Тема 7. Элеваторы

7.1.1. Загрузка и разгрузка ковшовых элеваторов

Загрузка ковшей насыпным грузом производится зачерпыванием (рис.7.3, а) и засыпанием (рис. 7.3, б). В первом случае пылевидные и зернистые грузы поступают в нижнюю часть элеватора (башмак), где захватываются и перемещаются вверх ковшами. Используют два способа загрузки ковшей – по ходу и против хода тягового элемента. Для улучшения условий зачерпывания материала нижнюю стенку загрузочного патрубка наклоняют под углом 45º.

а) б) в)

Рис. 7.3

При перемещении крупнокусковых и тяжелых грузов усилия зачерпывания в башмаке велики, что может вызвать отрыв или повреждение ковша. Для избежания этого такие грузы следует засыпать непосредственно в ковши (обычно под углом 60º к горизонту), что возможно при непрерывном сомкнутом расположении ковшей и при скорости движения их не свыше 1 м/с.

Разгрузка ковшей происходит в верхней части (головке) нории. Она существенно влияет на работу элеватора. Рассмотрим процесс разгрузки ковша, пренебрегая сопротивлением воздуха.

При набегании ковша на барабан (рис. 7.4, а) на частицы груза помимо силы тяжести G = mg будет действовать центробежная сила F_ц = mυ²/r, где m – масса груза; υ – скорость движения центра тяжести груза А в ковше; r – радиус вращения центра тяжести А.

Суммарная сила R от сил G и F_ц по мере вращения ковша будет изменяться по величине и направлению, но в любом положении линия действия ее при пересечении с вертикальной осью отсекает отрезок ОС (рис. 7.4, а), называемый полюсным расстоянием l_п. Из подобия треугольников АСО и АF_цR следует

или после преобразований

.

а) б)

Рис. 7.4

Различают три вида разгрузки ковшей (рис. 7.4, б). При l_п3 > r_к (G = F_Ц3) частицы груза будут удаляться из ковша в основном под действием силы тяжести через внутреннюю кромку ковша. Такая разгрузка называется гравитационной. Применяют при подъеме свеклы, картофеля и др.

Если r_к > l_п2 >r_б (G = F_Ц2), то разгрузка центробежно - гравитационная (смешанная) под действием обеих сил. Применяется при перемещении измельченных и влажных зернистых грузов с плохой сыпучестью.

При l_п1 < r_б (G < F_Ц1), большая часть материала выбрасывается из ковша через его внешнюю кромку под действием центробежной силы. Центробежную разгрузку применяют в нориях большой производительности при транспортировании сухих, зернистых и хорошо сыпучих грузов. Здесь r_б и r_к – радиусы барабана или звездочки и наружной кромки ковшей.

7.1.2. Проектирование кожуха головки элеватора

От вида разгрузки и связанной с ней траектории полета частиц груза зависит и очертание кожуха головки нории.

В тихоходных ковшовых элеваторах с гравитационной разгрузкой вид траектории частиц материала не оказывает влияние на форму головки, так как разгрузка начинается при прохождении ковшом вертикальной оси приводного элемента. В то же время от траектории движения частиц зависит правильный выбор расположения разгрузочного носка, предотвращающего просыпь груза в холостую ветвь. Так, при самотечной направленной разгрузке (рис. 7.3, б) высыпающийся под действием силы тяжести из ковша груз падает на заднюю стенку предыдущего ковша и направляется ею и боковыми бортами ковша в разгрузочный патрубок элеватора.

При подъеме плохосыпучих, пылевидных, хрупких или деформируемых грузов (мела, древесного угля, свеклы, картофеля) применяют свободную разгрузку (рис. 7.3, в) ковшей с боковым расположением цепей, отклоняемых с помощью направляющих звездочек.

Конфигурация верхней части разгрузочного патрубка при центробежной и смешанной разгрузке должна быть такой, чтобы исключалось обратное ссыпание насыпного груза при ударе его о переднюю стенку.

Рис. 7.5

При центробежной разгрузке очертание головки элеватора определяется траекториями полета частиц, которые отрываются от ковша в различных его положениях, начиная с момента набегания ленты на барабан. Частицы груза вылетают из ковша при разгрузке по траекториям, описываемыми параболами.

Теоретическое очертание кожуха определяется огибающей параболой А (рис. 7.5), которую приближенно можно построить по характерным точкам 1, 2 и 3. Координаты этих точек следующие:

Точки 1

Точки 2

Точки 3

Точки 4

где величина l₁ характеризует условную ширину потока материала у отводящего рукава.

При практическом проектировании контур кожуха часто выполняют из прямолинейных участков, спрямляющих теоретическую кривую А, как показано штриховой линией на рис. 7.5. При больших скоростях ленты головка, построенная по указанному методу, получается очень высокой. Поэтому ее делают ниже, но такой, чтобы стенки головки пересекали параболы под углом 14…18º.