1,2…14 - Характерные точки трассы, 1 - место схода ленты с приводного

барабана, 2÷6, 10÷13 - места схода и набегания ленты на отклоняющие

барабаны, 14 - место набегания ленты на приводной барабан, 7, 8 - места

набегания и схода ленты с натяжного барабана, 9 - место загрузки материала

на ленту, Н, L, и α - характеристики трассы

 

Основным методом расчета является так называемый метод обхода контура конвейера по характерным точкам трассы. За на­чальную точку обычно принимают точку 1 (см. рис. 5.47), усилие натяжения ленты в которой S₁. При этом усилие растяжения лен­ты в каждой последующей точке выражают через усилие в пре­дыдущей, с учетом соответствующих сопротивлений передвиже­нию ленты. Так как последние на пассивных участках трассы за­висят лишь от её характеристик и погонных масс материала и конвейера (q_м и q_к=q_л+q_р),имеем:

 

 

где - суммарное сопротивление передвижению ленты на пассивных участках трассы

Уравнения (5.27), (5.28), с учетом того, что S_наб = S₁₄; S_сб = S₁, а также (5.33)-(5.37) представляют математическую модель тяго­вого расчета ленточного конвейера.

Для простых конвейеров небольшой длины L с одним конце­вым приводом, обеспечивающим необходимую тягу при β < 250° (μβ до 1,75) используют упрощенный расчет, исходя из прибли­женной оценки затрат мощности N, кВт, на приводном барабане при w=0.055,q_k=30B. В этом случае для односекционного на­клонного конвейера

 

 

где V – м/с; L_г = Lcos α = H/tg α; L, H, B - м; П_т – т/ч.

При наличии принудительных загрузочных и разгрузочных устройств в эту формулу включают слагаемое, учитывающее дополнительные затраты мощности, пропорциональные технической производи­тельности конвейера.

Техническую производительность П_т, т/ч, при ρ_м, т/м и q_м, кг/м, рассчитывают по формуле:

 

Пт = 3600VFρм = 3,6Vρм.

(5.39)

       

Площадь поперечного сечения материала на ленте F, м , зави­сит от формы расположения роликоопор и угла естественного откоса транспортируемого материала в движении, составляюще­го в большинстве случаев 30°. Тогда для плоской формы ленты

 

F ≈ 0,05 В2,

(5.40)

       

для желобчатой, с углом наклона боковых роликоопор α' = 20° и 30°: F ≈ 0,11 В² при α' = 20°, F ≈ 0,14 В² , при α' = 30°.

Минимальную ширину ленты B_min, мм, исключающую потери материала при транспортировании, определяют через максималь­ный размер куска - для кусковых материалов и максимальный размер груза - для штучных:

для рядового материала B_min = 2 a_max + 200,

для сортированного материала B_min = 3,3 a_max + 200,

для штучных грузов   B_min = a_max + 100.

 

Выбор конвейеров определяется: характеристиками переме­щаемого груза; трассой транспортирования и его месторасположе­нием; заданной производительностью; условиями эксплуатации

 

В зависимости от различных условий эксплуатации конвейе­ров существуют следующие режимы работы: весьма легкий (ВЛ), легкий (Л), средний (С), тяжелый (Т) и весьма тяжелый (ВТ). Ре­жимы установлены по классам их использования на основании ряда соответствующих показателей К_j:

1.       По времени (В1, …, В5):

К_В = t_см / t_П ,

где t_см – плановое число часов работы в течение смены, суток, года;

t_П – календарная продолжительность соответствующего пе­риода.

2.       По производительности (П1, …, П5) на основании коэффициента загрузки

К_П = П_ср / П_max,

где П_ср и П_max - соответственно средняя и максимальная произво­дительность;

3.       По натяжению тягового органа (Ц1, …, Ц3) на основании коэффициентов натяжения (максимального и эквивалентного)

К_Нmax = S_max / S_д ^;

где S_max , S_д - соответственно максимальное и допускаемое натя­жение тягового органа;

где S_i - натяжение тягового органа на отдельном участке трассы; ti - время действия S₁, мин;

Т_ц - время цикла работы по траектории трассы, мин; n - число участков трассы.

4. По грузоподъёмности грузонесущего органа, для штучных конвейеров (Н1, …, Н3) на основании коэффициентов максималь­ной и эквивалентной загрузки

К_З max = E_max/E,

где Е_i; и Е_н - фактическая и номинальная нагрузка грузовой те­лежки на отдельном участке трассы.

Режимы работы выбирают на основании нормативных дан­ных.

На работу конвейеров оказывают влияние также производст­венные, температурные и климатические условия их эксплуата­ции. Режим работы конвейеров учитывают при выборе электро­двигателя и тягового органа. Выбор электродвигателя проводят по величине его потребляемой мощности:

 

Nпотр =  PV/ηред = (Sнаб - Sсб)V/ηред ,

(5.41)

       

где η_ред - КПД редуктора.

При выборе тягового органа проверяют условие прочности его каркаса. Так, для прорезиненных лент минимальное число про­кладок, обеспечивающих ее прочность, определяют из условия:

 

iпр = (SнабКз)/(Bσр ),

(5.42)

       

где В - ширина ленты, мм;

σ_р – прочность тканевой прокладки, Н/мм;

Кз – коэффициент запаса ленты: определяют по номинальному значению коэффициента запаса К₀, с учетом коэффициентов ре­жима работы (К_р.р), характера стыка ленты (К_ст), неравномерно­сти работы прокладок (К_пр), характеристик трассы транспортиро­вания (К_тр) по формуле:

 

Кз = К0 /(Кр.р. КстКпрКтр).

(5.43)

       

Значения указанных коэффициентов принимают в соответст­вии с нормативными документами.

Эти установки транспортируют, в основном, насыпной мате­риал с использованием пневматического или гидравлического оборудования.

5.10. Принципы выбора оборудования и режимов пневмо- и гидротранспортных. 

В них транспортирование материала происходит в потоке энергоносителя - воздуха или воды. Основной задачей расчёта является определение диаметра трубопровода Dтр,режима транс­портирования и выбор необходимого силового оборудования.

 

Исходными являются: требуемая техническая производитель­ность установки (по материалу) П_т, т/ч, характеристики транс­портируемого материала и трассы. Центральным моментом в ре­шении поставленной задачи является выбор коэффициента кон­центрации воздушной или гидравлической смеси.

Стремление реализовать повышение значения коэффициентов концентрации могут привести к возможной закупорке трубопро­вода, особенно в местах поворотов трассы, и требуют повышен­ного расхода энергоносителя. Реально этот вопрос решается на основании имеющихся практических данных по рекомендуемым значениям коэффициента концентрации, скорости потока приме­нительно к различным материалам и участкам трассы (горизон­тальных, вертикальных).

Рекомендуемые скорости потоков при этом часто сопоставля­ют с их критическими – наименьшими скоростями транспортиро­вания, предшествующими процессу осаждения частиц материала из движущегося потока. Их значения получают по эмпирическим формулам. Определение диаметра трубопровода оценивают по имеющимся практическим данным с учётом условия реализации заданной производительности, пропускной способности транс­портируемого материала.

Для оценки выбора силового оборудования при выбранном скоростном режиме оценивают потери давления (статического и динамического) на отдельных участках трассы, для чего саму трассу представляют в виде эквивалентной схемы горизонталь­ных участков. Критерием эквивалентности являются равенство энергии потока на криволинейных и вертикальных участках ре­альных размеров - энергии потока на горизонтальном участке эквивалентной длины. Произведение расхода потока на суммар­ные потери давления по эквивалентной трассе, с учётом рекомен­дуемых коэффициентов запаса и составляет расчётные значения мощности требуемого силового оборудования.

Различают режимы транспортирования в разреженной и плот­ной фазах. При транспортировании в разреженной фазе при низ­кой концентрации смеси (μ<100) требуется высокая скорость воздуха, значительно превышающая скорость витания частиц и большой расход воздуха.

При транспортировании в плотной фазе при высокой концен­трации смеси (μ>100) должно быть обеспечено повышенное из­быточнее давление в трубопроводе во избежание «пробок» в мес­тах поворота трассы. Для этого необходима реализация понижен­ного скоростного режима воздуха.

Выбору рационального значения скоростного режима воздуха обеспечивающему надежную и экономичную (по энергозатратам) работу ПТУ, уделяют особое внимание. При этом для обеспече­ния устойчивого процесса транспортирования, характеризуемого незначительным выпадением частиц материала из потока, ско­рость воздуха должна быть не ниже минимально допустимой.

Режимы транспортирования определяются следующими пара­метрами:

- скоростными V_г , V_в, V_г/V_в = β;

- коэффициентом концентрации смеси μ;

- протяженностью и характером трассы L_тр;

- энергозатратами.

Оптимальным считают такой режим (V_г, V_в, ц), при котором обеспечивается заданная производительность по твердой фрак­ции, при его устойчивости и минимуме энергозатрат, определяе­мом расходом энергоносителя. Расход энергоносителя зависит от потери напора на единицу длины трубопровода и растет с увели­чением μ, β, ρ_c.

Как видно из графика (рис. 5.48) этот режим достигается при скоростях смеси, несколько превышающих скорости, соответст­вующие наименьшему расходу энергоносителя (плата за устой­чивость режима). Поддержание оптимального режима обеспечи­вается САУ.

 

 

Рис. 5.48. График качественной оценки оптимального решения 

пневмо- и гидротранспортирования: μ - концентрация смеси

 

Характеристикой энергозатрат при транспортировании явля­ется так называемая нагрузка трубопровода:

 

П(t)=FтрVв(t)ρc(t),

(5.44)

       

где F_тр – площадь трубопровода (F_тр = πD_тр²/4); V_в – скорость не­сущей среды (воздуха); ρ_с –в плотность аэросмеси; t – время.

 

Развитая система информационного обеспечения позволяет получать информацию по отдельным составляющим указанного выражения во времени, что обеспечивает возможность контроля и управления энергозатратами.

5.11. Погрузочно-разгрузочные машин 

Погрузочно-разгрузочные машины – группа подъемно-транспортных машин, предназначенных для выполнения ком­плекса погрузочно-разгрузочных работ с различными категория­ми грузов.

 

Их различают по:

•   областям применения (строительные, горные, дорожные, бе­реговые (портовые), железнодорожные и другие);

•   конструктивному исполнению, отражающему: категорию перемещаемых грузов (штучные, насыпные); принцип действия рабочего оборудования и его исполнение (циклический - с рабо­чим оборудованием грузоподъемных машин; непрерывный - с рабочим оборудованием транспортирующих машин, комбиниро­ванный); возможность передвижения (самоходные, стационар­ные).

 

Погрузочно-разгрузочные работы включают операции захвата, подъема и перемещения грузов и разгрузки.

 

Захват грузов производится рабочими (грузозахватными) ор­ганами различного исполнения. Их выполняют в виде ковшей, скребков, грейферных захватов, нагребающих лап и других ис­полнений, реализующих один из способов захвата: нижний, бо­ковой, верхний.

Процесс перемещения грузов и разгрузки могут быть реализо­ваны:

- без перегрузки (прямая погрузка) в тех же рабочих органах, с использованием стреловых, рычажных манипуляторов, мачтовых подъемников;

- с перегрузкой (ступенчатая погрузка) груза на конвейерные, пневмогидравлические системы, включаемые в состав рабочего оборудования.

Процесс перемещения грузов может происходить как позиционно, без передвижения машины в пределах рабочей зоны погру­зочного оборудования, так и при ее передвижении (для самоход­ных машин).

 

Погрузчики циклического действия реализуют прямую погруз­ку и имеют в основном рабочее оборудование с грузонесущими органами: ковшом, вилами, грейферами и другими. Их главным параметром является номинальная грузоподъемность. Время цикла при оценке производительности рассчитывают с учетом всех его составляющих, включающих этапы перемещения самого погрузчика.

 

Одноковшовые погрузчики (рис. 5.49) – группа самоходных погрузчиков с ковшовым рабочим оборудованием стрелового ти­па, на промышленных тракторах и тягачах, позволяющих произ­водить транспортировку грузов на небольшие расстояния, ис­пользуемые при погрузочно-разгрузочных, землеройно-транспортных и вспомогательных работах на строительных пло­щадках.

 

 

Рис. 5.49. Одноковшовый погрузчик:

а) общий вид, б) схема рабочего оборудования, в) сменные рабочие

органы, 1 – самоходное шасси 4×4×4, 2 – стрела, 3 – гидроцилиндр поворота рабочей площадки, 4 – рычажный механизм, 5 – рабочая площадка с системой быстросъемного крепления рабочих ковшей, 6 – гидроцилиндр стрелы

 

По значению номинальной грузоподъемности, являющейся их главным параметром, различают легкие (0,5…2 т), средние (2…4 т), тяжелые (4…10 т) и большегрузные (свыше 10 т) машины.

 

Качество и объем выполняемых ковшовым погрузчиком работ прежде во многом определяются возможностями его ковша. Ос­новные характеристики ковша (его ширина, вместимость, нахо­дящегося в ковше груза, высота его подъема) обусловлены назна­чением, конструктивными особенностями, а также возможностя­ми погрузчика. Различают ковши малой вместимости, предназна­ченные для переработки сыпучих материалов высокой плотности, таких, как железная руда, мокрые песок и гравий, базальтовый щебень, и ковши большой вместимости для переработки легко­весных материалов, например, кокса, песчаных и глинистых грунтов, угля, золы и им подобных. Режущие части ковшей, ис­пользуемых для переработки скальных грунтов, изготавливаются из износостойкой стали, обладающей высокой прочностью на изгиб. Для перегрузки и одновременного просеивания и просу­шивая материалов многоцелевого назначения, например щебня, на погрузчиках монтируют ковши решетчатой конструкции.

В качестве СШ наиболее часто применяют пневмоколесные со всеми ведущими и управляемыми колесами (с колесной форму­лой 4×4×4), в том числе с шарнирно-сочлененной рамой. Значи­тельно реже используют погрузчики на гусеничном и колесно-рельсовом ходу.

Особенностью стрелового рабочего оборудования одноковшо­вых погрузчиков является применение в нем ориентирующих стержневых механизмов, обеспечивающих в режиме зачерпыва­ния породы, при подъеме стрелы с ковшом, его горизонтальное положение. Конструкция рабочего оборудования может преду­сматривать возможность фронтальной, (передней), задней и бо­ковых разгрузок, за счет использования опорно-поворотного уст­ройства (ОПУ), на котором крепится стреловое погрузочное обо­рудование (рис. 5.50). В ряде случаев при отсутствии на раме СШ ОПУ в целях сокращения маневра, выполняемого погрузчиком при за­грузке транспортного средства, используют ковши с боковой раз­грузкой.

 

 

Рис. 5.50. Общий вид одноковшового погрузчика с

 рычажной стрелой

а) без опорно-поворотного устройства

б) с опорно-поворотным устройством

 

Длина стрел обеспечивает возможность загрузки материала в транспортные средства, как по радиусу их расположения, так и по высоте. В настоящее время одноковшовые фронтальные по­грузчики оснащают комплектом сменного оборудования, а в ряде случаев и экскаваторным рабочим оборудованием, размещаемым на поворотном устройстве с противоположной стороны от погру­зочного (рис. 5.51).

 

 

Рис. 5.51. Экскаватор-погрузчик:

а) общий вид, б) дополнительное навесное оборудование

 

В рабочем цикле процесс загрузки ковша является наиболее значимой операцией. Он характеризуется коэффициентом напол­нения ковша Кн, временем загрузки и зависит от величины тяго­вого усилия, реализуемого машиной. Стремление обеспечить по­вышенное значение Кн приводит к необходимости загрузки мно­горазовым черпанием (обычно от одного до четырех). При этом естественно увеличивается время загрузки. Стремление к повы­шенной производительности работы погрузчика в этом случае заставляет оператора принимать обоснованное решение об окон­чании процесса загрузки в конкретных условиях работы. С этой целью в одноковшовых погрузчиках применяют устройство кон­троля степени загрузки ковша, входящее в САУ процессом за­грузки. Если степень загрузки ковша при первом черпании будет ниже минимальной (Кн < Кнmin), то реализуется дополнительное черпание.

 

Модель расчета минимального значения коэффициента на­полнения ковша построена для случая равенства производитель­ности погрузчика в циклах работы с одним и несколькими черпа­ниями:

 

Кн min = tц/(tц+(1+р) n tn.ч),

(5.45)

       

где р – вероятность максимальной загрузки ковша при одноразо­вом черпании;

n – количество черпаний,

t_n.ч – время повторного черпания, с

t_n.ч ≈ t_ч+15;

t_ц – время цикла.

В свою очередь время цикла, в с:

 

 

где t_ч - время операции черпания, с; L - длина доставки, м;

v_гр, у_п – скорость движения машины с груженым и порожним ковшом, м/с;

К_дв – коэффициент, учитывающий неравномерность движения (разгон, торможение и т.п.);

К_у – коэффициент, учитывающий затраты времени на управ­ление;

t_р – время разгрузки, с.

Для подсчета значений К_н min для конкретных технологических схем погрузки используют среднестатистические данные по па­раметрам, входящих в выражение (5.45)

В качестве датчиков степени загрузки ковша используют дат­чики давления масла в гидроцилиндрах рабочего оборудования погрузчиков.

 

Малогабаритные универсальные погрузчики – группа само­ходных погрузчиков, выполненных в основном на специальном пневмоколесном малогабаритном СШ, с бортовой системой поворота, ос­нащенных стреловым рабочим оборудованием с монтажной пли­той, предназначенной для крепления рабочих органов различного назначения и исполнения (пассивных и активных).

 

Число смен­ных рабочих органов значительно выше, чем у одноковшовых погрузчиков, что позволяет использовать их на разных строи­тельно-монтажных работах малого объема (рис. 5.52).

 

 

Рис. 5.52. Малогабаритный погрузчик с бортовым поворотом:

а, б) с ковшом, в) с челюстным захватом

 

Машины оснащены гидрообъемным приводом, обеспечиваю­щим передвижение погрузчика, действие рабочего оборудования, в том числе ручных гидравлических машин молотов, перфорато­ров, пил по железобетону и многих других.

Самоходные пневмоколесные погрузчики с телескопической стрелой (рис. 5.53) представляют собой новую группу погрузчи­ков, обладающих широким диапазоном грузовысотных характе­ристик (в основном, Н до 20 м; Q до 5 т), обеспечиваемых их широким при­менением. В них используют различные конструкции специаль­ных пневмоколесных шасси с гидроприводом, как с бортовым поворотом, так и с опорно-поворотным устройством. Длинно-стреловые погрузчики оснащены выносными опорами, обеспечи­вающими их устойчивость при работе.

 

 

Рис. 5.53. Одноковшовый погрузчик с ОПУ и телескопической стрелой:

а, б) общий вид погрузчика с ковшом и вилами,

в) нагрузочные диаграммы (грузовые характеристики)

 

Специализированные телескопические пневмоколесные по­грузчики предназначенные для работы в складских условиях, при доставке грузов в контейнерах различными видами транспорта. Их оборудуют специальным грузозахватным устройством с по­воротным механизмом, позволяющим разворачивать груз, не ме­няя положение стрелы (рис. 5.54).

 

 

Рис. 5.54. Специализированный (контейнерный)

телескопический погрузчик (ричтакер)

 

Телескопическая стрела погрузчика шарнирно крепится к раме самоходного шасси. Для установки контейнеров ниже уровня до­рожного полотна используют телескопические стрелы с управ­ляемым гуськом. Расположение стрел продольное или попереч­ное, определяемое условиями работы.

Самоходные шасси - двухосные могут иметь спаренные коле­са, один или два управляемых моста. Основной режим работы – без использования аутригеров (выносных опор). Такие погрузчи­ки имеют стабильные грузоподъемные характеристики при но­минальной грузоподъемности до 45 т.

Основной характеристикой погрузчиков является их нагру­зочная диаграмма, представляющая зависимость высоты подъема от грузоподъемности, а также их высотная характеристика. Для точного управления различными рабочими органами (основным является вилочный захват), в погрузчиках использован гидрообъ­емный привод с пропорциональным управлением.

 

Погрузчики непрерывного действия являются машинами ступен­чатой погрузки. Они имеют рабочее оборудование транспортирую­щих машин, в связи с чем обладают повышенной производительно­стью. Техническая производительность является их главным пара­метром. Оценку производительности погрузчиков непрерывного действия проводят по производительности концевого рабочего обо­рудования, производящего окончательную разгрузку материала. Конструктивно такие погрузчики имеют заборно-погрузочную часть, транспортирующее рабочее оборудование для приема и пере­мещения грузов, смонтированных на самоходных шасси или стацио­нарно. В ряде случаев их размещают на металлоконструкциях кра­нов, являющихся манипуляторами с большой рабочей зоной. Наряду со строительными и горными погрузчиками, используемых в СТП, имеется большая разновидность специальных погрузчиков и разгрузчиков судов, железнодорожных вагонов значительного радиуса действия.

 

На рис. 5.55 представлены различные варианты схем погрузочных устройств.

 

 

Рис. 5.55. Схемы заборно-погрузочных устройств:

а) с нагребающими лапами, б) скребкового типа,

в) роторно-винтового типа; 1 – подошва, 2 – механизм

нагребающих лап, 3 – перегрузочный конвейер, 4 – скребковый

механизм захвата, 5 – роторно-винтовой механизм захвата