2.8.2. Ковшовые элеваторы
Устройство. Для подъема насыпных грузов предназначены ковшовые элеваторы (см. рис. 2.83, а), имеющие тяговый элемент 5 (ленты или цепи), к которому прикреплены ковши 9. Лента приводится в движение барабаном 1 (а цепь звездочкой), соединенным муфтой с приводом 12. Необходимое прижатие ленты к барабану создается силой тяжести движущихся частей элеватора и транспортируемого груза, а также усилием натяжного устройства 7. Насыпной груз через загрузочный патрубок 8 засыпается в ковш или подается в нижнюю часть (башмак) элеватора и зачерпывается ковшами, поднимается вверх и выдается через разгрузочный патрубок, расположенный в головной части 2. В кожухе элеватора имеются люки 10 для осмотра и ремонта - рабочих элементов.
Расположение загрузочного патрубка 8 на нижней части кожуха 4 может быть высоким и низким. Высокий патрубок имеет днище под углом 60° к горизонтали и предназначен для загрузки влажных плохосыпучих грузов. У низкого патрубка днище расположено под углом 45°, и через него подаются сухие хорошо сыпучие грузы.
Разгрузочные патрубки прикреплены к верхней части кожуха (головке) элеваторов и снабжены боковыми люками 3 для осмотра и очистки. Нижние кромки разгрузочного патрубка окантованы уголками, образующими фланец, к которому крепят самотечные трубы приемных устройств.
При перерыве в подаче электрического тока загруженное полотно с ковшами элеваторов, не имеющих предохранительных устройств, может переместиться вниз под действием силы тяжести груза, что в тяжелых элеваторах приводит к аварии. Для предотвращения этого применяют тормоза 11 и стопорные устройства. Закрытые колодочные тормоза выполняют электромагнитными или с гидротолкателями и устанавливают на входном валу редуктора 14, а остановы — непосредственно на валу приводного барабана (звездочки). Применяют центробежно-храповые и роликовые остановы.
К противоаварийным устройствам относятся также сигнализаторы завала загрузочного патрубка транспортируемым грузом. Для предохранения элементов элеватора от поломок в случае застопоривания тягового элемента (завал приемной части грузом или попадание в ковши посторонних предметов вроде лома и т. п.) применяют срезные пальцы, встраиваемые в элементы привода.
В СССР выпускаются ленточные и цепные элеваторы производительностью 3 ... 70 т/ч. Ленточные элеваторы модели ЛГ-160 оснащены глубокими расставленными ковшами шириной 160 мм с шагом а = 320 мм и имеют производительность 8 ... 13 т/ч. Ту же производительность дают цепные элеваторы модели ЦГ-160 с аналогичными ковшами вместимостью 1,1л. Производительность соответствующих элеваторов с мелкими ковшами моделей ЛМ-160 и ЦМ-160 меньше на 3... 5 т/ч при тех же скоростях движения 0,8 ... 1,6 м/с. Более мощные элеваторы моделей ЛГ-400 и ЦТ-400 обеспечивают производительность 52 ... 70 т/ч при скорости 1 ... 2 м/с; производительность аналогичных элеваторов с мелкими ковшами моделей ЛM-400 и ЦМ-400 равна 36 ... 50 т/ч.
В ГОСТ 10190—79 приведены параметры ковшовых элеваторов для зерна и муки (эти элеваторы носят название норий) производительностью 5 ... 500 т/ч, используемых на зернохранилищах, а также на мукомольных, комбикормовых предприятиях при высоте подъема до 60 м и скорости ковшей до 4 м/с.
Способы наполнения и разгрузки. Существуют два способа наполнения ковшей: зачерпыванием и насыпанием. Процесс зачерпывания протекает при обходе ковшами нижнего барабана элеватора и создает дополнительную нагрузку на ковши и тяговый элемент. Силу сопротивления (Н) зачерпыванию определяют по эмпирической формуле
где q — распределенная масса груза, кг/м; kзач — удельная работа зачерпывания, Н·м/кг, kзач = 1,25 ... 2,5 для мелкофракционных грузов (до мелкокусковых) и kзач = 17,5 ... 4,0 для среднекусковых грузов при скорости ковшей 1 ... 1.25 м/с, причем меньшие значения kзач принимают для двухцепных элеваторов, а большие — для одноцепных и ленточных.
По способу разгрузки ковшей различают элеваторы с центробежной, самотечной свободной и самотечной направленной разгрузкой. Центробежную разгрузку применяют в быстроходных элеваторах. При обходе ковшами верхнего барабана (звездочек) происходит выбрасывание насыпного груза из ковшей под действием центробежной силы.
Центробежная разгрузка может быть как у наклонных, так и у вертикальных элеваторов. Самотечную свободную разгрузку применяют только в элеваторах, холостая ветвь которых наклонена (в наклонных элеваторах, комбинированных вертикально-наклонных или двухцепных элеваторах с отклоняющими звездочками, см. рис. 2.83, в). Самотечная направленная разгрузка (см. рис. 2.83, г) осуществляется при помощи лотка, образованного торцовой стенкой с бортами впереди идущего опрокинутого, вплотную расположенного ковша. Эту разгрузку применяют в тихоходных элеваторах, которые могут быть как вертикальными, так и наклонными.
Тихоходные элеваторы с расставленными ковшами могут иметь только самотечную свободную разгрузку, а поэтому должны быть наклонными, хотя бы в верхней части. При использовании двух цепных элеваторов в зоне разгрузки необходимо устанавливать отклоняющие звездочки.
Элеваторы с сомкнутыми ковшами выполняют только тихоходными; они имеют самотечную направленную разгрузку, могут быть вертикальными и наклонными. Ковши загружаются насыпанием. В качестве тяговых органов этих элеваторов обычно используют одну или две цепи, но можно применять и ленту.
Тяговые элементы. В качестве тягового элемента ленточных элеваторов используют тканевую прорезиненную многопрокладочную ленту (ГОСТ 20—76), реже проволочно-сетчатую ленту. В цепных элеваторах применяют пластинчатые (ГОСТ 588—81, с шагом 100 ... 630 мм) и круглозвенные сварные (ГОСТ 2319 — 81) цепи из стали диаметром 16 ... 28 мм с термической обработкой. В вертикальных элеваторах используют втулочные и втулочно-роликовые цепи, а в наклонных элеваторах — втулочно-катковые. Круглозвенные сварные цепи, а также специальные пластинчатые цепи с увеличенными зазорами (0,4 ... 0,6 мм) между пальцем и втулкой применяют при транспортировании грузов, содержащих абразивную пыль или вызывающих коррозию деталей цепей.
Ковши. В элеваторах применяют ковши с цилиндрическим днищем (рис. 2.85, б), остроугольные или с полукруглым днищем с бортами на торцовой стенке (ГОСТ 2036—77) и жалюзийные (рис. 2.85, а).
Ковши с цилиндрическим днищем бывают глубокие и мелкие. Глубокие ковши применяют для подъема сухих хорошо сыпучих грузов (песка, зерна и т. п.), а мелкие — для влажных плохо-сыпучих и слеживающихся грузов. Остроугольные и с полукруглым днищем с бортами ковши предназначены для тяжелых кусковых абразивных грузов. Ковши крепят к тяговым органам болтами и гайками, причем с лентой их соединяют специальными болтами с плоской головкой. Ковши изготовляют из листового металла толщиной до 6 мм или отливают из ковкого чугуна.
Привод. Привод ковшового элеватора состоит из электродвигателя 13 (см. рис. 2.83, а), редуктора 14 и муфт 15. Вал электродвигателя соединен с входным валом редуктора упругой муфтой, а выходной вал редуктора с приводным валом элеватора — зубчатой муфтой.
Приводные барабаны и звездочки ковшовых элеваторов расположены в верхней секции кожуха (головке). В исключительных случаях, когда привод элеватора невозможно разместить наверху, допустимо располагать приводные барабаны и в нижней части кожуха, но следует иметь в виду, что это ведет к увеличению натяжения гибкого органа и потерь в подшипниках.
Диаметр (мм) приводного барабана принимают в зависимости от скорости движения и способа разгрузки ковшей с учетом рекомендуемого соотношения
Dб = (125 ... 150)iп
где iп — число прокладок ленты.
Диаметр приводного барабана округляют до ближайшего большего или меньшего размера из ряда размеров барабанов по ГОСТ 22644—77, Числа г0 зубьев звездочек выбирают из следующего ряда: 6, 8, 10, 12, 13, 14, 16, 20.
Натяжные устройства. В ковшовых элеваторах применяют винтовые и пружинно-винтовые натяжные устройства. Ход натяжного устройства 200 ... 500 мм. Натяжные барабаны ленточных элеваторов выполняют с решетчатым ободом для предохранения от налипания на обод частиц насыпного груза. В ленточных ковшовых элеваторах применяют также рычажно-грузовое натяжное устройство, автоматически поддерживающее постоянное натяжение ленты, что важно при наличии фрикционного привода.
В двухцепных элеваторах одна из звездочек крепится на натяжной оси шпонкой, а вторая может свободно поворачиваться вокруг оси для самоустановки и компенсации неточностей изготовления и сборки комплекта приводного вала и цепей.
Направляющие шины. Направляющие шины 6 (см. рис. 2.83, а) крепят к кожуху наклонных и вертикальных элеваторов. В наклонных элеваторах они расположены по всей высоте и служат опорой катков цепей. По концам шины имеют приемные скругления, обеспечивающие плавный вход на них катков пластинчатой цепи. В вертикальных элеваторах направляющие шины выполнены в виде коротких отрезков и служат для ограничения поперечного раскачивания лент или цепей с ковшами.
Расчет элеваторов. Определение производительности, скорости тягового элемента и размеров ковшей. Производительность ковшового элеватора вычисляют по формуле (1.36) при значении q, найденном по формуле (1.39). Скорость тягового элемента υ и параметры ковша выбирают по табл. 2.10 и 2.11.
Коэффициент наполнения ковшей ψ принимают в пределах 0,4 ... 0,85 в зависимости от транспортируемого груза (см. табл. 2.10).
Ширину и шаг а ковшей определяют по табл. 2.11 в зависимости от требуемой емкости на 1 м длины ковша iк/а (где iк — вместимость ковша, л, а — в м) и типа ковша.