4.3. Скребковые конвейеры

Скребковыми называются конвейеры, в которых материал пере­мещается волоком по неподвижному желобу с помощью скребков, при­крепленных к тяговому органу – цепям [1, 4]. Скребки находятся в среде материала и перемещаются вместе с ним.

По форме и размерам скребков различают конвейеры со сплош­ными и контурными скребками (рис. 30). Сплошные скребки бывают высокими и низкими.

В конвейерах со сплошными высокими скребками (рис. 30 а) материал перемещается отдельными порциями. Высота скребка равна или по конструктивном соображениям несколько больше высоты сте­нок желоба, высота слоя материала близка к высоте стенок желоба.

Перемещение материала в скребковом конвейере со сплошными низкими скребками (рис. 33 б) происходит сплошным потоком. Цепи со скребками передвигаются волоком по дну желоба. Высота слоя груза в несколько раз больше высоты скребка. Срезания нижнего слоя материала по высоте скребка не происходит, так как сопротивление среза слоя материала, равного высоте скребка, значительно больше сил трения между материалом и стенками желоба. Из-за трения о боковые стенки желоба происходит некоторое отставание материала от скребков, тем более заметное, чем выше скорость движения тяго­вого органа.

При использовании контурных скребков (рис. 33 в) столь замет­ного отставания материала не наблюдается, поэтому такие конвейеры могут иметь больший угол наклона.

Р

Рис. 30. Модификации скребковых конвейеров: а – с высокими сплошными скребками; б – с низкими скребками; в – с контурными скребками; г – шарнирными скребками, прикреп­ленными к штанге

азновидностью скребковых конвейеров являются штанговые кон­вейеры (рис. 33 г) с шарнирными скребками, совершающие возвратно-поступательные движения. При ходе вперед скребки устанавливаются перпендикулярно потоку материала и проталкивают его. При обратном ходе они отклоняются и протаскиваются сквозь неподвижный слой груза. При повторных движениях скребки захватывают следующие пор­ции груза.

Скребковые конвейеры используются для транспортирования различных пылевидных, зернистых и кусковых хорошо сыпучих грузов. Не рекомендуется их применять для перемещения сильно влажных и липких материалов в связи с затруднением разгрузки, а также абра­зивных материалов из-за большого износа желоба, скребков и тяго­вых цепей.

Применяемые в торфяных машинах скребковые конвейеры можно подразделить на три основные группы [9]:

1. конвейеры, используемые в качестве основного рабочего органа, предназначенного для захвата и перемещения материала скребками (МТФ-71, МТФ-72);

2. конвейеры, предназначенные только для перемещения материала, поступающего от рабочего органа (МТК-32, МТП-81);

3. подвижное дно-конвейер с погруженными скребками, предназначенными для разгрузки кузова машин МТФ-43А, БПФ-3М, КПФ-6,4.

Основное преимущество скребковых конвейеров, благодаря ко­торому они нашли широкое применение на предприятиях по переработ­ке торфа, - возможность промежуточной загрузки и, главное, раз­грузки материала, именно поэтому эти конвейеры часто используются как распределительные. Достоинством скребковых конвейеров являет­ся также возможность транспортирования пылящих и горячих матери­алов. На ТБЗ перемещение горячей сушенки от сушилок в прессовое отделение и дальнейшее распределение ее между прессами осуществ­ляется системой скребковых конвейеров.

Недостатками скребковых конвейеров являются интенсивный износ ходовой части и желоба, связанный с перемещением материала волоком, и, как следствие этого, значительный расход энергии.

Отмеченные недостатки скребковых конвейеров ограничивают область их применения и значения рабочих параметров: скорость, длину транспортирования и производительность.

Обычно скорость скребковых конвейеров составляет (0,16÷0,4) м/с, длина до 100 м и производительность до 350 т/ч.

4.3.1. Устройство и расчет конвейеров со сплошными

высокими скребками

С

Рис. 31. Скребковый конвейер с высокими скребками

кребковый конвейер с высокими скребками с одной рабочей ветвью состоит из открытого или закры­того желоба (рис. 30 и 31), по которому скребками перемещается материал. Скребки крепятся к тяговым цепям, опирающимся катка­ми на направляющие. Тяговые цепи огибают приводные и натяжные звездочки. При одной рабочей ветви скребки к цепям крепятся консольно. Груз чаще всего перемещается по нижнему желобу, так как в этом случае легче осуществить разгрузку материала в проме­жуточных точках контура через рукава, перекрываемые шиберными затворами. Нижний желоб загружается сверху через верхнюю ветвь. При этом материал проваливается в свободное пространство между скребками верхней ветви.

В конвейерах с двумя рабочими ветвями груз движется в проти­воположных направлениях по верхнему и нижнему желобам. Скребки в этом случае крепятся к тяговым цепям симметрично относительно оси катков. Разгрузка с верхнего желоба производится вбок через наклонные рукава.

Угол наклона конвейера не превышает 30÷40°, так как при его дальнейшем увеличении производительность конвейера значительно снижается.

Конвейеры с высокими скребками по сравнению с низкими менее энергоемкие и имеют преимущества в скорости: при ширине скребков 200÷З00 мм υ = 0,1÷1 м/с, а при ширине 400÷1200 мм v = 0,5÷0,63 м/с. Но вместе с тем они более металлоемкие (увеличение размеров скреб­ков, имеются опорные ролики) и требуют большего натяжения цепей.

Разработано девять типоразмеров скребковых кон­вейеров (табл. 28) со скоростью 0,1÷1 м/с при B_c = 200÷320 мм и 0,5÷0,63 м/с при B = 400÷1200 мм.

Таблица 28

Размеры скребков, мм		Шаг скребков	Шаг цепи, tц	Число тяговых цепей
Ширина Вc	Высота hc
200 250 320 400 500 650 800 100 1200	100 125 160 200 200 250 250 320 400	320 320 500 500 630 630 630 800 800	160 160 250 250 315 315 315 400 400	1 1 1 2 2 2 2 2 2

Цепи. В качестве тягового элемента применяют пластинчатые втулочно-катковые цепи. Применение катков снижает энергозатраты и износ опорных элементов, но требует повышенного внимания, так как при попадании частиц груза на направляющие затрудняется вра­щение катков, на них образуются лыски и, как следствие, возрастают энергозатраты, увеличивается натяжение цепей.

Наибольшее распространение получили конвейеры с двумя тяговыми цепями. В этом случае положение скребка более устойчивое, скребки меньше отклоняются, цепи располагаются по бокам скребка и не затрудняют загрузку конвейера.

Скребки изготавливают из листовой стали толщиной 3÷8 мм и при необходимости с ребрами жесткости. Форма скребка должна соот­ветствовать форме желоба. Зазор между скребком и стенкой желоба принимает равным 5÷15 мм. Для повышения устойчивости высота скреб­ка должна быть в 2÷3 раза меньше ширины. Шаг скребков t_c обыч­но принимают кратным двум шагам цепи или t_c = (2÷4)h_c, где h_c – высота скребка.

Желоб изготавливают из листовой стали толщиной 4÷6 мм секци­ями длиной 3÷6 м. При сборке внимание уделяют правильному взаим­ному расположению секции, так как наличие уступов повышает износ и шум при работе конвейера.

Натяжное устройство – винтовое или пружинно-винтовое с хо­дом не менее 1,6 шага цепи. От величины натяжения цепи зависит положение скребка, при слабом натяжении скребки отклоняются, что влечет снижение производительности конвейера.

Производительность конвейера рассчитывают по формуле (3.5).

Расчетная площадь сечения груза

, (4.50)

где B_ж и h_ж – соответственно ширина и высота желоба, м; к_ж = 2,4÷4 – коэффициент соотношения ширины и высоты желоба; ψ – коэффициент использования объема желоба, определяемый по формуле [2]

, (4.51)

где β^/ = 60° или 85° соответственно для хорошо и плохо сыпуче­го груза.

С учетом площади F производительность конвейера равна

, (4.52)

где к_β – коэффициент снижения производительности наклонных конвейеров (табл. 29).

Таблица 29

Угол наклона конвейера β, град	20	10	20	30	35	40
Коэффициент кβ для груза: хорошо сыпучего плохо сыпучего	1 1	0,85 1	0,65 1	0,5 0,75	- 0,6	- 0,5

Рабочая высота желоба из (4.52)

. (4.53)

В связи с креплением скребка к тяговой цепи, расположенной выше желоба, высота скребка h_ск = h_ж + (25÷50), мм.

Ширина желоба

. (4.54)

При транспортировании кусковых материалов проверяют по грануло­метрическому составу

. (4.55)

Для двухцепного конвейера при сортированном грузе к_г = 4,5÷6; рядовом – к_г = 3÷4,2.

Ориентировочный тяговый расчет.

Пo формуле (3.28) определяют сопротивление движению на ра­бочей ветви конвейера при различных коэффициентах сопротивления для груза w_гр и движущихся частей конвейера w₀. В формуле учитывается сопротивление перемещению груза по дну желоба. В скребковых конвейерах следует учесть также сопротивление движению от трения груза о боковые стенки по формуле (3.35).

Тогда сопротивление движению на грузовой ветви

, (4.56)

где h_гр=h_жψ – высота слоя груза, м; w_гр = 1,1f (с учетом стыков желоба в месте крепления секции); f – коэффициент трения груза о стенки желоба; w₀ = 0,1÷0,13 для катков на подшипниках скольжения, 0,25÷0,4 – для цепей без катков, движущихся скольжением.

Погонную нагрузку от движущихся частей конвейера предварительно можно определить по формуле, кг/м

, (4.57)

где к_c = 15÷25 – для двухцепых конвейеров.

Сопротивление движению на порожней ветви определяют по формуле (3.26). Максимальное натяжение тягового элемента с yчетом сопротивления на двух поворотных пунктах равно

. (4.58)

Минимальное натяжение тягового элемента можно принять для ориентировочного расчета равным 3÷10 кН. Для двухцепного конвей­ера нагрузку на одну цепь и разрушающее усилие принимают так же, как и для пластинчатых конвейеров.

4.3.2. Устройство и расчет конвейеров с низкими скребками

Конвейеры с низкими скребками - наиболее простые по конструкции и эксплуатации. Тяговые цепи (рис. 33) с закрепленными на них низкими скребками передвигаются в слое материала, огибая при­водные и натяжные звездочки. Материал наиболее часто перемещается по нижнему желобу, что упрощает его промежуточную разгрузку.

Н

Рис. 33. Конвейер с низкими скребками (тип ТСЦ)

1 – приводная секция; 2- разгрузочная секция; 3 – промежуточная секция; 4, 6 – тяговый орган; 5 – поддерживающий ролик; 7 – поддерживающий поддон; 8 – загрузочный патрубок; 9 – натяжная секция; 10 – механизм натяжения; 11 –загрузочная секция; 12 - направляющая; 13 – разгрузочный патрубок; 14 – крышка; 15 – металлический скребок; 16 – поддерживающий ролик; 17 – направляющая; 18 – опора; 19 – реечная задвижка; 20 – смотровой люк; 21 – загрузочный патрубок.

а ТБЗ в прессовом отделении ус­тановлен скребковый конвейер с колесом возврата (колесо с лопастями, пересыпающее материал с нижнего желоба на верхний). Это позволяет использовать конвейер в качест­ве накопительной емкости. Если по каким-либо причинам материал из нижнего желоба полностью не высыпается (например, кратковремен­но остановлены пресса), то с помощью колеса возврата торф пересыпается на верхний желоб и транспортируется по нему в противоположную сторону, заполняя постепенно его объем.

При одной рабочей ветви вторая ветвь конвейера скользит по направляющим. Высота транспортируемого груза в зависимости от его свойств в 2÷6 раз больше высоты скребка. В наклонных конвейерах под дей­ствием составляющей силы тяжести высота слоя груза уменьшается, приближаясь к высоте скребка. Предельный угол наклона таких кон­вейеров - 60°. При установке контурных скребков конвейер может иметь вертикальные участки.

По типажу ВНИИМАШ конвейеры имеют ширину желоба B = 125, 200, 320, 500 и 650 мм. Каждому из этих значений B соответ­ствует рабочая высота желоба 90, 125, 200, 320 и 400 мм. Скорость конвейеров 0,16÷0,4 м/с [5, 6].

Преимуществами конвейеров с низкими скребками по сравнению с высокими являются простота конструкции и эксплуатации, гермети­чность транспортирования, малые поперечные размеры. Недостатки – повышенный износ цепей, скребков и днища желоба; более высокие энергозатраты, связанные со способом перемещения тяговых элемен­тов; возможность перекоса скребков из-за неравномерности износа цепи; снижение производительности конвейера при возможном всплывании цепей над поверхностью груза.

На заводах по переработке торфа конвейеры с низкими скреб­ками широко применяют как распределительные, для перемещения го­рячей, пылящей сушенки, в качестве конвейера лома брикетов в прес­совом отделении и др.

Тяговые цепи. В конвейерах с низкими скребками используются пластинчатые втулочные, роликовые цепи, а также вильчатые цепи. При ширине скребка до 500 мм используется одна цепь, более 500 мм – две цепи.

Вследствие большого износа при эксплуатации цепей и ослабле­ния их сечения при выборе принимают повышенный запас прочности – до 20.

Скребки изготавливают из полосовой стали. Для увеличения жест­кости скребков используют профильную полосу. К пластинчатым цепям скребки приваривают, к вильчатым крепят шплинтами. При неправи­льной установке звездочек цепь смещается, вследствие чего происходит деформация скребков и отрыв их в месте приварки. К таким же последствиям приводит поперечное смещение секций при сборке. Поэтому для надежной работы конвейера необходим тщательный мон­таж желоба, а также свободная установка одной из двух натяжных звездочек на оси.

Шаг скребков обычно равен 1÷2 шагам цепи.

Желоб в конвейерах с низкими скребками делают герметичным с люками для осмотра и ремонта ходовой части.

Привод и натяжное устройство аналогичны конвейеру с высоки­ми скребками.

Производительность рассчитывают по формуле (3.5) с учетом коэффициента к_β, учитывающего снижение производительности наклонных конвейеров (табл. 30) и скоростного коэффици­ента производительности к_с (табл. 30), учитывающего, что средняя скорость движения груза υ_cp меньше, чем скорость цепи υ (к_с = υ_cp/υ). Тогда

. (4.62)

Расчетная площадь поперечного сечения груза

, (4.63)

где В_ж – ширина желоба, м; h_гр – высота слоя груза, м; ψ = 0,55÷0,8 – коэффици­ент использования сечения, учитывающий, что в объеме материала находится цепь со скребками.

Таблица 30

Вид груза	Мелкокусковой	Зернистый	Пылевидный
Коэффициент кс для конвейеров: горизонтальных и пологонаклонных вертикальных и крутонаклонных	0,9 0,8	0,9 0,6	0,8 0,45

Высоту слоя груза можно определять по приближенной формуле h_гр= (0,3÷0,6)B_ж или с учетом предельной высоты h_пр над скребками и цепями

. (4.64)

Величина предельной высоты [2]

, (4.65)

где с_сц – коэффициент сцепления груза с рабочим органом; β – угол наклона конвейера (при транспортировании вверх перед tgβ ставят "минус", а при спуске - "плюс"); ε – коэффици­ент бокового давления,

,

где υ – скорость це­пи.

Для торфа ε = 0,65f; где f – коэффициент трения.

Коэффициент сцепления

, (4.66)

где ξ = (0,6÷0,8) – эмпирический коэффициент; τ₀ – начальное сопротивление сдвигу – величина, характеризующая способность ма­териала сохранять приданную ему форму. Для хорошо сыпучих матери­алов (торф, гравий, песок сухой) τ₀ = 0; для плохо сыпучих – τ₀ равен: земля формовочная – 300; опилки древесные – (300÷360), уголь каменный – до 100, цемент до 150 Па.

Решая совместно уравнения (4.65) и (4.66) (предварительно задав значение B_ж), вычисляют значения c_сц и h_пр; по формуле (4.64) – h_гр, а затем расчетную площадь поперечного се­чения груза F (4.63), которую округляют до ближайшего большого стандартного размера, а затем при известной производительности конвейера пересчитывают скорость цепи (4.62). Полученное значение скорости материала (цепи) должно соответствовать рекомендованным значениям.

При транспортировании кусковых материалов должна быть вы­полнена проверка по гранулометрическому составу:

. (4.67)

Тяговый расчет конвейера производится так же, как и для конвейера с высокими скребками.

Минимальное натяжение тягового элемента принимают равным S_min = 0,4b_ск [2], где b_ск – ширина скребка, мм. Минимальное натяжение у конвейеров с углом наклона β ≤ 15° наблюдается в точке сбегания тягового элемента с приводных звез­дочек, при β > 15° – минимальное натяжение в нижней точке порожней ветви.

4.3.3. Порядок расчета скребковых конвейеров

1.Для расчета скребковых конвейеров необходимы такие же исходные данные, как и для ленточного.

2.Расчет производительности скребковых конвейеров состоит в определении рабочей высоты h_ж (4.53) и ширины B_ж (4.54) желоба при использовании высоких скребков на основании коэффициента использования объема желоба (4.51). Для конвейеров с низкими скребками по заданной производительности с помощью формулы (4.62) определяют расчетную площадь поперечного сечения груза, а затем, предварительно задаваясь шириной желоба, рассчитывают высоту слоя груза (4.64) - (4.66).

При транспортировании кусковых грузов необходима проверка по гранулометрическому составу для конвейеров с высокими скреб­ками с помощью выражения (4.55), низкими скребками – (4.67). Выбранное большее зна­чение округляют до нормализованного.

3. В ориентировочных расчетах при определении максимального натяжения тягового элемента (4.58) учитывают сопротивления движе­нию на грузовой W_гр (4.56), порожней W_пор (3.26) ветвях, поворотных пунктах и от трения материала о стенки желоба. Мини­мальное натяжение S_min тягового элемента для конвейеров с высо­кими скребками принимают ориентировочно равным 3÷10 кН, для низ­ких скребков с помощью выражения S_min = 0,4b_ск. Погонную нагрузку от движущихся час­тей конвейера предварительно принимают по условию (4ю57), для груза – по формуле (4.16).

Для двухцепных конвейеров нагрузку на одну цепь принимают по условию (4.42), а разрушающее усилие – (4.43). Для конвейеров с высокими скребками коэффициент запаса n принимают таким же, как для пластинчатого конвейера; при низких скребках – n = 20. По разрушающему усилию выбирают тяговые цепи: для конвейеров с высокими скребками – втулочно-катковую, с низкими скребками – втулочные или втулочно-роликовые.