Vladimirov_S.V._Mehanizats._pogruz.-razgruz.,_transport._i_sklad._rabot2010

k3 = 1,1…1,2 - коэффициент запаса;п - КПД передач.

Вращающий момент на валу винта

М КР	30NЭЛ	,Hм	(9.7)
	n

Диаметр выходного конца цапфы вала винта

dц 3		5М КР		,	(9.8)
		КР

где [ ]кр=15…25 Н/мм2 - допустимое напряжение материала цапфы винта.

Общее передаточное число механизма привода u nnдв ,

где nдв - частота вращения вала электродвигателя, об/мин.

В качестве опор винта используют подшипники качения. Одну из опор выполняют фиксирующей для восприятия осевой нагрузки.

Силы, действующие на подшипник (рис. 9.4): окружная Ft, радиальная Fr

и осевая Fa.

Осевая сила, Н

	Fa	2М	КР			,	(9.9)
		D tg(	c	)
		В

где Dв К Dв - условный диаметр винта, м;

К =0,7…0,8 – коэффициент, учитывающий положение равнодействующей сил сопротивления вращению винта;

с - средний угол подъема винтовой линии;

- угол трения между винтом и грузом.

Вобщем случае на направление и значение радиальной и окружной сил влияют силы трения груза о винт, кожух, вал винта, но при расчете подшипников вала винта можно принять

Ft	2М КР	,	(9.10)
	D
Fr Fttg c ,			(9.11)

где tgc = 0,4...0,5 tв

D

В этом случае силы имеют распределенный характер, но при расчете подшипников их можно считать сосредоточенными в середине длины винта.

Для схемы на рис. 9.4 опора А - фиксирующая, опора В - плавающая. Реакции в опорах

R

R

Ft

,

(9.12)

2

A

B

F L

П

F D

M

r

a

B

2

RA

2

,

(9.13)

Ln

D

D

R A

R A	Fr		R B
A		B MKP	MИЗ
Ln/2	Fa	R B
	Ft

Ln

Рисунок 9.4. Схема сил и реакций в подшипниках винта

F L

П

F D

M

r

a B

R

2

2

,

(9.14)

B

Ln

Суммарные реакции в опорах

R

A

(R )2 (R )

2

;

R

(R )2

(R )2

,

(9.15)

A

A

B

B

B

По суммарным реакциям предварительно выбранные подшипники проверяют на долговечность.

Подшипники целесообразно выбирать по диаметру dп = dц + 5, округляя его до ближайшего числа, кратного 5.

12.3. Вертикальные конвейеры

Вертикальные винтовые конвейеры относятся к конвейерам специального типа (рис. 12.4, а и б). Конвейер состоит из подвешенного на упорном подшипнике вала со сплошными винтовыми витками, вращающегося в цилиндрическом кожухе (трубе); короткого горизонтального винта-питателя, тоже вращающегося в трубе, и одного (рис. 12.4, а) или двух раздельных (рис. 12.4,6) приводов для обоих винтов. Разгрузка конвейера производится через патрубок вверху кожуха. Нижний участок вертикального винта, в который подается груз, делают либо переменного, уменьшающегося кверху диаметра, либо с уменьшенным шагом. При большой высоте конвейера во избежание биения вала иногда устанавливают промежуточные подшипники.

На рис. 12.4, в показан крутонаклонный перегрузочный винтовой конвейер с фланцевым электродвигателем.

Движение насыпного груза вверх вдоль вертикального винта происходит следующим образом. Груз, подаваемый горизонтальным, регулирующим про-изводительнорть винтом к вертикальному винту, приводится последним во вращение. При этом груз под действием центробежной силы прижимается к поверхности цилиндрического кожуха и под действием силы трения о нее и силы тяжести несколько отстает в движении от винтовой поверхности, т. е. вращается с меньшей угловой скоростью, чем угловая скорость винта; следовательно, подобно гайке, которая притормаживается на вращающемся винте, груз получает относительное движение вдоль оси винта, совершая абсолютное движение по винтовой траектории, но с меньшей осевой скоростью, чем скорость перемещаемой по этому винту невращающейся гайки.

Рис. 12.4. Винтовые конвейеры:

а, б — вертикальные; в — крутонаклонные

Для создания необходимой центробежной силы винт должен иметь достаточно большую частоту вращения, т. е. в противоположность горизонтальным винтам, для которых ограничивается максимальная частота вращения, на вертикальных винтах ограничивается ее минимальное допустимое (критическое) значение, необходимое для транспортирования груза вверх по винту. Рассмотрим, как определяется эта частота вращения. На частицу силой тяжести G по винтовой поверхности действуют две силы: одна направлена по винтовой поверхности вниз и равна Gsina, другая — сила трения частицы о винтовую поверхность GfB cos a, где fB — коэффициент трения (рис. 12.5).

При вращении частицы на окружности винта со скоростью v возникает центробежная сила mv2/R (здесь т — масса частицы), и, следовательно, действующая в горизонтальной плоскости сила трения частицы о стенку цилиндрического кожуха равна mfKv /R (рис. 12.5, б), где /к

— коэффициент трения частицы о кожух. Составляющая этой силы, действующая на винтовую поверхность, равна mv2fKsin<x/R (рис. 12.5,в), а сила трения о винтовую поверхность mv2fKfB sin a/R.

Наибольшая скорость на окружности винта, при которой частица не имеет осевого движения и вращается вместе с винтом, т.е. критическая скорость кр находится из уровнения

Рис. 12.5. Схемы для расчета вертикального винтового конвейера

Учитывая, что vKp = 2nRnKp = nDnKp, получим критическую частоту вращения

вместе с винтом, т. е. критическая скорость vKp находится из уравнения

При частоте вращения п > пкр частица движется вверх по винтовой поверхности.

Из выражения (12.9) видно, что для движения частицы насыпного груза вверх по оси винта частота ее вращения должна быть тем больше, чем больше угол подъема винта и меньше его радиус, меньше коэффициент трения частицы о винт и больше коэффициент трения о стенку кожуха.

Вертикальные винтовые конвейеры применяют для подъема груза на высоту обычно до 15 м и не больше 30 м при транспортировании порошкообразных, зернистых и мелкосыпучих материалов при ограниченной производительности. Их преимущества и недостатки примерно те же, что и горизонтальных винтовых конвейеров. По сравнению с ковшовыми элеваторами они имеют меньшие габаритные размеры и большее удобство разгрузки в любую сторону, но значительно более энергоемки.

Особым случаем использования вертикальных винтовых конвейеров (при весьма малом диаметре винта и малой производительности) является применение их в качестве установок для бурения вертикальных скважин и шпуров. Транспортирующий винтовой орган совмещен на них с рабочим органом буровой машины — быстро вращающейся штангой с буровой коронкой на конце (рис. 12.6). Кожухом в этих условиях служит цилиндрическая стенка скважины или обсадная труба. Образовавшаяся под коронкой буровая мелочь создает в нижней части скважины подпор, забирается и транспортируется укрепленной на штанге винтовой лопастью. Скорость транспортирования и производительность возрастает с повышением частоты вращения штанги (рис. 12.7).

-

Рис. 12.7. Зависимость скорости транспортирования от частоты вращении штанги

Рис. 12.6. Буровая штанга с транспортирующим винтом

3. Типы винтов

Рис. 12.2. Винты конвейеров:

а — полностенный (со сплошной винтовой поверхностью); 6 — ленточный; в

— лопастный; г — фасонный

Винт конвейера выполняют с правым или левым направлением спирали, одно-, двухили трехзаходным. Поверхность винта может быть сплошной, ленточной или прерывистой в виде отдельных лопастей фасонной формы (рис. 12.2). Винт со сплошной поверхностью применяют преимущественно при перемещении сухого мелкозернистого и порошкового насыпного груза, не склонного к слеживанию; с ленточной, лопастной и фасонной — при перемещении слеживающихся грузов. Кроме того, лопастный и фасонный винты используют в тех случаях, когда при перемещении груза должен быть выполнен еще и определенный технологический процесс, например интенсивное перемешивание.

Витки полностенного и ленточного винта изготовляют штамповкой из стального листа или полосы, а затем приваривают к валу. Спираль ленточного и лопасти лопастного винта укрепляют на стерженьках, пропускаемых через просверленные в валу отверстия.

Вал винта, состоящий для удобства сборки из отдельных секций, может быть сплошным или трубчатым. Трубчатые валы имеют меньшую массу, и их более удобно скреплять между собой с помощью вставляемых по концам коротких соединительных валиков. Вал винта лежит в промежуточных и концевых подшипниках. Промежуточные подшипники подвешиваются сверху на укрепленных на желобе поперечных планках. Они должны иметь по возможности малые диаметр и длину (так как витки винта на эту Длину приходится прерывать), а также надежное уплотнение во избежание загрязнения частицами груза. Нередко это подшипники скольжения, в которых вращаются соединительные валики. Смазка 'К подшипникам подводится по трубкам от пресс-масленок, расположенных сверху на планках. Концевые подшипники укрепляют в торцовых стенках желоба. Один из них делают упорным и устанавливают обычно со стороны, в которую перемещается груз, для восприятия действующей вдоль вала осевой растягивающей силы.

На рис. 12.3 показан пример применения винтового конвейера для распределения по бункерам просушенной формовочной земли, подаваемой из сушильного отделения литейного цеха пневмотранспортом в циклон, из которого земля через затвор-дозатор ссыпается в желоб конвейера

Тема 2. Винтовые конвейеры

1.Вибрационные и гравитационные конвейеры

2.Преимущества и недостатки вибрационных конвейеров;

3.Назначение, общая характеристика и строение вибрационных конвей-

еров;

4. Назначение, типы и область использования роликовых конвейеров.

1.ВИБРАЦИОННЫЕ КОНВЕЙЕРЫ ВИБРАЦИОННЫЕ КОНВЕЙЕРЫ ОТНОСЯТСЯ К КЛАССУ КАЧАЮЩИХСЯ И

ПРЕДСТАВЛЯЮТ СОБОЙ ПОДВЕШЕННЫЕ НА ПРУЖИНАХ ИЛИ УСТАНОВЛЕННЫЕ НА

УПРУГИХ ОПОРАХ ЖЕЛОБ ИЛИ ТРУБУ, СОВЕРШАЮЩИЕ КОЛЕБАНИЯ С МАЛОЙ АМПЛИТУДОЙ (А=0,5…1,5 ММ) И БОЛЬШОЙ ЧАСТОТОЙ (Ω=450…3000 КОЛЕБАНИЙ

В МИНУТУ).

При этих колебаниях желоб обеспечивает вертикальную составляющую ускорений больше величины ускорения свободного падения груза. Частицы груза отрываются от желоба и их движение происходит в виде непрерывно следующих один за другим микробросков. Возбудителями колебаний являются инерционные, электромагнитные, эксцентриковые, гидравлические и пневматические вибраторы.

ДОСТОИНСТВАМИ ВИБРОКОНВЕЙЕРОВ ЯВЛЯЮТСЯ ВОЗМОЖНОСТЬ ТРАНСПОРТИРО-ВАНИЯ ГРУЗА В УСЛОВИЯХ ПОЛНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОТ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ГЕРМЕТИЧЕСКИ ЗАКРЫТЫХ ТРУБАХ; ВОЗМОЖНОСТЬ СОВМЕЩЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ С ТРАНСПОРТНЫМИ; МАЛЫЙ ИЗНОС НЕСУЩЕГО ЭЛЕМЕНТА (ТРУБЫ, ЖЕЛОБА); СРАВНИТЕЛЬНАЯ ПРОСТОТА КОНСТРУКЦИЙ КОНВЕЙЕРА; ВОЗМОЖНОСТЬ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЗАГРУЗКИ И РАЗГРУЗКИ; МАЛЫЙ РАСХОД МОЩНОСТИ.

НЕДОСТАТКАМИ ВИБРАЦИОННЫХ КОНВЕЙЕРОВ ЯВЛЯЮТСЯ СНИЖЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВАНИИ НА ПОДЪЕМ И УВЕЛИЧЕНИЕ – ПРИ НАКЛОНЕ ВНИЗ (НА 3…5%) НА 1° ПОДЪЕМА ИЛИ СПУСКА.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВИБРАЦИОННЫХ КОНВЕЙЕРОВ:

ПО СПОСОБУ КРЕПЛЕНИЯ ГРУЗОНЕСУЩЕГО ЭЛЕМЕНТА: ПОДВЕСНЫЕ И ОПОРНЫЕ;

ПО ЧИСЛУ КОЛЕБЛЮЩИХСЯ МАСС: ОДНОМАССНЫЕ, ДВУХМАССНЫЕ, МНОГОМАССНЫЕ;

ПО ХАРАКТЕРУ СОБСТВЕННОЙ УРАВНОВЕШЕННОСТИ: НЕУРАВНОВЕШЕННЫЕ И УРАВНОВЕШЕННЫЕ;

ПО КОЛИЧЕСТВУ ГРУЗОНЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ (ЖЕЛОБА ИЛИ ТРУБЫ): ОДНОЭЛЕМЕНТНЫЕ И ДВУХЭЛЕМЕНТНЫЕ;

ПО ХАРАКТЕРИСТИКЕ И НАСТРОЙКЕ УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ:

1.ДОРЕЗОНАНСНЫЕ (Ω<Ω0);

2. РЕЗОНАНСНЫЕ (0,85<Ω/Ω0<1,25);

3. ЗАРЕЗОНАНСНЫЕ (Ω>Ω0).

ГДЕ Ω – ЧАСТОТА ВОЗМУЩАЮЩЕЙ СИЛЫ, СОЗДАВАЕМОЙ ВИБРОПОБУДИТЕЛЕМ;

Ω0 – ЧАСТОТА СОБСТВЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ УПРУГОЙ СИСТЕМЫ КОНВЕЙЕРА.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВИБРАЦИОННОЙ ТРАНСПОРТИРУЮЩЕЙ МАШИНЫ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА ВИБРАЦИОННОГО КОНВЕЙЕРА.

В ТЕХНИЧЕСКОМ ЗАДАНИИ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ВИБРАЦИОННОГО КОНВЕЙЕРА ДОЛЖНЫ БЫТЬ ПРИВЕДЕНЫ СЛЕДУЮЩИЕ ДАННЫЕ:

1.ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАНСПОРТИРУЕМОГО ГРУЗА (ОБЪЕМНАЯ МАССА, ВЛАЖНОСТЬ, ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ,

ТЕМПЕРАТУРА, СЛИПАЕМОСТЬ, АБРАЗИВНОСТЬ И Т.П.).

2.ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ КОНВЕЙЕРА.

3.СХЕМА КОНВЕЙЕРА СО ВСЕМИ РАЗМЕРАМИ ПО ДЛИНЕ, УКАЗАНИЕМ РАСПОЛОЖЕНИЯ МЕСТ ЗАГРУЗКИ И РАЗГРУЗКИ, А ТАКЖЕ УГЛА НАКЛОНА КОНВЕЙЕРА К ГОРИЗОНТУ.

4.МЕСТО УСТАНОВКИ И УСЛОВИЯ РАБОТЫ КОНВЕЙЕРА.

РЕЖИМ РАБОТЫ КОНВЕЙЕРА. ПРИ ОПТИМАЛЬНОМ РЕЖИМЕ РАБОТЫ ВИБРАЦИОННОГО КОНВЕЙЕРА ЧАСТИЦЫ ТРАНСПОРТИРУЕМОГО ГРУЗА ПЕРЕМЕЩАЮТСЯ В РЕЗУЛЬТАТЕ НЕПРЕРЫВНО СЛЕДУЮЩИХ ДРУГ ЗА ДРУГОМ МИКРОПОЛЕТОВ НАД ВИБРИРУЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ (РИС. 9.7).

ОТНОШЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ ВЕЛИЧИНЫ НОРМАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ УСКОРЕНИЯ ВИБРИРУЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ К СОСТАВЛЯЮЩЕЙ УСКОРЕНИЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ НАЗЫВАЮТ КОЭФФИЦИЕНТОМ РЕЖИМА РАБОТЫ ВИБРАЦИОННОГО КОНВЕЙЕРА, КР.

РИСУНОК 9.7.СХЕМА ДВИЖЕНИЯ ЧАСТИЦ ГРУЗА ПРИ ТРАНСПОРТИРОВАНИИ НА ВИБРАЦИОННОМ ВИБРОКОНВЕЙЕРЕ В РЕЖИМЕ НЕПРЕРЫВНЫХ МИКРОБРОСКОВ.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ВЫРАЖЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА РЕЖИМА РАБОТЫ В СООТВЕТСТВИИ С РАСЧЕТНОЙ СХЕМОЙ (РИС. 9.8) МОЖЕТ БЫТЬ ЗАПИСАНО СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ:

	Kp	Jж sin		A 2 sin	(9.16)
		g cos		g cos

ГДЕ А – АМПЛИТУДА КОЛЕБАНИЙ, М;

30n - КРУГОВАЯ ЧАСТОТА КОЛЕБАНИЙ, С-1;

N – ЧИСЛО КОЛЕБАНИЙ В МИНУТУ;

G=9,81 М/С2 – УСКОРЕНИЕ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ; Β – УГОЛ НАПРАВЛЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ; Α – УГОЛ НАКЛОНА КОНВЕЙЕРА;

JЖ – УСКОРЕНИЕ НЕСУЩЕЙ ВИБРИРУЮЩЕЙ ПЛОСКОСТИ КОНВЕЙЕРА, М/С2.

ПРИ КР<1,0 ГРУЗ БУДЕТ ПОСТОЯННО НАХОДИТЬСЯ НА КОЛЕБЛЮЩЕЙСЯ ПЛОСКОСТИ И ПЕРЕМЕЩАТЬСЯ, НЕ ОТРЫВАЯСЬ ОТ НЕЕ, КАК ЭТО ПРОИСХОДИТ ПРИ РАБОТЕ ИНЕРЦИОННЫХ КАЧАЮЩИХСЯ КОНВЕЙЕРОВ.

ПРИ РАБОТЕ ИНЕРЦИОННЫХ КОНВЕЙЕРОВ ВСЕГДА ПРОИСХОДИТ ОТРЫВ ЧАСТИЦ ГРУЗА ОТ ВИБРИРУЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ.

ЭТО УСЛОВИЕ ОБЕСПЕЧИВАЕТСЯ ПРИ КР>1,0.

ВЕЛИЧИНА КОЭФФИЦИЕНТА РЕЖИМА КР ОПРЕДЕЛЯЕТ НЕ ТОЛЬКО ХАРАКТЕР ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ГРУЗА, НО И ВЕЛИЧИНУ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ПРИВОД И ДРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОНВЕЙЕРА. С УВЕЛИЧЕНИЕМ КОЭФФИЦИЕНТА РЕЖИМА ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ ВОЗРАСТАЮТ.

ИССЛЕДОВАНИЯМИ РЯДА АВТОРОВ УСТАНОВЛЕНО, ЧТО ИДЕАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ С НЕПРЕРЫВНЫМ ПОДБРАСЫВАНИЕМ ГРУЗА ВОЗНИКАЮТ ПРИ КР=3,3 И КР=6,36.

ОДНАКО В ПОСЛЕДНЕМ СЛУЧАЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ВИБРАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ БУДУТ ЧРЕЗМЕРНО ВЕЛИКИ. ПОЭТОМУ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ВИБРАЦИОННЫХ КОНВЕЙЕРОВ ВЕЛИЧИНА КОЭФФИЦИЕНТА РЕЖИМА ПРИНИМАЕТСЯ В СЛЕДУЮЩИХ ПРЕДЕЛАХ

1,0 < КР ≤ 3,3

РИСУНОК 9.8. РАСЧЕТНАЯ СХЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА РЕЖИМА РАБОТЫ КР

В табл. 9.2 приведены рекомендуемые значения коэффициентов режима работы вибрационных конвейеров в зависимости от их конструктивного исполнения, типа привода и характеристики транспортируемого груза.

Таблица 9.2 Рекомендуемые значения коэффициентов режима работы Кр вибрационных конвейеров.

							Величина Кр
	КОНСТРУКЦИЯ КОНВЕЙЕРА					Привод	Пылевидные и	Кусковые и
							порошкообразн	зернистые
							ые грузы	грузы
	Однотрубные		(одножелобчатые)			Центробе
	легкого и среднего типов (при Q≤50					ж-ный и	3,0…3,3	2,8…3,0
	т/ч)	подвесной		и	опорной
						элект-
	конструкции
						ромагнит-
	То же, тяжелого типа (при Q>50						2,0…2,5	1,8…2,3
	т/ч)					ный
	Двухтрубные		(двухжелобчатые)
	уравнове-шенные легкого и среднего					Эксцентр	1,6…2,8	1,5…2,5
	типов (при Q≤50 т/ч и L≤20 м)					и-ковый
	То же, тяжелого типа (при Q>50						1,3…2,5	1,2…2,0
	т/ч и	L>20 м

Большие значения Кр относятся к конвейерам с резиновыми упругими элементами, а также к транспортированию легких абразивных грузов.

Амплитуда и частота колебаний. Величина амплитуды и частота колебаний (Aω2) определяют величину коэффициента режима работы Кр (табл.