Практическое занятие №7, Вибрационные конвейеры

Параметры колебаний желоба принимают в зависимости от кон­струкции конвейера и типа его привода, для чего из табл. 13.1 выбирают рекомендуемое значение коэффициента режима рабо­ты Г конвейера. Один из параметров колебаний (а, ω) выбирают в зависимости от физико-механических свойств груза и типа при­вода конвейера по табл. 13.2.

Для конвейеров с эксцентриковым и центробежным привода­ми чаще всего принимают значение амплитуды колебаний и для обеспечения выбранного коэффициента режима работы Г кон­вейера на основании формулы (13.1) определяют частоту колеба­ний желоба

Для конвейеров с электромагнитным приводом и фиксированной частотой колебаний определяют амплитуду колебаний желоба

После окончательного выбора амплитуды и частоты колеба­ний желоба по формуле (13.1) уточняют значение коэффициента Г режима работы конвейера.

Таблица 13.1 Рекомендуемые значения коэффициента режима работы Г вибрационных конвейеров
Конструкция конвейера	Тип вибрационного привода	Коэффициент Г для транспортирования грузов
		пылевидных и кусковых	кусковых
Однотрубные (одножелобные) легкого и среднего типов(при Q ≤ 50 т/ч) подвесной и опорной конструкции	Центробежный или электромагнитный	3,0...3,3	2,8...3,0
То же, тяжелого типа (при Q > 50 т/ч)	То же	2,0...2,5	1,8...2,3
Двухтрубные и однотрубные уравновешенные, легкого и среднего типов (при Q ≤ 50 т/ч и L ≤ 30 м)	Эксцентриковый	1,6...2,8	1,5...2,5
То же, тяжелого типа (при Q > 50 т/ч и L > 30 м)	»	1,3...2,5	1,2...2,0

Скорость транспортирования зависит от свойств транспортиру­емых грузов и угла наклона конвейера

где К₁ и К₂ — эмпирические коэффициенты, зависящие от физи­ко-механических свойств транспортируемого груза (табл. 13.3); α — угол наклона конвейера, ...°; а — амплитуда колебаний, м; Г — принятый коэффициент режима работы конвейера.

В формуле (13.5) знак «-» в скобках принимается для конвей­еров, работающих на подъем, а знак «+» — для конвейеров, рабо­тающих на спуск.

Таблица 13.2 Рекомендуемые значения амплитуды а и частоты колебаний ω вибрационных конвейеров
Тип привода	ω, с-1	а, мм, для грузов
		пылевидных и порошкообразных	кусковых
Электромагнитный	300	1,2...2,0	0,75... 1,0
Центробежный одинарный	280... 150	1,2...3,0	0,8...2,5
Центробежный сдвоенный	150... 100	2...4	2...3
Эксцентриковый	80...45	5...15	4...8

Таблица 13.3 Средние обобщенные значения опытных коэффициентов К1 и К2
Транспортируемый груз	Размер характер­ных частиц, мм	Влажность, %	К1	К2
Кусковый Зернистый Порошкообразный Пылевидный	5...200 0,5...5,0 0,1...0,5 Менее 0,1	- 0,5... 10 0,5...5,0 0,5...5,0	0,9...1,1 0,8... 1,0 0,4... 0,5 0,2...0,5	1,5...2,0 1,6...2,5 1,8...3,0 2...5

Для горизонтальных конвейеров K₂sinα = 0 и скорость

Меньшие значения коэффициентов К_х и большие К_г относят к более мелким грузам, так как чем мельче частица груза, тем меньше скорость его транспортирования (см. табл. 13.3).

Производительность конвейера

где А — площадь поперечного сечения желоба, м²; z — число грузонесущих желобов; ψ — коэффициент заполнения желоба, для от­крытых желобов ψ = 0,6... 0,9; для прямоугольных труб ψ = 0,6... 0,8; для круглых труб ψ = 0,5...0,6, меньшее значение принимают для грузов мелких фракций; ρ — плотность транспортируемого груза, т/м³; v — скорость транспортирования груза, определяемая по формуле (13.5), м/с.

Размеры поперечного сечения желоба определяют по расчетной производительности Q и скорости v транспортирования груза.

Для круглых желобов внутренний диаметр трубы, м:

для прямоугольных желобов ширина желоба, м:

где h_гр — высота слоя груза по рекомендациям, в среднем h_гр = 50... 100 мм.

Ширину желоба и диаметр трубы проверяют по условию раз­мещения кусков груза: для рядовых грузов D, В ≥ 3а_mах; для сорти­рованных грузов D, B ≥ 4а_mах.

Усилия в упругих связях и шатуне конвейера зависят от характера настройки упругой системы конвейера. Резонансная настройка упругой системы конвейера обеспечивает малый расход энергии при установившейся работе конвейера, возможность создания конвейера высокой производительности, но требует значитель­ных пусковых усилий из-за большой жесткости упругой системы. Резонансная настройка упругой системы получила преимуществен­ное распространение на конвейерах среднего и тяжелого типов.

Подвесные вибрационные конвейеры (см. рис; 13.3) работают в зарезонансном режиме настройки упругой системы. Амплитуду ко­лебаний грузонесущего элемента свободно колеблющегося кон­вейера при жесткости упругих связей к и внутреннем сопротивле­нии в них р определяют из решения дифференциального уравне­ния вынужденных колебаний центра инерции системы:

Если пренебречь сопротивлениями в упругих подвесках (μ = 0) и ввести некоторые другие упрощения, что для зарезонансной настройки вполне допустимо, то статический момент массы дебалансов можно определить по формуле

где т_o — общая масса дебалансов центробежного возбудителя, кг; r_o — эксцентриситет расположения массы дебалансов, т. е. рассто­яние от центра тяжести дебаланса до оси вращения, мм; т — общая масса колеблющихся частей конвейера с учетом присоеди­ненной массы транспортируемого груза, кг; а — амплитуда коле­баний желоба, мм.

Общая масса колеблющихся частей

где т_т — масса трубы (или желоба) конвейера со всеми прикреп­ленными к ней деталями, кг; т_п — масса вибровозбудителя, при­крепленного к трубе, кг; λ — эмпирический коэффициент учета массы транспортируемого груза, зависящий от коэффициента Г режима работы конвейера из графика (рис. 13.10); m_гр — масса транспортируемого груза на грузонесущем элементе, кг:

где Q — производительность, т/ч; L — длина желоба, м; v - скорость груза, м/с.

Суммарная центробежная сила, развиваемая вибратором:

По этой нагрузке ведется расчет на прочность и жесткость эле­ментов конвейера.

Опорные конвейеры чаще всего работают в резонансном режиме настройки упругой системы.

Двухмассную систему конвейера при полной симметрии и ра­венстве масс верхних и нижних желобов или труб можно рассмат­ривать как одномассную систему какой-либо одной ее половины с одной степенью свободы.

Жесткость упругих связей для резонансной настройки выбира­ют по условию

где ω — угловая скорость вынужденных колебаний желоба, с^-1; ω₀ — угловая скорость собственных колебаний системы, с^-1:

где k — суммарная жесткость упругой системы одного грузонесущего элемента, Н/м; т — обобщенная масса колеблющихся час­тей одного грузонесущего элемента конвейера с учетом присое­диненной массы груза.

В общем случае жесткость упругой системы конвейера

где k₁ — жесткость рессор, k₁ = k'₁ · z₁ (k'₁ — жесткость одного листа рессоры, Н/м; z₁ — число листов в рессорах); k₂ — приведенная жесткость резинометаллических пакетов, k₂ = k'₂· z₂ (k₂ — приве­денная жесткость одного пакета, k₂ = 4 • 10 Н/м; z₂ — число паке­тов); k₃ — приведенная жесткость резинометаллических шарни­ров, k₃ = k'₃ ·z₃ (k'₃ — приведенная жесткость одного шарнира, k'₃ = 10 Н/м; z₃ — число шарниров).

Жесткость одного листа рессоры, Н/мм:

где Е — модуль упругости рессорной стали, Е= 2,15 • 10⁵ МПа; b — ширина рессоры, мм; α — коэффициент увеличения рабочей дли­ны рессоры, α = 1,05; l — длина рабочей (свободной) части рессо­ры, мм.

Число рессор в конвейере и их размеры определяются на осно­ве предварительной конструктивной проработки. При известной жесткости одного листа рессоры k'₁ требуемая толщина

Толщину рессорной стали принимают δ = 2...6 мм. Напряжение изгиба рессоры у ее заделки проверяют по усло­вию

где а — амплитуда колебаний, мм; с₃ — коэффициент заделки рессоры, с₃ = 0,5...0,7 при δ = 4...6 мм; с₃ = 0,8...0,9 при δ = 2...3 мм; [σ_и] — допускаемые напряжения изгиба, для рессор из сталей 55С2, 60С2, 60С2Н2Л [σ_и] = 100... 120 МПа.

Максимальное усилие в шатуне при установившемся движе­нии конвейера

где а — амплитуда колебаний желоба, равная радиусу кривошипа шатуна, мм, а = r; k — суммарная жесткость упругой системы одного грузонесущего элемента, Н/мм; μ₀ — обобщенный коэф­фициент сопротивлений, учитывающий внутреннее трение в уп­ругих элементах, μ₀ = 0,1 — для стальных рессор; μ₀ = 0,25...0,4 — для резиновых связей.

Максимальное усилие в шатуне в начальный период пуска оп­ределится по формуле (13.16) при условии, что ω = 0.

Мощность привода определяют по эмпирическим формулам, предложенным В. К.Дьячковым:

для коротких конвейеров длиной L ≤ 10 м

для конвейеров длиной L > 10 м

где С_в — коэффициент транспортабельности груза: для зернистых и кусковых грузов, обладающих хорошей транспортабельностью, (песок, шлак), С_в = 1; для порошкообразных и пылевидных на­сыпных грузов, обладающих пониженной транспортабельностью, С_в = 1,5...2; Q — расчетная производительность конвейера, т/ч; η₀ — КПД механизмов привода; К₃ и К₄ — коэффициенты удель­ной затраты мощности (табл. 13.4); L — горизонтальная проекция длины транспортирования груза, м; Н — высота подъема груза (при наклонном транспортировании), м.

Таблица 13.4 Средние значения коэффициентов К3 и К4
Вибрационный конвейер	Расчетная производительность конвейера, т/ч	К3	К4
Подвесной одномассный с цент­робежным приводом	5...50 Свыше 50	6...7 5,0...5,5	—
Опорный одномассный с направ­ляющими наклонными стойками-рессорами с центробежным при­водом	5...50 Свыше 50	7...10 5 ...6	5...6 3,5...4,0
Двухтрубный и однотрубный двухмассный, уравновешенный с эксцентриковым приводом	5...50	С жесткими шатунами 10...12 | 8...10 С упругими шатунами
	Свыше 50	4,5...5,0 4...5	3,5...4,0 3,0...3,5