Степыгин В.И., Чертов Е.Д., Елфимов С.А. Проектирование подъемно-транспортных установок

Подождите немного. Документ загружается.

121

конвейеров для зерна и продуктов его переработки v =

= 0,3…0,6 м/с.

Исходя из полученного выражения площади поперечного се-

чения желоба определяют величины b

и h

. Размер b

округляют,

а величину h

принимают расчетной.

Высота плоских скребков в горизонтальных и пологонаклон-

ных конвейерах (до 12°) принимается равной 0,1 высоты желоба.

2.3.2. Тяговый расчет конвейера

Определение расчетных распределенных нагрузок. По

аналогии с существующими конструкциями выбирают тяговый

элемент. В скребковых конвейерах с высокими скребками тяго-

вым элементом обычно служат пластинчатые катковые цепи ти-

па 3 или 4 (см. прил. П12.1), в конвейерах с погруженными

скребками – тяговые пластинчатые втулочные или втулочно-

роликовые цепи типа 1 или 2. В конвейерах небольшой произ-

водительности для перемещения легких неабразивных грузов

возможно применение роликовых длиннозвенных цепей (см.

прил. П12.3). Катковые цепи в конвейерах с погруженными

скребками не применяют.

Конвейеры с желобом шириной до 320 мм включительно из-

готовляют одноцепными, более 320 мм – двухцепными.

Шаг скребков принимают равным одному – двум шагам цепи

или определяют по выражению а

= (2…4)h

и округляют до раз-

мера, кратного шагу цепи.

Полную нагрузку движущихся элементов конвейера точнее

всего можно получить прямым расчетом исходя из чертежа конст-

рукции:

= q

, (2.76)

где q

– масса одного метра цепи; z

– число тяговых цепей; m

–

масса скребка.

Ориентировочно можно принимать q

= K

q, где K

– 0,5…0,6

для одноцепных конвейеров, К

= 0,6…0,8 для двухцепных.

СКРЕБКОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

122

Распределенная масса груза

= Q/(3600 v). (2.77)

Порядок тягового расчета скребкового конвейера аналогичен

расчету пластинчатого конвейера, однако надо иметь ввиду, что

коэффициенты сопротивления перемещению груза и цепи со

скребками определяются раздельно расчетом или на основании

опытных данных.

Определение расчетных коэффициентов. Коэффициент со-

противления движению ходовой части ϖ

рассчитывают как для

пластинчатого конвейера (см. разд. 2.2.2). При ориентировочных

расчетах значения коэффициента сопротивления можно принимать

= 0,1...0,15 для катковых цепей со скребками и ϖ

= 0,25 для

безкатковых цепи со скребками.

Коэффициент сопротивления движению груза по желобу с

учетом силы трения на боковых стенках можно приближенно при-

нять ϖ

≈ 1,1f, где f – коэффициент трения перемещаемого груза о

стенки желоба.

Коэффициент сопротивления при огибании звездочек (натяж-

ных, приводных, отклоняющих) принимают k

зв

= 1,04 при угле пе-

региба α ≤ 90° и k

зв

= 1,08 при α = 180°.

Определение точки с наименьшим натяжением цепи. По-

ложение точки минимального натяжения тягового элемента опре-

деляют как для пластинчатых конвейеров (см. разд. 2.2.2). Сила

первоначального натяжения устанавливается из условия устойчи-

вости скребков, и зависит от конструкции рабочего органа, числа

цепей и условий эксплуатации. Для конвейеров с высокими скреб-

ками сила первоначального натяжения уточняется дополнитель-

ным расчетом скребков на устойчивость.

Наименьшую силу натяжения тягового элемента принимают в

зависимости от его производительности и длины F

min

≤ 3…10 кН

(большее значение – для двух- и трехцепных конвейеров).

Определение натяжений в характерных точках трассы

конвейера. Расчет натяжения начинают с точки, имеющей мини-

мальное натяжение. Принимая по рис. 2.12 F

= F

min

, определяют

силу натяжения цепи в характерных точках:

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

123

Рис. 2.12. Схема для расчета скребкового конвейера

= F

+ W

1–2

= F

min

+ g(q

L – q

H); (2.78)

= k

зв

; (2.79)

= F

+ W

3–4

= F

+ g[(q

+ q

)L + (q

+ q

)H]. (2.80)

Строят диаграмму натяжения цепи.

Определение окружной силы на приводной звездочке и

мощности привода. Сила сопротивления вращению приводных

звездочек

пр

= (k

зв

– 1)(F

нб

+ F

сб

), (2.81)

где F

нб

и F

сб

– натяжения соответственно набегающей и сбегающей

ветвей (F

нб

= F

и F

сб

= F

Сила тяги на приводной звездочке определяется по тем же за-

висимостям, что и для пластинчатых конвейеров, т.е.

= F

нб

– F

сб

+ F

пр

. (2.82)

Мощность двигателя привода, кВт, при коэффициенте запаса

и КПД привода η

дв

= k

v/(1000η). (2.83)

Расчет силы натяжения тяговой цепи и ее выбор. При за-

данной схеме конвейера выбирается исходя из результатов тягово-

го расчета, максимальная сила натяжения тягового элемента

max

= F

нб

Динамическая нагрузка, действующая на цепь скребкового

конвейера,

СКРЕБКОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

124

дин

= 3j

max

m, (2.84)

где j

max

= 2π

/(Z

) – ускорение движущихся масс цепи со скребками

и грузом, м/с

; m = (q

+ 2q

)L – масса движущихся элементов.

Расчетная сила натяжения

расч

= F

max

+ F

дин

. (2.85)

Для двухцепного конвейера расчетная сила в одной цепи

расч.ц

= (0,55…0,6) F

расч

По прил. П12 выбирают тяговую цепь (или проверяют пред-

варительно принятую) по условию:

= F

разр

расч.ц

≥ [k

], (2.86)

где F

разр

– разрушающая нагрузка цепи (см. прил. П12); [k

] – ко-

эффициент запаса прочности цепи. Ввиду того, что цепь движется

в массе груза и быстрее изнашивается, для обеспечения большей

долговечности цепей рекомендуется принимать [k

] = 10…20 (бли-

же к большему значению).

Определение остальных параметров (кинематический расчет

привода, режимы пуска и торможения, расчет натяжного устрой-

ства, валов и др.), выбор двигателя, редуктора и других элементов

производится в соответствии с рекомендациями, изложенными в

разделах 2.1 и 2.2.

2.3.3. Особенности проектирования

скребкового конвейера

При работе цепных конвейеров вследствие неравномерного

движения тяговой цепи возникают значительные динамические

нагрузки, которые возрастают с уменьшением числа зубьев звез-

дочки. Число зубьев ведущей звездочки рекомендуется принимать

в пределах 5…10 и выше. Тяговая цепь должна иметь четное число

звеньев.

В одноцепных конвейерах скребки закрепляют преимущест-

венно симметрично и лишь иногда консольно. Шаг скребков кра-

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

125

тен шагу цепи. В одноцепных конвейерах цепь, расположенная

посередине, мешает загрузке, а с увеличением ширины желоба

снижается прочность консольных участков скребков. Поэтому для

крупнокусковых грузов необходимо применять двухцепные кон-

вейеры. В конвейерах сплошного волочения скребки могут иметь

симметричное (более предпочтительное) и несимметричное распо-

ложение относительно горизонтальной оси желоба.

Желоб конвейера выполняется в двух конструктивных испол-

нениях: в виде единого сварного или штампованного каркаса из

листовой стали толщиной 2…4 мм или в виде двух отдельных ко-

робов. Поперечное сечение короба для конвейеров порционного

перемещения груза соответствует форме скребков – прямоуголь-

ной, трапецеидальной или полукруглой.

Дно желоба является наиболее изнашиваемым элементом кон-

струкции вследствие его постоянного соприкосновения с движу-

щейся цепью, поэтому для повышения срока службы на этих уча-

стках устанавливают сменные полосы из твердой марганцовистой

стали, например марки 30Г. В трущейся паре цепь – желоб по-

следний должен быть более долговечен, поскольку его замена бо-

лее трудоемка, чем замена цепи. Для повышения срока службы

при транспортировании абразивных грузов дно желоба футеруют

износостойким покрытием.

Желоб конвейера независимо от исполнения должен обяза-

тельно иметь герметичные люки для осмотра и ремонта ходовой

части.

Редукторный привод устанавливается на концевой звездоч-

ке. В передаточный механизм привода, особенно для конвейе-

ров среднего и тяжелого типов целесообразно устанавливать

предохранительное устройство или муфту предельного момента

для защиты конвейера от поломок при случайных перегрузках.

Специальный датчик отключает электродвигатель при обрыве

цепи.

Загрузку материала осуществляют в любом его месте через

специальные патрубки с герметичным креплением к желобу. Про-

межуточную разгрузку производят через отверстия, перекрывае-

мые шиберными (плоскими) затворами.

СКРЕБКОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

126

2.3.4. Пример расчета конвейера

Задание: определить основные параметры скребкового кон-

вейера для перемещения сырого комбикорма производительно-

стью Q = 10 т/ч. Размеры конвейера: L = 6 м; H = 1 м (см.

рис. 2.12). Режим работы средний.

Принимаем: в качестве рабочего органа скребок прямоуголь-

ной формы для порционного волочения; транспортирование груза

осуществляется нижней ветвью; желоб закрытый; угол естествен-

ного откоса груза в покое φ = 40°; коэффициент трения груза о

стенки и днище желоба f = 0,64; скорость движения цепи v =

= 0,6 м/с.

При угле наклона конвейера β = arctg(H/L) = arctg (1/6) = 8°28'

принимаем коэффициент снижения производительности от угла

наклона К

= 1 (см. табл. 2.13).

Обобщенный коэффициент использования сечения желоба

ψ = 0,01(β' – β) = 0,01 (85 – 8,5) = 0,76.

По аналогии с существующими конструкциями для одноцеп-

ного конвейера принимаем соотношение ширины b

и высоты

скребка h

= 5.

При насыпной плотности сырого комбикорма ρ = 0,57 т/м

расчетная ширина скребка по формуле (2.74)

510

0, 231 м.

3600 0,76 1 0,57 0, 6

⋅

′

⋅⋅⋅⋅

Высота скребка h′

= 0,231/ 5 ≈ 0,05 м.

Выбираем скребок, у которого h

= 0,05 м, b

= 0,25 м. Тогда

производительность конвейера

Q = 3600 ψ K

ρ v =

= 3600 ⋅ 0,76 ⋅ 1 ⋅ 0,25 ⋅ 0,05 ⋅ 0,57 ⋅ 0,6 = 11,7 т/ч.

Из заданных условий (небольшой производительности) в ка-

честве тягового органа предварительно выбираем роликовую

длиннозвенную цепь (см. прил. П12.3) со специальными звеньями

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

127

для крепления скребков. Шаг цепи t

= 31,75 мм, разрушающая

нагрузка F

pазр

= 23 кН.

Рассчитаем погонные массы:

груза

= Q / (3,6 v) = 11,7 / (3,6 ⋅ 0,6) = 4,77 кг/м;

тягового органа со скребками

≈ 0,6q = 0,6 ⋅ 4,77 = 2,86 кг/м.

Коэффициент сопротивления ходовой части (цепи со

скребками) в соответствии с рекомендациями принимаем ϖ

= 0,25; коэффициент сопротивления движению груза по жело-

бу с учетом силы трения на боковых стенках ϖ

= 1,1 f =

= 1,1⋅0,64 = 0,7.

Определяем натяжения в характерных точках трассы.

Наименьшее натяжение тягового элемента для конвейера со

схемой трассы, показанной на рис. 2.12, будет в точке его сбегания

с приводной звездочки.

Из условия устойчивости скребков и с учетом малой произво-

дительности конвейера силу в этой точке примем F

= 500 Н.

При обходе трассы от точки 1 по направлению движения

скребкового полотна по формулам (2.78) – (2.80) получаем натя-

жение цепи в точках 2–4:

= 500 + 9,81(2,86 ⋅ 0,25 ⋅ 6 – 2,86 ⋅ 1) = 514 Н;

= 1,08 ⋅ 514 = 555 Н (1,08 – коэффициент сопротивления

при огибании цепью звездочки);

= 555 + 9,81[(4,77 ⋅ 0,7 + 2,86 ⋅ 0,25)6 + (4,77 + 2,86)1] = 868 Н.

Окружная сила на приводной звездочке при k

зв

= 1,08 по

(2.82)

= F

– F

+ (1,08 – 1)(F

+ F

) =

= 868 – 500 + 0,08(868 + 500) = 477 Н.

При коэффициенте запаса k

= 1,15 и КПД привода конвейера

= 0,9 требуемая мощность двигателя по (2.83)

СКРЕБКОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

128

.кВт37,0

9,01000

6,047715,1

дв

⋅

⋅⋅

=Р

Осуществляем проверку правильности выбора цепи по (2.86):

≥ [k

] = 10…20.

Для одноцепного скребкового конвейера расчетная сила цепи

определяется по формуле (2.85), в которой наибольшее натяжение

цепи F

max

= F

нб

= F

= 868 Н; при числе зубьев звездочки Z = 12 и

полной длине транспортирования

м08,616

2222

=+=+= HLL

динамическая сила цепи определяется по формуле (2.84):

()

.Н29708,686,2277,4

03175,012

6,014,32

дин

⋅

⋅⋅

Таким образом, F

расч

= 868 + 297 =1165 Н = 1,17 кН и k

= 23/1,17 = 19,6. Полученное значение ближе к большему значе-

нию коэффициента запаса прочности [k

], что свидетельствует о

высокой долговечности выбранной цепи.

Выбор электродвигателя, редуктора, расчет валов, осей, на-

тяжного устройства и других элементов осуществляются в соот-

ветствии с рекомендациями, изложенными в разделах 2.1.3, 2.1.4 и

2.2.3.

2.4. Монтаж ленточных, пластинчатых

и скребковых конвейеров

Монтаж конвейеров начинают с разбивки продольной и попе-

речных осей приводной и натяжных станций. Опорные конструк-

ции станций и среднюю часть оборудования выставляют с помо-

щью клиньев, домкратов или регулировочных винтов, предусмот-

ренных при их изготовлении.

Монтаж стационарных ленточных конвейеров с прорези-

ненной лентой осуществляют методом постепенной надстройки по

элементам: стойки и прогоны средней части, рамы под приводную

и натяжную станцию, их оборудование и роликовые опоры с от-

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

129

клоняющими барабанами и другими элементами или секциями с

роликовыми опорами. Работы начинают от приводной станции к

натяжной, или наоборот. Сверхтяжелые конвейеры с шириной

ленты В = 2000 мм монтируют, начиная с приводной станции, ко-

торую обычно располагают в середине конвейера.

Опорные рамы конвейеров и роликовых опор выверяют с по-

мощью струн, отвесов, уровней, геодезического инструмента или

лазерного луча. Роликовые опоры обычно монтируются в сборе с

роликами, что облегчает проверку правильности их положения.

Для лучшего центрирования каждую пятую, шестую верхнюю же-

лобчатую опору устанавливают под углом 2...3° к вертикали или

плоскости ленты с наклоном в сторону движения ленты.

Монтаж ленты у конвейеров больших производительности и

длины представляет собой довольно сложную и трудоемкую опе-

рацию. Бухта ленты укладывается на козлы и к ее свободному

концу приклепывается зажим, позволяющий соединить ленту со

стальным канатом. Канат обводится вокруг приводного барабана

через обводные блоки и закрепляется на барабане тяговой лебедки.

При включении лебедки лента огибает приводной барабан конвей-

ера и ее конец подводится к натяжному барабану. Концы ленты

соединяют методом вулканизации с помощью паровых или элек-

трических вулканизаторов. При этом наиболее ответственной опе-

рацией является их подготовка.

Концы лент размечают в соответствии с принятой формой

стыка и с помощью струбцин, плоскогубцев и других приспособ-

лений, последовательно разъединяют слои бельтинга и обрезают

их. Чтобы облегчить процесс разъединения, каждую отсоединяе-

мую ступень предварительно разрезают на продольные ленты. По-

лученные на концах лент ступеньки стыка проверяют на правиль-

ность взаимного прилегания и на прямолинейность ленты. Концы

ленты склеивают после нанесения слоев резинового клея. Стык

прокатывают роликом и на него устанавливают плиты вулканизи-

рованного аппарата. Процесс вулканизации протекает при темпе-

ратуре 138...143 °С. Продолжительность процесса зависит от числа

прокладок и составляет 15 мин при трех прокладках и 60 мин –

при 12 прокладках.

МОНТАЖ КОНВЕЙЕРОВ

130

Положение ленты на конвейере регулируют при помощи на-

тяжного барабана и опор. Для проверки ленты после ее натяжения

конвейер включают без нагрузки. При этом проверяется отсутст-

вие перекоса ленты, т. е. смещения ее на отдельных участках. При

неправильном положении ленты на приводном барабане ее регу-

лируют разворотом нескольких верхних роликовых опор в сторо-

ну, противоположную смещению ленты. При смещении ленты с

натяжного барабана ее положение регулируют разворотом двух –

трех нижних роликовых опор, при смещении ленты в средней час-

ти – разворотом роликовых опор на данном участке в противопо-

ложную сторону.

При обкатке под нагрузкой в течении 12 ч проводят те же

проверки регулировки, что и при обкатке вхолостую. Особое

внимание при этом уделяют правильности загрузки и разгрузки

конвейеров. Положение загрузочных устройств регулируют так,

чтобы груз попадал на середину ленты. Просыпание груза в

местах разгрузки устраняют регулированием приемных уст-

ройств. При опробовании наклонных конвейеров под нагрузкой

проверяют работу тормозов и остановов, препятствующих дви-

жению загруженного конвейера в обратном направлении при

выключении двигателя. Проверку проводят при полностью за-

груженной ленте.

Монтаж пластинчатых конвейеров включает следующие

укрупненные операции: разбивку осей конвейера, монтаж метал-

лических конструкций, механизмов приводной и натяжной стан-

ций и грузонесущего органа.

При разбивке осей конвейера необходимо установить главную

ось конвейера, а также оси приводной и натяжной станций. Поло-

жение осей фиксируется отметками на специальных опорах, меж-

ду которыми натягиваются струны. В соответствии с разбивкой

осей изготовляются бетонные фундаменты под опорные металло-

конструкции конвейера. При проверке положения опорных метал-

лических конструкций относительно осей конвейера анкерные

болты свободно висят в колодцах фундаментов.

После выверки опорных конструкций, привода и натяжной

станции приступают к монтажу механизмов. Приводной вал со

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ