книги из ГПНТБ / Солопов С.Г. Торфяные машины и комплексы учеб. пособие
.pdfМощность привода скребковых конвейеров, используемых в ка честве рабочего органа машины (осуществляющих захват торфа) или подвижного дна бункера, определяется из условий работы этих конвейеров. Расчет ее приведен при рассмотрении соответст вующих конструкций машин.
§ 13. КОВШОВЫЕ ЭЛЕВАТОРЫ
Устройство и основные параметры
Ковшовыми элеваторами называются транспортирующие ус тройства, переметающие материал в вертикальном или наклонном (под углом более 45°) направлении с помощью ковшей. В торфя ной промышленности ковшовые элеваторы нашли применение в уборочных машинах УМПФ (рис. 26), в многоковшовых торфя-
Рис. 26. Ковшовый элеватор машины УМПФ-8
ных экскаваторах ТЭМП, БЭМ и др., а также на заводах искусст венного обезвоживания торфа. Основное назначение их-— резание сырого торфяного грунта, а транспортирование является как бы вспомогательной операцией, хотя и производится одновременно. При зачерпывании материала ковшами элеватора, предназначен ными только для транспортирования, тоже имеет место резание сыпучей массы, однако характер этого процесса будет несколько иной.
Общность конструктивных схем обоих видов используемых ковшовых элеваторов приводит к одной общей методике расчета производительности и натяжения тягового органа. Однако разли чие в условиях работы ковшовых элеваторов в качестве экскави-
рующего и транспортирующего органов машины зачастую застав ляет рассматривать их отдельно. Здесь рассмотрены особенности ковшовых элеваторов как транспортирующих устройств.
Элеваторы состоят из бесконечного тягового органа, ковшей, присоединяемых к тяговому органу, а также приводной и натяж ной (концевой) звездочек или барабана. В торфяных машинах в основном применяют цепной тяговый орган. При малой ширине ковшей (менее 250 мм) они крепятся к одной тяговой цепи, при большой ширине — к двум. В элеваторах используют ковши двух типов: глубокие и мелкие. Глубокие ковши применяют в основном для хорошо сыпучих материалов: зерно, песок, фрезерный торф; мелкие — для слеживающихся материалов: мука, зола и др.
Ковши изготавливают из тонкой листовой стали, как правило, сварные или штампованные, реже клепаные или литые. В маши нах УМПФ применяют глубокие сварные ковши. Иногда (при уборке слаборазложившегося торфа) для лучшего захвата торфа гладкую переднюю кромку ковша снабжают специальными вил ками (вильчатые ковши). Тяговый орган вместе с ковшами обычно заключают в закрытый кожух, в котором делают смотровые люки. Приводная звездочка может быть расположена как в верхнем конце элеватора, так и в нижнем. В торфяных машинах, таких как УМПФ, приводную звездочку для упрощения трансмиссии располагают внизу. В пролете между звездочками тяговая цепь опирается на поддерживающие ролики или направляющие шины, выполненные из полосовой стали или уголков. Натяжение тяго вой цепи производится перемещением концевой, а иногда и при водной звездочек с помощью винтового устройства. Загрузка ков шей материалом происходит в нижней части элеватора и осу ществляется или зачерпыванием его, или непосредственной засып кой материала в ковши. Зачерпывание имеет место в основном при транспортировании пылевидных, мелкокусковых, сыпучих материалов. При этом применяют элеваторы с расставленными ковшами, и скорость транспортирования составляет 0,8—2 м/с.
При транспортировании крупнокусковых и абразивных мате риалов (гравий, руда) применяют засыпку. В этом случае исполь зуют элеваторы с непрерывным, сомкнутым расположением ковшей и более низкие скорости (не более 1 м/с). Разгрузка ковшей про изводится в верхней части элеватора. В зависимости от скорости цепи и расположения ковшей разгрузка может быть центробеж ной, самотечной свободной и самотечной направленной.
При центробежной разгрузке ковши разгружаются главным образом под действием центробежной силы, возникающей во вре мя прохождения ковшей через верхнюю звездочку. Центробежная разгрузка может осуществляться при определенной скорости (не менее 1—2 м/с), при этом расстояние между ковшами должно выбираться так, чтобы частицы материала, выброшенные из ковша, не попали на идущий впереди ковш. Самотечная направленная разгрузка происходит в основном под действием силы тяжести
и применяется при сомкнутых ковшах и скорости транспортиро вання 0,4—0,8 м/с. Материал, ссыпаясь на заднюю стейку преды дущего ковша, направляется в разгрузочный патрубок элеватора. Самотечная свободная разгрузка происходит также под дейст вием сил тяжести и применяется при расставленных ковшах и скорости транспортирования 0,6—0,8 м/с.
» Производительность ковшового элеватора |
|
Производительность ковшового элеватора |
|
Q3 = 3,6 — фиу, |
(III. 16) |
а |
|
где I— емкость ковша, л;
а— шаг ковшей, м;
ф— коэффициент наполнения;
V— скорость ковшовой цепи, м/с; у — объемный вес материала, т/м3.
Для ковшового элеватора машины УМПФ при уборке фрезер ного торфа коэффициент наполнения составляет 0,9. Шаг ковшей принимается в зависимости от высоты ковша; для расставленных ковшей а = (2,54-3) А, а для сомкнутых a = h (Л— высота ковша, м). В цепных элеваторах шаг ковшей должен быть кратным шагу
цепи. При заданной производительности элеватора |
Q3 и принятом |
||
расстоянии между ковшами а определяют емкость ковша |
|||
. = |
, Qsg_ |
л. |
(III. 17) |
|
3,бауф |
||
|
|
|
|
При выборе стандартных ковшей по ГОСТ 2036—66 обычно |
|||
определяют погонную емкость, т. е. |
|
|
|
г |
Qa |
|
(IIIЛ 8) |
а |
3,6ауф |
|
|
|
|
||
•откуда, подбирая величину а, определяют емкость ковща. Значения коэффициента наполнения для предварительных рас
четов можно принять:
Торф влажностью до 45%: |
0,8 —1 |
фрезерны й........................................................................................ |
|
кусковой........................................................................................ |
0,4—0,6 |
Материал: |
0,75—0,9 |
легкоподвижный сыпучий........................................................... |
|
пылевидный .................................................................................... |
0,8—1 |
|
Определение мощности привода ковшового элеватора |
|
Мощность привода ковшового элеватора |
|
|
N = |
[ I + fflc tg ß + M. (7,2ж + Л) + |
j , л. с., (III. 19) |
где H — высота подъема материала, м; |
1,15—1,25; |
ka— коэффициент запаса мощности, принимаемый |
|
со — коэффициент сопротивления; принимается для цепи на |
|
поддерживающих роликах 0,1—0,2, для цепи |
с опорами |
скользящего трения 0,3—0,35; |
плоскости, |
ß — угол наклона элеватора к горизонтальной |
|
град; |
|
cji— вес 1 м тяговой цепи с ковшами, кг; |
|
V—-скорость тяговой цепи, м/с; |
|
Q — производительность, т/ч; |
|
А и с— коэффициенты, зависящие от типа и |
конструкции элева |
|||
тора. Для цепных |
элеваторов |
с глубокими |
и мелкими |
|
ковшами с= 0,25, А = 1,1, для цепных |
элеваторов с че |
|||
шуйчатыми ковшами с= 0,65, Л = 0,85. |
|
|
||
§ 14. ВИНТОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ (ШНЕКИ) |
|
|
||
Устройство и основные параметры |
|
|
||
В винтовых конвейерах |
(рис. 27) |
в отличие от |
ленточных, |
|
пластинчатых и других отсутствует тяговый орган и материал перемещается с помощью винта-шнека, вращающегося внутри не подвижного кожуха. Силы тяжести и трения о кожух, действую щие на материал, препятствуют вращению его вместе с винтом, благодаря чему материал получает продольное перемещение вдоль шнека. В торфяных машинах винтовые конвейеры применяются как для транспортирования фрезерного торфа (пневмовалкователь ПВП), так и для перемещения торфа-сырца (электростилочная машина ЭСМ-8А). Кроме того, шнеки, применяемые в торфя ных машинах, используются в качестве основного рабочего органа машины для захвата, экскавации и перемещения торфа. Это осносится к шнекам, применяемым в-машинах ФТК — для уборки фрезерного торфа, ТПШ — для выравнивания поверхности карты,. КПШ — для очистки картовых канав и др.
Основные достоинства шнековых конвейеров — простота кон струкции, компактность, возможность получения полной герме
тичности. Недостаток — сравнительно большой |
расход |
энергии, |
вызванный значительным трением материала, |
и, как |
следствие |
этого, происходящее сильное измельчение транспортируемого мате риала, а также износ винта и кожуха.
Основные элементы винтовых конвейеров: винт, кожух и под шипники. Винт представляет собой сплошной или трубчатый (при rf>30 мм) вал, на котором приварены витки винта, изготов ленные из стального листа толщиной 3—8 мм. В зависимости от назначения и характеристики перемещаемого материала витки винта могут быть сплошными (при перемещении сухих легко сыпучих материалов), ленточными (при перемещении кускового или налипающего материала) и лопастными или фасонными
Рис. 27. Винтовой конвейер машины ПВП-7
(при перемещении материалов, которым свойственно слеживание и спрессовывание). По технологическим соображениям витки снаб жают режущей кромкой или окантовывают резиной. Навивка винта может быть и правой, и левой. Для более равномерной подачи материала применяют двух- и трехходовые витки. На производи тельность, винтовых конвейеров число ходов винта не влияет.
Кожух шнека изготовляют из листовой стали толщиной 2—6 мм. Внутренний диаметр кожуха делают несколько больше диаметра винта так, что образуется зазор, который должен быть не более б—9 мм (большие значения — лля больших диаметров). Вал шнека устанавливают на подшипниках. При небольшой длине шнека (до 5—6 м) подшипниковые опоры устанавливают по кон цам вала, при значительной длине шнека устанавливают проме жуточные опоры, которые закрепляют (подвешивают) в верхней части кожуха. В местах установки промежуточных подшипников витки шнека прерываются. Для того чтобы уменьшить этот раз рыв, длину подшипников делают, по возможности, небольшой. Промежуточные опоры, как правило, самоустанавливающиеся (шаровой корпус подшипников скольжения или сферические двух рядные шарикоподшипники). Осевые усилия, возникающие при перемещении материала, воспринимаются упорными подшипни ками, которые устанавливают так, чтобы вал шнека работал на
растяжение (в концевой |
опоре со стороны выгрузки). |
|
|||
Определение производительности винтовых конвейеров |
|||||
Производительность винтовых конвейеров |
|
|
|||
|
ттГ)2 |
|
|
|
|
Qm = |
6 0 — ^— / / т р у с , |
т/ч, |
|
(III.20) |
|
где D — диаметр винта, м; |
|
|
|
|
|
Н — шаг винта, м; |
|
|
|
|
|
п — частота вращения винта, об/мин; |
|
и объем, |
|||
ар — коэффициент наполнения шнека, учитывающий |
|||||
занимаемый валом шнека |
(принимается от 0,25 до 0,33); |
||||
у — объемный вес материала, т/м3; |
|
производитель |
|||
с —-коэффициент, учитывающий изменение |
|||||
ности конвейеров при изменении угла наклона |
его к го |
||||
ризонтальной поверхности. |
|
|
|
|
|
Угол накло |
|
|
|
|
|
на конвейе |
15 20 30 |
40 |
50 60 |
70 80 |
90 |
ра, град 0 5 10 |
|||||
с1,0 0,9 0,8 0,7 0,65 0,58 0,52 0,48 0,44 0,4 0,34 0,3
Диаметр винта, исходя из заданной производительности, округ ляют до размеров из ряда: 0=100, 120, 150, 200, 300, 400, 500,
600 мм (по ГОСТ 2037—65). При перемещении кускового мате риала диаметр винта должен быть больше размеров кусков, т. е.
D > k'a,
где а — наибольший размер куска; к '— коэффициент, принимаемый равным 6—8 для рядового
материала и 10—12 для сортированного.
Диаметр вала шнека определяют в зависимости от диаметра
шнека d= (0,8-1-1,0) D. |
Шаг |
винта |
принимается |
равным |
||
Н= (0,8ч-1) D. |
шнека |
принимается |
в |
зависимости от |
||
Частота вращения |
||||||
характеристики транспортируемого материала |
и |
диаметра |
шнека |
|||
и находится в пределах 20—400 об/мин и более. Большие значе ния— для легких, неабразивных материалов и меньших диамет ров винта.
Для вертикальных и крутонаклонных шнеков минимальную скорость вращения определяют по формуле, предложенной проф. Е. М. Гутьяром,
Лтіп = 4,28 т / |
5Іпл(а~ р)- |
, |
(ІИ-21) |
у |
а sin р |
|
|
, И |
|
линии витка |
по внут |
где a = arctg — —угол наклона винтовой |
|||
реннему диаметру винта; d — диаметр вала винта, м;
р— угол трения перемещаемого материала о винт; для торфа в среднем р= 31°.
Определение мощности привода винтового конвейера
Мощность на валу двигателя винтового конвейера
= |
.10°Рв"£- |
(œ |
|_ sin ß) Cl— = |
(<в + |
sin ß), кВт, |
(III.22) |
||
з в |
3600-102 |
v |
1 |
ri |
367т) v ^ |
' |
v |
' |
где Qm— производительность конвейера, т/ч;
L — длина конвейера, измеряемая между осями загрузочного и разгрузочного отверстий, м;
« — коэффициент сопротивления передвижения материала; для торфа он колеблется от 2,5 до 4;
ß — угол наклона конвейера, град.; т]— к. п. д. механизма привода конвейера;
Ci — коэффициент, учитывающий влияние угла наклона кон вейера.
ß° |
до 20 |
20—25 25—30 30—35 35—40 40—45 45—90 |
|||||
Сі |
1,0 |
1,05 |
1,13 |
1,2 |
1,32 |
1,4 |
2,0—3,0 |
Г л а в а I V
ГИДРОПРИВОД ТОРФЯНЫХ МАШИН
Для упрощения кинематической цепи, облегчения управления и создания плавности работы в торфяных машинах широко при меняются гидравлические силовые передачи. Гидропривод машин имеет большие экономические и эксплуатационные преимущества по сравнению с другими видами приводов и позволяет осущест вить самые сложные кинематические и силовые схемы. Машины при этом становятся более маневренными и легкими в управле нии. В торфяных машинах с помощью гидропередач осуществляется подъем рабочего органа в транспортное положение и опускание его, повороты рабочего органа и создание необходимых усилий
впроцессе его работы, управление машиной и др.
Вгидросистемах торфяных машин используются в основном элементы типового гидравлического оборудования. Схемы гидро приводов и применяемое оборудование торфяных машин даны при описании машин. Гидравлические приводы, применяемые в тор фяных машинах, относятся к объемному типу.
Основными составляющими элементами гидропривода яв ляются: насосы, гидроцилиндры., гидрораспределители, гидро
магистральные трубопроводы, бак для масла. Кроме того, приме няются вспомогательные устройства: дроссели, клапаны, гидро аккумуляторы, измерительные приборы, фильтры.
§ 15. РАБОЧАЯ ЖИДКОСТЬ ГИДРОПРИВОДОВ
Рабочей жидкостью гидроприводов может служить любая жид кость, если ее физические свойства удовлетворяют условиям эксплуатации. Обычно в качестве рабочей жидкости используются минеральные масла, иногда применяют кремниево-полимерные жидкости и спирто-глицериновые смеси, а в некоторых случаях — воду.
Основные параметры, определяющие пригодность той или иной рабочей жидкости в гидроприводе, — плотность, вязкость, сжимае мость и другие свойства.
§ 16. НАСОСЫ
Насосы являются гидравлическими машинами, преобразую щими механическую энергию в энергию потока жидкости.
В гидравлических системах торфяных машин используются насосы объемного действия, в которых приращение давления создается благодаря статическому напору, в отличие от насосов динамического действия (центробежные), в которых повышение давления происходит в результате скоростного напора.
К насосам объемного действия относятся роторные и поршне вые. В торфяных машинах в основном применяются роторные насосы — шестеренчатые и лопастные.
Шестеренчатые насосы. Наибольшее давление, развиваемое шестеренчатыми насосами, составляет 150—200 кгс/см2.
Действительная производительность насоса
QÄ QTOO>
где QT — теоретическая производительность насоса; ,т]о — объемный к. п. д., равный 0,9—0,95.
Для шестеренчатых насосов с эвольвентным зацеплением QT= 2mrizzbn-10"°, л/мин,
(IV. 1)
(IV.2)
где т — частота вращения шестерен, об/мин. 2 — число зубьев шестерен;
b — ширина зуба;
п — частота вращения шестерен об/мин.
Ротационные лопастные насосы. Помимо шестеренчатых насосов в гидросистемах торфяных машин применяются рота ционные лопастные насосы. Иногда лопастные насосы приме няются в сдвоенном исполнении с независимыми потоками масла. Сдвоенные насосы установлены на общем приводном валу, при этом каждый из насосов имеет свои всасывающие и нагнетатель ные отверстия.
Привод лопастных насосов обычно осуществляется через эла стичную муфту, частота вращения ротора колеблется от 400 до 1100 об/мин. Обычно она составляет 950 об/мин. Производитель
ность лопастных |
насосов, выпускаемых |
промышленностью, |
Q= 5-f-200 л/мин, |
а развиваемое давление |
P = 65-f-70 кгс/см2. |
Высота всасывания доходит до 5 м, хотя заводы-изготовители ука зывают ее равной 0,5 м.
В отличие от шестеренчатых насосов, конструктивные особен ности лопастных не позволяют использование их в качестве гидро двигателей.
Теоретическая производительность лопастных насосов опреде ляется радиусами внутреннего профиля статора, числом лопаток,
толщиной и |
шириной их, |
а также |
скоростью |
вращения |
ротора |
|
QT= |
2bn (R — г) |
я (R -j- г) |
ôz |
• 10 |
6, л/мин, |
(ІѴ.З) |
|
||||||
cos a
где b — ширина лопатки, мм;
іі — частота вращения ротора, об/мин;
R и г — соответственно наибольший и наименьший радиусы про филя статора, мм;
б — толщина лопаток, мм;
a — угол наклона лопаток к радиусу, град. z — число лопастей.
Действительная производительность лопастных насосов
Qa = QT^O-
Мощность, необходимая для привода насоса при известных значениях производительности и давления,
N = |
PQд |
(IV.4) |
|
75ііобщ |
|||
|
|
||
где Р — давление, развиваемое насосом, кгс/см2. Это |
давление |
||
должно соответствовать сопротивлению участка системы, на котором осуществляется движение жидкости;
QÂ- -—действительная производительность насоса, м3/с; 11общ— общий к. п. д. насоса.
§ 17. ГИДРОЦИЛИНДРЫ
Силовые гидроцилиндры представляют собой гидромоторы, в которых энергия потока жидкости преобразуется в механиче скую энергию движения поршня, совершающего прямолинейное возвратно-поступательное движение. В зависимости от условий
Рис. 28. Схема гидроцилнндров:
а — с односторонним штоком; и — с двусторонним штоком
работы и назначения чаще всего применяются силовые гидро цилиндры двустороннего или одностороннего действия, которые, в свою очередь, могут быть с односторонним или двусторонним штоком (рис. 28).
В гидроцилиндрах двустороннего действия имеются два шту цера для подвода рабочей жидкости. Это позволяет осуществлять силовое воздействие на поршень в двух противоположных направ лениях. Помимо простых гидроцилиндров двустороннего и одно стороннего действия, существуют гидроцилиндры телескопические, комбинированные, моментные и др.
Основные параметры гидроцилиндров — диаметр поршня, диа метр штока, ход поршня и рабочее давление жидкости. Внутрен ний диаметр гидроцилиндров и диаметры штоков определяются ГОСТ 6540—64.