Качающиеся конвейеры

ЛеКЦИЯ 18. Качающиеся конвейеры

План лекции

18.1. Общие сведения о качающихся конвейерах.

18.2. Динамические режимы работы качающихся конвейеров.

18.3. Конструкции качающихся конвейеров.

18.4. Элементы и параметры качающихся конвейеров.

18.5. Расчет качающихся конвейеров.

Качающимся называется конвейер, представляющий собой под­вешенный или опирающийся на неподвижную раму желоб (трубу), который совершает колебательные движения для перемещения гру­за, находящегося в желобе (трубе).

Рекомендуемые материалы

18.1. Общие сведения о качающихся конвейерах

Качающийся конвейер, в котором перемещение груза осуществляется силами инерции без отрыва его от желоба, так как вертикальная составляющая ускорения желоба меньше ускорения свободного падения, называется инерционным. В этих конвейерах амплитуда колебаний желоба со­ставляет 10...150 мм, а частота – 0,67...6,67 колебаний в секунду.

Качающийся конвейер, в котором перемещение груза осущест­вляется микробросками с отрывом части груза от желоба, так как вертикальная составляющая ускорения желоба больше ускорения свободного падения, называ­ется вибрационным. В этих конвейерах амплитуда колебаний не превышает 0,5...15 мм, а частота – более 7,5...50 колебаний в секунду.

Преимущества качающихся конвейеров:

– сравнительная простота конструкции;

– возможность полной герметизации;

– выполнение технологических операций при перемещении груза (сушка, грохочение, охлаждение);

– сравнительно небольшой расход энергии.

Недостатки:

– значительное снижение производительности с ростом угла наклона;

– невозможность перемещения липких грузов;

– уменьшение скорости перемещения и производительности при перемещении пылевидных грузов;

– передача вибрационных нагрузок на опорные конструкции и фундаменты;

– сравнительно невысокий срок службы упругих элементов и подшипников.

Наиболее перспективными являются вибрационные конвейеры, в которых груз не крошится, не пылит и почти не вызывает изна­шивания желоба. Применение инерционных конвейеров ограничено из-за повышенного износа желоба, вызываемого постоянным тре­нием груза о его стенки, высоких динамических нагрузок и неурав­новешенности машины. Из инерционных чаще применяются конвей­еры с переменным давлением груза на дно желоба.

Областью применения качающихся конвейеров является герметичное транспортирование пылящих, горячих, химически агрессив­ных насыпных грузов. Эти конвейеры не могут транспортировать липкие грузы и плохо транспортируют тонкодисперсные пылевид­ные грузы (например, цемент).

18.2. Динамические режимы работы качающихся конвейеров

Имеется плоскость, наклоненная под углом α к горизонту и получающая от внешнего источника энергии колебательное движение с ускорением J_ж, направленное под углом β (рис. 18.1).

Тогда частица груза, лежащая на плоскости, будет перемещаться вдоль нее.

Нормальное давление частицы груза на плоскость

                                                                                                       

,

где m – масса частицы груза; j_y – составляющая ускорения J_ж по оси y, .

Рис. 18.1. Схема к динамическому режиму работы качающихся конвейеров

Ускорение колебательного движения

,

где а – амплитуда колебаний плоскости, м; ω – угловая скорость возбудителя колебаний, рад/с;  – фазовый угол колебаний; t – время колебания, с.

Тогда составляющая ускорения

.

Сила давления груза на плоскость в этом случае

.

По соотношению между величинами в последней формуле можно судить о направлении силы давления груза на плоскость.

Если , то сила давления направлена вниз, и груз постоянно находится на плоскости (дне желоба); если , то сила давления направлена вверх, и груз стремится оторваться от плоскости.

 имеет максимальное значение при значении угла в 90^о. Этому условию отвечает максимальная нормальная составляющая ускорения желоба

.

Отношение двух нормальных составляющих называется коэффициентом режима работы качающегося конвейера:

.

Если конвейер горизонтальный

.

Коэффициент Г характеризует динамический режим работы качающегося конвейера (динамические нагрузки на привод и другие элементы) и характер движения частиц груза.

1. Если Г < 1, груз лежит на колеблющейся плоскости и перемещается, не отрываясь от нее. Это режим инерционных конвейеров.

2. Если Г > 1, груз отрывается от колеблющейся плоскости и перемещается преимущественно микробросками. Это режим вибрационных конвейеров.

При Г = 1 режим движения груза будет неопределенным.

18.3. Конструкции качающихся конвейеров

18.3.1. Инерционные конвейеры

Различают инерционные конвейеры с постоянным и переменным давлением груза на дно желоба.

Конвейер с постоянным давлением груза (рис. 18.2) состоит из желоба 1, опорных катков 3 и двухкривошипного привода 2. Привод такой кинематической схемы обеспечивает прямолинейное переменно-возврат­ное движение желоба и перемещение вперед находящегося в нем груза.

 

Рис. 18.2. Инерционный конвейер с постоянным давлением груза на дно желоба: 1 – желоб; 2 – двухкривошипный привод; 3 – опорный каток

Конвейер с переменным давлением груза (рис. 18.3) состоит из желоба 1, упругих стоек 4, жестко прикрепленных к желобу и опор­ной раме под углом β к вертикали, рамы 3 и кривошипного привода 2. При такой схеме конвейера давление груза на желоб при пря­мом и обратном ходе различно.

Рис. 18.3. Инерционный конвейер с переменным давлением груза
на дно желоба: 1 – желоб; 2 – кривошипный привод; 3 – рама; 4 – стойка

18.3.2. Вибрационные конвейеры

Вибрационные конвейеры различаются: по направлению пере­мещения груза – горизонтальные, пологонаклонные и вертикаль­ные; по способу крепления грузонесущего элемента – на свободных упругих подвесках-амортизаторах и на наклонных направляющих стойках; по количеству одновременно колеблющихся масс – одно-, двух-, многомассные; по динамической уравно­вешенности – неуравновешенные и уравновешенные; по количеству грузонесущих элементов (желобов или труб) – одно- и двухэлементные; по характеристике и настройке упругой систе­мы – с резонансной, дорезонансной или зарезонансной настройкой.

На рис. 18.4 приведены схемы основных типов вибрационных конвейеров.

Вибрационный конвейер подвесной конструкции со свободно колеблющейся одномассной системой (рис. 18.4, а) состоит из грузо­несущего элемента 1 (труба или желоб), свободно подвешенного на амортизаторах 2 и получающего направленные колебания от электромеханического центробежного привода – вибратора 3, рас­положенного под углом β к направлению колебания (обычно β = 20...30°) ниже (сплошная линия) или выше (штриховая линия) грузонесущего элемента. В другом конструктивном варианте грузонесущий элемент может опираться на амортизаторы.

Широко применяются горизонтальные двухтрубчатые динами­чески уравновешенные виброконвейеры на упругих стойках (рис. 18.4, б). Когда одна труба движется вперед, другая – назад, но в обеих трубах груз всегда движется в одном (заданном) направ­лении. Кривошипно-шатунный механизм нагружен незначительно, так как колеблющаяся масса имеет резонансную настройку. Груз движется в сторону отклонения нижнего шарнира коромысла по отношению к вертикальной плоскости, проходящей через верхний шарнир. В однотрубном конвейере на упругих стойках (рис. 18.4, в) уравновешивающим элементом является специальная балка.

Рис. 18.4. Схемы вибрационных конвейеров: а – однотрубный на пружинных подвесках с электровибратором; б – двухтрубный на упру­гих стойках с эксцентриковым вибратором; в – однотрубный на упругих стойках с экс­центриковым вибратором и уравновешивающей балкой: 1 – грузонесущий элемент; 2 – амортизатор; 3 – вибратор

Для вертикальной транспортировки грузов применяются вибрационные конвейеры, в которых перемещение груза осуществляется по желобу, идущему по винтовой линии с углом подъема 5…15^о высота подъема вибрационных вертикальных конвейеров до 12 м, производительность 20 т/ч и скорость транспортирования грузов 0,1…0,3 м/с.

18.4. Элементы и параметры качающихся конвейеров

Грузонесущими элементами являются стандартные трубы и же­лоба, которые делаются сварными (обычно прямоугольного сече­ния) из листовой стали толщиной 3...5 мм (или из профильного проката). Для абразивных грузов применяется износостойкая сталь.

Желоба при большой длине конвейера состоят из секций длиной 4...6 м на фланцевых болтовых соединениях. Для пылевидных гру­зов применяют закрытые желоба прямоугольного сечения или тру­бы. Ширина желоба или диаметр трубы определяется в зависимости от производительности конвейера. В типовых конструкциях подвес­ных виброконвейеров применяют трубы диаметром 160, 200, 320 и 400 мм. Длина подвесных виброконвейеров – до 4 м, однотрубных конвейеров опорной конструкции – до 30...35 м, двухтрубных – до 50 м. Ширина желоба инерционных конвейеров обычно 200...1200 мм.

В качестве упругих элементов (связей) применяются плоские единичные рессоры и пакеты из них, витые цилиндрические и плос­кие пружины, а также резинометаллические блоки. Материал рес­сор и пружин – сталь 55С2, 60С2, 60С2Н2А с допускаемым напря­жением изгиба
[σ_и] = 100...110 МПа. Толщина рессорной стали б = 2...6 мм.

Скорость движения груза в инерционных конвейерах достигает 0,2 м/с, в вибрационных – до 0,25...0,3 м/с, в отдельных случаях – до 0,5 м/с.

Для возбуждения колебаний грузонесущего элемента чаще все­го используются электромеханические (центробежные и эксцентри­ковые) и электромагнитные приводы.

Центробежные приводы подразделяются на дебалансные с ма­ятниковым (упругошарнирным) креплением (рис. 18.5, а) и самобалансные направленного действия с двумя разделенными дебалансными мотор-вибраторами.

Дебалансный центробежный привод (рис. 18.5, а) состоит из электродвигателя 1, на валу 2 которого закреплены неуравновешен­ные (дебалансные) грузы 3. Двигатель установлен на опорной пли­те 4 с упругими шарнирами 5, через которые конвейеру передается только продольная составляющая центробежной силы F_y, при этом поперечная составляющая F_x воспринимается упругим шарниром.

Центробежные приводы применяют для подвесных и опорных конвейеров и питателей.

Эксцентриковые (кривошипно-шатунные) приводы бывают с жестким (рис. 18.5, б) и упругим (рис. 18.5, в) шатунами. Упругий (полужесткий) шатун (обычно их бывает два) имеет упругий эле­мент (цилиндрическую пружину или резинометаллические пакеты) с определенной жесткостью. Во время пуска конвейера шатун ра­ботает как упругий, а при установившемся движении – как жест­кий. Такие приводы применяют на уравновешенных двухтрубных конвейерах, иногда – на однотрубных.

Рис. 18.5. Схема электромеханических приводов вибрационных конвейеров: а – центробежный с дебалансным маятниковым креплением; б – эксцентриковый с жестким шатуном; в – эксцентриковый с упругим шатуном; 1 – электродвигатель; 2 – вал; 3 – дебаланс; 4 – опорная плита; 5 – упругий шарнир

Угол направления колебаний β принимается в зависимости от их частоты: при частоте, большей или равной 1000 мин^–1, β = 20...25°, при частоте, меньшей 1000 мин^–1, β = 30...35°.

18.5. Расчет качающихся конвейеров

Производительность качающихся конвейеров, т/ч, всех типов может быть определена в зависимости от скорости транспортирования груза по формуле

,

                                        

где F – площадь сечения груза, находящегося в трубе:

,

либо F – площадь сечения груза, находящегося в прямоугольном желобе:

,

где z – число труб; d – диаметр трубы; В – ширина желоба; h – высота слоя груза (в среднем 50...100 мм): h =h_бψ, h_б – высота борта; ψ – коэффициент заполнения сечения ψ = 0,5...0,6 для инерцион­ных конвейеров; ψ = 0,6...0,9 для открытых желобов; ψ = 0,6...0,8 для прямоугольных труб и ψ = 0,5...0,6 для круглых труб вибрационных конвейеров);
ρ – насыпная плотность материала, кг/м³; v – скорость движения материала, м/с.

По заданной производительности можно определить требуемую площадь сечения груза в трубе или жело­бе.

Необходимая мощность приводных двигателей, кВт, качаю­щихся конвейеров определяется по следующим формулам:

а) для инерционного конвейера с постоянным давлением груза на дно желоба

,

где m_к – общая масса движущихся частей конвейера, включая 0,67 массы шатуна и 0,25 массы опорных катков, кг; т_г – масса груза, находящегося на конвейере, кг: m_г = q_гL; L – длина конвейера, м; q_г – погонная масса груза, кг/м; .

б) для инерционного горизонтального конвейера с переменным давлением груза на дно желоба

,

где η – кпд механизмов привода: η = 0,8...0,85; β – угол наклона упругих опорных стоек к горизонту; r – радиус кривошипа, м; n_кр – частота вращения кри­вошипа, мин^–1; f_д – коэффициент трения груза по желобу.

в) для вибрационного конвейера длиной м

;

длиной

,

где k_тр – коэффициент транспортабельности груза: для кусковых и зернистых грузов (песок, уголь, шлак, зерно) k_тр = 1; для по­рошкообразных и пылевидных грузов (цемент) k_тр = 1,5...2,0; Н – высота подъема груза (при наклонном транспор­тировании), м; η – кпд механизмов привода,
η = 0,95...0,97; k₃ и k₄ – коэффициенты, учитывающие удельные затраты мощности при перемещении груза массой 1 т на 1 м, зависят от конструкции и производительности конвейера.

Для расчетов качающихся конвейеров должны быть заданы про­изводительность, характеристика транспортируемого материала, длина конвейера и угол его наклона к горизонту.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Назовите назначение и область применения качающихся конвейеров.

2 Правовая природа и соотношение дифференциации и единства уголовно-процессуальной формы - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.

2. Назовите параметры, различающие инерционные и вибрационные конвейеры.

3. Что выражает коэффициент динамического режима работы качающихся конвейеров?

4. Опишите конструкцию инерционных конвейеров. В чем отличие инерционных конвейеров с постоянным давлением груза на желоб и с переменным давлением груза на желоб?

5. Назовите типы вибрационных конвейеров. Опишите принцип работы.

6. Как определяется мощность приводного устройства инерционных конвейеров?

7. Как определяется мощность приводного устройства вибрационных конвейеров?