Методическое пособие 773

51

Такими участками для конвейеров с кольцевым тяговым органом обычно являются: горизонтальный незагруженный, наклонный незагруженный, горизонтальный загруженный, наклонный загруженный, криволинейные участки на звездочках и в местах перехода горизонтальных участков к наклонным. Для каждого из этих участков определяют величину силы сопротивления перемещения тяговому органу. Суммируя последовательно эти сопротивления с силой минимального натяжения тягового органа, можно рассчитать натяжение тягового органа в любой его точке и определить величину максимального натяжения:

где Wn-(n+1) - сопротивление перемещения тягового органа на участке конвейера, начало которого обозначено n, а конец (n +1).

Сопротивления перемещению тягового органа создаются силой тяжести движущихся частей конвейера и транспортируемого материала. Величина этих сопротивлений учитывается соответствующими коэффициентами, которые зависят от типа тягового органа, характера транспортируемого материала. На величину сопротивлений также оказывает влияние уклон (подъем) участков трассы конвейера.

Необходимая мощность привода может быть определена по выражению

Ковшовый элеватор (нория) предназначен для непрерывного вертикального или крутонаклонного (более 60˚ к горизонту) транспортирования сыпучих и кусковых грузов специальными ковшами, прикрепленными к ленточному или цепному тяговому органу. Ковшовые элеваторы широко применяются в строительной, химической, пищевой, металлургической, сельскохозяйственной и других отраслях промышленности для транспортирования цемента, песка, щебня, угля, зерна, химических компонентов, руды, золы, муки и т.д.

Ковшовые элеваторы отличает ряд таких положительных свойств, как компактность при большой высоте транспортирования; достаточная производительность; удовлетворяющая различные виды производств; сохранность груза при транспортировании; надежность в эксплуатации; возможность обеспечить защиту окружающей среды от вредного воздействия транспортируемого материала.

Недостатками ковшовых элеваторов принято считать сравнительную сложность конструкции; необходимость равномерной подачи груза; ударное

52

воздействие на материал; чувствительность к перегрузкам, заключающаяся в отрыве ковшей от тягового органа.

Классификация ковшовых элеваторов представлена в табл. 2.9.

Основными параметрами элеваторов являются: производительность П (т/ч, м³/ч, шт/ч); высота элеватора Н ( м ); скорость тягового органа V (м/с); мощность приводного двигателя N (кВт).

Конструкция ковшового элеватора предполагает наличие у него сле-

дующих необходимых элементов (рис. 2.23): стального корпуса (шахты) 1, нижняя часть которого заканчивается башмаком 2 с загрузочным лотком 3, а верхняя – оголовком 4 с разгрузочным патрубком 5. В башмаке устанавливается натяжной вал 6 с барабаном или звездочками. В головке устанавливается приводной вал 7 с барабаном (звездочками). Снаружи корпуса на кронштейне размещают приводную станцию, состоящую из двигателя 8, редуктора 9, муфты 10, останова 11. Приводной и натяжной барабаны (звездочки) охватываются лентой (цепями) 12, замкнутыми в кольцо. К ленте (цепям) крепятся ковши13.

Корпус (шахта) элеватора секционный разборный, имеет прямоугольное поперечное сечение, выполняется из стального листа толщиной 1,5…5 мм в зависимости от высоты транспортирования и производительности элеватора (рис. 2.24).

53

Рис. 2.23. Схема ковшового элеватора

Рис. 2.24. Схема корпуса ковшового элеватора

Низ и верх шахты формируются в виде фланцев, к которым крепятся соответственно башмак и оголовок. К боковым стенкам корпуса крепятся направляющие шины. У крутонаклонных конвейеров шины устанавливаются на всю высоту и служат направляющей опорой для тягового элемента. У верти-

54

кальных конвейеров направляющие короткие и служат для ограничения раскачивания тягового органа.

Башмак с загрузочным лотком выполняется сварным из стального листа

ислужит для размещения транспортируемого материала при загрузке ковшей зачерпыванием и для улавливания материала, который просыпался при разгрузке. Верхняя кромка башмака выполнена в виде фланца для соединения с корпусом. Нижняя часть башмака профилируется в соответствии с траекторией движения передних кромок ковшей при прохождении ими натяжного барабана.

Оголовок с разгрузочным патрубком закрывает верхнюю часть корпуса элеватора, где размещается вал с приводным барабаном (звездочками). Верхняя поверхность оголовка профилируется в соответствии с траекторией движения передних кромок ковшей и траекторией движения материала при их разгрузке. Кромки оголовка и патрубка оформлены под фланцы для крепления к корпусу

ик самотечным трубам приемных перегрузочных устройств.

Натяжной вал с барабаном (звездочками) должен иметь ход

200…500 мм. Натяжные устройства в элеваторах могут быть винтовыми, пру- жинно-винтовыми, рычажно-грузовыми. Натяжные барабаны обычно выполняют с решетчатым ободом для предотвращения налипания на него частиц груза. В двухцепных элеваторах натяжные звездочки крепятся на валу свободно для самоустановки, компенсации неточности изготовления и сборки комплекта приводного вала и цепей.

Приводной барабан элеватора с ленточным тяговым органом должен иметь диаметр в соответствии со скоростью движения и способа разгрузки ковшей, но не менее 120 iп, где iп – число прокладок ленты. При цепном тяговом органе число зубьев звездочек z назначают из ряда: 6, 8, 10, 12, 13, 14, 16, 20 и в соответствии с шагом цепи и скоростью движения ковшей. Вал приводного барабана (звездочек) соединяется зубчатой муфтой с выходным валом редуктора приводной станции. Вал приводного барабана (звездочек) обычно размещается по плоскости разъема корпуса и башмака.

Приводная станция устанавливается на специальном кронштейне на корпусе элеватора. Кинематическая схема приводной станции показана на рис. 2.25. Электродвигатель 1 элеватора должен обеспечивать необходимую мощность при ПВ = 100%. По этим условиям выбирают и редуктор 2. Тормоз 3 на приводной станции должен быть автоматическим, нормальнозамкнутым, чтобы исключить обратный ход груженых ковшей при потере питающего напряжения. Если привод имеет червячный редуктор с самотормозящейся парой, то необходимость тормоза отпадает (рис. 2.25,б).

Тяговый орган элеватора может быть ленточным или цепным. В быстроходных элеваторах следует применять ленточные тяговые органы по ГОСТ23831 [4] для транспортировки пылевидных или зернистых материалов. Лента должна быть шире ковша на 25…60 мм. Для транспортирования кусковых грузов и в наклонных элеваторах следует применять цепные тяговые органы. Для этих целей используют пластинчатые втулочно-роликовые и втулочнокатковые цепи по ГОСТ - 4267 и ГОСТ – 588 [4].

56

Ковши характеризуются следующими параметрами: шириной b, высотой h, вылетом l, углом черпания θ, углом верхней кромки δ, емкостью Q. Ряды емкостей ковшей элеваторов охватывают диапазоны:

от 0,2 л до 16,8 л - для глубоких ковшей;

от 0,1 л до 11,5 л - для мелких ковшей;

от 0,65 л до 7,8 л - для остроугольных ковшей;

от 6,4 л до 148 л - для специальных ковшей.

Ковши могут крепиться к тяговому органу на некотором расстоянии друг от друга – расставленные ковши. Остроугольные ковши в тихоходных элеваторах крепят без промежутков друг за другом – сомкнутые ковши.

Параметры ковшового элеватора назначают, рассчитывают в зависимости от проектного задания, в котором необходимо указать производительность элеватора П, высоту транспортирования Н, вид перемещаемого груза (насыпную плотность γ , влажность, крупность кусков и т.д.).

Производительность ковшового элеватора и его основные параметры взаимосвязаны выражением

где V – скорость движения ковшей, м/с; Qк – емкость ковшей, л; Ψ – коэффициент заполнения ковшей; γ – насыпная плотность материала, т/м³; т – шаг расстановки ковшей, м.

Скорость движения ковшей V назначается в зависимости от вида транспортируемого материала: для зернистых легкосыпучих материалов V принимают 3…4 м/с; для средне- и крупнокусковых грузов - 0,4…1,0 м/с.

Необходимо учитывать также и характер технологического процесса, в котором участвует элеватор. В зависимости от вида и состояния транспортируемого материала выбирают тип ковшей по ГОСТ - 2036 [4] и определяют погонную вместимость ковшей:

соблюдая при этом следующие рекомендации: т ≈ (2,5…3)h; l ≥ k а, где k = 2…2,5 для рядовых и k = 4…5 для сортированных грузов; а – наибольший размер куска. Коэффициент наполнения ковшей Ψ принимают в зависимости от транспортируемого груза 0,4 … 0,85.

Тяговый орган ковшового элеватора должен отвечать условию

где Fразр – разрывное усилие ленты или цепи по соответствующему сер-

тификату; Кзап – коэффициент запаса (11…12 для лент, 8…10 для цепей); Fрасч, - максимальное расчетное рабочее усилие натяжения тягового органа, которое

определяют методом обхода по контуру.

57

Эпюра натяжений тягового органа вертикального ковшового элеватора имеет вид, показанный на рис. 2.27.

Рис. 2.27. Эпюра натяжения тягового органа ковшового элеватора

Минимальное натяжение тягового органа будет в точке 1. Его задают не менее 1000 Н. Усилие в любой другой точке тягового органа можно определить методом его обхода по контуру. Этот метод определяет усилие натяжения тягового органа в каждой его последующей точке как сумму усилия натяжения в предыдущей точке и усилия для преодоления сопротивления тяговому органу на рассматриваемом участке. Усилие для преодоления сопротивлений на участке 1-2 должно быть эквивалентно сумме сопротивлений на зачерпывание транспортируемого груза ковшами, на трение в подшипниках натяжного барабана и на изгиб ленты на нем. Сопротивление на участке 2 – 3 вызвано суммарной силой тяжести груза в ковшах. При цепном тяговом органе должна также учитываться и динамическая составляющая при взаимодействии цепи с ведущей звездочкой:

где Fц – сила тяжести цепного тягового органа с ковшами и грузом; z – число зубьев звездочки; s – шаг цепи.

Максимальное усилие натяжения тягового органа Fмах будет в точке 3. Усилие в точке 4 можно определить как F4 = F1 + Fхв, где Fхв – сила тяжести холостой ветви тягового органа с ковшами.

Тяговая способность барабана элеватора с ленточным тяговым органом должна обеспечивать движение ленты без проскальзывания на барабане. Это требование обеспечивается при выполнении условия

где μ – коэффициент трения ленты по барабану; – угол охвата лентой тягового барабана. Для элеваторов обычно = π. Если это условие не выполняется, необходимо увеличить минимальное натяжение тягового органа в точке 1. При невозможности это сделать следует увеличить сцепление ленты с барабаном путем футеровки барабана материалом с большим коэффициентом трения по ленте.

Мощность двигателя для элеватора может быть подсчитана по формуле

где η – КПД привода.

Вид разгрузки ковшового элеватора зависит от соотношения полюсного расстояния hп и радиуса ведущего барабана r (звездочки), (рис. 2.28).

Рис. 2.28. Схемы сил, действующих на транспортируемый материал при центробежной (а), самотечной (в) и смешанной (с) разгрузке

в [3, с. 448…456; 4, с. 129…137].

59 2.8. РОЛИКОВЫЙ КОНВЕЙЕР

Роликовыми конвейерами называют машины непрерывного транспорта, предназначенные для перемещения штучных грузов: ящиков, пакетов, листов, труб – и других длинномерных материалов.

Необходимым требованием к материалам, транспортируемым роликовым конвейером, является наличие у них плоской опорной поверхности или одинаковой образующей по всей длине, например такой, как у трубы. Эти конвейеры перемещают грузы по прямолинейным, криволинейным, наклонным трассам, могут образовывать сложные пространственные трассы. Роликовые конвейеры достаточно просто агрегатируются с различным технологическим и грузоподъемным оборудованием, допускают оперативно изменять конфигурацию трассы, имеют незначительные удельные затраты мощности на транспортирование грузов, что позволяет их эффективно применять в гибких автоматизированных системах. В сталепрокатном производстве роликовые конвейеры являются единственно возможным транспортным средством. Недостатком роликовых конвейеров является высокая стоимость, значительная металлоемкость, высокая точность монтажа роликов, возможность образования заторов грузов.

Классификация роликовых конвейеров представлена в табл. 2.10.

Конструкция гравитационных конвейеров

В гравитационных конвейерах перемещение груза осуществляется за счет составляющей силы тяжести транспортируемого груза, находящегося на наклонной поверхности. Гравитационный конвейер (рис. 2.29) состоит из плоской рамы, установленной с некоторым наклоном на опорах. На раме установлены параллельно друг другу ролики.

60

Рис. 2.29. Схемы неприводных роликовых конвейеров: а) с криволинейными секциями; б) стрелка;

в) узел пересечения на поворотном круге и шарах

Роликовые конвейеры могут иметь узлы пересечения и разветвления, в которых устанавливаются переходные секции. Эти секции имеют дисковые ролики на поворотных головках или шаровые опоры для движения грузов в любую сторону. Для прохода людей и транспорта конвейеры снабжают откидными или подъемными секциями. Особое внимание в роликовых конвейерах уделяется криволинейным секциям, так как при движении груза по таким участкам скорости точек груза будут различны, что приводит к разворачиванию, потери ориентации груза и образованию заторов.

Рама роликового конвейера выполняется из прямоугольных прокатных профилей – угловых или швеллеров. Ширина рамы должна соответствовать ширине транспортируемого груза, а длина определяется модульным принципом, так чтобы из этих модулей можно было организовать необходимую конвейерную трассу в условиях быстро переналаживаемого производства. Рамы модулей могут быть прямолинейными и криволинейными. Они должны иметь унифицированные устройства для стыковки с другими конвейерными модулями. Рама также должна иметь устройства для установки и быстрой замены роликов и регулировки их высоты на раме (рис. 2.30).

Опоры рамы выполняются телескопическими из прокатных профилей так, чтобы можно было регулировать высоту рамы и ее наклон. Обычно высота установки рамы от пола составляет от 300 мм до 2000 мм. Углы наклона рамы устанавливаются в зависимости от вида и массы транспортируемого груза и со-