13.2 Скребкові конвеєри

Принцип дії скребкових конвеєрів — волочіння вантажу, що транспортується, по жолобу. Вони поділяються на стаціонарні, пересувні, підвісні та розбірні. За конструктивним виконанням скребкові конвеєри бувають: з однією (верхньою чи нижньою) робочою ниткою (див. рис. 13.5,а) таз двома робочими вітками (див. рис.13.5,б), в яких матеріал переміщується в протилежних напрямах.

Найпоширеніші форми скребків — трапецієвидна та кругла. За напрямом транспортування вантажу конвеєри поділяють на горизонлальні, похилі, вертикальні та комбіновані; за способом переміщення вантажу — порційного та суцільного волочіння. Кількість ланцюгів у конвеєрі залежить від розмірів кусків і продуктивності: одноланцюгові — для малої ширини жолоба; дволанцюгові — для великих грудкуватих матеріалів. Скребки бувають низькі та високі. Конвеєри виготовляють із ланцюгом, замкненим у вертикальній площині, рідше — в горизонтальній. Скребкові конвеєри (див. рис. 13.5,а) складаються з нерухомого відкритого чи закритого жолоба 8, по якому рухається замкнений ланцюг 2 зі скребками 3, обгинаючи приводні та натяжні 5 зірочки. Ролики б ланцюга котяться по напрямних 4, закріплених на станині конвеєра. Приводні зірочки обертаються від привода, який складається з двигуна, редуктора і з'єднувальної муфти. Вал натяжних зірочок монтується на опорах і за допомогою гвинтового механізму переміщується по напрямних. Завантажувальним пристроєм 7 матеріал засипається в будь-якому місці на трасі конвеєра. Розвантаження виконується в кінці конвеєра або в іншому місці крізь випускні отвори в днищі жолоба, які відкриваються і закриваються шиберними затворами 9.

Конвеєри суцільного волочіння (див. рис. 13.6) із зануреними скребками переміщують сипкий матеріал за таким принципом: сила зчеплення матеріалу зі скребками перевищує силу опору від тертя матеріалу по жолобу. При цьому матеріал менше кришиться. Вони застосовуються частіше, ніж конвеєри порційного волочіння.

Для транспортування гарячих насипних вантажів з метою запобігання прогорянню жолоба в конвеєрах передбачають водяну оболонку. Інші типи спеціальних конвеєрів випускають у герметичному та вибухобезпечному виконанні.

Галузі застосування скребкових конвеєрів дуже різноманітні: транспортування пороховидних, зернистих, кускових, насипних і гарячих матеріалів (попіл, шлаки та ін.), різних вантажів хімічної, харчової, металургійної промисловості, механізація сільськогосподарського виробництва. Найширше скребкові конвеєри застосовуються в гірничовидобувній промисловості для транспортування корисних копалин у лавах, забоях, на збагачувальних фабриках.

Переваги цього типу конвеєрів: простота конструкції; можливість переміщати практично будь-які сипкі матеріали, в тому числі хімічно активні, гарячі та ін.; допускають великий кут нахилу (30...40° для звичайних і 50° для ящикових скребків); простота завантаження та розвантаження; можливість герметизації під час переміщення пилоутворюючих матеріалів. Недоліки; здрібнення матеріалів (тому їх не використовують для транспортування, наприклад, коксу); значне спрацювання скребків і жолобів; велика витрата енергії.

Конструкція тягово-ходової частини конвеєра така сама, як у пластинчастому. Основним тяговим елементом є пластинчасті втулочно-коткові ланцюги з ребордними котками.

Жолоб виготовляють зварюванням або штампуванням з листової сталі. Для підвищення довговічності днище наплавляють зносостійкими матеріалами або роблять дерев'яний чи кам'яний настил.

Привод такий самий, як в інших типах ланцюгових конвеєрів. Для захисту механізму від поломок при заклинюванні кусків вантажу в зазорі між жолобом і скребками передбачають запобіжні муфти.

Натяжні механізми бувають гвинтові (для дрібних грудкуватих вантажів) та пружинно-гвинтові (для великих грудкуватих вантажів).

За умови порційного волочіння насипний вантаж розміщується перед скребками у вигляді окремих порцій з кутом нахилу, близьким до кута природного укосу. Точно врахувати ступінь заповнення матеріалом простору між скребками нелегко, тому при визначенні розрахункової площі перерізу вантажу в жолобі вводять коефіцієнт ψ заповнення жолоба:

А = Вhψk_β, (13.32)

де В і h — відповідно робочі ширина і висота жолоба;

ψ — коефіцієнт заповнення жолоба ( ψ = 0,5...0,6 для легкосипких вантажів; ψ = 0,7...0,8 для кускових);

k_β — коефіцієнт, який враховує зменшення об'єму матеріалу перед скребками зі збільшенням кута нахилу конвеєра (k_β=0,55 за β=10°,k_β =0,5 за β =40^о).

Продуктивність скребкового конвеєра, т/год,

Q=3600Avρ=3600Bψhk_βvρ. (13.33)

Відношення ширини жолоба до висоти λ=B/h=2...4.

Ширину жолоба, як головний параметр конвеєра, визначають за формулою

. (13.34)

Висота жолоба h=В/(2,4...4).

Конструктивно висоту скребка беруть на 25. . .50мм більшою, ніж висота жолоба.

Крок скребка р_с вибирають з умов забезпечення максимального наповнення жолоба матеріалом залежно від висоти скребка:

р_с=(2…4)h_c. (13.35)

Ширину жолоба і крок скребків конвеєра треба перевірити за грудкуватістю вантажу, виходячи з таких умов:

p_c ≥ 1,5a_max; B = k_ka_max (13.36)

де k_k - коефіцієнт, який залежить від конструкції конвеєра і характеру матеріалу; для дволанцюгових конвеєрів k_k=3…4 при переміщенні сортованих матеріалів; для одноланцюгових — k_k=5...7 (для сортованих вантажів) та k_k=3...3,5 (для несортованих).

Тяговий розрахунок конвеєра виконують універсальним методом обходу контура. Опір переміщенню вантажу і робочих органів

W=(q ω₁+q₁ω₁)Lcosβ(q+ q₁)Lsinβ. (13.37)

Тут ω₁ - коефіцієнт опору рухові ланцюга з ходовими котками; ω_ж - коефіцієнт опору рухові матеріалу в жолобі,

ω_ж = f_ж(1+h_cpn_б/B), (13.38)

де f_ж — коефіцієнт тертя насипного вантажу по жолобу;

h_cp — середня висота вантажу;

n_б — коефіцієнт бокового тиску сипкого вантажу,

, (13.39)

де k_б — коефіцієнт, який залежить від конструкції конвеєра (k_б = 1 для стаціонарних конвеєрів, k_б = 1,1...1,2 — для пересувних);

f₁ —коефіцієнт внутрішнього тертя насипного вантажу; під час руху в металевому жолобі f₁=0,3...0,95 (менші значення — для легких вантажів, більші — для важких, наприклад, цементу).

Для конвеєрів із високими скребками за недостатнього натягу ланцюга скребок під дією сили опору вантажу відхиляється назад. Мінімально допустимий натяг, який забезпечує стійкість скребка, тобто допустиме відхилення його на кут α= 2...3⁰, можна визначити за формулою:

де 1У— опір рухові порції вантажу;

, (13.40)

де W –– опір рухові порції вантажу;

h₁ — плече сили W;

р — крок ланцюга

Умова стійкості

S₀ ≥ S_min +W (13.41)

Опір на кінцевих зірочках приблизно складає 10 % опору на прямолінійній ділянці і враховується коефіцієнтом k= 1,1. Після визначення загального опору рухові ланцюга W знаходять потужність електродвигуна. Потім визначають динамічні навантаження в ланцюгах і вибирають ланцюг за максимальним розривним зусиллям. Продуктивність конвеєра суцільного волочіння

Q =3600k_гk_шk_yBh_шvρ, (13.42)

де k_г — геометричний коефіцієнт;

k_ш — швидкісний коефіцієнт, який враховує те, що середня швидкість вантажу v_с менша, ніж швидкість v тягового органу(k_ш=v_cp/v);

k_y — коефіцієнт, ущільнення насипного вантажу;

В — ширина жолоба;

h_ш — висота падіння матеріалу.

Геометричний коефіцієнт продуктивності

, (13.43)

де q₀ — маса 1 м довжини робочого елемента;

ρ₀ — об'ємна маса робочого елемента.

Гранична висота шару матеріалу в жолобі h_г над тягнучим елементом (ланцюгом)

, (13.44)

де c_h — коефіцієнт зчеплення матеріалу з ланцюгом;

β — кут нахилу конвеєра;

n_б - коефіцієнт бокового тиску матеріалу на стінки жолоба.

Коефіцієнт зчеплення

, (13.45)

де ζ =0,6...0,8 — емпіричний коефіцієнт;

τ₀ — початковий опір зсуву.

Швидкісний коефіцієнт для горизонтальних і пологопохилих конвеєрів k_ш=0,8...0,9; для вертикальних і крутопохилих — k_ш=0,45...0,8 (більші значення — для грудкуватих вантажів, менші — для пороховидних).

Продуктивність трубчастого скребкового конвеєра

. (13.46)

Звідси знаходимо внутрішній діаметр труби

. (13.47)

Швидкості руху відповідно каната і ланцюга: v=0,1...1,25м/с; v=0,1... 0,4м/с.

Крок скребків знаходять із співвідношення

p_c=k₁p=k₂d, (13.48)

де р — крок ланцюга; k₁,k₂ — конструктивні параметри (k₁=2...6, k₂=2...3 для конвеєрів відповідно з горизонтальною та похилою трасами; k₁=2…4, k₂= 1 для комбінованої траси).