Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет конвейеров предприятий строительной индустрии. Учебное пособие
.pdf
Lh = 12000 ч – для машин и оборудования, работающих в одну
смену при переменном режиме нагрузки.
L
= 40000 ч – для оборудования, работающего круглосуточно
h
при среднем режиме нагрузки.
В приложении 3 представлены исходные данные для самостоя-
тельной работы.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
1. Назовите область применения винтовых конвейеров.
2. Приведите классификацию винтовых конвейеров.
3. Назовите основные узлы винтового конвейера.
4. Каковы преимущества и недостатки винтовых конвейеров по
сравнению с другими типами конвейеров?
5. Какие формы винтов применяются в конвейерах?
6. Изложите основы расчета параметров винтового конвейера.
7. Какие исходные данные необходимы для выполнения расчета?
8. Как определяются параметры винта конвейера?
9. Приведите порядок расчета мощности приводного двигателя.
10. Как определяется диаметр вала винта.
11. Выбор упорного подшипника для винта конвейера.
31
ГЛАВА 4. КОВШОВЫЕ ЭЛЕВАТОРЫ.
КОНСТРУКЦИЯ, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И РАСЧЕТ
ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
Эти машины применяются для перемещения насыпных грузов –
пылевидных, зернистых и кусковых (цемента, химикатов, песка,
щебня, угля и т.п.) на предприятиях строительных материалов в вертикальном или круто наклонном направлении [2-5].
Высота перемещения обычно колеблется в пределах 20...25 м, но
в отдельных случаях достигает 40 м. На предприятиях стройиндустрии ковшовые элеваторы используются на заводах железобетонных
изделий, на бетонорастворных и дробильно-сортировочных заводах,
а также на механизированных складах.
К достоинствам этих конвейеров относят малые габариты в плане,
широкий диапазон производительности и большую высоту подъема.
Ковшовый элеватор (рис. 4.1) имеет вертикально замкнутый
тяговый элемент (ленту или цепь) 4 с жестко закрепленными к нему
грузонесущими органами – ковшами 5. Тяговый элемент огибает
верхний приводной барабан 1 и нижний натяжной 7 (вместо барабанов могут быть применены звездочки). Механизм подъема элеватора
размещается в закрытом корпусе (кожухе) 10, состоящем из верхней
части (головки) 2, средних секций и нижней части (башмака) 9, через
которую производится загрузка материала. Тяговый элемент с ковшами приводится в движение приводом, состоящим из электродвигателя 15 и редуктора 14, а первоначальное натяжение создается
винтовым натяжным устройством 8.
Внутри кожуха закреплены шины 6, чтобы гасить поперечные
колебания ленты или цепей с ковшами. Насыпной материал подается
в загрузочный башмак 9 нижней части элеватора, загружается в ковши, поднимается в них и разгружается на верхнем барабане (звездочке) в патрубок верхней части элеватора. Привод снабжен остановом
12 или тормозом 13 для предохранения от обратного движения механизма. Кожух имеет направляющее устройство 11. В кожухе элеватора имеются люки 3 для осмотра и ремонта рабочих элементов.
32
4.1. КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕВАТОРОВ
Ковши. Основные параметры ковшей – геометрические размеры
(ширина в, вылет l и высота h), а также объем q
. Конструкция (тип)
к
ковша определяется свойствами транспортируемого груза и способами их загрузки и разгрузки. ГОСТом 2036-77 для вертикальных
элеваторов предусмотрены три типа ковшей: мелкие, средние и глубокие.
Глубокие ковши имеют пологий обрез передней кромки и увеличенную глубину, применяют их для сухих, легкосыпучих пылевидных, зернистых и мелкокусковых насыпных грузов (например, песка,
земли, мелкого угля и т.п.).
Мелкие ковши имеют крутой срез передней кромки и малую
глубину, что способствует лучшему опорожнению при разгрузке, поэтому их применяют для транспортирования влажных и слежавшихся
плохосыпучих пылевидных, зернистых и мелкокусковых насыпных
грузов. Наличие цилиндрического днища у глубоких и мелких
ковшей также способствует их лучшему опорожнению и уменьшает
возможность прилипания частиц груза к днищу.
Ковши изготавливают из листовой стали толщиной 1...6 мм сваркой или штамповкой, иногда отливают из ковкого чугуна, известно
также изготовление ковшей из пластмассы (волокнита, стекловолокна) и из резины. Для предохранения от быстрого изнашивания на
передней (черпающей) стенке ковша приваривают или крепят заклепками накладки из твердой стали.
Тяговый элемент. Тяговым элементом ковшовых элеваторов
служит лента или цепь (одна или две). Применяют ленты конвейерные резинотканевые (ГОСТ 20-76). Ковши к ленте крепят болтами со
специальной головкой, а чтобы головки болтов не мешали прохождению ленты на барабанах, в задней стенке ковша делают соответствующие углубления. Чтобы исключить скопление частиц материала между задней стенкой ковша и лентой, применяют резиновые
прокладки.
Ширина ленты должна быть на 25...150 мм больше ширины ковша, число прокладок в ленте определяют из тягового расчета, исходя
33
из прочности ленты. Их рассчитывают так же, как ленты ленточных
конвейеров, но с учетом их ослабления отверстиями для болтов крепления ковшей.
Рис. 4.1. Схема ковшового элеватора
Рис. 4.2. Ковш элеватора
Для надежного крепления ковшей лента должна иметь не менее
четырех прокладок. Выбор ленты или цепи для элеватора обуславливается его производительностью, высотой подъема и характеристикой груза. Резинотканевая лента по сравнению с цепью имеет
большую скорость и меньше изнашивается при транспортировке
абразивных грузов, однако для нее характерны меньше тяговое
усилие и прочность крепления ковшей. Поэтому ленты применяют
34
преимущественно в быстроходных элеваторах для транспортировки
пылевидных, порошкообразных и мелкокусковых насыпных грузов
малой и средней плотности, которые не оказывают большого сопротивления при загрузке зачерпыванием. Цепи применяют преимущественно при большой производительности, значительной высоте
подъема, для перемещения тяжелых кусковых, а также горячих грузов, транспортирование которых на резинотканевой ленте недопустимо из-за вредного их влияния. Для перемещения абразивных грузов
используют по возможности ленточные элеваторы, поскольку цепи
в среде абразивных материалов быстро изнашиваются.
Привод элеваторов редукторный, размещается в верхней части
элеватора. При малой мощности (до 10 кВт) применяют моторредукторы. Для ленточных элеваторов диаметр приводного барабана
определяют в зависимости от способа разгрузки ковшей, проверяют
по числу прокладок в ленте.
Валы приводного барабана вращаются в самоустанавливающихся
подшипниках качения. Для предохранения от самопроизвольного
обратного движения тягового элемента с ковшами при остановке
элеватора приводы снабжают стопорными устройствами (остановами). В качестве последних применяют храповые и роликовые остановы, устанавливаемые на валу приводного барабана (звездочки) или
размещаемые в упругой муфте между электродвигателем и входным
валом редуктора.
Натяжное устройство. Применяют винтовое, пружинно-винтовое или грузовое натяжное устройства, последнее может быть с непосредственным воздействием груза на вал натяжного барабана или
звездочки. Натяжное устройство размещают на валу нижнего барабана
(или звездочки) и крепят к боковым стенкам башмака элеватора. Ход
натяжного устройства составляет 200...500 мм. Для ленточных
элеваторов натяжной барабан выполняют с решетчатым ободом для
устранения налипания на него материала. Натяжной барабан (или
звездочки) имеет обычно такой же диаметр, как и приводной.
Кожух. Нижняя часть кожуха («башмак») элеватора может быть
с высоким и низким расположением загрузочного носка. Высокий
35
носок с днищем под углом 60 ° к горизонту применяют при транспортировке влажных плохосыпучих материалов, а низкий (с днищем под
углом 45 °) – для сухих хорошо сыпучих грузов. Для обслуживания
и ремонта «башмак» имеет в боковых стенках люки с герметичными
дверцами. Секции кожуха элеватора изготавливают из листовой стали
толщиной 2...4 мм и для жесткости окантовывают уголками в продольном направлении и по торцовым сечениям. Высота секций 2...2,5 м;
соединяют секции между собой болтами, для герметичности стыков
применяют прокладки.
Кожух является силовым каркасом элеватора, воспринимающим
статические и динамические нагрузки. Для направления движения
тягового органа в средних секциях кожуха элеватора устанавливают
направляющие устройства.
Предохранительные устройства. Для предохранения ходовой
части элеватора от падения при случайном обрыве цепи или ленты
применяют специальные предохранительные устройства: на ценных
элеваторах – ловители цепи, на ленточных – соединение ковшей по
боковым стенкам стальными канатами, которые без натяжения
свободно располагаются вдоль ленты; при обрыве ленты канаты
исключают возможности падения ходовой части. Кроме того, на
натяжных барабанах (или звездочках) элеватора устанавливают реле
скорости, которое при обрыве выключает электродвигатель привода
элеватора.
4.2. СПОСОБЫ НАПОЛНЕНИЯ И РАЗГРУЗКИ КОВШЕЙ
Наполнение (загрузка) ковшей производится либо зачерпыванием
материала из нижней части кожуха элеватора, либо засыпанием
груза в ковши через «башмак». Практически ковши наполняют тем
и другим способом одновременно при преимущественном преобладании одного из них. Наполнение ковшей зачерпыванием применяется в ленточных и цепных элеваторах с расставленными ковшами при
транспортировании сухих хорошосыпучих, пылевидных и мелкокусковых насыпных материалов (например, угольной пыли, цемента,
земли, песка, опилок, дробленого угля и т.п.), черпание которых
36
не создает значительных сопротивлений и может происходить при
повышенной скорости движения ковшей (0,8...4 м/с).
Крупнокусковые и абразивные материалы (гравий, руда, кусковой уголь и т.п.) черпать ковшом со дна кожуха затруднительно, так
как вследствие больших сопротивлений возможен отрыв ковшей
и даже отрыв тягового органа.
Наполнение ковшей крупнокусковыми и абразивными материалами производится непосредственно засыпанием их в ковши. Применение этого способа возможно только при непрерывном, сомкнутом
расположении ковшей (что не позволяет грузу просыпаться между
ковшами) и при пониженных скоростях движения (не более 1 м/с),
так как при повышенной скорости ковши плохо заполняются и отбрасывают материал.
Разгрузка ковшей бывает центробежная, самотечная свободная
и самотечная направленная. При центробежной разгрузке ковши
разгружаются главным образом под действием центробежной силы,
возникающей при прохождении ковшей через барабан (или звездочку).
Транспортируемый груз выпадает непосредственно в разгрузочный
патрубок кожуха элеватора. Для соблюдения условия центробежной
разгрузки и исключения просыпания груза необходимо правильно
выбрать частоту вращения приводного барабана и расположение
разгрузочного патрубка элеватора в верхней части кожуха.
Центробежную разгрузку применяют для быстроходных (преимущественно ленточных, реже – цепных) элеваторов с расставленными
ковшами при транспортировке легкосыпучих пылевидных, зернистых
и мелкокусковых насыпных материалов. Скорость движения ковшей
элеваторов обычно 1...4 м/с. Расстояние между ковшами в быстроходных элеваторах выбирают таким, чтобы выброшенные частицы
материала не попадали на впереди идущий ковш.
Свободная самотечная разгрузка характеризуется дополнительными отклонениями ковша, обеспечивающими свободное высыпание
груза под действием силы тяжести. Этот вид разгрузки применяют
для плохо сыпучих влажных материалов (угольной пыли, мела,
различных химикатов, мокрой золы, опилок и т.п.)
37
В вертикальных элеваторах свободная самотечная разгрузка
P mg= ⋅
2
/F mv r=
обеспечивается путем отклонения обратной ветви на дополнительных
направляющих звездочках, роликовых батареях (редко) или направляющих шинах.
В наклонных элеваторах свободная самотечная разгрузка обеспечивается наклонным положением самого элеватора, поэтому для
отклонения ковшей вертикальные элеваторы делают с наклонной
верхней частью. Однако это приводит к значительным дополнительным сопротивлениям и ускоренному износу цепи и направляющих
шин.
Свободную самотечную разгрузку имеют специальные двухцепные элеваторы с центральной внутренней разгрузкой. Разгрузка производится при пониженной скорости движения ковшей (0,6...0,8 м/с).
Самотечная направленная разгрузка характерна для вертикальных
и наклонных элеваторов с непрерывным сомкнутым (чешуйчатым)
расположением ковшей. При огибании верхнего барабана груз высыпается из ковша под действием силы тяжести на заднюю стенку
предыдущего ковша и направляется к боковым бортам ковша в разгрузочный патрубок элеватора. Этот способ разгрузки применяют
в тихоходных элеваторах при скорости движения ковша 0,4...0,8 м/с
для транспортирования кусковых, тяжелых, абразивных и малоабразивных грузов (гравий, руда, шлак, крупнокусковой уголь и т.п.),
а также хрупких грузов (древесный уголь, кокс и т.п.), измельчение
которых понижает их качество.
4.3. ОСНОВНЫЕ КРИТЕРИИ ХАРАКТЕРА РАЗГРУЗКИ КОВШЕЙ
На восходящей ветви вертикального элеватора до подхода к верхнему барабану ковш движется прямолинейно и равномерно, имеющийся в нем груз находится только под действием силы тяжести
(рис. 4.3 а). Когда ковш с тяговым элементом, подойдя к барабану,
поворачивается вокруг его оси, начинает действовать центробежная
сила:
38
, (4.1)
где m – масса груза в ковше, кг;
( )
2
// / /
)
п
h r P F mg mv r= =
22
/
п
h gr v=
/ 30v rn
π
=
2 2 222 2
(30 / 895 /
)
n
h gr r n n
π
= =
v – скорость движения центра тяжести груза в ковше, м/с;
r – радиус вращения, т.е. расстояние от центра тяжести А груза
в ковше до центра барабана О, м.
Равнодействующая R сил Р и F при вращении ковша изменяется
по величине и направлению. Однако, если продлить вектор равнодействующий до пересечения с вертикалью, проходящей через центр
барабана, то при любом положении ковша вектор R будет пересекать
вертикаль в одной и той же точке В, называемой полюсом. Расстояние h, от точки В до центра барабана О называется полюсным
расстоянием.
Из подобия треугольников АВО и АBC имеем:
, (4.2)
откуда полюсное расстояние:
. (4.3)
Подставив значение
, получим:
, (4.4)
где n – частота вращения барабана, об/мин.
Следовательно, полюсное расстояние h
зависит только от часто-
n
ты вращения барабана. С ее увеличением полюсное расстояние
уменьшается и центробежная сила возрастает по сравнению с силой
тяжести.
При уменьшении частоты вращения барабана влияние сил тяжести на процесс разгрузки возрастает, величина h
При h
< rб, когда полюс находится внутри окружности барабана
п
увеличивается.
n
(рис. 4.3 б), величина центробежной силы значительно больше силы
тяжести, все частицы материала движутся в ковше к его наружной
стене, происходит центробежная разгрузка ковшей.
При h
> rа, когда полюс располагается вне окружности, прохо-
п
дящей через наружные кромки ковшей (рис. 4.3 в), сила тяжести
велика по сравнению с центробежной силой, происходит самотечная
(гравитационная) разгрузка ковшей через заднюю (ближнюю к барабану) кромку.
39
При rб<hп<rа имеет место смешанный (центробежный и самотеч-
а)
б)
в)
ный) способ разгрузки ковшей. Следовательно, характер разгрузки
ковшей определяется соотношением между полосным расстоянием
и радиусом барабана.
Рис. 4.3. Схемы для определения полюсного расстояния
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]