682

1

Рис. 8.2. Вертикальный ковшовый ленточный элеватор:

1 – тяговый элемент; 2 – ковш; 3 – смотровой люк; 4 – кожух элеватора; 5 – приводной барабан; 6 – головная часть элеватора;

7 – направляющая шина; 8 – натяжное устройство; 9 – натяжной барабан; 10 – нижняя секция; 11 – останов; 12 – привод; 13 – загрузочный патрубок

91

Вковшовых элеваторах нашли применение винтовые и пру- жинно-винтовые натяжные устройства. В цепных элеваторах ход

натяжного устройства составляет 1,6–2 шага цепи рц, для ленточных – 1–3 % высоты элеватора (200–500 мм).

Направляющие шины для вертикальных элеваторов выполняют в виде коротких отрезков с целью ограничения раскачивания тяговых элементов.

Внаклонных элеваторах шины располагают по всей высоте с целью опоры для катков.

8.2. Основы расчёта элеватора

Основными параметрами элеватора являются: производительность Q (для насыпных грузов) и Z (для штучных); высота элеватора H (расстояние между центрами верхнего и нижнего барабана (звёздочки)); скорость тягового элемента v и мощность приводного двигателя Р.

Массовая производительность элеватора, т/ч:

Q = 3,6qv,

(8.2)

где q – распределенная (погонная) масса груза, т.е. масса груза, приходящаяся на 1 м тягового элемента элеватора, кг/м; v – скорость тягового элемента, м/с.

В случае перемещения насыпного груза в ковшах объемом ik распределенная масса груза, q:

i			ρψ,	(8.3)
q =	к
		tк

где iк – вместимость ковша, л; ρ – насыпная плотность груза, т/м3;

ψ– коэффициент заполнения ковша материалом.

Внастоящее время накоплен значительный опыт эксплуатации элеваторов. На его основе даны рекомендации по выбору скорости движения тягового элемента v, типа ковша и коэффици-

ента заполнения ковша ψ (табл. 8.1).

Для ленточного тягового элемента v = 0,4–4 м/с; для цепи v = = 0,4–2 м/с.

Коэффициента ψ зависит от характеристики транспортируемого груза и типа ковша (ψ = 0,6–0,8).

92

Таблица 8.1

Значения скорости тягового элемента v и коэффициента

заполнения ковша ψ от вида транспортируемого груза

Транспортируемый		Типичные	Тип	Скорость, м/с		ψ	Вид
груз		грузы	ковша				разгрузки
				ленты	цепи
Пылевидный,	хоро-	цемент	Г	1,2–1,8	–	0,8	Ц
шо сыпучий
Пылевидный	и зер-	земля, хими-
нистый, плохосыпу-		каты, песок	М	1,0–2,0	0,8–2,0	0,6	Ц
чий		влажный
Зернистый,
мелкокусковой:		зерно	Ж	3,9–4,0	–	0,7	Ц
малоабразивный		гравий, руда,
сильноабразивный		шлак	О, С	0,4–0,8	0,4–0,63	0,8	СН
Средне-
и крупнокусковой:
малоабразивный		уголь
		каменный	О, С	–	0,4–0,63	0,6	СН
сильноабразивный		щебень,
		руда, шлак	О, С	–	0,4–0,63	0,8	СН

Вид ковша: Г – глубокий, М – мелкий, О – с бортовыми направляющими остроугольный, С – с бортовыми направляющими и полукруглым днищем, Ж – жалюзийный.

Вид разгрузки: Ц – центробежный, СН – самотечная направленная.

Ширину Bк и шаг tк выбирают в зависимости от требуемой емкости на 1 м длины элеватора и типа ковша.

Ширину ковша Bк выбирают из ряда нормализованных значений: 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 650, 800 мм.

Выбранные геометрические размеры ковшей проверяют по

размеру максимальных кусков amax, который должен быть:
а ≤ Ак	,	(8.4)
max	kк

где Aк – вылет ковша; kк = (2–4,75) – коэффициент, зависящий от гранулометрического состава груза (табл. 8.2).

93

Таблица 8.2

Зависимость значений kк от массового содержания группы наибольших кусков (0,8amax – amax)

(0,8 amax – amax), %	10	25	50	100
kк	2,0	2,5	4,25	4,75

Тяговое усилие и мощность привода элеватора

Тяговый расчет элеватора выполняется обычным порядком, т.е. путем последовательного суммирования сопротивлений на отдельных участках контура трассы.

Мощность в ковшовом элеваторе расходуется на преодоление следующих сопротивлений:

•от веса поднимаемого в ковшах элеватора груза;

•сопротивления изгибу лент (цепей) на барабанах (звездоч-

ках);

•сопротивления вращению подшипников приводного вала и вала натяжного устройства;

•сопротивления скольжения цепей или качения роликов по направляющим наклонных элеваторов;

•сопротивления зачерпыванию груза.

При выполнении проектного тягового расчета распределенную массу ходовой части элеватора определяют по приближенной формуле:

q0 = kэQ,

(8.5)

где kэ – коэффициент массы ходовой части элеватора.

Более точно распределенную массу ходовой части элеватора находят по формуле:

q	= q	т	+ kк′mк	,	(8.6)
0				tк

где qт – распределенная масса тягового элемента; kк′ – коэффициент, учитывающий массу крепежных деталей ковша, kк′ ≈1,14; mк – масса порожнего ковша; tк – шаг ковшей.

Распределенную массу цепей определяют по таблицам, массу ленты рассчитывают либо определяют по таблицам, либо по фор-

муле:
q = ρл В′δл .	(8.7)

94

Массу нормализованных ковшей определяют по справочным данным, нестандартных ковшей – расчётом.

Тяговое усилие элеватора:

Z
W0 = ∑Wi ,	(8.8)

i=1

где i =1, 2, 3, …, Z-индекс расчетного участка гибкого тягового элемента: Z – число расчетных участков на элеваторе; Wi – сила сопротивления на i-м расчетном участке.

Знак «+» перед Wi при движении на подъем, а знак «–» при

Z

движении на спуск. ∑Wi – не учитывает сопротивлений на при-

i=1

водном барабане и в его подшипниках. Максимальное натяжение гибкого элемента:

Smax = W0 + Smin +Wн.в ,	(8.9)
где Wн.в – сила сопротивления нисходящей ветви:
Wн.в = qH(sinβ − wcosβ),	(8.10)

где Н – высота подъема груза; β – угол наклона элеватора к горизонту.

Тяговый расчет элеваторов с зубчатым приводом начинают с точки минимального натяжения цепи, а с фрикционным приводом – с точки сбегания тягового элемента с барабана.

Сила сопротивления на прямолинейном загруженном участке трассы:

Wпр = (q0 + kq)gL(wcosβ ± sinβ),

(8.11)

где L – длина участка; k – коэффициент, учитывающий раскачивание ковшей, k = 1,05.

Величина сопротивления зачерпыванию определяется опытным путем. Она зависит от характеристики перемещаемого груза, скорости движения ковшей, их типа и расстояния между ними, величины зазора между ковшами и стенками нижней части кожуха, степени наполнения ковша грузом, а также характера подачи груза в ковши.

Приближенно сопротивление зачерпыванию определяется:

Wз = kзачq,	(8.12)
	95

где kзач – коэффициент зачерпывания, который выражает удельную работу, затрачиваемую на зачерпывание 1 кг груза, [Н м/кг] (при v =1,0–1,25 м/с для порошкообразных и мелкокусковых грузов kзач =1,25–2,5 Н м/кг; для среднекусковых грузов – kзач = 2– –4 Н м/кг); q=Q/(3,6v) – полезная погонная нагрузка.

По полученным величинам наибольшего расчетного натяжения Smax ведется расчет тягового органа (ленты или цепи) на прочность.

Окружное усилие на приводном барабане (звездочке) с учетом потерь на барабане (звездочке):

W0 = (Sнб − Sсб )ξ .				(8.13)
Мощность приводного двигателя, Вт:
Р = k		W0v	,	(8.14)
	з
		η
		0

где kз = 1,25 – коэффициент запаса (неучтенных сопротивлений); W0 – тяговое усилие, Н; v – скорость тягового элемента, м/с; η0 – КПД передаточного механизма.

По результатам расчёта (рис. 8.3) строится диаграмма натяжения тягового элемента. В точке 1 натяжение наименьшее.

Рис 8.3. Диаграмма натяжения тягового элемента

96

Контрольные вопросы

1.Назначение, устройство и принцип действия элеватора.

2.Основы расчёта ковшового элеватора.

3.Варианты разгрузки элеваторных ковшей.

4.Расчёт мощности привода элеватора.

5.Как построить диаграмму натяжения тягового элемента элеватора?

9.ВИНТОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

9.1.Назначение, устройство, принцип действия

Винтовые конвейеры относят к транспортирующим машинам без гибкого тягового органа.

Винтовые конвейеры используются для транспортирования пылящих, порошкообразных, кусковых и выделяющих вредные испарения грузов, а также пластичных материалов (например, глины).

Они могут быть горизонтальными, наклонными и вертикальными. Различают полого- и крутонаклонные конвейеры. У пологонаклонных винтовых конвейеров угол наклона к горизонту β не превышает угол естественного откоса груза α0.

Производительность винтовых конвейеров, как правило, до 50 т/ч, длина транспортирования по горизонтали до 50 м, высота подъема груза до 20 м.

Преимущества винтовых конвейеров: надежность в эксплуатации и простота обслуживания, компактность, удобство загрузки

ивыгрузки, безопасность при транспортировании ядовитых и пылящих материалов.

Недостатки винтовых конвейеров: износ рабочих поверхностей винта и жёлоба, повышенный удельный расход электроэнергии, измельчение транспортируемого груза, возможность заклинивания материала, особенно у промежуточных подшипников, ограниченная длина транспортирования (до 60 м).

Горизонтальный (наклонный) конвейер (рис. 9.1) состоит из герметичного жёлоба 7, в котором вращается винт 11, вал которого поддерживается головными 5 и промежуточными 8 подшипниками. Привод конвейера включает электродвигатель 1, редуктор 3

идве муфты 2 и 4. Жёлоб выполнен разъёмным, состоящим из полуцилиндрического днища и крышки. Материал загружается через один или несколько патрубков в крышке, разгружается через одно отверстие, либо несколько отверстий в днище, оборудованных затворами.

97

98

Рис. 9.1. Горизонтальный винтовой конвейер:

1 – электродвигатель; 2, 4 – соединительные муфты; 3 – редуктор; 5 – головной подшипник; 6 – смотровой люк; 7 – жёлоб; 8 – промежуточный подшипник; 9 – загрузочный патрубок; 10 – задний подшипник; 11 – вал с винтом; 12 – промежуточный разгрузочный патрубок; 13 – передний разгрузочный патрубок

						Винт		конвейера			вы-
						полняют		с	правым		или
а)
						левым направлением спи-
						рали, одноили многоза-
б)
						ходным. Рабочая поверх-
						ность	винта			может	быть
						сплошной,				ленточной,
	в)
						фасонной			и	лопастной
						(рис. 9.2).
		г)
						Вал винта (при длине
						более 2 м) состоит для
					Рис. 9.2. Винты конвейеров:	удобства		изготовления и
					а – полностенный; б – ленточный;	сборки из отдельных сек-
					в – лопастной; г – фасонный	ций, может быть сплош-
						ным	или			полым	для

уменьшения массы. Секции вала соединяются между собой при помощи коротких валов, установленных в промежуточных подшипниках, закреплённых к крышке жёлоба. Промежуточные подшипники должны иметь небольшие габариты для удобства движения материала и надежные уплотнения для защиты от попадания частиц транспортируемого материала.

Концевые подшипники воспринимают радиальную и значительную осевую нагрузки. Поэтому одна из опор, обычно со стороны, в которую транспортируется материал, снабжена упорным подшипником.

Жёлоб винтового конвейера выполнен, как правило, из листовой стали толщиной 2–8 мм. При транспортировании абразивных и горячих грузов (до 200 °С) применяют чугун, для лёгких неабразивных – дерево с внутренней обшивкой листовой сталью. Жёлоб большой длины состоит из нескольких секций.

Привод конвейера состоит из стандартных узлов: электродвигателя, редуктора, муфт. В случае вертикального исполнения винтового конвейера дополнительно применяется коническая передача (редуктор), которая обеспечивает расположение редуктора с электродвигателем в горизонтальной плоскости.

Загрузочное устройство содержит люк, расположенный в крышке жёлоба конвейера и выпускной патрубок, герметично соединенный с крышкой. Материал в загрузочное устройство может поступать из бункеров, конвейеров и технологических установок.

99

Разгрузочные устройства могут располагаться в одном или нескольких местах по длине жёлоба. Отверстие разгрузочных устройств перекрывается шиберными затворами. Одиночное разгрузочное устройство затвором не перекрывается.

Принцип действия винтового конвейера

При вращении винта в направлении, указанном стрелкой, на транспортируемый груз действуют поперечные составляющие сил давления винтовых лопастей на перемещаемый груз и сил трения этого груза о лопасти, в результате чего центр массы груза «C» смещается в сторону по направлению вращения винта (влево). Возникающий при этом момент силы тяжести груза относительно центра винта «O» препятствует дальнейшему вращательному движению груза, и он перемещается вдоль оси винта, а затем высыпается из разгрузочного отверстия.

В вертикальный конвейер насыпной груз подается горизонтальным питателем. Винт вертикального конвейера вращается с большей угловой скоростью, увлекая насыпной груз, загружаемый горизонтальным питателем. Центробежная сила, возникающая в материале, заполняющем вертикальную трубу, вследствие его вращения, прижимает его к стенкам трубы. Возникает тангенциальная сила трения и материал под действием винта начинает совершать восходящее движение, как гайка. Траектория движения груза представляет собой винтовую линию с малым шагом.

9.2. Выбор и расчёт основных параметров

Диаметры винтов Dв горизонтальных и наклонных конвейеров (с углом наклона к горизонту до 20°) выбираются согласно ГОСТ 2037 из следующего ряда: 100, 125, 150, 200, 250, 320, 400, 500 и 630 мм.

Величина диаметра винта зависит от размера кусков перемещаемого груза. Диаметр винта конвейера должен быть в 12 и более раз больше размера кусков при транспортировании сортированного и однородного по крупности кусков груза и в 4 раза больше максимального размера кусков при транспортировании несортированного груза.

Диаметр вала винта, мм:

dв = 35+ 0,1Dв ,

где Dв – диаметр винта.

100