2.3.2. Конвейеры порционного волочения с высокими сплошными скребками

Устройство и основные параметры.

На рис. 2.42 показаны конвейеры порционного волочения с высокими сплошными скребками. В конвейере с одной рабочей ветвью (рис. 2.42, а) груз перемещается по желобу 6, укрепленному на станине 5 вдоль нижней ветви вертикально замкнутой цепи 1. Цепь с консольно прикрепленными к ней скребками 2 опирается на катки 8, движущиеся по направляющим 9. Цепь приводится в движение от привода через звездочку 3. Ее предварительное натяжение создается натяжным устройством, воздействующим на звездочку 7. На нижнюю рабочую ветвь груз попадает сверху через свободное пространство между скребками верхней холостой ветви. Разгрузка производится из выпускных отверстий 4 в днище желоба, открываемых и закрываемых шиберными (плоскими) затворами.

В редко применяемых конвейерах с двумя рабочими ветвями (рис. 2.42, б) груз перемещается по верхнему и нижнему желобам в противоположных направлениях, показанных стрелками. Тяговый элемент такого конвейера состоит из двух параллельных вертикально замкнутых пластинчатых Катковых цепей, к которым прикреплены скребки, расположенные симметрично относительно оси катков.

Конвейеры порционного волочения с высокими скребками изготовляют как с открытым (рис. 2.42, а, б), так и с закрытым желобом.

По типажу, разработанному ВНИИПТмашем, предусмотрено изготовление девяти типоразмеров конвейеров с прямоугольными высокими скребками производительностью 30 ... 630 м³/ч при скорости 0.5 м/с, ширине скребков 200 ... 1200 мм, высоте 100 ... 400 мм и шаге 315 ... 800 мм. В конвейерах применены четыре типоразмера тяговых пластинчатых Катковых цепей (ГОСТ 588—81) с ребордными катками и шагом 160, 250, 315 и 400 мм. Конвейеры предназначены для рядовых грузов с наибольшими размерами кусков 50 ... 400 мм. При наибольших размерах кусков 50, 60 и 80 мм применены консольные скребки (соответственно шириной 200, 250 и 320 мм). Для конвейера с шириной скребка 400 мм используют консольные и симметричные скребки, с шириной 500 мм и более — ящичные. Конвейеры со скребками шириной 200 ... 320 и 400 ... 1200 мм имеют скорость соответственно 0,1 ... 1 и 0,5 ... 0,63 м/с. Угол наклона конвейера с нормальными скребками 30 ... 40°, ящичных — до 50°.

Цепи. В качестве тяговых элементов применяют пластинчатые втулочно-катковые цепи с ребордными катками. Используют и другие цепи — пластинчатые роликовые и с гладкими катками, тяговые разборные, круглозвенные, крючковые из литых или штампованных звеньев, снабжая скребки опорными башмаками или катками. Применение катков снижает сопротивление движению и износ опорных элементов. Катки нуждаются в хорошем уходе — периодической смазке, защите подшипников, очистке направляющих путей, так как при попадании на них частиц груза нарушается вращение катков, образуются лыски на их ободе и снижается положительный эффект от их применения.

Скребковое полотно в зависимости от размеров кусков транспортируемого груза и ширины желоба может иметь одну или две тяговых цепи. В одноцепном конвейере цепь, расположенная посередине, мешает загрузке, а с увеличением ширины желоба снижается прочность консольных участков скребков. Поэтому для крупнокусковых грузов необходимо применять двухцепные конвейеры.

Желоба; Желоба изготавливают в основном из листовой стали толщиной 4 ... 6 мм отдельными унифицированными штампованными или сварными секциями длиной 3 .... 6 м. Желоба выполняют прямоугольными или трапецеидальными, а в отдельных случаях полукруглыми! Днище желоба для повышения долговечности делают съемным для замены на новое, наплавляют износостойкими материалами или футеруют плитками из каменного литья, шлакоситалла или других материалов, устойчивых против изнашивания и коррозии. Особое внимание уделяют упрочнению стыков и правильному взаимному расположению секций (устранение уступов в стыках, одностороннего смещения ходовой части). В отдельных случаях желоба изготовляют деревянными.

Ширину желоба надо выбирать с учетом размеров кусков транспортируемого груза. В одноцепных конвейерах по условиям загрузки она должна в 3 ... 3,6 и 5 раз превышать размер соответственно наибольших и средних кусков, а в двухцепных конвейерах — в 2 ... 2,25 и 3 ... 4 раза.

Скребки. Скребки изготовляют из листовой стали толщиной 3...8 мм и усиливают штампованными ребрами жесткости или приваркой прокатных профилей. В отдельных случаях их выполняют из дерева и полимерных материалов. Форма и размеры скребка должны соответствовать сечению желоба. Наиболее часто применяют консольные скребки (рис. 2.42, а), реже симметричные (рис. 2.42,6 и 2.43).

Зазор между скребками и неподвижными элементами желоба (днищем, бортами), во избежание заклинивания цепи твердыми частицами груза, принимают равным 3 ... 8 мм. Соблюдение таких зазоров требует тщательного изготовления и монтажа конвейеров.

Устройства загрузки и разгрузки. Нижнюю рабочую ветвь загружают мелкокусковыми грузами сверху через холостую верхнюю ветвь, а крупнокусковые грузы подают непосредственно на эту ветвь по крутонаклонному лотку (угол наклона 45°). В последнем случае между обеими ветвями должно быть расстояние, достаточное для размещения лотка. Для разгрузки рабочей ветви используют отверстия в днище желоба.

Верхнюю рабочую ветвь загружают засыпкой сверху, а разгружают или через нижнюю холостую ветвь (мелкокусковые грузы), или через отводные лотки, устанавливаемые по бокам нижней холостой ветви (крупнокусковые грузы).

Шиберные затворы в днище желоба открывают и закрывают вручную или снабжают их электромеханическими, гидравлическими и пневматическими приводами. В последнем случае открывание и закрывание могут быть автоматизированы. Затворы могут иметь продольное и поперечное перемещения.

Привод. В рассматриваемых конвейерах применяют электрический привод с передаточными механизмами редукторного типа и предохранительными устройствами (срезной штифт, муфта предельного момента и пр.) для предохранения от поломок при образовании заторов и заклинивании кусков груза в зазорах, а также между цепью и звездочкой.

Натяжные устройства. В конвейерах порционного волочения кроме обычного назначения натяжное устройство должно обеспечивать устойчивое положение скребков при консольном их нагружении усилием, приложенным к рабочей кромке скребка. Г1ри слабом натяжении цепи это усилие может вызвать опрокидывание скребка (рис. 2.4-1) и «всплывание» цепи. Чтобы оно не происходило, момент сил натяжения S_n должен уравновешивать момент силы ', опрокидывающей скребок, т. е. необходимо соблюдение условия

При транспортировании мелкокусковых грузов натяжное устройство может быть винтовым. Для крупнокусковых грузов предпочтительно пружинно-винтовое устройство — оно обеспечивает отход натяжной звездочки при заклинивании кусков груза.

Расчет конвейеров. Исходные данные и задачи, решаемые при конструировании и расчете скребковых конвейеров рассматриваемого

типа, аналогичны исходным данным и задачам, решаемым при конструировании и расчете пластинчатых конвейеров.

Определение скорости полотна. Скорость полотна принимают с учетом свойств груза (абразивность) и производительности конвейера в пределах 0,1 ... 1 м/с.

Определение размеров желоба. Площадь поперечного сечения желоба F и его размеры определяют по заданной производительности Q конвейера и выбранной скорости v груза с учетом неполного заполнения желоба. Легкосыпучие, зернистые и пылевидные грузы располагаются перед скребком отдельными порциями (рис. 2.45, а), называемыми телами волочения. Каждая порция выжимается скребком вверх. Если порция велика, возможно, пересыпание груза через скребок и ссыпание в стороны. Поэтому высота h тела волочения должна быть меньше высоты скребка и желоба . Плохосыпучие кусковые грузы меньше подвержены перемешиванию и перемещаются более равномерным слоем (рис. 2.45, б), но и его высота h не должна превышать высоты желоба h_ж. С увеличением угла β наклона конвейера объем груза перед скребком уменьшается (рис. 2.45, б), что приводит к снижению производительности.

С учетом изложенного площадь (м²) поперечного сечения желоба

,

где Q — производительность конвейера, т/ч; v — скорость движения, м/с; ρ— насыпная плотность груза, т/м³; — коэффициент заполнения желоба горизонтального конвейера; С₃ — коэффициент, учитывающий уменьшение производительности конвейера с увеличением угла его наклона.

Полезное использование объема желоба можно оценивать обобщенным коэффициентом .

Тогда (2.97)

Ориентировочно , (2.98)

где (β — условный угол, равный соответственно 60 и 85° для хорошо сыпучего и плохосыпучего груза,

Для конвейеров с высокими скребками ширину желоба принимают

, (2.99)

где k_h = 2,4 ... 4,5 — коэффициент высоты желоба (меньшие значения для одноцепшых конвейеров, большие — для двухцелных),

Поскольку F = Bh_ж,

. (2.100)

Значение В, полученное по выражению (2.100), округляют до ближайшего большего по нормальному ряду 200, 250, 320, 400, 500, 650, 800, 1000 и 1200 мм. Оно должно также удовлетворять условию, учитывающему кусковатость груза: — для рядовых грузов и —для сортированных.

Определение производительности конвейера. При поверочном расчете производительность конвейера (т/ч) определяют по формуле

(2.101)

Тяговый расчет. Тяговый расчет конвейера ведут методом, изложенным в п. 3.11. Натяжение тягового элемента можно определять по формулам (2.75)—(2.78). Расчет начинают с точки наименьшего натяжения цепи которое принимают из условия предотвращения поворота скребков

S_min = 3... 10 кН.

Положение точки наименьшего натяжения цепи определяют так же, как и для пластинчатых конвейеров. При этом принимают коэффициент сопротивления ходовой части w= 0,1 ...0,15 для цепного полотна с катками и w = 0,25 — для полотна без катков.

Сила сопротивления перемещению полотна (тяговых цепей со скребками) на прямолинейном участке трассы

, (2.102)

где и q — распределенные массы скребкового полотна и перемещаемого груза, кг/м; , _ж — коэффициенты сопротивления движению соответственно ходовой части и груза по желобу, L_Г — длина расчетного участка конвейера; Н — высота подъема на расчетном участке (знак «плюс» — при подъеме груза, «минус» — при опускании).

Значение q₀ определяют по данным каталогов или прямым расчетом масс движущихся частей по данным чертежей. Ориентировочно можно принимать

(2.103)

где = 0,5 ... 0,6 — для одноцепных и = 0,6 ... 0,8 — для двухцепных конвейеров.

Коэффициент сопротивления движению груза по желобу

. (2.104)

где f_в — коэффициент трения перемещаемого груза о стенки желоба; h — усредненная высота слоя груза в желобе; В — ширина желоба; — коэффициент бокового давления;

, (2.105)

где — эмпирический коэффициент, равный 1 и 1,1 .., 1,2 соответственно для стационарных и передвижных (с учетом перекоса става) конвейеров; v — скорость цепи; f— коэффициент внутреннего трения насыпного груза.

Силу сопротивления движению полотна на. отклоняющих звездочках определяют по формуле (1.88), а сопротивление выпуклых криволинейных участков направляющих по формуле (1.99). По той же формуле рассчитывают сопротивление контршин вогнутых участков направляющих, если радиус изгиба R± вычисляют по выражению (1.100). При силу сопротивления вогнутых участков не учитывают (в этом случае сила сопротивления изгибу цепи компенсируется уменьшением давления катков на направляющие рельсы, так как равнодействующая усилий натяжения на горизонтальном и наклонном участках направлена вверх).

Определение натяжения в характерных точках трассы, окружного тягового усилия на приводных звездочках и мощности двигателя, расчетных натяжений тягового элемента и тяговой цепи производится по тем же зависимостям, что и для пластинчатых конвейеров [формулы (2.75)—(2.78), (2.85)—(2.93)]. При вычислении динамического усилия по формуле (2.88) для скребковых конвейеров принимают несколько меньшее значение коэффициента k', учитывающего участие массы перемещаемого груза в колебательном процессе (= 0,3 ... 0,5).

Пример расчета конвейера. Рассчитать скребковый конвейер порционного волочения с высокими скребками, предназначенный для транспортирования рядопого среднекускового каменного угля.

Исходные данные. Транспортируемый груз — рядовой среднекусковой плохосыпучий. Трасса конвейера — простая (рис. 2.46), без подъемов и спусков. Загрузка осуществляется засыпанием через верхнюю (холостую) ветвь в начале конвейера, разгрузка — через днище в желобе в конце нижней рабочей ветви. Условия эксплуатации конвейера тяжелые (на открытом воздухе, абразивная среда).

Расчетная производительность конвейера Q = 17 т/ч; геометрические параметры трассы: L_r = 20 м; угол наклона β = 0.

Проработка задания. Размер типичных кусков груза а' = 75 мм = 0,075 м; насыпная плотность груза = 0,9 т/м³; угол естественного откоса груза в покое = 40°; коэффициент трения груза о стенки и днище желоба f_B = 0,6; коэффициент внутреннего трения насыпного груза f = 0,75. Рис. 2.46. Схема для расчета конвейера

Для заданных условий (небольшая производительность) выбираем одно-цепной конвейер с тяговой пластинчатой цепью, снабженной ребордными катками на подшипниках скольжения. С учетом условий использования — малая производительность, повышенная абразивность (рядовой уголь содержит породу с повышенной абразивностыо) — принимаем скорость скребкового полотна = 0,25 м/с.

Определение размеров желобов. Обобщенный коэффициент использования сечения желоба [см. формулу (2.98)]

где β — 85° — условный угол для плохосыпучего груза.

Площадь поперечного сечения желоба [см. формулу (2.97)]

M².

По аналогии с существующими конструкциями для одиоцепного конвейера принимаем коэффициент высоты желоба Требуемая ширина желоба [см. формулу (2.100)]

M.

Проверяем ширину настила по гранулометрическому составу груза:

M.

По нормальному ряду принимаем В = 0,25 м.

Высота желоба

М

Принимае = 100 мм.

Увеличение принятой ширины желоба против значения, подсчитанного по формуле (2.100), невелико. Поэтому пересчет скорости конвейера по формуле (2.74) не требуется.

Определение расчетной распределенных масс. Распределенная масса груза

.

Распределенная масса скребкового полотна (тяговой цепи со скребками) [см. формулу (2.103)]

,

где коэффициент для одноцепного конвейера.

Определение расчетных коэффициентов. При эксплуатации в тяжелых условиях по табл. 2.6 принимаем коэффициент сопротивления движению ходовой части на ребордных катках с подшипниками скольжения. Коэффициент бокового давления груза рассчитываем по формуле (2.105) при эмпирическом коэффициенте (стационарный конвейер)

,

Вычисляем коэффициент сопротивления движению груза по желобу по формуле (2.104).при усредненной высоте слоя груза в желобе ( = 0,1 м — высота желоба; = 0,85 — обобщенный коэффициент использования сечения, определенным выше):

Коэффициент сопротивления при огибании звездочек ( = 180°) k₂ = 1,08.

Определение точки с наименьшим натяжением тягового элемента. Для горизонтального конвейера со схемой трассы, показанной на рис. 2.46, наименьшее натяжение тягового элемента будет в точке его сбегания с приводной звездочки (в точке 0 холостой ветви),

Из условия предотвращения поворота скребков и с учетом малой производительности конвейера принято усилие в этой точке S_o = 3 кН = 3000 Н (минимальное из рекомендуемых значений).

Определение натяжений в характерных точках трассы. При обходе трассы от точки 0 (см. рис. 2.46) по направлению движения скребкового полотна согласно формулам (2.75), (2.76) и (2.102) получаем

Определение окружного тягового усилия на приводной звездочке и мощности привода. Согласно формуле (2.85) тяговое усилие на приводной звездочке

При коэффициенте запаса = 1,15 и КПД привода конвейера = 0,9 находим мощность двигателя по формуле (2.86)

кВт.

Определение расчетного натяжения тяговой цепи и ее выбор. По аналогии с существующими конструкциями выбираем тяговый элемент, состоящий из одной пластинчатой цепи с шагом t = 200 мм = 0,2 м; приводную звездочку с числом зубьев Z₀ = 6. При заданной схеме конвейера максимальное натяжение тяговой цепи

S_max = S_h6 = 6535 Н.

Для определения динамического усилия цепи S_ДИН, по формуле (2.88) принимаем К_И — 1,5; длину контура тягового элемента находим по формуле (2.89): ; массу груза, находящегося на конвейере, вычисляем по формуле (2.90): m_Г = qL/2 — 18,940/2 = = 378 кг, а массу ходовой части конвейера по формуле (2.91)кг. Тогда

Расчетное натяжение тяговой цепи [см. формулу (2.87)]

По ГОСТ 588—81 (см. табл. 1.5) выбираем катковую цепь М56 с разрушающей нагрузкой =56 кН = 56 000 Н.

Коэффициент запаса прочности выбранной цепи [см. формулу (2.93)

где 16 ... 71- допускаемый запас прочности тяговых цепей конвейеров, не имеющих наклонных участков.

По ГОСТ 588—81 выбранная цепь имеет следующие основные параметры и размеры: шаг 200 мм; диаметр валка 10 мм; диаметр втулки 15 мм; диаметр катка 42 мм; диаметр реборды катка 55 мм; распределенная масса 2,38 кг/м.

Определение остальных параметров (расчет натяжного устройства, режимов пуска и торможения и др.), выбор двигателя и других элементов конвейера производятся в соответствии с рекомендациями, изложенными в п. 1.3.