коэффициент, учитывающий наклон конвейера.

Частоту вращения винта принимают в зависимости от диа­ метра и свойств перемещаемого материала

п = , об/мин,

где К = 60, 45 и 30 — соответственно для легкого и тяжелого не­ абразивного и тяжелого абразивного ма­ териала.

Диаметр винта для кусковых материалов, определенный из условия обеспечения заданной производительности, проверяют по наибольшим линейным размерам кусков: D ^ 12атах для сор­ тированных материалов и й ^ 40атах для несортированных ма­ териалов, где атах — максимальный размер кусков.

Мощность на валу конвейера

iVo = l % - ( Ь т Щ ± Щ , к В т ,

где Q — производительность конвейера, т/ч;

LT — длина горизонтальной проекции конвейера, м;

w0 — коэффициент сопротивления движению; для угля w 0 = = 2,5, для цемента w0 = 3,2, для сильно абразивного

где г — радиус центра давления, принимаемый ориентировочно (0,7 -г- 0,8) радиуса наружной окружности винта, м;

a — угол подъема винтовой линии, градус;

Ф— угол трения груза о поверхность винта; для расчетов следует принимать ф = 45°

ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ И ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ТРАНСПОРТНЫЕ УСТАНОВКИ

Пневматические и гидравлические транспортные установки, в которых материал перемещается по трубам в потоке воздуха пли жидкости, относятся к транспортным устройствам непрерыв­ ного действия. Этот вид транспорта часто называют трубопровод­ ным.

Принцип действия пневматических и гидравлических транспорт­ ных установок основан на использовании свойств потока газа или жидкости оказывать давление на помещенные в них тела, а при соответствующей скорости поддерживать их во взвешенном со­ стоянии и перемещать.

§ 1. ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ТРАНСПОРТНЫЕ УСТАНОВКИ

Пневматическая транспортная установка в общем случае со­ стоит из трубопровода, по которому вследствие разности давле­ ний в начале и в конце его движется смесь воздуха с материалом —

Рио. 74. Схемы пневматических транспортных установок:

а — всасывающая; б — нагнетательная; в—комбинированная закладочная

аэросмесь, питателя, подающего материал в трубопровод, разгру­ зочного устройства, где происходит осаждение материала, и филь­ тра для очистки воздуха перед выпуском в атмосферу.

По способу получения разности давлений в начале и в конце трубопровода пневматические транспортные установки разделяют на всасывающие, нагнетательные и комбинированные.

Во всасывающей установке (рис. 74, а) воздух вместе с материа­ лом через сопло 1 засасывается в трубопровод 2 и поступает в от­ делитель 3, где при резком уменьшении скорости потока мате­ риал осаждается. Воздух из отделителя поступает в фильтр 4, очи­ щается в нем и, пройдя вакуум-насос 5, выталкивается в атмосферу. Осажденный в отделителе и фильтре материал ссыпается в ниж­ нюю коническую их часть и разгружается через шлюзовой за-

твор 6. Перепад давления во всасывающих установках не превы­ шает 0,04—0,05 МПа (0,4—0,5 кгс/см2), поэтому их применяют для транспортирования сравнительно легких материалов на небольшие расстояния.

В нагнетательной установке (рис. 74, б) материал подается через специальное щлюзовое загрузочное устройство (питатель) 7 в трубопровод S, по которому движется поток воздуха, создава­ емый воздуходувной машиной (компрессором) 11. От компрессора в рабочий трубопровод воздух проходит через воздухосборник 10 и влагоотделитель 9. Перепад давления в нагнетательных установ­ ках обычно 0,1—0,5 МПа (1—5 кгс/см2), поэтому их можно приме­ нять для транспортирования сыпучих материалов на значительные расстояния.

В комбинированной установке (рис. 74, в) одна часть работает на всасывание, другая — на нагнетание.

Пневматические транспортные установки в горной промышлен­ ности используются в основном для доставки закладочного мате­ риала в выработки, для обеспыливания аппаратов и машин и др. Известны успешные опыты применения пневматических транспорт­ ных установок для выдачи мелких классов угля из шахты на по­ верхность. При пневматической закладке материал выбрасывается

ввыработанное пространство, поэтому отделитель и фильтр от­ сутствуют, но применяется пылеподавление.

Диапазон производительности и расстояния транспортирова­ ния пневматическими транспортными установками весьма широк;

вотдельных случаях производительность установок при переме­ щении мелких фракций насыпных материалов составляет 250— 300 т/ч, а дальность транспортирования — 2 км.

Достоинства пневматического транспорта: минимальные потери материала, возможность перемещения груза в горизонтальном, наклонном и вертикальном направлениях, компактность и хоро­ шая приспосабливаемость к местным условиям (рабочий трубо­

провод можно проложить практически в любом месте), высокая степень автоматизации процесса транспортирования.

К недостаткам относятся быстрый износ отдельных элементов установки (вращающихся частей питателя, колен трубопроводов и др.) и большой расход электроэнергии.

Определение скорости воздуха. Процесс перемещения сыпучего материала в потоке воздуха отличается большой сложностью. При движении воздуха вдоль твердых тел возникает силовое взаимодействие, которое всегда приводит к возникновению вихрей.

Поэтому при пневматическом транспортировании турбулент­ ное движение аэросмеси является основной формой движения. На любой выделенный объем потока действуют объемные и поверх­ ностные силы. К первым относятся силы тяжести и инерции, ко вторым — нормальные силы, обусловленные вязкостью и турбу­ лентным трением. Касательными силами являются силы физиче­ ской вязкости.

Для материалов минерального происхождения, имеющих форму шара, ф = 0,23 [171; тогда, произведя вычисления, получим

По данным [171, для тяжелых кусковых закладочных материа­ лов коэффициент С в зависимости от размера кусков можно при­ нимать по табл. 21.

Т а б л и ц а 21

В вертикальном потоке частицы материала перемещаются во взвешенном состоянии. При перемещении по горизонтальному тру­ бопроводу движение во взвешенном состоянии, как показывает опыт, возможно только при мелких материалах, а в общем случае при пневматическом транспортировании типично перемещение материала по горизонтальному трубопроводу скачками.

Для получения скачкообразного движения частиц рабочая скорость потока должна превышать скорость витания:

где п > 1 — коэффициент, принимаемый в зависимости от скоро­ сти витания и расстояния транспортирования.

Для закладочных материалов в виде дробленых горных пород коэффициент п можно принимать от 1,5 до 2.

На работу транспортных пневматических установок влияет массовая концентрация смеси, т. е. соотношение количества ма­ териала и воздуха, проходящего через данное сечение трубопро­ вода в единицу времени:

трубопроводов, особенно в местах закруглений. Поэтому ре­ жим работы установки окончательно принимается после монтажа

не должен быть меньше 2,5-кратного размера наибольших кусков. Сопротивление трубопровода преодолевается за счет энергии, освобождающейся при расширении движущегося воздуха, что со­ провождается падением давления. Последнее определяется отдель­ но для воздухопроводов и для рабочих трубопроводов, по кото­ рым движется аэросмесь.

В общем случае трубопроводы состоят из горизонтальных, на­ клонных и вертикальных участков, а также колен, задвижек и про­ чих, так называемых местных сопротивлений. Поэтому для каж­ дого участка трубопровода падение давления определяется в от­ дельности.

Местные сопротивления заменяют эквивалентной длиной гори­ зонтального трубопровода (табл. 22), получая для каждого участка приведенную длину трубопровода. Расчет начинают с выхлопного конца трубопровода.

Падение давления в трубопроводе происходит из-за преодоления статических сопротивлений (сил трения) и сообщения кинетиче­ ской энергии воздуху и материалу, а также из-за затраты энергии на подъем аэросмеси в наклонных и вертикальных трубопрово­ дах. Статические потери в воздухопроводе определяют по форму­ лам газовой динамики.

Падение давления при движении аэросмеси больше, чем при движении чистого воздуха, и зависит от концентрации смеси, крупности и формы кусков, плотности, скорости транспортиро­ вания и размеров трубопроводов. Как показали опыты, па­ дение давления в горизонтальных трубопроводах, по которым движется аэросмесь, при прочих равных условиях, находится в линейной зависимости от падения давления при движении чис­ того воздуха и весовой концентрации.

Статические потери

где ро = 0,25 0,64 — коэффициент, учитывающий скорость ма­ териала, которая меньше скорости воз­ духа.

Для наклонного и вертикального трубопроводов падение да­ вления на подъем аэросмеси можно считать в р, раз большим, чем для чистого воздуха:

Давление, создаваемое компрессором, должно быть больше на величину потери давления в воздухопроводе от компрессора до питателя.

Основные элементы пневматических закладочных установок. Основным и наиболее ответственным элементом нагнетательной пневматической транспортной установки является загрузочное устройство — питатель. В пневматических установках для заклад­ ки выработанного пространства питатель принято называть

Загрузочный

бункер

Из Воздушной магистрали

11

взакладочный

трубопровод

—

Рис. 76. Камерная закладочная машина ПЗМ-1М

закладочной машиной. Принцип действия всех пневматических закладочных машин шлюзовой, т. е. они пропускают в трубопровод закладочный материал и препятствуют утечке сжатого воздуха.

Камерная пневматическая закладочная машина с автоматиче­ ским управлением ПЗМ-1М (рис. 76) состоит из двух камер, загру­ зочной воронки и ячейкового колеса, приводимого во вращение двигателем через редуктор. Клапаны открываются поворачива­ нием в сторону с помощью поршней цилиндров 3 и 4. Для обес­ печения плотного прилегания клапанов к воронкам предусмот­ рены вертикальные поршни. В нижней камере на вертикальном валу установлено ячейковое колесо, приводимое во вращение от двигателя через редуктор. Для уравнивания давления в камерах при перепуске материала предусмотрен золотник 7. Машина пере­