2.3. СКРЕБКОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

2.3.1. Общие сведения

Принцип действия, разновидности. Скребковые конвейеры составляют значительную группу машин непрерывного транспорта, основанных на принципе волочения транспортируемого груза / (рис. 2.39) по желобу 2, плоскому настилу или подстилке из груза при помощи скребков 3, прикрепленных к тяговому элементу 4. В скребковых конвейерах реализовано несколько модификаций этого принципа (рис. 2.40), отличающихся по характеру взаимодействия скребкового полотна с грузом и конструкции скребков, желоба и тягового элемента.

При одной из них (рис. 2.40, а) груз 6 перемещают сплошные прикрепленные к цепи 4 высокие скребки /, опирающиеся катками 3 на направляющие 2. Высокими называют скребки высотой, равной высоте боковых стенок (бортов) желоба или превышающей ее. Груз при этом движется отдельными порциями перед каждым скребком. При перемещении происходит его трение о днище и боковые стенки желоба 5, перемешивание и измельчение, что связано со значительными затратами энергии. Высота порции груза, называемой телом волочения, в этом случае ограничена высотой борта желоба (которая меньше высоты скребков), так как с превышением ее груз пересыпается через борта. Конвейеры, выполненные по данной схеме, называют конвейерами порционного волочения с высокими сплошными скребками.

К ним относятся и конвейеры, скребки которых снабжены вертикальными боковыми стенками (см. рис. 2.40, б), образующими подвижные борта, а желоб заменен плоским днищем. Груз перемещается отдельными порциями высотой, ограниченной высотой подвижных бортов. Замена неподвижных бортов подвижными снижает силу сопротивления движению, так как груз трется только о днище, уменьшаются его перемешивание и крошение, а также общие затраты энергии на перемещение. Скребки вместе с боковыми стенками имеют форму ящиков без дна. Поэтому конвейеры с такими скребками называют ящичными или конвейерами с подвижными бортами.

Применяются и низкие скребки 1 (рис. 2.40, в), высота которых в несколько раз меньше высоты бортов желоба 5. Груз образует сплошное тело волочения высотой, превышающей высоту скребка. Процесс сплошного волочения основан на том, что сила сцепления верхнего свободного слоя В груза с нижним принудительно перемещаемым слоем Н, действующая на границе этих слоев, превышает сумму силы трения N_ж верхнего'«свободного слоя о стенки желоба и усилия , затрачиваемого на подъем или спуск (при движении вверх ставят знак «плюс», вниз — «минус») свободного слоя груза,

(2.95)

Иначе говоря, перемещение слоя груза, расположенного над цепью со скребками, в данном случае обеспечивается потому, что усилие продергивания скребкового полотна сквозь толщу груза оказывается больше силы сопротивления движению указанного слоя.

Конвейеры, основанные на этом принципе, называют конвейерами сплошного волочения с низкими скребками. Груз, перемещаемый ими, меньше подвержен перемешиванию и крошению, чем в конвейерах с высокими скребками. Груз засыпается в желоб через холостую ветвь 7 и отверстие в крышке 8.

Силу сцепления скребкового полотна с грузом можно увеличить, если скребкам придать форму, аналогичную контуру желоба (рис. 2.40, г). Это повышает волочащую способность скребкового полотна и позволяет выполнять конвейер крутонаклонным и вертикальным. Конвейеры, основанные на таком принципе, называют конвейерами сплошного волочения с контурными скребками.

Сила сцепления F_c (рис. 2.40, в) зависит от свойств транспортируемого груза: связности, скатываемости, угла естественного откоса. Использование низких и контурных скребков эффективно не для всех грузов. Наиболее универсальными являются конвейеры со сплошными скребками (рис. 2.40, д). Такой скребок, полностью перекрывая сечение желоба (обычно трубу), обеспечивает эффективное перемещение сыпучего груза независимо от указанных свойств, при заполнении им всего сечения желоба. Конвейеры с такими скребками называют трубчатыми со сплошными скребками.

Конвейеры малой производительности (до 5 т/ч) перемещают груз в трубе волочением круглозвенной цепью без скребков (рис. 2.40, е).

Тяговый орган конвейеров со скребками, показанными на рис. 2.40, а—д, совершает непрерывное поступательное движение. Стремление сократить длину цепей или полностью освободиться от этих наиболее изнашиваемых частей конвейера привело к появлению принципов транспортирования, схематически показанных на рис. 2.41. По обеим схемам тяговый орган совершает возвратно-поступательные движения. По первой схеме (рис. 2.41, а) скребок 2 при движении вперед по ходу перемещения груза занимает перпендикулярное положение к тяговому элементу — штанге / и транспортирует порцию груза в заданном направлении; при движении назад скребок поворачивается, приближаясь к тяговому элементу, и свободно проходит сквозь груз.

При повторном движении вперед скребок снова занимает перпендикулярное положение и увлекает соседнюю, следующую по ходудвижения порцию груза. В конвейерах, выполненных по этой схеме, гибкий тяговый элемент на прямолинейных участках трассы может быть заменен полностью или частично штангами 1, к которым шарнирно прикреплены скребки.

Такие конвейеры называют штанговыми или штангово-скребковыми.

В штанговых конвейерах со сложными трассами гибкий элемент имеется только на поворотных (криволинейных) участках, что позволяет во много раз сократить длину цепей.

При транспортировании связных грузов, например витой металлической стружки, соломы, скребки при обратном ходе могут увлекать груз назад. Для удержания груза желоба 4 снабжают специальными устройствами — съемниками («ершами») 3, препятствующими его движению в обратном направлении (рис. 2.41, б). Аналогичную конструкцию имеют скребки 2, прикрепленные к штанге. Конвейеры, выполненные по этой схеме, называют ершовыми.

Скребковые конвейеры бывают стационарные, передвижные колесные, переносные, разборные, подвесные, поворотные и встроенные в машины.

В качестве гибких тяговых элементов в них в основном используют цепи (реже канаты и ленты). При цепном тяговом элементе шаг скребков кратен шагу цепи.

По конфигурации трассы скребковые конвейеры разделяют на горизонтальные, наклонные, вертикальные и комбинированные (с горизонтальными, вертикальными и наклонными участками). Их выполняют с одной и с двумя (верхней и нижней) рабочими ветвями, одностороннего действия и реверсивными. По числу цепей в тяговом элементе скребковые конвейеры бывают одно-(с одним цепным контуром), двух- (с двумя) и трехцепные (с тремя параллельными цепными контурами).

По расположению цепи в пространстве одноцепные конвейеры выполняют вертикально замкнутыми (с замыканием цепи в вертикальной плоскости) и горизонтально замкнутыми. По конструкции желоба они бывают открытыми и закрытыми (герметичными), в отдельных случаях могут не иметь желоба (скребковые погрузчики и разгрузчики с движением скребков по грузу).

Основные параметры. Большие сопротивления движению и повышенный износ желоба, цепей и скребков ограничивают скорость, длину и производительность скребковых конвейеров. Обычно их скорость составляет 0,16 ... 0,4 м/с и лишь в редких случаях (конвейеры для перемещения каменного угля и зерновых продуктов) достигает 1 м/с. Длина транспортирования, как правило, не превышает 100 м, в отдельных случаях (конвейеры для уборки навоза) достигает 200 м; производительность конвейеров колеблется в широких пределах: от нескольких тонн в час до 350 т/ч, в редких случаях — до 900 т/ч. Углы наклона трассы при обычной форме скребков могут достигать 40^º, а в конвейерах с контурными скребками — 90°. Скребковые конвейеры по сравнению с ленточными и пластинчатыми имеют малую высоту сечения (высота горизонтально замкнутого конвейера почти равна высоте скребка).

Преимущества и недостатки.Преимуществами скребковых конвейеров являются простота конструкции, малая высота, безопасность, возможность транспортирования разнообразных грузов (хорошо сыпучих, связных, порошкообразных, острокромочных, химически активных и ядовитых, горячих и при низкой температуре) по сложным трассам без перегрузки; герметичность, отсутствие пыления, пожаро - и взрывоопасности, потерь и загрязнения груза; простота автоматизации загрузки и разгрузки во многих точках трассы.

К недостаткам можно отнести измельчение грузов (в меньшей степени у конвейеров сплошного волочения с низкими скребками), значительный расход энергии, повышенный износ движущихся частей и желобов (особенно при перемещении абразивных грузов), шум, создаваемый при трении груза и элементов конвейера о желоб и направляющие, возможность образования заторов груза и заклинивания скребкового полотна в конвейерах с закрытым желобом.

Области применения. Скребковые конвейеры используют для транспортирования самых разнообразных грузов, как легкосыпучих, мелко-, средне- и крупнокусковых, так и связных. По универсальности применения они занимают одно из первых мест среди машин непрерывного транспорта, а по длине рабочего органа их общая протяженность приблизительно на порядок выше, чем ленточных.

Для крупно- и среднекусковых сыпучих и связных грузов используют конвейеры с открытым желобом, для мелкокусковых, зернистых и пылевидных — преимущественно закрытые герметичные.

Конвейеры порционного волочения с высокими скребками применяют в угольной и пищевой промышленности. Конвейеры сплошного волочения с низкими скребками и герметичными желобами используют в пищевой промышленности (транспортирование зерновых культур, муки, отрубей, комбикормов и их многочисленных ингредиентов), в химической промышленности (транспортирование карбида кальция, извести, горячего колчеданного огарка, гранулированной сажи, кальцинированной соды, удобрений, ядохимикатов и др.), в целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности (транспортирование серы, глинозема, молотой извести, мела, древесной щепы, опилок и др.), в металлургической промышленности (транспортирование бокситов, кокса, измельченной руды, концентратов и огарков цветных металлов и т. д.), в литейных цехах (транспортирование формовочной земли, пылевидной глины, песка), в производстве строительных материалов (транспортирование измельченной сухой глины, мелкого гравия, извести, мела, цемента, песка, молотого камня и др.), в энергетике (транспортирование мелкого угля, фрезерного торфа, каменноугольной пыли, золы, котельной пыли), на ■ железнодорожном и водном транспорте (погрузочно-разгрузочные работы с зерном, удобрениями, мелким углем, песком и т. д.).

Передвижные конвейеры с низкими скребками и открытыми желобами широко применяют в горной промышленности для транспортирования полезных ископаемых в лавах и забоях.

Стационарные конвейеры с открытыми желобами используют для приготовления кормов и очистки помещений животноводческих ферм, для перемещения связных грузов (силоса, свекловичного жома, навоза и др.). вызывающих интенсивную коррозию деталей тягового элемента. В сельском хозяйстве широко применяют передвижные колесные скребковые конвейеры для погрузки картофеля, силоса, кукурузы в початках, мелких штучных грузов и т. п. Однако самыми распространенными являются скребковые конвейерные устройства, встроенные в различные сельскохозяйственные машины (комбайны, разбрасыватели органических и минеральных удобрений и т. д.). Меньшее распространение получили трубчатые и штанговые скребковые конвейеры. Их используют для подачи кормов (трубчатые), уборки навоза (штанговые), а также для уборки стружки (ершовые).