Подвесные конвейеры

ЛЕКЦИЯ 14. Подвесные конвейеры

План лекции

14.1. Общие сведения о подвесных конвейерах.
              Конструкция и параметры подвесных конвейеров.

14.2. Элементы подвесных конвейеров.

14.3. Расчет подвесных конвейеров.

На современных предприятиях серийного и массового производства актуальной задачей является бесперегрузочное перемещение штучных грузов – изделий и комплектующих узлов – по сложной пространствен­ной трассе, проходящей на протяжении всего технологического процесса (внутри цехов и между ними), от получения первичной заготовки до окон­чательно готовой продукции. Эту задачу успешно решают подвесные кон­вейеры различных конструктивных разновидностей.

Подвесным называется конвейер с тяговым элементом в виде цепи или каната, на котором укреплены каретки с подвесками для транспортирования груза, движущиеся по подвешенному жесткому пути.

14.1. Общие сведения о подвесных конвейерах.

Рекомендуемые материалы

         Конструкция и параметры подвесных конвейеров

Подвесные конвейеры предназначаются для транспортирования штуч­ных грузов (иногда насыпных грузов в таре) по замкнутому контуру пространственной или одноплоскостной, например горизон­тальной, трассы.

В зависимости от типа тягового элемента подвесные конвейеры делятся на цепные (наиболее распространенные) и канатные. По способу перемещения грузов различают подвесные конвейеры грузонесущие (рис. 14.1, а), толкающие (рис. 14.1, б), грузоведущие (рис. 14.1, в). Цепь 5 связана с каретками 3, имеющими хо­довые катки, которые перемещаются по тяговым подвесным пу­тям 4. Они обычно прикреплены к частям здания. Цепь приводится в движение с помощью звездочки или гусеничного привода.

Рис. 14.1. Схема подвесных конвейеров: а – грузонесущего; б – грузотолкающего; в – грузоведущего; г – схема трассы пространственного подвесного конвейера; 1 – груз; 2 – подвеска; 3 – каретка; 4 – тяговый подвесной путь; 5 – цепь; 6 – кулачок; 7 – тележка; 8 – грузовой подвесной путь; 9 – штанга; 10 – напольная тележка

У грузонесущих конвейеров каретки соединены с подвесками 2, на которых установлены грузы 1. У толкающих конвейеров цепи 5, перемещающиеся по тяговым путям 4, выполнены с кулачками 6, которые толкают подвески 2 с тележками (каретками) 7, перемещающимися на грузовом подвесном пути 8. Каретки 3 грузоведущих (грузотянущих) конвейеров соединены со штангами 9 наполь­ных тележек 10 с перемещаемыми грузами.

На рис. 14.1, г изображена схема пространственного подвес­ного конвейера, трасса которого разбита на отдельные характер­ные участки. Для поворота направляющего подвесного пути в горизонтальной плос­кости используются специальные поворотные устройства в виде звездочек, блоков, роликовых батарей и направляющих путей. Повороты в вертикальной плоскости осу­ществляются вертикальными плавными перегибами направляющего пути. Первоначальное натяжение тягового органа создается натяжным устройством, обычно грузовым. Наибольшее применение нашли грузонесущие конвейеры.

Современные подвесные конвейеры имеют весьма широкий диапазон параметров: вес транспортируемых грузов – от долей килограмма до 2,5 т, длина грузов – от нескольких сантиметров до 6…12 м, скорость движения грузов примерно от 0,1 до 30 м/мин; конвейеры с напольными тележками имеют скорость до 45 м/мин. Длина конвейеров доходит до 500…600 м при однодвигательном приводе и до 2…3 км при многодвига­тельном приводе.

14.2. Элементы подвесных конвейеров

14.2.1. Тяговые элементы и звездочки

Для конвейеров, расположенных в одной горизонтальной плоскости, тяговым элементом является цепь (редко – канат).

Для пространственных конвейеров применяют тяговые разбор­ные цепи, специальные пластинча­тые цепи с увеличенными зазорами в шарнирах и сварные из круг­лой стали. Применяются также специальные двухшарнирные цепи, допускающие работу на поворо­тах трассы с малыми радиусами перегибов. Предпочтительны тяго­вые разборные цепи.

Для подвесных конвейеров, особенно с пространственной трассой, рекомен­дуется применять разборные цепи, конст­рукция которых допускает поворот звеньев в плоскости продольных осей шарниров на угол до 13°, что позволяет уменьшить радиусы вертикальных перегибов трассы. Преимуще­ства перед другими тяговыми органами: высокое отношение допу­стимого усилия в цепи S_дon к ее погонному весу q_ц; простота монтажа, демонтажа, ремонта и изменения длины цепи (причем для последних опе­раций не требуется никаких специальных деталей); легкость присоеди­нения каретки к цепи; простота конструкции цепи и ее обслуживания.

Шаг цепей обычно составляет 80, 100, 160 мм.

Из других тяговых элементов подвесных грузонесущих конвейеров представляют интерес специальные двухшарнирные цепи, позволяющие получить очень малые радиусы изгиба цепи в обеих плоскостях. На рис. 14.2 представлена двухшарнирная пластинчатая цепь типа Д-160.

Рис. 14.2. Двухшарнирная пластинчатая цепь Д-160

Число зубьев z приводных звездочек принимают: для цепей сварных – 16...24; пластинчатых – 8...20; разборных – 6...20 (z_min = 4). При выборе шага цепи и числа зубьев звездочки следует учиты­вать возможность прохождения грузов на поворотных звездочках.

14.2.2. Ходовые пути

Подвесные пути конвейеров бывают одно­- и двухрельсовыми. Однорельсовые пути делают из дву­тавровых балок № 10...18, из труб диаметром 100...150 мм и гнутых профилей коробчатого сечения, двухрельсовые пути – из двух уголков или двух гнутых профилей, из полос или рельса узкой колеи. Например, путем для конвейеров с разборной цепью с шагом t = 80 мм служит двутавр № 10, для конвейеров с цепью t = 100 мм – двутавр № 12 или 14, а для конвейеров с цепью t = 160 мм – двутавр № 16 или 18.

Применение двух двутавров позволяет при малых пролетах иметь более легкий путь, а в случае невозможности частого закрепления трассы – более жесткий и тяжелый. Кроме того, для тяжелонагруженных путей применяют двутавры с нижней полкой, усиленной приваркой полосы.

14.2.3. Поворотные устройства

Для поворота трассы конвейера в го­ризонтальной плоскости используются поворотные устройства в ви­де звездочек, блоков, роликовых батарей и направляющих путей. Выбор поворотного устройства зависит от типа тягового элемента, его натяжения и радиуса поворота.

На рис. 14.3 показано типовое поворотное устройство со звез­дочкой (блоком). По­воротный участок пути 1 крепится к сварной опоре 4, на которой закреплена неподвижная ось 5 с подшипниками качения и поворот­ная звездочка 3 или блок 2.

На рис. 14.4 показана секция роликовой батареи. Эти батареи применяют для разборных и пластинчатых цепей при изменениях их направления на угол менее 90° или же при больших радиусах горизонтального поворота (более 750 мм). Диаметр роликов при­нимают равным 65...130 мм. Применяют секции с углами поворота на 15, 30 и 45°. Радиусы роликовых батарей, измеряемые по оси огибаемой цепи, выбираются равными 0,63; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5 м. Для подвесных грузоведущих конвейеров радиусы роликовых батарей назначают большими – до 6 м.

14.2.4. Каретки

Каретки предназначаются для крепления подвесок с грузами, вместе с которыми перемещаются по подвесным путям, и для под­держания тягового элемента. Наиболее часто применяются типовые каретки
(рис. 14.5, а). Для конвейеров с разборными цепями установлены три типа кареток: холостая, рабочая нормальная и рабочая траверсная. Холостая каретка служит для поддержания цепи, рабочая нормальная – для поддержания цепи и транспортирования груза, рабо­чая траверсная – для перемещения груза, вес которого превосходит грузоподъемность одной каретки или который имеет большие габариты, на двух или более каретках. Траверсную подвеску грузов в случае, если позволяют условия (высота конвейера, скорость движения ходовой части и пр.), рекомендуется осуществлять на гибких элементах.

Рис. 14.3. Поворотное устройство со звездочкой (блоком):
1 – поворотный участок пути; 2 – блок; 3 – звездочка;
4 – опора; 5 – неподвижная ось

Типовая конструкция каретки (рис. 14.5, а) имеет безребордные катки с наклоненной осью с закаленной до высокой твердости поверхностью катания; катки – на подшипниках качения с лабиринтным уплотнением; наибольшее распространение в конвейерах с разборными цепями шагом 80 и 100 мм получили штампованные из листа кронштейны с приваренной осью.

Рис. 14.4. Секция роликовой батареи

Наибольшая нагрузка Q_cm соответствует грузонесущей способности рабочей нормальной каретки в состоянии покоя на горизонтальном участке. В реальных условиях эта нагрузка должна быть снижена в зависимости от скорости ходовой части, продолжительности действия нагрузок на каретки, количества и крутизны вертикальных перегибов.

Как правило, шаги между каретками бывают не менее 4 и не более 8…10 шагов цепи. Шаг кареток, равный двум шагам цепи, применяют только при траверсной подвеске грузов, шаг кареток, равный 10 шагам цепи – в основном на конвейерах с горизонтальной трассой.

Рис. 14.5. Рабочие каретки конвейеров: а – с разборной цепью; б – с канатной тя­гой; в – со сварной круглозвенной цепью

На рис. 14.5, б приведена каретка конвейера весьма легкого типа с ка­натной тягой. Особенностью этой каретки является надежное закрепление каната; в то же время на вертикальных поворотах трассы канат не переламывается даже при весьма малых радиусах поворота.

Пример каретки для конвейера со сварной круглозвенной цепью представлен на рис. 14.5, в.

В конвейерах с двухшарнирной пластинчатой цепью каретки отсут­ствуют, груз подвешивается непосредственно к пластинам цепи.

Характеристика кареток дана в табл. 14.1.

Таблица 14.1

Характеристика кареток конвейеров с разборной цепью

14.3. Расчет подвесных конвейеров

14.3.1. Определение нагрузок на каретку конвейера

На подвесном конвейере с одноплоскостной трассой, расположенной в горизонтальной плоскости, нагрузка на каретку Q_кар, Н, слагается из весов (сил тяжести), Н, транспортируемого груза G_г, подвески G_п, каретки G_к и отрезка цепи между каретками:

где q_ц – масса 1 погонного метра цепи, кг/м; t_к – шаг кареток, м.

У толкающего конвейера груз не подвешивается в каретке, поэтому нагрузка, Н, на каретку

.

Эти нагрузки, постоянные по величине и направлению, являются основ­ными нагрузками для расчета деталей каретки. При использовании типо­вого оборудования по этим нагрузкам определяют допускаемую нагрузку (вес груза с подвеской) и фактическую долговечность подшипников и катков.

На конвейере с пространственной трассой, имеющей вертикальные перегибы, кроме сил тяжести, на каретку действуют также составляющие от натяжения цепи на вертикальном перегибе. В этом случае нагрузка на каретку будет переменной: на горизонтальных участках трассы она равна Q_кар или Q_кар.т, а на дугах вертикальных перегибов – геометрической сумме нагрузок Q_кар и дополнительной составляющей Р от натяжения цепи S:

                                         ,

где S – натяжение цепи на вертикальном перегибе трассы конвейера, Н; К_к= t_к / R – коэффициент отношения шага кареток к радиусу перегиба цепи; α_к – центральный угол расположения двух соседних кареток на перегибе трассы, град.

На дуге выпуклостью вниз усилие Р направлено вверх и вычитается из усилия Q_кар, а на дуге выпуклостью вверх усилие Р направлено вниз и складывается с усилием Q_кар. Трасса пространственного подвесного конвейера имеет обычно не­сколько вертикальных перегибов с различным натяжением цепи. Нагрузка на каретку будет соответственно различной, возрастая с увеличением натяжения цепи и уменьшением радиуса вертикального перегиба.

Максимальная расчетная на­грузка на каретку, Н, будет на выход­ной дуге вертикального пере­гиба с наибольшим натяжением цепи S_max и минимальным радиу­сом перегиба R_min , м:

                                .                         (14.1)

Для подвесного толкающего конвейера в формулу (14.1) вместо Q_кар надо подставить усилие Q_кар.т.

По нагрузке Q_кар.max произво­дится расчет катков, оси и крон­штейнов каретки на прочность.

Подшипники качения катков кареток рассчитывают на эквивалентную нагрузку Q_{кар.экв}, определяемую по построенному графику нагрузок на каретку в зависимости от величины и продолжительности действия каждой из составляющих нагрузок.

Для конвейера с трассой, расположенной в горизонтальной плоскости, Q^’_{кар.экв} = Q_кар.

При применении типовых кареток с принятой расчетной нагрузкой допускаемая нагрузка (вес груза с подвеской) определяется по факти­ческим (для проектируемого конвейера) эквивалентной нагрузке и ско­рости конвейера на основании расчетного коэффициента работоспособ­ности подшипников катков каретки.

Нагрузка на тележку подвесного толкающего конвейера Q_т не зависит от натяжения цепи (поскольку тележка не имеет соединения с цепью) и слагается из сил тяжести транспортируемого груза G_г, подвески G_п и тележки G_т:

                                               .

На горизонтальных участках трассы конвейера (а следовательно, и на всей трассе конвейера, расположенного в одной плоскости) нагрузка Q_т распределяется равномерно на все катки тележки, если не учитывать влияния весьма небольшого по величине (2…4 % Q_т) усилия толкания тележки, приложенного на некотором расстоянии от оси катков.

На наклонном участке трассы конвейера нагрузки на катки тележки увеличатся из-за дополнительного сопротивления подъему. Максимально допускаемый угол наклона путей конвейера определяется прочностью звена цепи с толкателем и полки ходового пути, а также контактными напряжениями катков тележки. Обычно принимают угол наклона 30…35°. Расчет подшипников тележки выпол­няется по эквивалентной нагрузке в соответствии с построенным графиком нагружения тележки за один цикл (кругооборот) по трассе.

14.3.2. Тяговый расчет грузонесущих и толкающих конвейеров

Тяговый расчет подвесных грузонесущих и толкающих конвейеров выполняется общепринятым методом – путем последовательного суммиро­вания линейных и местных сопротивлений на участках трассы конвейера, начиная с точки наименьшего натяжения. Первоначальное натяжение цепи у грузонесущего конвейера обычно принимают
S_min = 500…1000 Н, у толкающего конвейера S_mln = 1000…2000 Н. Для кон­вейера с фрикционным приводом минимальное натяжение определяется из условия обеспечения необходимого тягового усилия на приводном блоке (условие Эйлера).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Назовите назначение и область применения подвесных конвейеров.

Люди также интересуются этой лекцией: Правовое государство и его взаимодействие с гражданским обществом в условиях демократии.

2. Приведите типы подвесных конвейеров. 

3. Назовите типы подвесок подвесных конвейеров.

4. Назовите типы тяговых элементов, применяемых в подвесных конвейерах.

5. Как определяется производительность подвесных конвейеров?

6. Как определяются нагрузки на каретки подвесных конвейеров?

7. Опишите методику тягового расчета скребкового конвейера.