Конвейеры, классификация, устройство, основные параметры. Основы расчета.

Конвейерами перемещают сыпучие кусковые материалы, штучные грузы, а также пластичные смеси бетонов и растворов. По конструкции конвейеры делят на ленточные, ковшовые, винтовые и вибрационные. У ленточных и ковшовых конвейеров транспортируемый материал перемещается бесконечной лентой или цепью; у винтовых и вибрационных — вращением или колебанием жесткого рабочего органа в виде винта или желоба.

Ленточными конвейерами (рис. 5.11, а) материал перемещают как в горизон­тальном, так и в наклонном направлениях бесконечной прорезиненной лентой 4, огиба­ющей два барабана - приводной 6 и натяжной 2. Движение ленты с перемещаемым гру­зом, поступающим через загрузочное устройство 3, обеспечивается силой трения на поверхности ее контакта с приводным барабаном, вращение которому передается от электродвигателя 10 через редуктор 9.

Обе ветви конвейерной ленты поддерживаются от провисания катучими опорами 5 и 8, установленными более часто под грузовой ветвью и реже - под холостой. В зоне загрузки материала, где опоры установлены наиболее часто, они представляют собой прямые горизонтальные ролики (рис. 5.11, б). Такие же ролики устанавливают и на хо­лостой ветви ленты. Остальные катучие опоры под грузовой ветвью выполняют либо также прямыми, либо, с целью увеличения площади поперечного сечения транспорти­руемого материала, от которой зависит производительность конвейера, желобчатыми из одного горизонтального и двух наклонных (под углом а = 20° - 30°) роликов.

Материал разгружают через головной барабан 6 (рис. 5.11, а). В случае прямых роликоопор под грузовой ветвью возможна также промежуточная разгрузка с помощью наклонно установленного плужкового сбрасывателя //. При необходимости промежу­точной разгрузки на стационарных конвейерах, транспортирующих сухие сыпучие ма­териалы, могут быть установлены также специальные промежуточные сбрасывающие тележки. Предельный угол наклона конвейера к горизонту зависит от подвижности транспортируемого материала и коэффициента трения материала о конвейерную ленту.

Он не превышает 2/3 угла естественного откоса ма­териала в движении (для строительных материалов не более 22°). При необходимости подъема матери­ала на большую высоту приходится при малом угле наклона значительно увеличивать длину конвейера, что повышает стоимость установки. Этого недо­статка лишены конвейеры с покрывающей лентой (рис. 5.12), применяемые для перемещения матери­алов по трассе с углом подъема до 60°. Соскальзы­вание материала предотвращается прижимной лен­той (тяжелым цепным матом или прорезиненной лентой с прижимными роликами), покрывающей материал и прижимающей его к основной ленте.

Для транспортирования строительных материалов применяют тканевые прорези­ненные ленты из нескольких слоев (прокладок) ткани (бельтинга), изготовленной из хлопчатобумажных или, чаще, из более прочных синтетических волокон. В особых слу­чаях в качестве прокладок используют тонкие стальные проволочные канаты при 9 ... 10-кратном запасе прочности. Ширина ленты обычно составляет от 0,4 до 2 м. Скорость движения ленты - от 0,8 до 4 м/с. При транспортировании штучных грузов скорость движения ленты ограничивают значениями от 0,5 до 1.5 м/с. Ширина ленты конвейеров специального назначения, являющихся транспортными органами (отвалообразователя-ми) экскаваторов непрерывного действия, землеройно-транспортных комплексов и дру­гих машин, достигает 3,2 м при скорости до 8 м/с. Для транспортирования крупнокус­ковых материалов ширина ленты должна быть не меньше ( - на­ибольший размер транспортируемых кусков).

В карьерах иногда используют ленточные конвейеры с раздельным тяговым и грузонесущим органами. В качестве первых используют стальные канаты (ленточно-ка-натные конвейеры) или цепи (ленточно-цепные конвейеры), а в качестве несущего орга­на - облегченную прорезиненную ленту специальной формы, опирающуюся на тяговый канат или тяговую цепь.

Ленточные конвейеры обладают высокой производительностью (до нескольких тысяч тонн в час), они обеспечивают значительную дальность транспортирования (до нескольких десятков километров). Для этого их обычно устанавливают каскадом - один за другим. Существенным недостатком такой схемы установки является ее недостаточ­ная надежность, так как выход из строя какого-либо одного конвейера приводит к оста­новке всего каскада.

В строительстве используют стационарные и передвижные ленточные конвейе­ры, перемещающие грузы на сравнительно небольшие расстояния. Стационарными конвейерами оборудуют стационарные же производства (бетонные и железобетонные заводы, склады строительных материалов и т. п.). Передвижные конвейеры длиной от 5 до 15 м, используемые обычно на строительных площадках, оборудуют колесами для перемещения вручную или в прицепе к тягачу. Ленточные конвейеры широко использу­ют как транспортирующие органы в конструкциях траншейных и карьерных экскавато­ров непрерывного действия, бетоноукладчиков и других машин.

Производительность (т/ч) ленточных конвейеров определяют по формуле:

где А - площадь поперечного сечения потока материала, м2; р - плотность материала, т/м3; v - ско­рость движения материала, м/с.

Для большинства строительных материалов площадь А может быть определена через ширину ленты В (м) по формулам:

А « 0,05 В2 - при плоской ленте;

А « 0,11 В2 - при желобчатой ленте (а = 20°) (см. рис. 5.11, б);

А и 0,14 В2 - то же (а = 30°).

Требуемое для работы ленточного конвейера максимально возможное окружное усилие F (Н) на приводном барабане определяется двумя факторами - мощностью дви­гателя Рав (кВт) при заданной скорости vn (м/с) передвижения конвейерной ленты и сцепным свойством барабана, характеризуемым статическим усилием So (H) натяжения каждой ветви конвейерной ленты (без движения), коэффициентом трения/между лен­той и ведущим барабаном и углом обхвата ф (рад) барабана лентой:

где л - КПД трансмиссии; е - основание натуральных логарифмов.

Требуемая мощность электродвигателя зависит от производительности конвейе­ра П (т/ч), геометрических параметров трассы перемещения материала [в простейшем случае для конвейера, показанного на рис. 5.11, а, - длины его горизонтальной Lt и вер­тикальной Н проекции (м)], ширины конвейерной ленты В (м), скорости ее перемеще­ния vn (м/с) и способа разгрузки. При коэффициенте сопротивления передвижению ма­териала конвейером w = 0,03 и линейной массе (кг/м) элементов конвейера q = 30S эта зависимость имеет вид

где к1 = 1 ... 1,25 - эмпирический коэффициент, учитывающий влияние длины конвейера (мини­мальное значение для конвейеров длиной более 50 м, максимальное - при длине менее 15 м); к2 - коэффициент, учитывающий сопротивления при прохождении ленты через сбрасывающую те­лежку (к2 = 1,25 при наличии сбрасывающей тележки; к2 = 1 при ее отсутствии); к3 - коэффици­ент, учитывающий расход энергии на работу сбрасывающего устройства (£3 = 0 при разгрузке че­рез барабан; къ = 0,008 при плужковом сбрасывателе; А3 = 0,005 при разгрузочной тележке).

Вторая из формул (5.2) получена на основании зависимостей между усилиями в набегающей на ведущий барабан S1, (рис. 5.11, в) и сбегающей с него S2 ветвях, выража­емых приведенными ранее формулами для ременной передачи (см. п. 2.6). Из этого вы­ражения следует, что усилие F прямо пропорционально натяжению ветвей ленты So и является возрастающей функцией произведения/ср.

Обычно при расчете основных параметров ленточного конвейера сначала по фор­муле (5.3) определяют требуемую мощность Рдв электродвигателя, а затем, по первой из формул (5.2) - требуемое окружное усилие F на приводном барабане. Последнее обес­печивается параметром fф, минимальное значение которого определяется зависимос­тью:

полученной после преобразования второй из формул (5.2).

Необходимое натяжение ленты So обеспечивается различными конструктивными решениями, в частности, грузом 1 (см. рис. 5.11, а), подвешенным на канате, второй ко­нец которого закреплен на подвижной каретке натяжного барабана 2. Масса груза (кг) определится как

Это усилие должно быть достаточным для обеспечения сцепления ленты с по­верхностью приводного барабана при заданном окружном усилии, а также для ограни­чения стрелы провеса груженой ветви ленты не более 3% расстояния между роликоопорами. Минимальное значение усилия натяжения каждой ветви ленты, удовлетворяющее последнему условию, составляет

Тяговое усилие приводного барабана можно также повысить увеличением угла его обхвата лентой φ за счет поджимного барабана 7 и повышением коэффициента тре­ния f например, футеровкой рабочей поверхности барабана слоем резины. Обычно только повышением угла обхвата и коэффициента трения не удается обеспечить требу­емое тяговое усилие, в связи с чем более эффективным в этом отношении оказывается увеличение усилия натяжения So, хотя эта мера неизбежно влечет за собой увеличение растягивающего усилия S, в наиболее нагруженном поперечном сечении ленты в на­бегающей на приводной барабан ветви (рис. 5.11, в). Это усилие связано с усилиями So и F зависимостью

Для транспортирования материалов с острыми кромками, например, для подачи крупнокускового камня в дробилки, а также для транспортирования горячих материалов, деталей и изделий на машиностроительных заводах и заводах строительных конструк­ций применяют пластинчатые конвейеры (рис. 5.13). Тяговым органом у этих конвей­еров являются две бесконечные цепи 3, оги­бающие приводные 4 и натяжные 2 звездочки. К тяговым цепям прикреплены металлические пластины /, перекрывающие друг друга с целью исключения просыпания материала. Ширина пластинчатого настила обычно составляет 0,4 ... 1,6 м, а скорость движения - 0,01 ... 1 м/с. Производительность пластинчатых конвейеров определяют по формуле (5.1).

Разновидностью пластинчатых конвейеров являются эскалаторы (рис. 5.14, а) -тоннельные для метрополитенов и поэтажные для крупных общественных зданий, ма­газинов и др. В эскалаторе в качестве тягового органа применяют две параллельные пластинчатые тяговые цепи (рис. 5.14, б), а в качестве настила используют ступени вы­сотой 0,4 м и шириной 1 м (иногда 0,6 м - для поэтажных эскалаторов) (рис. 5.14, в), опирающиеся на две системы направляющих, что позволяет ступеням складываться на верхней и нижней площадках в плоский настил. В качестве поручней используют лен­точные конвейеры с резинотканевой лентой специального профиля (рис. 5.14, г). Угол наклона эскалатора к горизонту обычно 30°, высота подъема - до 45 м, скорость движе­ния - 0,75 ... 0,96 м/с, пропускная способность - до 1000 человек в час.

Скребковые конвейеры. Разновидностью конвейеров с цепным тяговым органомявляются скребковые конвейеры

( 2.21), б). Они отличаются от пластинчатых тем, что на тяговых цепях 3 закреплены скребки 5, а нижняя рабочая ветвь погружена в открытый неподвижный желоб и при своем движении перемещает материал.

Ковшовые конвейеры. Такие конвейеры перемешают материал в ковшах в вертикальном или наклонном (под большим углом) направлениях на высоту до 50 м. Ковшовый конвейер ( 2.21) представляет собой замкнутый тяговый орган 4 в виде ленты или двух цепей, огибающий приводной в и натяжной / барабаны (при цепном органе —звездочки), на котором закреплены ковши 3 с шагом Т. Рабочий орган вместе с ковшами размещен в металлическом кожухе 5. Загрузка материала осуществляется через загрузочный 2, а разгрузка — через разгрузочный 7 башмаки.

Различают быстроходные со скоростью 1,25...2,0 м/с конвейеры для транспортирования порошкообразных и мелкокусковых материалов и тихоходные со скоростью 0,4...1,0 м/с для транспортирования крупнокусковых материалов. В зависимости от вида транспортируемого материала применяют мелкие и глубокие полукруглые

ковши, монтируемые на тяговом органе с шагом 300...600 мм, и остроугольные ковши, располагаемые вплотную друг к другу. Заполнение ковшей быстроходных конвейеров происходит при прохождении ими загрузочного башмака зачерпыванием, а в тихоходных — путем засыпания материала в ковш.

Разгрузка ковшей быстроходных конвейеров осуществляется при огибании ими приводного барабана под действием центробежных сил, а у тихоходных — под действием силы тяжести (гравитационная разгрузка). При гравитационной разгрузке остроугольных ковшей материал скатывается по передней стенке впереди идущего ковша, в результате чего снижается сила удара его о разгрузочный башмак.

Ковшовые конвейеры имеют малые габариты, но требуют постоянного контроля за равномерностью загрузки их материалом.

Винтовые конвейеры. Винтовые конвейеры применяются для горизонтального или наклонного (под углом до 2O'J) транспортирования сыпучих, кусковых и тестообразных материалов на расстояние до 30...40 м и имеют производительность 20...40 м:)/ч. Конвейер ( 2.22, а) представляет собой желоб 4 полукруглой формы, внутри которого в подшипниках 5 вращается винт 3. Вращение винту сообщается электродвигателем / через редуктор 2. Загрузка материала производится через загрузочное отверстие 6", а выгрузка — через выходное отверстие 7 с задвижкой. Конструкция винта, частота его вращения, а также коэффициент заполнения желоба зависят от вида транспортируемого материала.

Сплошной винт ( 2.22, 6) применяют для хорошо сыпучих материалов (цемента, мела, песка, гипса, шлака, извести в порошке) при коэффициенте заполнения желоба 6В=0,25—0,45 и частоте вращения винта 90...120 ивн '. Ленточный и лопастной винты ( 2.22, в, д) применяют для транспортирования кусковых материалов (крупного гравия, известняка, негранули-рованного шлака) при £„ = 0,25...0,40 и частоте 60...100 мин"1. Для транспортирования тестообразных, слежавшихся и влажных материалов (мокрой глины, бетона, цементного раствора) применяют фасонный и лопастной винты ( 2.22, г, д) при частоте вращения 30..,60 иин ' и *н = 0,15...0,30.

Для пропуска через конвейер кускового материала необходимо, чтобы шаг винта был больше максимального размера куска в 4...6 раз для рядового материала и в 8... 10 раз-—для сортированного.

Вибрационные конвейеры. Вибрационные конвейеры основаны на принципе значительного снижения сил внутреннего трения между частицами сыпучих материалов и вязких смесей, а также внешнего трения об ограждающие поверхности при сообщении материалу колебаний с определенной частотой и амплитудой. Источником колебаний служат электромагнитные возбудители или вибраторы с механическим приводом (эксцентриковые, криво-шипно-шатунные). Колебания материалу сообщаются через жесткий орган в виде трубы или желоба. Материалы можно перемещать под уклон, по горизонтали, а также под углом вверх.

Виброжелобы. При подаче бетонной смеси к месту укладки ее в сооружение применяют виброжелобы ( 2.24). Корпус вибрационного желоба 1 с помощью подвески 2 присоединен к несущей конструкции. Колебания корпусу сообщаются укрепленным на нем вибратором 3.

*39*