15.3. Основы теории качающихся конвейеров

Режимы работы качающихся конвейеров [17] определяются коэффициентом режима работы Г, который характеризует динамические нагрузки на элементы конвейера и кинематику движения груза на несущем элементе:

, (15.4)

где а — амплитуда колебаний грузонесущего элемента, м; — угловая скорость возбудителя колебаний, рад/с;— угол направления колебаний (см. рис. 15.2, 15.6);— угол наклона грузонесущей плоскости к горизонту; g=9,81 м/с². Для горизонтальных конвейеров.

При Г менее 1 груз будет лежать на колеблющейся плоскости, и перемещаться, не отрываясь от нее (режим инерционных конвейеров); при Г более 1 груз будет отрываться от колеблющейся плоскости и перемещаться микробросками (режим вибрационных конвейеров); при Г=1 условия движения груза будут неопределенными.

Для вибрационного конвейера оптимальные значения Г, при которых обеспечивается наиболее эффективное движение частиц груза при минимальных динамических нагрузках, находятся в пределах 1...3.3. Рекомендуемые значения коэффициента Г приведены в табл. 15.3.

В качающихся конвейерах с постоянным давлением груза на дно желоба (см. рис. 15.1) процесс перемещения груза состоит из отдельных этапов. В период времени t₁прямого хода желоба находящийся в нем груз движется вместе с ним без скольжения. Начиная от точки А груз по инерции продолжает двигаться вперед с некоторым замедлением даже и при обратном ходе желоба, который как бы выскальзывает из-под груза. На участке В — С груз скользит по желобу назад, а на участке С — D движется назад вместе с желобом. Груз движется вперед в течение времениt₁+t₂и назад — в течение небольшого промежутка времениt₃+t₄.

Табл. 15.3. Значения коэффициента Г [к формуле (15. 4)]

Конструкция конвейера	Тип привода	Вид груза
		пылевидный и порошкообразный	кусковой
Однотрубные (одножелобные) легкого и среднего типов (при т/ч) подвесной и опорной конструкций То же, тяжелого типа (при Q>50 т/ч) Двухтрубные и однотрубные уравновешенные, легкого и среднего типов (при т/ч им) То же, тяжелого типа (при Q>50 т/ч иL>20м)	Центробежный или электромагнитный То же Эксцентриковый То же	3,0...3,3 2,0...2,5 1,6...2,8 1,3...2,5	2,8...3,0 1,8...2,3 1,5...2,5 1,2...2,0

Время t₃+t₄должно быть минимально, чтобы в итоге обеспечивалось перемещение груза вперед за весь период времени Г. Груз будет двигаться вместе с желобом при условиигде а_ж— ускорение желоба,f_o— коэффициент трения груза по желобу в покое. Груз будет скользить по желобу вперед при условии, гдеf_д— коэффициент трения груза по желобу в движении. Давление груза на дно желоба, а также сила трения между ними постоянны.

Средняя скорость движения груза по горизонтальному желобу (м/с)

, (15.5)

где S — путь (м), проходимый грузом за один оборот вала кривошипа, определяемый по диаграмме скорости (см. рис. 15.1, в), и равный заштрихованной площади фигуры АСВА, ограниченной кривой скорости и абсциссой времени:

, (15.6)

где и— масштабные коэффициенты скоростей и времени, м/(с^.мм), с/мм; А —площадь фигуры АСВА, мм²;n_кр—частота вращения приводного вала, мин^-1.

Диаграммы скоростей и ускорений, приведенные на рис. 15.1, строятся графоаналитическим методом, излагаемым в курсе теории механизмов и машин.

Радиус ведущего кривошипа, а следовательно, и амплитуду колебания желоба принимают г=а=50...15О мм; частота вращения ведущего вала (частота колебаний) —40...50 мин^-1.

В горизонтальных конвейерах (см. рис. 15.2) для обеспечения перемещения груза вперед при прямом и обратном ходе ускорение желоба выбирается таким, чтобы: а) груз не отрывался от желоба и б) сила инерции груза в период замедления прямого хода желоба (участок АВ) была больше силы трения груза о желоб и обеспечила бы грузу движение вперед также и при обратном ходе желоба. Первое условие обеспечивается при

, (15.7)

второе условие — при

, (15.8)

где n_кр— частота вращения кривошипа, мин^-1(рекомендуетсяn_кр= 300...400 мин^-1);а— амплитуда колебания желоба, равная радиусу кривошипа, м:а=r= 10...20 мм.

При соблюдении этих условий груз будет двигаться вперед со скоростью отдельно от желоба. Средняя скорость движения груза в горизонтальном желобе (м/с)

, (15.9)

где fд — коэффициент трения груза о дно желоба в движении (для угля и рудыfд=0,35).

Частота и амплитуда колебаний вибрационных конвейеров выбираются из табл. 15.4 в зависимости от типа привода и транспортируемого груза.

На виброконвейерах среднего и тяжелого типов преимущественно применяется резонансная настройка упругой системы, при которой частота возмущающей силы вибропобудителя (вибратора, вибропривода) и частота собственных колебаний упругой системы_осовпадают или их отношение находится в пределах 0,85... 1,25. При этом обеспечивается малый расход энергии при установившейся работе конвейера, его высокая производительность, однако требуются значительные пусковые усилия из-за большой жесткости упругой системы.

При зарезонансной настройке, когда >>_о, жесткость упругой системы невысокая, пусковые усилия невелики, однако имеет место повышенный расход энергии при установившемся режиме работы конвейера. При пуске и остановке конвейера, когда система проходит через область резонанса, возможно значительное увеличение напряжений в ее упругих элементах. Зарезонансная настройка применяется для подвесных конструкций и в опорных конвейерах легкого типа. Дорезонансная настройка (<<_о) применяется редко.

В соответствии с ИСО 1815—75 и ИСО 1049—75 число колебаний в минуту и соответствующий ход (амплитуда) а(мм) подвесных виброконвейеров должны выбираться из ряда: при частоте колебаний 750, 1000, 1500, 3000 и 6000 ход соответственно должен находиться в. пределах 5...32; 2.5..17; 1.2...8; 0.3...3 и 0.07...1.

Угол направления колебаний принимается в зависимости от их частоты: при частоте, большей или равной 1000 мин^-1,=20...25°, при частоте, меньшей 1000 мин^-1,=30...35°, в среднем принимают=30°.

Табл; 15.4. Амплитуда и частота колебаний вибрационных конвейеров

Тип привода-вибропобудителя	Частота колебаний, мин-1	Амплитуда колебаний для грузов, мм
		пылевидных и порошкообразных	кусковых
Электромагнитный	3000	0,75...1,2	0,75...1,0
Электромеханические:
центробежный	2800	0,8...1,2	0,8...1,0
дебалансный	1500	2...4	1,5...2,5
Центробежный:
направленного действия	1500...1000	2...4	2...3
эксцентриковый	800...450	5...15	4...8

Табл. 15.6. Значения коэффициентов k₁иk₂

Вид насыпного груза	Размер частиц, мм	Влажность, %	k1	k2
Кусковой Зернистый Порошкообразный Пылевидный	10...200 0,5...10 0,03...0,5 Менее 0,05	__ 0,5...10 0,5...5 0,8...5	0,9...1,1 0,8...1,0 0,4...0,5 0,2...0,5	1,5...2,0 1,6...2,5 1,8...3,0 2...5

Скорость транспортирования груза в вибрационных конвейерах (м/с)

, (15.10)

(знак минус в скобках — при транспортировании груза вверх, а знак плюс — соответственно вниз).

Для горизонтальных Конвейеров а=0 и

. (15.11)

Эмпирические коэффициенты k₁и k₂, зависящие от физико-механических свойств транспортируемых грузов, приведены в табл. 15.5.

В этой таблице меньшие значения коэффициента k₁и большие значения коэффициентаk₂относятся к грузам с частицами меньших размеров.