Методическое пособие 773

61

ставляют 2 - 7°; при транспортировании неровных кип мягких грузов угол наклона может достигать 12 –14°.

Рис. 2.30. Схема способа крепления роликов и регулировки их по высоте

Ролики гравитационного конвейера в типовом исполнении (рис. 2.31) состоят из неподвижной оси 1 с шарикоподшипниками 5, на которых размещается обечайка 2 с втулками 4. Подшипники с внутренней и внешней сторон имеют защитные уплотнения 3, 6, 7, 8 соответственно. От качества исполнения роликов во многом зависит эффективная работа конвейера. Конструкция ролика должна быть проста, технологична, надежна, долговечна, должна обеспечивать легкость его вращения и малые эксплуатационные затраты.

Рис. 2.31. Схема конструкции роликов конвейеров

Шаг установки роликов lр определяется размером транспортируемого груза lг в направлении его движения, так чтобы lр = lг / 3. Диаметр роликов при известной их длине определяется средней, действующей на них нагрузкой Fср.

62

Величину средней нагрузки Fср при величине транспортируемого груза Gгр принимают так:

Диаметр ролика должен соответствовать ГОСТ 8324 [4]. Длину роликов следует назначать из унифицированного ряда длин роликов.

Определение параметров гравитационного роликового конвейера сводится к расчету углов наклона секций для обеспечения равномерного движения по ним грузов. Это условие имеет вид

где W – полное сопротивление передвижению груза по роликам. Полное сопротивление передвижению учитывает силы трения в опорах обечайки ролика W1, силы трения качения W2 и скольжения W3 груза по роликам, силу инерции роликов W4, силу для преодоления отклонения роликов от проектной плоскости их установки W5. При движении груза могут возникать и другие силы сопротивления (сила инерции груза, сила трения груза о неподвижные элементы конвейера и др.), но они имеют случайный характер и их следует учитывать только в особых случаях.

Приводной роликовый конвейер в сравнении с гравитационным позволяет перемещать грузы в горизонтальной плоскости, на подъем, с различной скоростью на отдельных участках трассы в соответствии с технологическими процессами производства, которое он обсуживает. Эти конвейеры имеют более сложную конструкцию и повышенную стоимость. Приводные роликовые конвейеры могут иметь индивидуальный или групповой привод роликов. Индивидуальный привод применяется в конвейерах для перемещения тяжелых грузов с большой скоростью (металлопрокат, литейное производство и др.). Групповой привод может быть выполнен с помощью зубчатых конических передач и общего трансмиссионного вала или с помощью цепной передачи (рис. 2.32).

Основным параметром приводного роликового конвейера является мощность привода, который должен обеспечивать преодоление следующих моментов сил сопротивлений на каждом ролике: момент сил сопротивления в опорах ролика под нагрузкой, момент сил трения ролика под остановленным грузом, момент составляющей силы тяжести грузов наклонных участков, момент сил трения в самом приводе.

Производительность роликовых конвейеров определяется формулой:

где mгр - масса единицы груза, кг; vгр – скорость движения грузов, м/с; lгр

– шаг расположения грузов на конвейере.

63

Рис. 2.32. Схемы приводных роликовых конвейеров:

а) с групповым приводом с помощью зубчатых конических передач и общего трансмиссионного вала;

б) с групповым приводом с помощью цепной передачи

Более подробно теоретический материал по роликовым конвейерам из-

ложен в [3, с. 463…465; 4, с. 219…230].

2.9. ИНЕРЦИОННЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

По частоте колебаний транспортирующего желоба инерционные конвейеры можно разделить на две группы: качающиеся и вибрационные.

Инерционные конвейеры применяются в горной, металлургической, химической, пищевой промышленности, машиностроении и промышленности строительных материалов для транспортирования сыпучих и мелких штучных грузов. Их часто используют как питатели и загрузочные устройства.

Достоинствами инерционных конвейеров является простота конструкции, малые габариты, возможность транспортирования горячих, химически агрессивных и токсичных грузов в герметичном желобе, возможность совмещать транспортирование с технологическими операциями, небольшая энергоемкость, возможность исполнения без трущихся пар.

Недостатки инерционных конвейеров проявляются в передаче динамических усилий на несущие конструкции зданий при недостаточной виброизоляции, в невозможности транспортировать липкие грузы, в снижении производительности при транспортировании на подъем, в необходимости применять дополнительные средства для защиты от шума, который по нормам не должен превышать 85 дБА.

64

Частота колебаний транспортирующего желоба качающегося конвейера составляет 0,5…7 Гц при амплитуде колебаний 10…150 мм. В этих конвейерах транспортируемый груз совершает прерывистое скольжение по желобу. Другую группу инерционных конвейеров составляют вибрационные конвейеры с частотой колебаний транспортирующего желоба 10…50 Гц при амплитуде 0,5…15 мм, при этом груз отрывается от желоба и совершает микроперелеты.

Классификация инерционных конвейеров представлена в табл. 2.11.

Таблица 2.11

(рис. 2.33,а) состоит из желоба 1, который опирается на катки 3 и может на них перекатываться, совершая возвратно-поступательное движение, которое задается приводом 2. Привод конвейера двухкривошипный (рис. 2.33,б), что позволяет получить разные параметры движения (скорость и ускорение) груза и желоба при его прямом и обратном ходе (рис. 2.33,в).

Качающийся конвейер с переменным давлением груза на желоб

(рис. 2.34,а) состоит из желоба 1, опирающегося на шарнирные или упругие стойки 4. Частота и амплитуда качания стоек задается однокривошипным приводом (рис. 2.34,б). Желоб при этом совершает периодическое плоскопараллельное движение. Графики скорости, ускорения желоба и скорости груза за один период качания желоба показаны на рис. 2.34,в.

66

Желоба инерционных конвейеров выполняются из листовой стали. При транспортировании абразивных материалов используют износостойкую сталь толщиной не менее 3 мм. Поперечное сечение желобов может быть прямоугольным или круглым, открытым или полностью закрытым (трубчатым). В практике находят применение как однотрубные, так и двухтрубные желоба

(рис. 2.35).

Рис. 2.35. Схема двухтрубного виброконвейера: а) общий вид; б) схема привода

Упругие опоры или подвески конвейеров могут быть выполнены на ци-

линдрических или плоских пружинах из стали 60С2. Опоры на плоских пружинах часто выполняются как пакеты из листовой стали толщиной 2…6 мм.

Вибрационные конвейеры отличаются обязательным наличием упругой подвески транспортирующего желоба, обеспечивающей собственную частоту колебаний желоба в расчетных пределах (9…50 Гц). Вибрационный конвейер опорного типа (рис. 2.36) состоит из транспортирующего желоба 1 с загрузочной 2 и разгрузочной 3 воронками, упругих опор 5, вибрационного привода 6.

Рис. 2.36. Схемы вибрационных конвейеров подвесного и опорного типа

Приводы вибрационных конвейеров могут быть механическими, электрическими, пневмопоршневыми и гидропоршневыми. На рис. 2.37. а. показан механический дебалансный привод, создающий возмущающую силу, направление которой зависит в текущий момент от положения дебаланса относительно желоба. Величина этой силы (центробежной силы) может быть вычислена по формуле

где m – масса дебаланса; ω – угловая скорость вращения; r – радиус инерции дебаланса.

Рис. 2.37. Схемы механических приводов: а) механический дебалансный; б) двухбалансный; в) кривошипно-шатунный

Недостаток такого привода заключается в том, что возмущающая сила только уменьшает силу внешнего и внутреннего трения транспортируемого материала, который начинает перемещаться (течь) по уклону желоба только под действием составляющей силы тяжести частиц материала.

Различные конструктивные решения позволяют возмущающую силу привода ориентировать относительно желоба определенным образом для активного воздействия на транспортируемый материал и тем самым повысить скорость его перемещения. На рис. 2.37,б показан двухбалансный привод, у которого дебалансы кинематически связаны так, чтобы центробежные силы дебалансов были противоположны по направлению. В этом случае проекции составляющих центробежных сил инерции на линию, соединяющую оси вращения дебалансов, взаимно уравновешены, а составляющие, перпендикулярные этой линии, суммируются, создавая направленную возмущающую силу. Максимальная величина возмущающей силы такого привода будет равна

Общий недостаток механического привода заключается в активном воздействии возмущающей силы на подшипниковые узлы, что ведет к их интенсивному износу и повышенному шуму. Электромагнитные приводы вибрационных конвейеров (рис. 2.38) имеют ряд существенных достоинств: малые размеры и массу, простую конструкцию, определенное направление возмущающей силы и возможность регулировать автоматически ее частоту и амплитуду, отсутствие изнашивающихся частей. Недостатком электромагнитного привода является значительное уменьшение амплитуды колебаний и возмущающей силы при падении напряжения питающей сети.

68

Рис. 2.38. Схема электромагнитного привода вибрационного конвейера

Параметры работы и закон движения желоба в вибрационном конвейере (рис. 2.39) должны быть такими, чтобы груз перемещался вперед не только при прямом, но и обратном ходе желоба. Идеальным является такой режим колебаний, при котором частицы груза совершают микроперелеты. При этом время от начала движения частицы груза вместе с желобом до ее посадки на желоб после микрополета должно равняться периоду колебаний желоба. Такой режим колебаний характеризуется безразмерным коэффициентом режима работы конвейера Г.

Рис. 2.39. Схема перемещения груза в виброконвейере (а)

и графики скорости перемещения желоба Ж и груза Г (б)

Коэффициент режима работы вибрационного конвейера определяется

69

где А – амплитуда колебаний желоба, м; ω – угловая частота колебаний, с-1; β – угол между вектором скорости в начальный момент движения частицы груза и транспортирующей поверхностью конвейера, ° ; α - угол наклона транспортирующей поверхности к горизонту, °.

Для конвейеров легкого типа с направленным действием возмущающей силы и производительностью не более 50 т/ч коэффициент режима работы составляет:

Г= 3,0…3,3 – при транспортировании пылевидных материалов;

Г= 2,8…3,0 – при транспортировании кусковых грузов.

Скорость перемещения груза в желобе можно рассчитать по формуле В.А. Баумана:

знак минус – на подъем. Для кусковых грузов k1 ≈ 1,0; k2 ≈ 1,8. Для зернистых грузов k1 ≈ 0,85; k2 ≈ 2,1. Для пылевидных грузов k1 ≈ 0,3; k2 ≈ 3,8.

Производительность вибрационного конвейера определяют по формуле

где S – площадь поперечного сечения транспортирующего желоба; Ψ – коэффициент заполнения желоба; γ – насыпная плотность груза. Для открытого желоба Ψ ≈ 0,8; для труб – Ψ ≈ 0,6.

Мощность привода вибрационного конвейера длиной транспортирования L не более 10 м определяют по эмпирической формуле

где c – коэффициент транспортабельности груза; для зернистых и кусковых грузов c = 1; для порошкообразных и пылевидных грузов с = 1,5 … 2 соответственно; k3 – коэффициент удельных затрат мощности, Вт/т·м; g – ускорение свободного падения, м/с²; η – коэффициент полезного действия механизмов привода, η =0,95…0,97; H – высота подъема груза, м.

Приводной двигатель инерционного конвейера должен иметь повышенный пусковой момент для того, чтобы можно было осуществлять пуск загруженного конвейера. Двигатель должен отдавать номинальную мощность при продолжительности включения ПВ = 100%.

Более полно теоретический материал по инерционным конвейерам из-

ложен в [3, с. 473…475; 4, с. 231…249].

70

2.10. ПНЕВМОТРАНСПОРТНЫЕ УСТАНОВКИ

Пневмотранспортной установкой называют устройство, в котором

также широко используется в пищевой, сельскохозяйственной и других отраслях промышленности благодаря таким достоинствам, как высокая производительность; герметичность трассы, исключающей потери материала и загрязнение окружающей среды; возможность организовать трассу любой сложности с обходом наземных коммуникаций; механизация загрузки и разгрузки транспортируемого материала с возможностью забора его из труднодоступных мест; возможность доставки груза одновременно в несколько мест. К недостаткам пневмотранспорта относят: высокий удельный расход энергии; интенсивный износ трубопроводов при транспортировании абразивных материалов; необходимость тщательной очистки воздуха от пыли; невозможность перемещать влажные и липкие грузы.

Классификация пневмотранспортных устройств представлена в табл. 2.12.

Конструкция пневмотранспортной установки для перемещения сыпу-

чих грузов во взвешенном состоянии предопределена способом транспортирования. Установка для всасывающего способа транспортирования показана на рис. 2.40.