Основные теоретические сведения

Весьма широкое распространение на предприятиях пищевой промышленности получили скребковые конвейеры, в которых груз передвигается по неподвижному желобу скребками, соединенными с движущейся цепью. Их применяют для транспортирования пылевидных, зернистых и кусковых грузов, например сахара, соли, жома, комбикорма и др. В зависимости от принципа перемещения груза и конструктивного исполнения различают конвейеры с высокими скребками (рисунок 7.3, а) и сплошного волочения, или с погруженными скребками, в которых груз движется не отдельными порциями перед каждым скребком, а сплошной массой, заполняющей часть сечения желоба (рисунок 7.3, б).

.

Рисунок 7.3 – Скребковые конвейеры:

а – с высокими скребками; б – с погруженными скребками;

1 – натяжное устройство; 2 – тяговая цепь; 3 – скребки; 4 – приводная звёздочка; 5 – задвижка разгрузочного устройства; 6 – желоб рабочей ветви конвейера

Выбор скорости скребковой цепи. Скорость полотна принимают с учетом свойств груза (абразивность и т. д.), производительности и типа конвейера (таблица 7.3).

Таблица 7.3 – Рекомендуемые скорости скребковых конвейеров

Транспортируемый материал	Скорость цепи, м/с, конвейера волочения
	порционного	сплошного
Мелкозернистые грузы, зерно	1…2	0,1…0,11
Пылевидные грузы, мука, крахмал	0,5…1,0	0,25…0,3
Кусковые грузы, корнеплоды	0,3…0,5	–
Примечание. Меньшие значения относятся к конвейерам с тяговыми пластинчатыми цепями с большим шагом, бóльшие – к конвейерам, оснащенным втулочно-роликовыми или круглозвенными цепями.

Определение геометрических размеров желоба и скребков конвейера. По заданной производительности, выбранной скорости и физико-механическим свойствам перемещаемого материала для конвейеров порционного волочения определяют размеры скребка, а для конвейеров сплошного волочения (с погруженными скребками) – размеры желоба.

Конвейеры порционного волочения материала. Основные размеры скребков выбирают в зависимости от рода груза и его свойств, производительности и направления транспортирования.

Задавшись коэффициентом ширины желоба K_h, вычисляют ширину скребка b'_c, м:

^{, м}

где ψ – обобщенный коэффициент использования сечения желоба; ψ = 0,01(β' – β); β' – условный угол, β' = 60º…85º (большие значения данного угла принимаются для плохосыпучих грузов); β – угол наклона конвейера; K_h = b_c/h_c = 1,7…6 (меньшее значение принимают для сыпучих грузов и одноцепных конвейеров); K_β – коэффициент снижения производительности в зависимости от угла наклона конвейера (таблица 7.4).

Полученные значения b'_c округляют до ближайшего большего по нормальному ряду 120, 200, 250, 320, 400, 500, 650, 800, 1000 и 1200 мм. При этом проводят проверку ширины скребка по гранулометрической характеристике транспортируемого груза:

Таблица 7.4 – Среднее значение K_β для скребковых конвейеров

Транспортируемый материал	Угол наклона β,º
	0	10	20	30	35
Легкосыпучий	1	0,85	0,65	0,5	–
Плохосыпучий, кусковой	1	1	1	0,75	0,6

– при транспортировании сортированных грузов со средним размером куска а_ср – b _c ≥ (5...7)а_ср для одноцепных конвейеров, b_c ≥ (3...4)а_ср для двухцепных конвейеров;

– при транспортировании рядовых грузов с наибольшим размером куска а_maх – b_c ≥(3...3,5)а_mах для одноцепных конвейеров, b ≥ (2...2,5)а_mах для двухцепных конвейеров.

Скребки для порционного транспортирования бывают высокие и низкие. По форме различают прямоугольные, прямоугольные со скошенными углами, трапециевидные и дисковые скребки. Их изготовляют из чугуна, стали, дерева, резины, пяти- или шестислойного резинотканевого ремня и пластмассы.

Дня сыпучих пищевых и сельскохозяйственных грузов размеры скребков рекомендуется выбирать из ряда: 120×71; 150×75; 160×90; 200×100; 250×125; 320×160; 400×200; 500×200; 650×250; 800×250; 1000×320; 1200×400.

Желоб конвейера в поперечном сечении изготовляют по форме скребка из листовой стали, дерева, пластмассы. Зазор между кромкой скребка и стенкой желоба 2...8 мм.

Конвейеры с погруженными скребками. В отличие от конвейера с высокими скребками для порционного перемещения в конвейерах с погруженными скребками грузы перемещается сплошным потоком. Скребковые конвейеры сплошного волочения можно использовать при любом направлении транспортирования, при этом при наклоне до 12° применяются плоские скребки, при наклоне больше 12° – С, Г и Н-образные контурные скребки.

Площадь поперечного сечения желоба, м²,

^,

где b_ж и h_ж – соответственно ширина и высота желоба; оптимальное значение h_ж/b_ж = 0,4...0,8; К_п = К₀K_vK_y – коэффициент производительности; К₀ = 0,85...0,9 – коэффициент, учитывающий объем желоба, занимаемый скребками и цепью; К_у = 1,05...1,1 – коэффициент уплотнения груза в желобе; K_v – коэффициент, учитывающий отставание груза от цепи со скребками (таблица 7.5).

Таблица 7.5 – Значения коэффициента K_v

Транспортируемый материал	Угол наклона конвейера,º (при v = 0,3 м/с)
	0…20	20…90
Пылевидный (мука, крахмал, цемент)	0,8	0,1
Зернистый (сахарный песок, зерно, соль, сода)	0,9	0,5
Мелкокусковой (комбикорма, гранулированный жом)	0,9	0,75

При наклонном транспортировании зернистых грузов, как показывают результаты опытов, коэффициент производительности К_п = 0,75...0,9 и зависит от скорости конвейера. При скорости v > 0,8 м/с нарушается сплошность потока, снижается производительность и увеличивается энергоемкость. Рекомендуемая скорость конвейеров для зерна и продуктов его переработки v = 0,3...0,6 м/с.

Исходя из полученного выражения площади поперечного сечения желоба определяют величины b_ж и h_ж. Размер b_ж округляют, а величину h_ж принимают расчетной.

Высота плоских скребков в горизонтальных и пологонаклонных конвейерах (до 12°) принимается равной 0,1 высоты желоба.

Определение расчетных распределенных нагрузок и выбор цепи. По аналогии с существующими конструкциями выбирают тип тягового элемента. В скребковых конвейерах с высокими скребками тяговым элементом обычно служат пластинчатые катковые цепи типа 3 или 4 (таблица А.1.1), в конвейерах с погруженными скребками – тяговые пластинчатые втулочные или втулочно-роликовые цепи типа 1 или 2. В конвейерах небольшой производительности для перемещения легких неабразивных грузов возможно применение роликовых длиннозвенных цепей (таблица А.1.3). Катковые цепи в конвейерах с погруженными скребками не применяют.

Конвейеры с желобом шириной до 320 мм включительно изготовляют одноцепными, более 320 мм – двухцепными.

Полную нагрузку движущихся элементов конвейера точнее всего можно получить прямым расчетом исходя из чертежа конструкции, кг/м

^,

где q_ц – масса одного метра цепи, кг/м; z_ц – число тяговых цепей; m_с – масса скребка.

Ориентировочно можно принимать

q₀ = K₀q_г, кг/м

где К₀ = 0,5...0,6 для одноцепных конвейеров и К₀ = 0,6...0,8 для двухцепных.

Распределенная масса груза, кг/м

q_г = Q/(3,6v),

где q – производительность конвейера, т/ч.

Для проектного расчета и предварительного выбора типоразмера цепи максимально возможную силу натяжения тягового органа можно рассчитать по приближенной формуле аналогично, как для пластинчатых конвейеров, Н

,

где L_Г – горизонтальная проекция длины конвейера, м; Н – высота подъема, м; – коэффициент сопротивления движению ходовой части рассчитывают как для пластинчатого конвейера (при ориентировочных расчетах значения коэффициента сопротивления можно принимать = 0,1...0,15 для катковых цепей со скребками и = 0,25 для безкатковых цепей со скребками); – коэффициент сопротивления движению груза по желобу с учетом силы трения на боковых стенках (можно приближенно принять по формуле ); f – коэффициент трения перемещаемого груза о стенки желоба или коэффициент внешнего трения груза (характеристики насыпных грузов представлены в приложении А.4).

Расчетная сила в двухцепном конвейере (большинство скребковых конвейеров имеют две цепи), действующая на одну цепь, с учетом неравномерности распределения нагрузок

F_расч1 = (0,55…0,65)F'_max.

По методике, изложенной в практической работе № 6, производим выбор параметров цепей. При этом необходимо иметь ввиду то, что цепи, двигаясь в массе груза, быстрее изнашиваются и для обеспечения большей их долговечности рекомендуется принимать коэффициент запаса k₃ = 10...20 (ближе к большему значению).

Шаг скребков принимают равным одному – двум шагам цепи или определяют по выражению a_c = (2…4)h_c и округляют до размера, кратного шагу цепи.

Определение натяжений в характерных точках трассы конвейера. Положение точки минимального натяжения тягового элемента определяют как для пластинчатых конвейеров. Сила первоначального натяжения устанавливается из условия устойчивости скребков, и зависит от конструкции рабочего органа, числа цепей и условий эксплуатации. Для конвейеров с высокими скребками сила первоначального натяжения уточняется дополнительным расчетом скребков на устойчивость.

Начальную силу натяжения тягового элемента принимают в зависимости от его производительности и длины F₀ ≤ 3000...10000 Н (большее значение для двух- и трехцепных конвейеров с большой производительностью).

Расчет натяжения начинают с точки, имеющей минимальное натяжение. Если окажется, что F₁ = F_min (рисунок 7.4), определяют силы натяжения цепи в характерных точках, Н

^,

F₃ = k_зв F₂,

где k_зв – коэффициент сопротивления при огибании звездочек (натяжных, приводных, отклоняющих); принимают k_зв = 1,04 при угле перегиба α ≤ 90° и k_зв = 1,08 при α = 180°.

^.

Строят диаграмму натяжения цепи.

Рисунок 7.4 – Схема для расчета скребкового конвейера

Определение окружной силы на приводной звездочке и мощности привода. Сила сопротивления вращению приводных звездочек, Н

^,

где F_нб и F_сб – натяжения соответственно набегающей и сбегающей ветвей (F_нб = F₄ и F_сб = F₁).

Сила тяги на приводной звездочке определяется по тем же зависимостям, что и для пластинчатых конвейеров, т. е.

.

Мощность двигателя привода при коэффициенте запаса k₃, (k₃ = 1,15...1,2), кВт

Р_дв = k_дв W₀ v/(1000η),

где η – КПД передачи от двигателя к приводному валу конвейера (η = 0,9…0,95).

По значению P_дв производят выбор электродвигателя. Модели электродвигателей представлены в приложении А.2.

Проверка выбранной цепи на прочность с учетом динамических нагрузок. При заданной схеме конвейера выбирается, исходя из результатов тягового расчета, максимальная сила натяжения тягового элемента

F_max = F_нб.

Динамическая нагрузка, действующая на цепь скребкового конвейера, Н

,

где – ускорение движущихся масс цепи со скребками и грузом, м/с²; – масса движущихся элементов, кг.

Расчетная сила натяжения тягового органа с учетом динамической нагрузки, Н

^.

Для двух цепного конвейера расчетная сила в одной цепи

^.

По приложению А.1 проверяют предварительно принятую цепь по условию:

F'_разр ≥ F'_{расч 1} ∙ k_з,

где – разрушающая нагрузка цепи (приложение А.1); k₃ – коэффициент запаса прочности цепи.

Выбор тормоза производим по методике изложенной в практической работе № 6.