Поъемно-транспортные машины

4.Мощность двигателя при установившемся движении, соответствующая максимальному вылету:

S v

M max = maxη k , квт;

102 мех

Эти механизмы изменения вылета имеют один общий недостаток - при изменении вылета стрелы груз перемещается в обоих плоскостях. Этого избегают, применяя шарнирносочлененную стрелу, что очень сильно усложняет конструкцию.

Устойчивость передвижных поворотных кранов

Безопасная работа передвижных поворотных кранов гарантируется их устойчивостью при самых неблагоприятных условиях нагружения.

Различают устойчивость крана в рабочем состоянии с грузом - грузовую устойчивость; и в нерабочем состоянии без груза - собственная устойчивость.

Коэффициент устойчивости - к = Мвосст =1,15 (по нормам Госгортехнадзора).

Мопр

1)Коэффициент грузовой устойчивости подсчитывается приQmax , amax - вылет

относительно ребра опрокидывания.

При этом опрокидывающий момент от массы груза:

		k
	M on = Q a −		, Нм;
		2

2.Восстанавливающий момент от собственной массы крана с учетом ветровой нагрузки, инерционных и центробежных сил.

k

k

k

Мвосст

= Gn c +

+Gk

−Gc в −

− Мвет − Мин − Мц.с.

2

2

2

Здесь: Момент от ветровой нагрузки:

Мвет =W1h1 +W2 h2 , Нм;

W1 ,W2

- силы давления ветра – принимается по ГОСТ

Момент силы от инерции груза

k

Q

Vгр

k

2

М

= Р

а −

=

а −

2

g

2

ин

ин.гр

τп

,Нм;

,Нм;

т.е. при пуске механизма, поднимающего груз, или при торможении опускающегося груза возникает сила инерции груза:

	Рин.гр	=	Q		Vгр	, Н, которая создает момент инерции груза.
			g		τп
	Здесь: Vгр			- скорость подъема или опускания груза, причем Vопуск.гр =1,5Vпод.гр ;

tн - время неустановившегося режима (пуск, подъем, торможение) работы механизма.

3. Опрокидывающий момент от центробежной силы груза При повороте крана с грузом возникает горизонтально-направленная и лежащая в

плоскости стрелы центробежная сила Р, которая способствует опрокидыванию крана. а) Опрокидывающая сила Рц

Рц = Qg w2

но w = πn ; а w2 = π 2 n2 и π 2 ≈ g , 30 900

60

= Qn2 ρ

тогда: Рц 900 ;

n - число оборотов крана.

Вследствии наличия центробежной силы Рц ; радиус вращения груза ρ > L - вылета стрелы.

				ρ = L + x ;
канат отклонится от вертикали на Lβ определяемый равенством:
				tgβ =	P	;
					Q
тогда: x = Htgβ ; а	ρ = L + H	P		;
		Q

б) Опрокидывающий момент от этой силы:

Мц.с. = Рц h , Нм;

2.Коэффициент собственной устойчивости:

Подсчитывается без груза при наименьшем вылете стрелы относительно ребра опрокидывания рельс 2.

а) Опрокидывающий момент от массы противовеса:

Мопр = Gпр с− k , Нм;

2

б) Восстанавливающий момент от собственной массы крана с учетом ветровой нагрузки:

k

k

М

= G

+G b

+

− М

, Нм;

k 2

2

восст

c

1

вет

В отдельных случаях при определении коэффициента устойчивости передвижных поворотных кранов учитывается негоризонтальность рельсового пути (возможно допустимая).

ЛЕКЦИЯ 12

ДРУГИЕ ТИПЫ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН

1.Домкраты - винтовой, реечный, гидравлический. Назначение, устройство, область применения.

2.Тали и лебедки.

3.Тельферы.

(Самостоятельная проработка). 4. Подъемники.

Подробно будет разбираться в курсе «Механическое оборудование металлургических заводов» (скиповые подъемники доменных печей, подъемники коксовой мелочи и пр.) Типы, назначение, устройство, область применения.

Клетевые (лифты), пассажирские и грузовые; скиповые; стоечные строительные.

61

ЛЕКЦИЯ 13

ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

Вотличие от грузоподъемных машин, которые характеризуются прерывностью действия механизмов и соответственно подъема и перемещения грузов порциями, транспортирующие машины основаны на принципе непрерывной подачи грузов к месту потребления.

Расстояние, на которое перемещаются грузы может быть довольно значительным (несколько километров - Красноярская ГЭС - бетон подавался в тело плотины на расстояние свыше 7 км).

Вметаллургической промышленности транспортирующие машины приобретают все большое значение.

Подача шихтовых материалов в доменную печь, к мартеновским печам, к конвертерам делает подлинным переворот в выплавке чугуна и стали, снижает себестоимость, уменьшает расход шихты на 1т металла, улучшает условия труда и т.д.

Классификация транспортирующих машин

По принципу действия:

1.Транспортеры, в которых движение перемещаемому материалу сообщается механическим путем;

2.Гравитационные установки - движение перемещаемого материала происходит за счет собственного веса;

3.Пневмотранспортерные установки - движение грузов происходит вместе с потоком движущегося воздуха;

4.Гидротранспортерные установки - движение груза происходит вместе с потоком жидкости.

Транспортеры

1. Транспортеры с тяговым органом а) Ленточные - предназначенные для транспортирования сыпучих, порошкообразных,

мелко- и среднекусковых материалов, а так же штучных грузов в горизонтальном и слабонаклонном направлении;

б) Пластинчатые - (тяговый орган пластинчатая цепь) назначение то же, что и ленточных. Применение волнистых и особенно коробчатых настилов позволяет устанавливать конвейер под углом до 30о.

Возможно перемещение груза в горячем состоянии (руда, агломерат, отливки, поковки и пр.).

в) Ковшовые транспортеры (элеваторы) - предназначены для транспортирования материалов в вертикальном и сильно наклонном направлении.

2. Транспортеры без тягового органа а) Винтовые - предназначены для транспортирования сыпучих, а так же влажных и

вязких материалов в горизонтальном и малонаклонном направлении, а иногда и в вертикальном направлении;

б) Вибрационные - для транспортирования сыпучих материалов. в) Роликовые - для перемещения нетучных грузов.

г) Транспортирующие трубы - разновидность винтовых конвейеров. Они бывают с гладкой внутренней поверхностью и со спиралью, закрепленной внутри трубы. Устанавливают такие трубы на опорных роликах горизонтально или под углом 3 ÷5о

Транспортируют пылевидные, порошкообразные, мелкозернистые и мелкокусковые материалы.

62

Основные параметры, характеризующие транспортирующие машины. Основной характеристикой является:

Производительность - выраженная в объемных П0 , м3 / ч или весовых единицах

(Пв ,т/ ч) .

Длина трассы - L и ее составляющие - LГОР и Lверт = Н - высота подъема.

LГОР = L cosα H = L sinα

Здесь α - средний угол подъема.

Для ориентировочного сравнения машин разных конструкций, выполняющих одну и ту же операцию по транспортировке груза пользуются удельными показателями массы и мощности машин.

Удельный показатель массы:

KG = GM = ( GM );

L2 + H L cosα +sinα

Удельный показатель мощности:

K N = ПNдв ;

ср

Ленточные конвейеры

Рис. 22 Схема ленточного конвейера

Ленточный конвейер состоит из замкнутой гибкой ленты 1, огибающей ведущий (головкой) барабан 2 и хвостовой (натяжкой) барабан 3, опорных роликов 4, натяжного устройства 5, привода 6 и загрузочного устройства 7. Например, в виде воронки и лотка. Все узлы конвейера монтируются на станине, изготовленной из сортового металла (см. рис. 22).

63

Рис. 23 Конвейер с большим углом наклона с прижимной лентой: а – схема конвейера; б – поперечное сечение; в – прижимной валик

Ленточные конвейеры применяются для перемещения в горизонтальном и пологонаклонном направлении.

При необходимости транспортировки грузов под большим углом наклона к горизонту дополнительно применяют прижимные ленты (см. рис. 23).

По конструктивному исполнению и месту установки различают стационарные и передвижные ленточные конвейера.

Передвижные конвейеры на колесном ходу изготавливают длиной 10, 15 и 20 см с прорезиненной лентой В = 400 и 500 мм.

Передвижные, переносные конвейера L = 5 м, скорость движения ленты указанных конвейеров = 1 ÷4м/сек.

Стационарные ленточные конвейеры - группа общего назначения (ГОСТ 10624-74). Конвейеры специального назначения (в горнодобывающей, металлургической промышленности и при переработке зерна).

Все ленточные конвейеры, независимо от назначения характеризуются геометрической формой пути движения груза:

1.Горизонтальный;

2.Наклонный;

3.С двумя перегибами;

4.Горизонтальнонаклонный с промежуточной перегрузкой;

5.Горизонтальный с передвижной разгрузочной тележкой;

6.Горизонтальный с передвижным загрузочным бункером.

Производительность ленточных конвейеров.

Объемная и весовая производительность связаны между собой зависимостью:

Q = γv ;

γ -объемный вес I т/м3;

При транспортировке сыпучих материалов непрерывным потоком: Объемная производительность:

V = 3600Fv м3 / час;

Весовая производительность:

Q = 3600Fvγ м/ час;

Здесь: F - площадь сечения потока материала в м2; v - скорость перемещения потока в м/сек;

64

Рис. 24 Расположение насыпных грузов на плоской – а и желобчатой – б ленте

Сечение материала на ленте зависит от угла естественного откоса материала, определяемого его свойствами (зернистость, липкость, шероховатость). Естественно, что при движении ленты материал, испытывая вибрационные нагрузки, несколько рассыпается по ленте. При этом уменьшается, а очертание сечения приобретает форму параболы с

основанием b = 0,8B и высотой h = b2 tgϕ или h = 0.4Btgϕ;

Угол при основании ϕ = 0.35;

Тогда:

Площадь сечения материала:

F =	bh	=	0.8B 0.4Btgϕ	= 0.16B2tgϕ м2
			2
2
Весовая производительность:

Qгл = Fvγ3600 = 3600 0.16v γB2tgϕ = 576v γB2tgϕ, т/ час.

Изменив конструкцию опорных роликов и придав ленте желобообразную форму, можно вдвое увеличить сечение материала а.

Весовая производительность:

Qжел =1150v γB2tgϕ, т/ час

При транспортировке штучных грузов весом Gкг с шагом t

Погонная нагрузка на полотно q = Gt кг/ м

Весовая производительность Qшт = 36001000Gvt = 3.6qv, т/ час.

Производительность наклонных транспортеров:

65

Допускаемый угол наклона ленточного транспортера зависит от коэффициента трения груза о ленту, от угла естественного откоса груза в движении и характера загрузки транспортера.

Обычно угол наклона ( β ) принимают меньше угла трения груза о полотно на 7 ÷10о

tgϕтр = FNтр = fNN = f ;

Производительность наклонного транспортера:

Qнакл = 3600ψFvγ, т/ час;

Здесь: ψ - коэффициент уменьшающий производительность транспортера, вследствие возможного рассыпания груза на наклонной ленте.

Приβ		0	ψ
0 ÷10			1,00
10	÷15		0,95
16	÷20		0,90
20 ÷22			0,85

При необходимости транспортирования грузов под большими углами возвышения применяют прижимные ленты. (β 0 до 48 ÷600 ).

Скорость движения ленты ограничивается свойствами материалов, перемещаемых конвейером. Легкие, пылевидные - сдувание с ленты; крупные, кусковые - возможность повреждения ленты при ударах кусков о ленту при набегании на ролики и барабан. Пределы скорости V = 0.4 ÷3.0 м/сек.

Транспортерные ленты (см. рис. 25):

Рис. 25. Текстильные прорезиненные ленты:

1 – прокладка текстильная; 2 – обкладка рабочей грузовой поверхности; 3 – обкладка нерабочей (опорной) поверхности; 4 – тросик; 5 – прокладка для теплостойких лент

Применяются самые различные:

1.Текстильные прорезиненные с основой из хлопчатобумажных тканей шириной

В= 300 ÷2000 мм с числом слоев 3 ÷12 ;

Допускаемая погонная нагрузка (нагрузка на 1 см ширины одной прокладки-слоя материи и резины в ленте) [К]= кп Н / см.

Здесь: k - предел прочности ленты на разрыв зависит от типа ткани.

66

k =1150 ÷1190Н / см.

п = 9 ÷11 - запас прочности, зависящий от числа прокладок в ленте. Максимально-допустимое усилие растяжения.

Tmax = [k]Bz, H;

Здесь: В - ширина ленты;

z- число прокладок.

2.Ленты, изготовленные из синтетического волокна (перлон, нейлон и супернейлон) k ≈ 240Н / см для одной прокладки.

Ленты из полимидного волокна (капрон, лавсан и др.) Общим недостатком этих лент является большое упругое натяжение, что усложняет конструкцию натяжных станций.

3. Высокопрочные ленты со стальными канатиками завулканизированными между слоев ткани по продольной оси ленты.

К = 18000 ÷48000 Н/см - предел прочности ленты. Эти ленты хорошо образуют желобчатую форму.

4. Текстильные, с завулканизированными в них несущими тросами.

Здесь текстиль не несет почти никакой нагрузки, поэтому число прокладок можно свести к минимуму.

5. Стальная транспортерная лента находит самое широкое применение для транспортирования горячих и острокромочных материалов. Изготавливается прокаткой из углеродистой или нержавеющей стали (химическая и пищевая промышленность) Достоинства ее: малый износ при транспортировке кусковых и абразивных материалов, в работе почти не получает остаточных деформаций, допускает транспортировку материала с

Т0С = 3500 С.

В= 500 ÷650 мм при δ =1 мм.

Продольной сшивкой получают ленты с Вобщ = 2,5 ÷3,0 метра.

Стальную ленту рассчитывают на растяжение по формуле:

Т = [σ]p F ,Н;

здесь: F - площадь сечения ленты см2;

[σ]p = σпв - допустимое напряжение при растяжении;

σв - предел прочности ленты

для ст. 40Г-σв = б5 МПа

ст. 65Г-σв = 80 МПа п ≈10 - запас прочности, учитывающий влияние изгиба ленты, увеличивающего

фактическое напряжение в ленте.

6. Транспортерная лента из проволоки (плетеная).

Обладает большой гибкостью в продольном направлении и большой жесткостью в поперечном, поэтому принимать желобчатую форму не может.

Достоинством ее является то, что процесс транспортирования материалов можно совместить с отсевом мелочи.

Широко применяется для транспортировки влажных и мокрых материалов, а так же

материалов, имеющих большую температуру Т0 С .

Ленты из углеродистой проволоки допускают транспортировку материалов при Т0 = 3500 С , а из жаропрочной - до 1000°С .

Барабаны транспортеров

Различают проволочные барабаны, натяжные и отклоняющие. Срок службы ленты прямо пропорционален диаметр барабана.

67

Замена текстильных лент чаще всего происходит из-за расслаивания ленты, которое зависит от многократных перегибов ленты на барабане.

А так как наибольшее натяжение ленты происходит на приводном барабане, диаметр его стремятся сделать наибольшим.

Рекомендуются диаметры барабанов для текстильной ленты. Для приводного барабана:

Дб.пр = (125 ÷150)z мм;

z - число слоев ткани в ленте;

Для натяжного и отклоняющего барабанов:

Дб.н = (100 ÷125)z мм.

Диаметр, полученный по этим зависимостям округляют до ближайшего диаметра барабана по ГОСТ 1596-53.

Сбегание ленты с барабана в сторону устраняется применением бочкообразной формы барабанов (приводные и натяжные).

Отклоняющие - цилиндрической формы. Длина барабанов (бочкообразных)

L = B + 2C; C = 60 ÷70 , мм;

Стрела выпуклости барабана:

a = 200L ≥ 4 , мм;

Барабаны бывают литыми и сварными. Поверхность барабана для увеличения f

футеруют деревом или той же текстильной лентой. Диаметр барабана для стальной ленты:

Дб = (800 ÷1200)δ , мм;

Длина барабана для стальной ленты:

Lб = В − 2с1 ; с1 =10 ÷25 , мм

Это делается для того, чтобы кромка ленты не терлась о барабан (т.к. она является самым слабым местом ленты).

Поддерживающие ролики

Рис.26 Роликоопоры для прорезиненной ленты

68

Конструкции роликов могут быть самыми различными. В основном это цилиндр, вращающийся на подшипниках.

Диаметр роликов при текстильной ленте:

Дрол = 50 ÷200 , мм;

Шаг роликов при текстильной ленте:

t p =1.0 ÷1.5 , м;

В зоне загрузки: t p = 0.5 ÷0.75 , м На холостой ветви: t p.x = 2 p;

Диаметр роликов при стальной ленте:

Дб = 350 ÷400 , мм;

Шаг роликов при стальной ленте:

t p =1 ÷4 , м;

Приводные станции

Приводная станция состоит из двигателя, редуктора с цилиндрической или червячной передачей, муфт и барабана.

В наклонных или вертикальных транспортерах устанавливается еще и тормозное устройство, препятствующее обратному движению ленты под действием груза.

Мощность привода транспортера.

Мощность привода слагается из мощности, затрачиваемой на подъем груза по

вертикали Н, и мощности на перемещение его по горизонтали.

1. Мощность привода, затрачиваемая на подъем груза:

N B =

1000QH

Нм/ сек =

1000QH

=

QH

, квт;

3600

367

3600 102

2. Мощность привода, затрачиваемая на перемещение груза по горизонтали:

N

Г

= С

Q 1000

L = C

QL

, квт.

0

3600 102

0 367

Здесь: C0 - удельный приведенный коэффициент сопротивления, показывающий какая

часть общего сопротивления приходится на перемещение I т груза на I м пути. Зависит от типа транспортера, характера трассы, качества изготовления, монтажа и состояния транспортера.

Наиболее точное значение его получается опытным путем. Т.о. если C0 известно, то:

Общая мощность привода транспортера:

N = N B + N Г = QH367 + C3670QH = 367Q (H +C0 L), квт;

Тяговое усилие на барабане:		102N
P	=						, Н;
				v
Натяжение ленты конвейера:
а) Максимальное:
T	=			Pe fα					, Н;
max			e fα −1
б) Минимальное:
							P
	T			=							, Н
	min				e fα −1
			69