Потери на вертикальный подъем аэросмеси

P_h = μ ρ_в g h, (2.58)

где h - высота точки разгрузки над уровнем загрузки, м; g - ускорение свободного падения, м/с².

Динамические потери на разгон смеси до скорости V_р в начале трубопровода

Р_к= ρ_н V_р ² ( 1 + μ β_г ) / 2, (2.59)

где ρ_н - плотность воздуха в начале трубопровода; β_г - коэффициент скорости груза (отношение скорости груза к скорости воздуха).

Потери давления в загрузочном и разгрузочном устройствах по среднестатистическим данным составляют Р_ф ≈ 25 кПа.

Местные сопротивления возникают в местах изменения площади и конфигурации сечения трубопровода, в коленах, ответвлениях, разгружателях. Трубопроводы с резким изгибом оказывают наибольшее сопротивление, величина которого зависит от угла отклонения, отношения радиуса закругления к диаметру трубопровода. Величину местной потери давления можно ориентировочно определить по формуле

Р_м = 0,5 К_м ρ_в V_р ², (2.60)

где К_м - коэффициент местных сопротивлений, определяемый по таблицам в зависимости от геометрических параметров, изменяющих конфигурацию трубопровода.

Мощность воздуходувной машины расходуется на транспортирование аэросмеси и обеспечение необходимого напора воздуха с учетом потерь давления в трубопроводе:

N = Q_в ∆P/η₁ η₂, (2.61)

где η₁ - КПД воздуходувной машины; η₂ - КПД привода воздуходувной машины.

Более полно теория пневмотранспортных установок изложена в [3, с. 481…491; 4, с. 258…281].

2.11. Подвесные конвейеры

Подвесными конвейерами называют машины непрерывного транспорта для перемещения штучных или тарных грузов на специальных подвесках по замкнутому надземному пути пространственной конфигурации. Подвесные конвейеры применяются для внутрицехового и межцехового перемещения различных грузов в соответствии с обслуживаемым технологическим процессом во многих отраслях промышленности. Применение подвесного конвейера позволяет рационально организовать производственный процесс от его начала до конца, т.е. склада готовой продукции. Подвесные конвейеры обладают рядом таких достоинств, как возможность перемещать грузы по сложной трассе без использования производственной площади цехов, малый расход электроэнергии, легкость автоматизации по адресации грузов, простота перенастройки в соответствии с изменениями технологического процесса. Недостатком подвесных конвейеров можно считать довольно высокую металлоемкость. В промышленности строительных материалов подвесные конвейеры получили широкое применение на заводах по производству фаянсовых санитарно-технических изделий, керамической плитки, на заводах по производству кирпича, на стекольных заводах и т.п.

Классификация подвесных конвейеров представлена в табл. 2.13.

Таблица 2.13

Классификация подвесных конвейеров

Признак классификации	Определение конвейера
По виду трассы	Плоскостной горизонтальный, плоскостной вертикальный, пространственный
По способу передачи усилия грузу	Грузонесущий, грузоведущий, грузотолкающий; комбинированный: несуще – грузотолкающий, несуще – грузоведущий
По типу привода	Однодвигательный, многодвигательный, угловой, гусеничный, односкоростной, с регулируемой скоростью

Конструкция подвесного конвейера

Подвесные конвейеры, несмотря на их разнообразие, имеют много общего в конструкции отдельных элементов. На рис. 2.49 показаны схемы некоторых видов конвейеров. У грузонесущего конвейера (рис.2.49,а) тяговый орган крепится непосредственно к грузовым кареткам, которые перемещаются по подвесному монорельсу. Грузотолкающие конвейеры (рис.2.49,б) отличаются наличием двух подвесных путей, расположенных один над другим: нижнего - для грузовых кареток, верхнего - для тяговых кареток. Для грузоведущего конвейера (рис.2.49,в) характерно наличие одного подвесного пути для тяговых кареток, которые с помощью специальных захватов взаимодействуют с грузовыми тележками, передвигая их по полу цеха или технологической площадке. Комбинированные подвесные конвейеры на одних участках трассы перемещения грузов работают как грузонесущие, на других – как грузоведущие или как грузотолкающие.

Подвесной путь крепится к элементам здания или специальным г-образным или п-образным опорам. В качестве подвесного пути используются двутавры №10 - №16 или гнутые профили круглого или прямоугольного сечения с продольным пазом (рис. 2.50). Тяговые и ходовые пути грузотолкающих конвейеров имеют подобную конструкцию. Для обеспечения параллельности тягового и ходового путей их соединяют между собой хомутами или скобами. Подвесные пути рассчитывают на изгиб в вертикальной плоскости, местный изгиб полок от сосредоточенной нагрузки под катками кареток, на кручение - если действие силы тяжести грузовой каретки с грузом смещено относительно продольной оси подвесного пути. Стрела прогиба подвесного пути в вертикальной плоскости не должна превышать 1/400 пролета между точками его подвеса. Этот показатель определят шаг точек крепления подвесного пути.

Рис. 2.49. Схемы подвесных конвейеров: а) грузонесущего; б) грузотолкающего; в) грузоведущего; г) пространственного

Рис. 2.50. Виды подвесных путей конвейеров: а) профиль круглого сечения; б) профиль прямоугольного сечения с продольным пазом

Каретки грузонесущего конвейера (рис. 2.51) выполняются из унифицированных элементов: катков 1, кронштейнов 2, вилок 3, к которым крепится тяговая цепь 4 и навешивается грузовая площадка или другое грузозахватное устройство. Катки устанавливаются на подшипниках качения или скольжения с индивидуальной смазкой через прессмасленки. По грузоподъемности каретки разделяют на легкие (предельная нагрузка 2,5 кН), средние (до 5,0 кН) и тяжелые (до 8 кН). При необходимости увеличения грузоподъемности несколько кареток объединяют траверсой с соответствующей подвеской. Чтобы избежать чрезмерного провисания тяговой цепи, шаг установки кареток должен быть не более 6-ти шагов тяговой цепи для конвейеров с пространственной трассой и не более 10-ти шагов цепи для конвейеров с плосткостной трассой. При транспортировании длинномерных грузов часть кареток может оказаться холостой и будет выполнять функцию подвижных опор, поддерживающих тяговую цепь.

Рис. 2.51. Схема каретки грузонесущего конвейера

Тяговые каретки грузотолкающих конвейеров крепятся к звеньям тяговой цепи. Они должны сообщать движение грузовым кареткам, находящимся на параллельном пути. Для этого звено тяговой цепи оборудуется толкателем, который, соприкасаясь с упором тележки, передвигает ее по грузовому пути (рис. 2.52).Толкатели могут иметь жесткое крепление к тяговой цепи (рис. 2.52,а) или шарнирное (рис. 2.52,б). Упоры грузовых кареток при жестких толкателях должны иметь шарнирное крепление, что позволяет тяговой цепи автоматически захватывать и вести грузовые каретки по трассе, удерживая их на подъемах и спусках. Перевод грузовой каретки на другую трассу или в накопитель происходит при взаимодействии толкателя с контроль-шиной (КШ), при этом толкатель поднимается или поворачивается, освобождая грузовую каретку (рис. 2.52 в, г), которая по инерции перемещается на отводную трассу в зону действия толкателя другого конвейера.

Рис. 2.52. Схемы тяговых кареток грузотолкающих конвейеров с жестким (а) и шарнирным (б) креплением толкателей к тяговой цепи. Схемы освобождения грузовых кареток с подъемом (в) и поворотом (г) толкателей

Тяговыми элементами в подвесных конвейерах служат разборные холодно- или горячештампованные цепи, комбинированные и сварные из круглой стали. Достоинствами разборных цепей является их простота монтажа-демонтажа, легкость изменения длины цепи и соединения ее с кареткой, простота обслуживания. В одноплоскостных конвейерах тяговым элементом может быть любая цепь или канат (рис.2.53, а,б). Угол поворота звеньев в плоскости валиков таких цепей не превышает 3…12°. В пространственных конвейерах необходимо применять цепи, которые имеют возможность изгибаться в двух плоскостях в более широких пределах, до 90° (рис. 2.53, в, г).

Рис. 2.53. Схемы тяговых элементов подвесных конвейеров с углами поворота звеньев 3…12° (а, б) и до 90° (в, г)

Приводные устройства подвесных конвейеров конструктивно выполняются двух типов: угловые и гусеничные. Схемы этих приводов показаны на рис. 2.54.

Рис. 2.54. Схемы приводов: а) угловой; б) гусеничный

Угловые приводы устанавливаются в местах поворота трассы; тяговая цепь конвейера приводится в движение звездочкой 1, получающей вращение с выходного вала коническо-цилиндрического редуктора 2. Для плавного изменения скорости цепи может быть применен вариатор 4. Для предохранения привода от поломок в трансмиссию включают клиноременную передачу 5, а на приводной звездочке ставят срезной штифт.

Гусеничный привод устанавливают на прямолинейных участках трассы конвейера (см. рис. 2.54,б). Он состоит из приводной и натяжной звездочек, объединенных приводной цепью 8, на которой установлены толкатели 7, которые входят в зацепление с тяговой цепью конвейера 9 и приводят ее в движение. Приводная звездочка имеет редукторный привод с электродвигателем. Такой привод монтируется на отдельной раме с необходимыми предохранительными устройствами. Гусеничный привод получил наибольшее распространение по сравнению с угловым из-за того, что в нем действуют меньшие крутящие моменты, меньшие передаточные отношения и, как следствие, он имеет меньшие габариты. Такой привод можно легко установить на любом горизонтальном участке конвейера, легко обслуживать и ремонтировать. Недостатком его можно считать некоторую сложность и повышенную стоимость.

Натяжные устройства подвесных конвейеров (рис. 2.55) устанавливаются в зоне минимального натяжения тяговой цепи на повороте трассы на 180°. Сила натяжения может создаваться весом натяжного груза, винтовым, пружинно-винтовым, пневматическим устройствами. Величина начального натяжения цепи обычно составляет 0,5 – 2 кН. Для конвейера, установленного в среде переменных температурных условий, обязательно применение грузового натяжного устройства, так как только оно обеспечивает автоматическую компенсацию изменения длины тягового органа. Полный ход натяжки должен быть не менее двух звеньев цепи и обычно не более 600 мм.

Рис. 2.55. Схемы натяжных устройств подвесных конвейеров

Параметры подвесного конвейера определяются проходимостью грузов наибольших габаритных размеров на наклонных, вертикальных участках трассы конвейера, горизонтальных поворотах, стрелочных переводах, массой и режимом подачи транспортируемых грузов.

Минимальный шаг грузовых подвесок:

на горизонтальном участке конвейера:

t_мин ≥ b_макс+Δ; (2.62)

на наклонном участке

t_мин≥ (1/cosβ_макс)·(b_макс+Δ); (2.63)

на вертикальном участке

t_мин ≥ (h_макс + Δ), (2.64)

где b_макс – наибольший размер груза в вертикальной плоскости его движения; h_макс – наибольшая высота груза; β_макс – наибольший угол наклона пути конвейера; Δ - минимальный зазор между грузами, исключающий их столкновение.

Выбранный шаг подвесок грузов должен быть кратным двум шагам звеньев тяговой цепи, и его необходимо проверить на проходимость груза при огибании звездочек по условию

t_мин ≥ 2 R_зв ∙ α, (2.65)

где R_зв – радиус начальной окружности звездочки;

tg α = (b_макс + 1,5Δ)/2(R_зв – m), (2.66)

здесь m – расстояние от вертикальной плоскости движения груза до его края со стороны звездочки.

Скорость тягового органа для транспортного конвейера задается конструктором в зависимости от требуемой производительности, массы перемещаемых грузов, способа загрузки и разгрузки подвесок. Обычно скорость перемещения подвесок находится в пределах 0,05…0,5 м/с. Принятая скорость должна соответствовать нормальному ряду скоростей типового оборудования по ГОСТ 5946 [3]. Скорость движения р00000000000000000000000000000000000000000000технологических конвейеров с заданным ритмом выпуска продукции можно определить следующим образом:

V = 60 ∙ 1,15 ∙ t_мин / А или V = L / А, (2.67)

где А – количество времени, затрачиваемого на обработку грузов одной подвески; 1,15 – коэффициент резерва; L – длина участка, на котором выполняется технологическая операция с грузами одной подвески. Если производительность конвейера строго регламентирована, скорость тягового органа определяют исходя из требуемой производительности.

Производительность подвесного конвейера может быть штучной (шт./ч) или массовой (т /ч):

П = 3600 а V / t_мин или П = 3,6 а m V / t_мин , (2.68)

где а – количество грузов на одной подвеске; m – масса одного груза, кг.

Максимальное натяжение цепи будет в точке ее сбегания с приводной звездочки. Приближенное значение этого натяжения можно определить по формуле (Н)

F_макс = F_о k_m + c(q_г L_г + q_х L_х) ∙ (1 + 0,4 k_м) + q_г H, (2.69)

где F_о – первоначальное натяжение цепи; k_m – обобщенный коэффициент сопротивлений движению кареток на горизонтальных, вертикальных поворотах, на роликовых батареях; c - коэффициент сопротивлений движению кареток на горизонтальных участках; q_г и q_х – линейные нагрузки груженой и холостой ветви тяговой цепи; L_г и L_х – горизонтальные проекции длины загруженной и холостой ветвей; H – общая высота подъема груза на трассе конвейера.

Наиболее точно величина максимального натяжения тяговой цепи определяется методом обхода по контуру трассы конвейера при поверочных расчетах, когда становятся известны все конкретные параметры его элементов и конструктивные особенности.

Приводное усилие, необходимое для движения тягового органа с грузом, может быть определено по выражению

F_пр = F_макс - F_о k_m . (2.70)

Мощность приводного двигателя рассчитывается по формуле

N_дв = 1,1 F_пр V / (1000 η) (кВт), (2.71)

где η – КПД редуктора.

Более подробно теоретические сведения по подвесным конвейерам изложены в [3, с. 393…397; 4, с. 137…163].