Пластинчатые конвейеры применяются для транспортирова­ния клинкера от холодильников печей на склад, а также для перемещения крупнокусковых и абразивных материалов. Тяго­вым органом такого конвейера обычно является одна или две цепи, грузонесущим - жесткий металлический настил (полотно), состоящий из отдельных пластин. Преимуществом пластинчатых конвейеров является возможность транспортирования тяжелых крупнокусковых и горячих грузов по горизонтальным и круто­наклонным (до 354-60 °) трассам с большой (до 2000 м /час) производительностью.

Производительность Q (т/час) пластинчатого конвейера может быть определена по формуле:

Q = 3600 f-v-qh, (8.53)
где F -площадь поперечного сечения материала на ленте, м2

Для полотна без бортов

Для полотна с бортами

(8.55)

где В - ширина полотна, м; h - высота бортов, м; К=0,85 - отношение ширины слоя материала к ширине полотна; φ - угол естественного откоса материала в движении; k1 = 0,65 - коэф­фициент заполнения по высоте бортов. (При равномерной загруз­ке конвейера с бортами по всей ширине полотна второе слага­емое в формуле определения F не учитывается, а величина коэффициента k! принимается равной 0,80-=-0,85); v -скорость движения полотна конвейера, принимается в пределах 0,05-f-0,75 м/сек и уточняется по формуле

где t -шаг тяговой цепи, м; b -число зубьев приводной (b = 5, 6, 7, 8).

Ширина полотна пластинчатых конвейеров соответствует зна­чениям нормализованного ряда для ленточных конвейеров.

n, об/мин - число оборотов головного вала конвейера.

Установочная мощность электродвигателя пластинчатого кон­вейера N (кВт):

(8.57)

где К2= 1,10-1,25 - коэффициент запаса мощности; q -масса 1 погонного метра движущихся частей конвейера, кг/м; L - дли­на конвейера, м; l1 - длина проекции конвейера на горизон­тальную плоскость, м; Н - высота подъема материала, м.

8.5.3. Расчет ковшовых элеваторов

Ковшовые элеваторы применяют для транспортирования раз­личных насыпных грузов: пылевидных, зернистых и кусковых (цемента, угля, пемзы и т. Д.)- Ковшовые элеваторы применяются

в качестве основного технологического транспорта цементного производства для подъема материала под углом до 60-85 ° от начального до конечного пункта без промежуточной загрузки и разгрузки. Материал перемещается с помощью ковшей, укреп­ленных через равные промежутки (или сомкнутых между собой) на бесконечном тяговом гибком органе - цепи или ленте (табл. 8.16.).

Таблица 8.16

Основные параметры ковшей

Шаг ковшей, мм	Полезная емкость i0, л	Шаг открытых ковшей, мм	Полезная емкость i0, л
Ковши глубокие	Ковши мелкие	Ковши с бортовыми направляющими
остроугольные	скругленные
	0,2	0,1	-	-	-
	0,4	0,2	-	-	-
	0,6	0,35		0,65	-
	1,3	0,75		1,3	-
	2,0	1,4			-
	4,0	2,7			6,4
	6,3	4,2
		-		7,8
		-		-
		-		-
		-		-

Тип элеватора и форму ковшей выбирают в зависимости от характеристики транспортируемого материала по таблице (табл. 8.17).

Таблица 8.17

Примечание: Типы ковшей: Г - глубокий, М - мелкий, О - остроугольный с бортовыми на­правляющими, С - с скругленным дном и бортовыми направляющими.

Производительность ковшового элеватора определяют по уравнению

(8.58)

ще i0 - геометрическая полезная емкость ковша, л; ак - шаг ковшей, м. Для глубоких и мелких ковшей, располагаемых с интервалом, ак = 2,5-=-3,0 h; для непрерывно расположенных ков­шей с бортовыми направляющими ак»п; где h - высота ковша, м; v - скорость движения ленты или цепи, м/сек; ψ - коэффи­циент заполнения ковша (см. табл. 8.17).

Определяют ширину настила, выбирают тяговый элемент и находят мощность электродвигателя.

Рис. Поперечное сечение сыпучего груза, расположенного на настиле пластинчатого конвейера: а - без бортов; б - с бортами; в - с неподвижными бортами.

При определении ширины плоского настила без бортов слой груза в нем имеет в сечении форму треугольника (рис. а). Площадь поперечного сечения груза (м 2) определится как
F 1 = C 1 *b*h 1 /2 = C 1 *b 2 *tg(φ 1)/4 = 0,18*B 2 н *С 1 *tg(φ 1) (1)
где b - ширина основания груза, лежащего на настиле; b = 0,85В н; В н - ширина настила, м; h 1 - высота слоя груза, м; С 1 - коэффициент, учитывающий уменьшение площади поперечного сечения груза при его поступлении на наклонный участок транспортера (табл.); φ 1 - угол при основании треугольника; φ 1 = 0,4*φ; φ - угол естественного откоса.

Значения коэффициента С 1 для пластинчатых конвейеров

Используя формулу Q=3,6*F*p м *υ, производительность (т/ч) пластинчатого конвейера с учетом формулы (1) можно записать как Q = 3,6*F 1 p м υ = 0,648*B н 2 *С 1 *р м *υ*tg(φ).

Тогда ширина настила без бортов будет (м)
B = √(Q/(0,648*С 1 *р м *υ*tg(φ)))

При настиле с бортами (как подвижными, так и неподвижными, (рис. б, в) площадь поперечного сечения груза на настиле складывается из площадей
F = F 2 + F 3 = B нб h 2 C 1 /2 + B нб h 3

При коэффициенте заполнения желоба, образованного настилом и бортами (ψ = h 3 /h), который принимают равным 0,65...0,80, будем иметь (м 2)
F = 0,26*B 2 нб *C 1 *tg(φ 1)+B нб *h*ψ

Используя эту и формулу Q=3,6*F*p м *υ , получим выражение для определения массовой производительности (т/ч) пластинчатого конвейера, имеющего настил с бортами,
Q = 3,6*F*p м υ = 0,9*В нб *p м *υ*

Из этой формулы можно определить ширину настила, задавшись всеми необходимыми параметрами и высотой борта h. Решая квадратное уравнение, получим (м)

Можно, задавшись B нб, определить h. Полученные значения ширины настила и высоты бортов округляют до ближайших больших по государственному стандарту, а скорость тягового элемента пересчитывают. Ширину настила при транспортировании штучных грузов выбирают в зависимости от габаритов груза так же, как и для ленточных.

Скорость тягового элемента при определении геометричс ских параметров пластинчатого конвейера принимают в пределах 0,01...1,0 м/с, так как его работа с большими скоростями приводит к значительному увеличению динамических усилий.

Тяговый расчет пластинчатого конвейера выполняют аналогично расчету ленточного. Однако ввиду того что закон Эйлера к приводу цепного конвейера неприменим, при его расчете необходимо задаться величиной минимального натяжения тягового элемента. Обычно рекомендуют принимать S min = 1000...3000 Н.

Сопротивления перемещению тягового элемента с прямым настилом и движущимися бортами определяют по выражениям (W пр =(q+q k)gL(fcosα±sinα)) или (W пр =g(q+q k)(ω 1 L г ±H)). Величина нагрузки q 0 для пластинчатых транспортеров
q 0 =(q+q k), где q k - сила тяжести 1 м тягового элемента с настилом. Величину q k (кг) ориентировочно можно определить по выражению
q k =60В н +А п где коэффициент А п принимают по таблице 10.

Коэффициент сопротивления движению ходовых катков по направляющим можно вычислить по формуле или выбрать по таблице

Примечание. Меньшие значения относятся к тяжелым цепям с катками увеличенного диаметра.

В конвейерах с неподвижными бортами (рис. б), перемещающих сыпучие грузы, необходимо учитывать дополнительные сопротивления, возникающие от трения груза о борта. Рекомендуется следующее выражение для определения этих сопротивлений (Н):
W б = fh 2 p м gK б l б

где f - коэффициент трения груза о стенки борта; K б - коэффициент, учитывающий уменьшение горизонтального давления от слоя груза на стенки бортов; K б =υ+l,2/l+sinφ; l б - длина бортов, м.

Далее выбирают тип тягового элемента, определяют размеры звездочек, мощность электродвигателя. При выборе типа цепи следует учесть, что если передача тягового усилия осуществляется двумя цепями, то тяговое усилие (Н) на одну цепь определяют с учетам неравномерности распределения его между цепями: S ст1 =1,15S ст /2

При скорости транспортирования более 0,2 м/с цепь следует подбирать по полному расчетному усилию с учетом динамических нагрузок по формуле (Sp=S+m60υ 2 /z 2 t ц).

Определяют ширину настила, выбирают тяговый элемент и находят мощность электродвигателя.

пластинчатый конвейер тяговой электродвигатель

Рис. Поперечное сечение сыпучего груза, расположенного на настиле пластинчатого конвейера: а -- без бортов; б -- с бортами; в -- с неподвижными бортами.

При определении ширины плоского настила без бортов слой груза в нем имеет в сечении форму треугольника (рис. а). Площадь поперечного сечения груза (м 2) определится как F 1 = C 1 *b*h 1 /2 = C 1 *b 2 *tg(ц 1)/4 = 0,18*B 2 н *С 1 *tg(ц 1) (1) где b -- ширина основания груза, лежащего на настиле; b = 0,85В н; В н -- ширина настила, м; h 1 -- высота слоя груза, м; С 1 -- коэффициент, учитывающий уменьшение площади поперечного сечения груза при его поступлении на наклонный участок транспортера (табл.); ц 1 -- угол при основании треугольника; ц 1 = 0,4*ц; ц -- угол естественного откоса.

Значения коэффициента С 1 для пластинчатых конвейеров

Используя формулу Q=3,6*F*p м *х, производительность (т/ч) пластинчатого конвейера с учетом формулы (1) можно записать как

Q = 3,6*F 1 p м х = 0,648*B н 2 *С 1 *р м *х*tg(ц).

Тогда ширина настила без бортов будет (м)

B = v(Q/(0,648*С 1 *р м *х*tg(ц)))

При настиле с бортами (как подвижными, так и неподвижными, (рис. б, в) площадь поперечного сечения груза на настиле складывается из площадей

F = F 2 + F 3 = B нб h 2 C 1 /2 + B нб h 3

При коэффициенте заполнения желоба, образованного настилом и бортами (ш = h 3 /h), который принимают равным 0,65...0,80, будем иметь (м 2)

F = 0,26*B 2 нб *C 1 *tg(ц 1)+B нб *h*ш

Используя эту и формулу Q=3,6*F*p м *х, получим выражение для определения массовой производительности (т/ч) пластинчатого конвейера, имеющего настил с бортами,

Q = 3,6*F*p м х = 0,9*В нб *p м *х*

Из этой формулы можно определить ширину настила, задавшись всеми необходимыми параметрами и высотой борта h. Решая квадратное уравнение, получим (м)

Можно, задавшись B нб, определить h. Полученные значения ширины настила и высоты бортов округляют до ближайших больших по государственному стандарту, а скорость тягового элемента пересчитывают. Ширину настила при транспортировании штучных грузов выбирают в зависимости от габаритов груза так же, как и для ленточных.

Скорость тягового элемента при определении геометричс ских параметров пластинчатого конвейера принимают в пределах 0,01...1,0 м/с, так как его работа с большими скоростями приводит к значительному увеличению динамических усилий.

Тяговый расчет пластинчатого конвейера выполняют аналогично расчету ленточного. Однако ввиду того что закон Эйлера к приводу цепного конвейера неприменим, при его расчете необходимо задаться величиной минимального натяжения тягового элемента. Обычно рекомендуют принимать S min = 1000...3000 Н.

Сопротивления перемещению тягового элемента с прямым настилом и движущимися бортами определяют по выражениям (W пр =(q+q k)gL(fcosб±sinб)) или (W пр =g(q+q k)(щ 1 L г ±H)). Величина нагрузки q 0 для пластинчатых транспортеров q 0 =(q+q k), где q k -- сила тяжести 1 м тягового элемента с настилом. Величину q k (кг) ориентировочно можно определить по выражению q k =60В н +А п где коэффициент А п принимают по таблице 10.

Коэффициент сопротивления движению ходовых катков по направляющим можно вычислить по формуле или выбрать по таблице

Таблица

Примечание. Меньшие значения относятся к тяжелым цепям с катками увеличенного диаметра.

В конвейерах с неподвижными бортами (рис. б), перемещающих сыпучие грузы, необходимо учитывать дополнительные сопротивления, возникающие от трения груза о борта. Рекомендуется следующее выражение для определения этих сопротивлений (Н):

W б = fh 2 p м gK б l б

где f -- коэффициент трения груза о стенки борта; K б -- коэффициент, учитывающий уменьшение горизонтального давления от слоя груза на стенки бортов;

K б =х+l,2/l+sinц;

l б -- длина бортов, м.

Далее выбирают тип тягового элемента, определяют размеры звездочек, мощность электродвигателя. При выборе типа цепи следует учесть, что если передача тягового усилия осуществляется двумя цепями, то тяговое усилие (Н) на одну цепь определяют с учетам неравномерности распределения его между цепями:

Sст1=1,15Sст/2

При скорости транспортирования более 0,2 м/с цепь следует подбирать по полному расчетному усилию с учетом динамических нагрузок по формуле

(Sp=S+m60х 2 /z 2 t ц).

Пример расчёта пластинчатого конвейера

Исходные данные: перемещаемый груз -- мешки с мукой массой G г = 60 кг, размеры мешка 250Х450Х900 мм, производительность Q = 300 шт/ч, коэффициент неравномерности К н =1,5. Схема трассы и размеры конвейера приведены на рисунке а.

Рис.

• 1. Исходя из размеров груза и угла наклона конвейера, принимаем бортовой плоский настил шириной В н =500 мм и высотой борта h=100 мм.
• 2. Определяем расчетную производительность конвейера Q p = Q*K н = 300*1,5 = 450 шт/ч.
• 3. Задаемся скоростью тягового элемента х=0,2 м/с. Тогда расстояние между транспортируемыми мешками определится как a = 3600*х/Q p = 3600*0,2/450 = 1,6 м.
• 4. В качестве тягового элемента принимаем две пластинчатые катковые цепи с катками на подшипниках скольжения.
• 5. Определяем массу, приходящуюся на 1 м, от груза q=G г /a=60/1,6=37,5 кг/м

настила с тяговым элементом по формуле (q k =60В н +А п) q к =60*0,5+40=70 кг/м, где коэффициент A п взят по таблице для легкого настила при В н =0,5 м.

6. Выполняем тяговый расчет конвейера, принимая за точку с минимальным натяжением точку 2 (рис. а), так как на участке 1--2 величина Lг2щx.к

Расчет сопротивлений перемещению тягового элемента пластинчатого конвейера (см. рис. а)
Участок и вид сопротивления	Расчетные формулы		Примечание
			Величина 5mln выбрана по вышеприведенным рекомендациям
Сопротивление ne-ремещению тягового элемента на прямо- 7„ с„ „ nq „ „. линейном участке 2-1	S 1 =S 2 -gq k L г2 щ хк + gq k H=1000-9,81*70*50*0,09+ 9,81*70*5= 1000-3100+3440		Величину сопротивления принимаем со знаком минус, так как контур обходим против часовой стрелки Для нахождения величины S3 использована формула, соответствующая движению тягового элемента по криволинейной направляющей выпуклостью вниз, причем учитываем только первый член, так как второй учтён при расчете сопротивлений на прямолинейных участках
Сопротивление перемещению тягового элемента на криволинейном участке 2--3	S 3 = S 2 e щxk*ц = S 2 e 0,09*0,1 = 1,01S 2		Коэффициент сопротивления wx .к принимаем по таблице 11 для средних условий работы
Сопротивление перемещению тягового элемента на прямолинейном участке 3--4	S 4 = S 3 +q k gL г1 щ хк = 1010+9,81*70*30*0,09
Сосредоточенное сопротивление при огибании натяжной звездочки.	S 5 = оS 4 = 1,06*2860		При б= 180°о= 1,06
Сопротивление перемещению тягового элемента на прямолинейном участке 5--6	S 6 = S 5 = g(q+qk)L г1 щ хк = 3030+ 9,81(37,5+ 70)30*0,09
Сопротивление перемещению тягового элемента на криволинейном участке 6--7	S 7 = S 6 e щxk*ц = 5870*1,01
То же, на участке 7-8	S 8 = S 7 = g(q+qk)L г2 щ хк = g(q+q k)H= 5930+ 9,81(37,5+70)50*0,09+ 9,81(37,5+70)5

По величинам натяжений в характерных точках строим диаграмму натяжений тягового элемента (рис. б). Максимальным натяжением будет натяжение в точке 8. По этому натяжению определяем величину нагрузки, действующей на одну цепь, с учетом формулы (S ст1 =1,15S ст /2). Принимая коэффициент запаса прочности n ц =10, определяем величину разрушающей нагрузки по формуле (S раз =S max n ц)

S paз = 1,15*n ц *S 8 /2 = 1,15*15945*10/2 = 91683 Н.

По величине S paз подбираем катковую цепь M112-4-160-2 ГОСТ 588--81 с t ц =160 мм, d ц =l5 мм. Для выбранной цепи S paз по государственному стандарту равна 112 кН. Так как скорость тягового элемента невелика, то динамическую нагрузку, действующую на цепь, не учитываем.

7. Величина тягового усилия будет

Р = (S 8 --S 1)*о = (15945 -- 1340)*1,06= 15470 Н.

8. Мощность электродвигателя при передаточном механизме с з=0,8 будет (см. формулу) N=15470*0,2/(1000*0,8)=3,9 кВт

По величине N из каталога выбираем электродвигатель 4А112МВ6УЗ с N д =4,0 кВт и n д =950 об/мин.

Скребковые конвейеры

Под понятием скребковые конвейеры подразумевается группа машин непрерывного действия с тяговым элементом, отличительным признаком которых является рабочий орган, выполненный в виде скребка. Скребковые конвейеры обычно классифицируют по этому признаку и с его учетом их подразделяют на конвейеры:

со сплошными высокими скребками (высота скребка приблизительно равна высоте желоба, в котором перемещается груз);

с погруженными скребками.

К конвейерам с погруженными скребками относят конвейеры со сплошными низкими скребками, с контурными скребками, трубчатые.

Область применения скребковых конвейеров достаточно широка. Их используют на предприятиях пищевой и зерноперерабатывающей промышленности, в угольных шахтах, химической промышленности для транспортирования сыпучих и кусковых грузов. Возможность изготовления герметичного желоба позволяет применять их для транспортирования пылящих и горячих грузов.

К достоинствам скребковых конвейеров относят простоту конструкции, герметичность желобов, возможность загрузки и вьщрузки в любой точке горизонтального или наклонного участка трассы.

Недостатками являются сравнительно быстрый износ шарниров цепи и желоба, повышенная мощность привода вследствие трения груза и скребков о желоб, истирание частиц транспортируемого груза.

Расчет пластинчатого конвейера

Определение ширины конвейера

Для расчета принимаем конвейер с волнистым полотном с бортами.

Ширину конвейера определяем по формуле:

где Q = 850 т/час - производительность конвейера;

1,5 м/с - скорость движения полотна;

2,7 т/м 3 - плотность транспортируемого груза;

K в =0,95 - коэффициент, учитывающий угол наклона конвейера;

45 о - угол естественного откоса груза в покое;

h = 0.16 м - высота бортов полотна, выбираем из номинального ряда;

0.7 - коэффициент использования высоты бортов

Коэффициент K в определяем по формуле:

10 о - угол наклона конвейера.

Подставляем полученные значения в формулу (1.1)

Для транспортируемого материала, содержащего крупные куски до 10%

общего груза должно выполняться условие:

a max = 80 мм - наибольший размер крупных кусков.

Условие выполняется.

Окончательно выбираем ширину полотна из номинального ряда B = 400 мм

Определение нагрузок на транспортную цепь

Предварительно принимаем в качестве тягового органа конвейера

пластинчатую цепь типа ПВК (ГОСТ 588-81).

Погонную нагрузку от транспортируемого груза определяем по формуле:

Погонную нагрузку от собственного веса движущихся частей (полотна с цепями) определяем по формуле:

A = 50 - коэффициент, принимаемый в зависимости от ширины полотна вида груза

Минимальное натяжение цепей для данного конвейера может быть в точках 1 или 3 (рис. 1). Минимальное натяжение будет в точке 3 если будет соблюдаться условие:

0.08 - коэффициент сопротивления движению ходовой части на

прямолинейных участках

Условие не выполняется, следовательно минимальное натяжение будет в точке 1.

Принимаем минимальное натяжение цепей S min = S 1 = 1500 Н. Методом обхода по контуру по ходу полотна определяем натяжения в точках 1..6 (рис. 1) по методике, аналогичной .

k = 1.06 - коэффициент увеличения натяжения цепи при огибании звездочки

Рисунок 2. Диаграмма натяжения тягового органа

Расчет элементов конвейера

Расчет и подбор электродвигателя

Тяговое усилие привода определяю по формуле:

где k = 1.06 - коэффициент увеличения натяжения цепи при огибании

звездочки

Установочную мощность электродвигателя определяю по формуле:

где = 0.95 - КПД привода

k з = 1.1 - коэффициент запаса мощности

Принимаем электродвигатель с повышенным пусковым моментом серии 4А

тип двигателя - 4АР200L6УЗ;

мощность N = 30 кВт;

частота вращения n дв = 975 об/мин;

маховый момент GD 2 = 1.81 кг м 2 ;

масса m = 280 кг.

присоединительный диаметр вала d = 55 мм.

Расчет и выбор редуктора

Делительный диаметр приводных звездочек определяем по формуле:

где t - шаг приводной цепи;

z - число зубьев звездочки;

Предварительно принимаем t = 0.2 м и z = 6.

Частоту вращения звездочек определяем по формуле:

об/мин. (3.4)

Передаточное число редуктора определяем по формуле:

Крутящий момент на выходном валу редуктора определяем по формуле:

Исходя из выше определенных величин принимаем двухступенчатый цилиндрический редуктор

тип редуктора - 1Ц2У-250;

передаточное число u = 25;

номинальный крутящий момент на выходном валу при тяжелом режиме M кр = 6300 Нм;

масса m = 320 кг.

Входной и выходной валы имеют конические присоединительные концы под муфты (рис. 3), их основные размеры приведены в таблице 1.

Рисунок 3. Схема насаживания деталей на вал.

Таблица 1. Геометрические параметры валов

Ленточные конвейеры, описание, устройство

На различных предприятиях эти конвейеры нашли широкое применение, так как позволяют транспортировать практически любые виды грузов (кроме жидких) в горизонтальном и наклонном направлениях, реализовать разнообразные схемы транспортных операций. Широкое использование ленточных конвейеров связано с тем, что они просты по конструкции и в эксплуатации, надежны в работе, экономичны, имеют широкий диапазон производительности.

Рис. Ленточный конвейер: 1 - приводной барабан; 2 - рабочая ветвь ленты; 3 - желобчатая роликовая опора; 4 - прямая роликовая опора; 5 - разгрузочная тележка; 6 - загрузочное устройство; 7 - станина; 8 - натяжной барабан; 9 - стальной трос; 10 - груз.

Любой ленточный конвейер состоит из замкнутого тягового элемента (ленты), являющегося одновременно и рабочим элементом, который перемещается по стационарным роликовым опорам и огибает направляющие устройства. Верхняя ветвь ленты 2, на которой расположен груз (обычно ее называют рабочей ветвью), движется по стационарным желобчатым роликовым опорам 3. Нижняя часть ленты (обычно ее называют холостой) движется, опираясь на прямые роликовые опоры 4. Лента приводится в движение от приводного барабана 1, связанного через передаточный механизм с электродвигателем.

Движение ленты осуществляется за счет силы трения между приводным барабаном и лентой, которая возникает при обеспечении достаточного предварительного натяжения тягового элемента. В показанном на рисунке конвейере использовано горизонтальное грузовое натяжное устройство, состоящее из натяжного барабана 8, связанного стальным тросом 9 с набором грузов 10. Роликовые опоры, приводное и натяжное устройства крепят к станине 7, изготовленной из стального профиля (уголок, швеллер). Груз на ленту поступает через устройство 6 и может быть выгружен с транспортера в любой точке при помощи разгрузочной тележки 5. Такая схема ленточного конвейера достаточно характерна для этой разновидности машин непрерывного транспорта.

Основные узлы ленточныx конвейеров

Ленточные конвейеры состоят из следующих основных узлов: тягового элемента (ленты), совмещающего функции несущего (рабочего) элемента; опорных устройств в виде стационарных роликовых опор или жесткого настила; приводного устройства, состоящего из электродвигателя, передаточного механизма и приводного барабана; натяжного устройства (винтового или грузового); загрузочных и разгрузочных устройств; станины, на которой крепят все узлы конвейера. Рассмотрим некоторые из схем ленточных конвейеров, применяемых на зерноперерабатывающих предприятиях.

Рис. Схемы ленточных конвейеров: а - с загрузочным устройством; б - для мешков; в - подсилосный.

На рис. а показана схема горизонтального ленточного конвейера, снабженного передвижным загрузочным устройством. Сыпучий груз разгружают через концевой (в данном случае он и приводной) барабан. Для создания предварительного натяжения используют горизонтальное грузовое устройство. Длина такого конвейера может достигать 300 м. В горизонтальном ленточном конвейере для транспортирования мешков (рис. б) опорное устройство для поддерживания рабочей ветви представляет собой настил; направляющими устройствами для штучных грузов служат борта.

Холостая ветвь перемещается по прямым роликовым опорам. Мешки разгружают через концевой барабан, натяжение ленты - горизонтальным натяжным устройством. На (рис. в) показан подсилосный ленточный конвейер, имеющий горизонтальную и наклонную части. Загружать его можно из различных точек, расположенных по длине горизонтальной части транспортера.

Приводная станция расположена в месте разгрузки сыпучего груза. Натяжение тягового элемента - вертикальным грузовым устройством с расположением его возле приводной станции. Рассмотренные схемы стационарных ленточных конвейеров дают представление о разнообразии конструкций, но далеко полностью исчерпывают возможные варианты.

Передвижные конвейеры

Во вспомогательном производстве используются конвейеры которые по классификации машин непрерывного транспорта связанной с положением их на производственной площадке получили название передвижных.

Станина таких конвейеров установлена на ходовых колесах, что позволяет перемещать их различных направлениях. Приводное и натяжное устройства обычно расположены рядом. Кроме того, передвижные конвейеры для изменения высоты подъема грузов часто имеют механизмы подъема. Для изменения угла их наклона используют двухбарабанные механизмы подъема с ручным приводом. Выигрыш в силе при этом обеспечивается системой блоков. Фиксация конвейера при определенном угле наклона осуществляется с помощью храпового колеса. Промышленность выпускает различные типы передвижных конвейеров с расстоянием между концевыми барабанами от 5 до 20 м.

На хлебоприемных предприятиях нашли применение передвижные ленточные конвейеры ЛТ-6, ЛТ-10, ЗТ-8,5 и СРТ-2. Их применяют в цепочках конвейеров при погрузочно-разгрузочных работах.

Ленточные конвейеры для штучных грузов

Ленточные конвейеры для штучных грузов отличаются от конвейеров для сыпучих грузов более частым расположением роликовых опор на рабочей ветви (при транспортировании мешков расстояние между опорами 400...500 мм, чтобы мешок находился не менее чем на двух роликовых опорах).

Часто роликовые опоры заменяют сплошным настилом. При перемещении мешков с мукой угол наклона конвейера обычно не превышает 17°, при необходимости перемещения мешков под большим углом на ленте крепят деревянные или резиновые накладки, что позволяет увеличить угол подъема до 45°.

Ленточные конвейеры на воздушной подушке

Желание снизить удельную энергоемкость при транспортировании сыпучих грузов ленточным конвейером и одновременно увеличить производительность заставляет конструкторов искать новые виды опорных устройств, имеющих меньшие коэффициенты сопротивления по сравнению с известными.

Рис. Схема ленточного конвейера на воздушной подушке: 1 - рабочая ветвь ленты; 2 - опорное устройство; 3 - холостая ветвь ленты; 4 - металлическое дно; 5 - воздухораспределительная коробка.

Интересны ленточные конвейеры на воздушной подушке. Рабочая ветвь ленты 1 при своем движении опирается на опорное устройство 2, выполненное в виде желоба и снабженное по всей длине прорезью. Холостая ветвь ленты 3 при движении опирается на плоское перфорированное металлическое дно 4, под которым расположена воздухораспределительная коробка 5. В нее нагнетается воздух, который затем проходит через перфорированное дно. Перепад давления под лентой и над ней приподнимает ее, позволяя воздуху двигат дальше через образовавшийся зазор. То же самое происходит с рабочей ветвью ленты, а воздух, пройдя второй зазор, выходит в атмосферу. При такой схеме трение скольжения ленты желоб заменяется трением ее о воздух. Поэтому создается возможность значительно повысить скорость ленты, не увеличивая при этом ее износ. Увеличение скорости приводит к повышению производительности конвейера при одновременном уменьшении затрат энергии на собственно транспортирование.

Расчет ленточного конвейера

Исходными данными для расчета и проектирования ленточного конвейера являются: схема трассы с указанием основных размеров, мест загрузки, выгрузки и углов наклона; производительность, условия и режим работы; характеристика перемещаемого по конвейеру груза.

Проектный расчет ленточного конвейера сводят к выбору типа ленты и роликовых опор, расчету мощности электродвигателя, выбору элементов приводного устройства, расчету натяжного устройства. Чтобы выбрать типы ленты, рассчитать натяжное устройство, определить мощность электродвигателя и т. п., необходимо знать величину натяжений по участкам трассы, т.е. надо провести тяговый расчет конвейера. Однако, для определения сопротивлений движению надо знать массу ленты, вращающихся частей роликовых опор и груза на 1 м длины конвейера. Поэтому, перед проведением тягового расчета необходимо предварительно выбрать тип ленты и роликовых опор.

В связи с этим схема расчета ленточного конвейера будет следующей.

1. При выбранной скорости транспортирования определяют ширину ленты В. Рассчитанное значение ширины ленты округляют до ближайшей большей величины по государственному стандарту. Ориентировочно выбирают число прокладок ленты и находят массу 1 м ленту q л.

2. В зависимости от ширины ленты выбирают роликовые опоры для рабочей и холостой ветвей, принимают расстояние между роликовыми опорами, вычисляют массу вращающихся частей роликовых опор на 1 м рабочей q р и холостой q" р ветвей конвейера.

3. Выполняют тяговый расчет конвейера. Величину натяжения S в начальной точке определяют в конце расчета, исходя из формулы Эйлера.

В зависимости от величины расстояния, выбранного между роликовыми опорами, и допускаемой величины провисания ленты проверяют достаточность величины минимального натяжения ленты на рабочей ветви. В случае если величина минимального натяжения недостаточна, необходимо увеличить предварительное натяжение или уменьшить расстояние между роликовыми опорами к произвести тяговый расчет заново.

По величине максимального натяжения уточняют число прокладок ленты и затем вычисляют размеры направляющих устройств.

Рассчитывают натяжное устройство.

Определяют мощность электродвигателя и выбирают элементы приводного механизма.

Определение ширины ленты

При транспортировании сыпучих грузов ширину ленты определяют в зависимости от расчетной производительности конвейера. В ней неизвестна площадь поперечного сечения груза на ленте, которая зависит от того, какие роликовые опоры поддерживают рабочую ветвь ленты.

Рис. Сечение сыпучего груза на ленточном конвейере. а - при прямых роликовых опорах; б - при желобчатых опорах.

При движении ленты по прямым роликовым опорам (рис. а) площадь поперечного сечения груза определяется как площадь равнобедренного треугольника с основанием b = 0,8 В и углами φ1 при основании. Если бы груз лежал на неподвижной ленте, то угол при основании был бы равен углу естественного откоса, т.е. φ1 = φ.

Однако при движении из-за неизбежных колебаний ленты груз как бы «растекается», его сечение на ленте уменьшается.

Практикой установлено, что для определения сечения груза на движущейся ленте следует принимать φ ≈ 10,35φ.

Тогда площадь сечения (м2) груза на плоской ленте определится как

При наличии в месте загрузки наклонного участка величину полученной площади сечения необходимо умножить на коэффициент Сн, учитывающий уменьшение площади поперечного сечения слоя груза в результате рассыпания и уменьшения его расчетной высоты. Тогда

Принимают следующие значения коэффициента Сн в зависимости от углов наклона трассы.

Угол наклона, град. 0...10 10...15 15...20 20...25 Коэффициент Сн 1,00 0,95 0,90 0,85

При движении ленты по желобчатым роликовым опорам площадь сечения груза на ленте определяется суммой площадей треугольника F1 и трапеции F2 (рис. б).

При использовании обычных роликовых опор (длина горизонтального ролика ≈ 0,4В и угол β = 30°), предназначенных для поддержания резинотканевых лент, площадь сечения (м2) груза будет

Подставляя полученные выражения площади сечения груза в формулу, получим: при прямых роликовых опорах

при желобчатых роликовых опорах

В формулах (8) и (9) Q имеет размерность т/ч, р м - кг/м3, v - м/с, Впл и Вж - м.

Для грузов, содержащих крупные куски, ширина ленты (м) должна удовлетворять соотношению , если груз содержит до 15% от общей массы куски размером a max, и соотношению , если груз состоит преимущественно из кусков.

При транспортировании штучных грузов В = b + 0,1, где b - ширина груза, м.

Полученная при расчете ширина ленты должна быть округлена до ближайшей большей ширины по ГОСТ 20-76, откуда и берут также массу 1 м ленты q л, приняв предварительно число прокладок. Ориентировочно массу 1 м ленты (кг) можно определить по формуле q л=(10...15)В, где В - ширина ленты, м.

Выбор роликовых опор для ленточного конвейера

Необходимо правильно определить диаметр роликов и расстояние между опорами. Диаметр ролика должен быть таким, чтобы лента при движении не проскальзывала по ролику.

Рис. Схема для определения диаметра ролика.

Для этого должно быть выполнено условие (рис.)

где - расстояние между роликовыми опорами, м. Подставляя выражения для сил F и F1 в формулу (13), будем иметь

Полученное выражение показывает, что для предотвращения проскальзывания ленты на роликовых опорах необходимо, чтобы отношение D p/d ц для выбранных опор было больше величины, стоящей справа и зависящей при найденных q ,q л, m p от расстояния между роликовыми опорами l р. Кроме того, от величины расстояния между опорами существенно зависит стрела прогиба ленты между роликовыми опорами, которая, в свою очередь, влияет на сопротивление перемещению ленты и в конечном счете на работоспособность конвейера. Массу q р (кг) вращающихся частей роликовых опор, приходящуюся на 1 м длины конвейера, можно определить по формуле

q р = m p / l р

где m p - масса вращающихся частей роликовой опоры, кг; l p - расстояние между опорами, м.

Масса роликовых опор зависит от их конструкции и размеров, ее берут по нормалям завода-изготовителя. Расстояние l p между роликовыми опорами при транспортировании зерновых грузов рекомендуется выбирать в зависимости от ширины ленты (табл).

Расстояния между роликовыми опорами (мм)
Ширина ленты, мм	Холостая ветвь с плоской лентой	Рабочая ветвь с желобчатой лентой
400	2700...4000	1400...1700
500	2400...3600	1300...1600
650	2100...3300	1350...1500
800	1800...3000	1200...1350
1000...1200	1500...2700	1050...1200

В местах загрузки роликовые опоры необходимо устанавливать чаще, т. е. принимать l р.з = 0,5l "р, где l р.з - расстояние между роликовыми опорами в местах загрузки; l "р - то же, для рабочей ветви. Расстояние между роликовыми опорами при транспортировании штучных грузов желательно выбирать таким, чтобы груз все время находился как минимум на двух опорах.

Тяговый расчет ленточных конвейеров

Сводится к определению натяжений ленты. Контур трассы конвейера разбивают на ряд участков. Сопротивление перемещению ленты на прямолинейных участках определяют по формуле при значениях для рабочей ветви и для холостой ветви ленты.

Тогда величину Wпр(H) можно определить, как

где q - масса груза на 1 м ленты, определяют по формуле ; q л - масса 1 м ленты, определяют по формуле ; q" p - масса роликовой опоры на 1 М рабочей ветви, определяют по формуле ; q" p - то же, для холостой ветви; ω р - коэффициент сопротивления для стационарных роликовых опор, определяют по формуле

Для роликовых опор на подшипниках качения рекомендуется значения коэффициента ω р принимать по таблице.

Коэффициенты сопротивления роликовых опор
Условия работы конвейера	Роликовые опоры
	желобчатые	прямые
В чистом и сухом помещении	0,020	0,018
В отапливаемом помещении с незначительным содержанием абразивной пыли	0,025	0,022
Передвижные и переносные конвейеры при хороших условиях работы	0,035	0,030
В неотапливаемых помещениях с повышенной влажностью или на открытом воздухе (возможно большое количество пыли)	0,040	0,035

Сопротивления перемещению на криволинейных участках и при огибании барабанов рассчитывают по формулам и . Если лента движется скольжением по направляющей шине, в формулу необходимо подставлять коэффициент ω 1 = f; если лента огибает батарею стационарных роликов, то вместо коэффициентов ω х.к и ω 1 необходимо подставить коэффициент ω р, вычисляемый по формуле или взятый из таблицы. Сопротивления три загрузке транспортера рассчитывают по формулам и .

В результате тягового расчета конвейера обычно получают уравнение, связывающее натяжение в точке набегания на приводной барабан с натяжением в точке сбегания тягового элемента с приводного барабана, в виде где А1, и В1 - численные коэффициенты, полученные в результате расчета. Как указывалось ранее, величину натяжения в точке сбегания тягового элемента или задают, или определяют расчетом.

Отличительной чертой приводов ленточных конвейеров является передача тягового усилия ленте от приводного барабана за счет сил трения между поверхностью барабана и лентой. Величина этих сил зависит от предварительного натяжения ленты, угла обхвата и коэффициента трения ленты о барабан. По закону Эйлера отсутствие проскальзывания ленты по барабану определяется из выражения , где f - коэффициент трения ленты о барабан; α - угол обхвата приводного барабана лентой.

Для нахождения неизвестных Sнб и Sсб(Н) обычно используют дополнительно уравнение , т. е. решают систему уравнений:

В результате решения этой системы уравнений находят Sнб и Sсб. Зная натяжение Sсб, можно рассчитать величины сопротивлений перемещению ленты на участках, получить величину натяжения ленты во всех интересующих точках трассы и построить диаграмму натяжений.

Проверка достаточности величины минимального натяжения ленты на рабочей ветви ленточного конвейера

Для этого определяют величину стрелы у провисания ленты между роликовыми опорами на рабочей ветви в точке с наименьшим натяжением.

Рис. Схема для определения величины минимального натяжения ленты: 1,2 - роликовые опоры.

Для нахождения величины минимального натяжения рассмотрим равновесие элемента О а участка ленты, расположенного между роликовыми опорами 1 и 2 (см. рис.). На выделенный элемент действуют силы натяжения So и Sa, тяжести gqx и gq лx (считаем, что длина отрезка Оа≈х). Равновесие элемента Оа описывается следующими уравнениями: Поделив одно уравнение на другое, получим Интегрируя дифференциальное уравнение в пределах от х=0 до х=l"p/2 и от y=0 до y=ymах (ymах - величина стрелы прогиба ленты), при Smin=So получим выражение для максимального значения провисания ленты, т.е.

После интегрирования (36)

Для обеспечения нормальной работы конвейера допускаемую стрелу прогиба ленты берут равной Тогда из формулы (36) получим, что (38) Минимальное натяжение тягового элемента должно быть равно или больше натяжения, рассчитанного по формуле (38); При невыполнении этого условия необходимо уменьшить расстояние между роликовыми опорами.

Уточнение числа прокладок ленты и расчет натяжного устройства

При известном значении Smax по формуле определяют число прокладок ленты, а по формуле - размеры направляющих устройств.

Расчет натяжного устройства

Для винтового натяжного устройства определяют размеры винта из условий деформаций растяжения или сжатия и усилие, необходимое для вращения винта, а для грузового - массу натяжного груза. В общем случае величина усилия для перемещения натяжного барабана с лентой paвнa сумме натяжений набегающей S"нб и сбегающей S"сб ветвей ленты у натяжного барабана и усилия для перемещения ползунов или тележки, т.е. Тогда сила тяжести натяжного груза будет где i - кратность полиспаста или отношение диаметров блоков (через которые перекинут трос), если их используют в схеме натяжного устройства; при их отсутствии i = l; n - КПД полиспаста или блоков, при отсутствии полиспаста принимают n = 0,95.

Определение мощности электродвигателя конвейера

Мощность находят по формуле , тип двигателя принимают по каталогу. После выбора электродвигателя рассчитывают или принимают передаточный механизм в зависимости от требуемой мощности и передаточного отношения между электродвигателем и приводным барабаном. Чтобы не было проскальзывания ленты, необходимо обеспечить достаточное ее сцепление с приводным барабаном. Для этого тяговое усилие, которое может передать барабан ленте должно быть больше необходимого (полученного при расчете) тягового усилия. Величина необходимого тягового усилия Р(H) равна сумме всех сопротивлений движению ленты или, что то же, разности набегающего и сбегающего натяжений ленты, т.е. . Величина тягового усилия P1(Н), которое может быть передано от барабана к ленте при данной величине Sсб и угле обхвата α, равна Следовательно,

Откуда где Кз - коэффициент запаса; Кз = 1,1...1,2.

При Кз -> 1,0 проскальзывание ленты возрастает, что приводит к возрастанию ее фрикционного износа. Повышение силы сцепления ленты с барабаном может быть достигнуто путем увеличения угла обхвата α, применения двухбарабанных приводов или увеличения коэффициента трения f между приводным барабаном и лентой. Для этого барабан обтягивают резиновой лентой или обкладывают деревянными планками (футеруют).

В таблице приведены значения коэффициентов трения f ленты о барабан в зависимости от его материала и влажности атмосферы.

Значения коэффициента трения
Барабан	Злажность атмосферы	Коэффициент
Чугунный или стальной	Очень влажная	0,10
		0,15
Чугунный или стальной	Влажная	0,20
С деревянной или резиновой футеровкой		0,25
Чугунный или стальной	Сухая	0,30
С деревянной футеровкой		0,35
С резиновой футеровкой		0,40

Пример расчёта ленточного конвейера

Пример. Рассчитать конвейер при следующих исходных данных: перемещаемый груз с р m = 800 кг/м 3 . Производительность в смену Q см = 1500 т/см при продолжительности смены Т с = 8 ч, коэффициент неравномерности поступления груза К н = 1,23, коэффициент использования транспортера во времени К вр = 0,8.

1. Находим производительность конвейера
.

2. Рассчитываем необходимые геометрические параметры конвейера. Длина горизонтальной проекции наклонного участка L г1 = L 1 ·cosα = 20·cos 15° = 19,3 м, высота подъема груза H = L г1 ·sinα = 20·sin 15° = 5,17 м.

3. Определяем ширину ленты, в качестве поддерживающих элементов рабочей ветви ленты берем трехроликовые желобчатые опоры. Скорость ленты при транспортировании пшеницы, согласно рекомендациям, принимаем υ = 3,20 м/с, угол естественного откоса φ = 34°, коэффициент С н при угле наклона транспортера α = 15° равен 0,95.

Тогда ширина ленты по формуле

Так как полученное значение В совпадает со значением по ГОСТ 20-76 пересчитывать скорость ленты не надо.

4. Определяем массу 1 м ленты по формуле
q л = (10...15)В
q л = 15В = 15·0,65 = 9,75 кг/м.

5. Из таблиц принимаем диаметры роликов желобчатых в прямых опор равными 102 мм; расстояния l р берем для рабочей ветви 1,4 м, для холостой 3,0 м. Масса вращающихся частей желобчатой роликовой опоры по таблице равна 12,5 кг, прямой - 10,5 кг. Тогда по формуле
q p = m p / l p

Массу груза на 1 м ленты находим по формуле
Q = 3,6·q·υ
q = Q p /3,6υ = 290/3,6·3,2 = 25,2 кг/м.

6. Проводим тяговый расчет, предварительно разбив трассу конвейера на участки с одинаковым видом сопротивлений. За точку с минимальным натяжением примем точку 1 сбегания ленты с приводного барабана. Обозначив натяжение в этой точке S 1 = S сб (оно нам пока неизвестно) и обходя трассу по ходу ленты, определим сопротивления на участках и величину натяжения в точках. Результаты расчетов лучше свести в таблицу. Часть подобной таблицы представлена ниже.

Расчёт сопротивления по трассе конвейера
Участок	Вид сопротивления	Натяжение в конечной точке участка	Величина натяжения, Н	Примечание
1 - 2	Сосредоточенное сопротивление при огибании поворотного барабана	S 1 = S сб S 2 = ξS 1 = 1,04S 1	2486 2585	при α=90° ξ=1,04
2 - 3	То же	S 3 = ξS 2 = 1,06S 2 = 1,06·1,04·S 1 = 1,1S 1		при α=180° ξ=1,06
3 - 4	То же	S 4 = ξS 3 = 1,04·S 3 = 1,04·1,1·S 1 = 1,145S 1	2846	при α=90° ξ=1,04
4 - 5	Сопротивление перемещению на горизонтальном участке нерабочей ветви конвейера	S 5 = S 4 + W 4-5 = S 4 + g(q л + q" p)L 4-5 ·ω" = 1,145S 1 + 9,81(9,75 + 3,5) 100·0,022 = 1,145S 1 + 286	3142	ω" = 0,022

Используя систему уравнений и принимая коэффициент трения между лентой и барабаном f = 0,30 (по табл.) и угол обхвата барабана лентой α = 180°, e fα = е 0,3·3,14 = 2,56, вычисляем величину S 1 .

Подставляя значение S 1 в уравнения, выражающие натяжения ленты в точках трассы, определим их значения во всех характерных точках. По полученным данным строим диаграмму растягивающих усилий .
Минимальное натяжение на рабочей ветви тягового элемента будет в точке 8. Используя формулу
S min = (5...10)(q + q л)gl" p проверяем правильность выбранного расстояния между роликовыми опорами
S min = 5(9,75 + 25,2) 9,8·1,4 = 2400 < 2954 Н.

Так как величина S min меньше S 8 , то расстояние между роликовыми опорами выбрано правильно и пересчета величин натяжений выполнять не надо.

Расчет сопротивления по трассе конвейера (см. рис.)

Рис. Расчетная схема ленточного конвейера: 1...11 - точки трассы; 1 - S 1 = 2486 Н; 2 - S 2 = 2585 Н; 3 - S 3 = 2740 H; 4 - S 4 = 2846 H; 5 - S 5 = 3142 Н; 6 - S 6 = 3228 Н; 7 - S 7 = 2789 Н; 8 - S 8 = 2954 Н; 9 - S 9 = 5244 H; 10 - S 10 = 5286 H; 11 - S 11 = 6364 H.

7. Зная максимальное усилие S max = S 11 , определяем требуемое число прокладок ленты по формуле z=S max n л /BK" p , принимая материал прокладок ткань БНКЛ-65 с К" р =65 Н/мм и n=10, z=6364*10/65*650=1,5. Округляем до z = 3.

8. Диаметр приводного барабана по формуле D б ≥(125...150)z будет D п.б = 125z = 125*3 = 375 мм. Полученное значение D п.б округляем по государственному стандарту. Диаметр концевого барабана принимаем равным 400 мм.

9. Сила тяжести натяжного груза,
G н.г = S 7 + S 8 - G б = 2789 + 2954 - 300 = 5443 Н.

10. Тяговое усилие на приводном барабане будет
Р = (S 11 - S 1)ξ = (6364 - 2486)1,06 = 4110 Н.
Необходимая мощность электродвигателя привода, считая η=0,9, равна (см. формулу )
N = 4110*3,2/1000*0,85 = 15,5 кВт. По каталогу выбираем электродвигатель 4А180М6УЗ с N д =18,5 кВт и n д =975 oб/мин.

Цепные конвейеры

Цепные конвейеры предназначены для транспортирования сыпучих и штучных грузов. Тяговым элементом служат цепи, грузонесущим - настилы, ковши, лотки, полки и т.п.

Наличие цепей в качестве тягового элемента ограничивает скорость их (обычно υ < 1,0 м/с), но позволяет иметь большую длину транспортирования при значительной производительности.

Основными преимуществами цепных конвейеров по сравнению с ленточными являются возможность перемещения горячих (пластинчатые конвейеры, скребковые конвейеры), пылящих (скребковые конвейеры), крупнокусковых (пластинчатые конвейеры, ковшовые конвейеры) грузов при больших углах наклона трассы или даже в вертикальном направлении, работа в более тяжелых условиях.

По виду рабочих и грузонесущих органов цепные конвейеры подразделяют на пластинчатые конвейеры, скребковые конвейеры, люлечные конвейеры, полочные конвейеры, ковшовые конвейеры и подвесные конвейеры.

Динамические нагрузки, действующие на тяговый элемент цепных конвейеров

Основной отличительной чертой работы цепных конвейеров является то, что при огибании приводных звездочек или блоков тяговым элементом его скорость не остается постоянной. Это объясняется тем, что приводной элемент представляет собой многогранник и звено цепи при набегании на него располагается по хорде, а не по окружности, которую описывает зуб звездочки или точка пересечения граней блока (см. рис.).

Рис. Схема цепного привода конвейера.

Поэтому при постоянной угловой скорости звездочки (или блока) скорость цепи в направлении движения не остается постоянной.

Рассмотрим это подробнее, приняв для упрощения, что цепь абсолютно жесткая, а набегающая и сбегающая ветви цепи при любом положении звездочки или блока остаются параллельными сами себе.

При угловой скорости ω четырехгранного блока скорость шарнира цепи будет υ = ω*R 1 и направлена по касательной к окружности, описываемой точкой 1. Проекция этой скорости на ось X (на направление, совпадающее с направлением движения цепи) будет υ x = ω*R 1 *cos(ω*t - φ 0) где φ 0 - угол между вертикальной осью блока и радиусом R 1 ; он является началом отсчета текущего угла и взят со знаком минус, так как его откладывают от вертикальной оси блока в направлении, обратном вращению; ω*t = φ - текущее значение угла поворота, отсчитываемого от углаφ 0 .

Проекция скорости шарнира цепи на ось У будет υ Y = ω*R 1 *sin(ω*t - φ 0)

При переходе шарнира в положение 1" угол φ изменяется от 0 до φ 0 , а из положения 1" до положения 1" - от φ 0 до 2φ 0 . По мере поворота блока и изменения угла φ величина скорости υ x будет возрастать и в положении 1" скорость шарнира в направлении движения будет υ x = ω*R 1 , a υ Y = 0. При дальнейшем повороте величина υ x уменьшается и в положении 1" достигает снова минимальной величины υ x = ω*R 1 *cos(φ 0), a υ Y будет увеличиваться до ω*R 1 *sin(φ 0), имея обратное направление. Изменение скорости υ Y незначительно влияет на натяжение цепи, поэтому в дальнейшем мы будем рассматривать только движение в направлении X.

Ускорение цепи по направлению ее движения будет
а х = υ x = -ω 2 *R 1 *sin(ω*t - φ 0)

Рис. График скоростей и ускорений.

Для характерных точек получим (рис.):
положение 1
t = 0, υ x = ω*R 1 *cos(-φ 0), а х = ω 2 *R 1 *sin(φ 0);
положение 1"
t 1 = φ 0 /ω, υ x = ω*R 1 , а х = 0;
положение 1"
t 2 = 2*φ 0 /ω, υ x = ω*R 1 *cos(-φ 0), а х = -ω 2 *R 1 *sin(φ 0);

Таким образом, при изменении угла φ от 0 до φ 0 цепь имеет положительное ускорение, а от φ 0 до 2φ 0 - отрицательное. Следовательно, движение цепи будет пульсирующим: ускоренным от положения 1 до 1" и замедленным от 1" до 1" с периодом колебаний t = 2φ 0 /ω. Неравномерность движения цепи обусловливает возникновение в ней динамических усилий, тем больших по величине, чем больше ускорения и движущиеся массы.

Из графика (рис.) видно, что в момент времени захвата звездочкой следующего шарнира цепи ускорение изменяется от -а X max до +а Xmax т.е. на 2а Xmax

Следовательно, динамическая сила, приложенная к цепи в тот момент, будет равна m2а Xmax (m - масса цепи и гоуза) Учитывая, что эта сила прикладывается мгновенно вводят коэффициент динамичности (при изменении ускорения от -а X max до +а Xmax принимают К д = 2), и тогда мгновенная динамическая сила (Н) будет
F дXmax = K д m2a Xmax = 4ma Xmax

К величине мгновенной динамической нагрузки необходимо прибавить величину силы инерции ma Xmax , действующую на цепь в конце каждого периода изменения ускорения и имеющую отрицательный знак. Тогда суммарное значение динамической силы (Н) будет
F д = F д Xmax - ma Xmax = 3ma Xmax
Поскольку R*sin(φ 0) = t ц /2, а ω = πn/30 (t ц - шаг цепи, n - частота вращения звездочки), то
a Xmax = π 2 *n 2 *t ц /30 2 *2 ≈ n 2 t ц /180
и
F д = 3m*n 2 *t ц /180 = m*n 2 t ц /60 (1)
Из выражения (1) видно, что динамическая нагрузка на цепь пропорциональна шагу цепи и квадрату частоты вращения блока (звездочки).

Динамические силы увеличивают общую нагрузку, действующую на тяговый элемент. Поэтому прочностной расчет (размеров цепи необходимо выполнять с учетом этих сил. Тогда полное расчетное усилие (Н) для цепи будет
Sp = S + Fд = S + m*n 2 *t ц /60
или, имея в виду, что n = 60*υ/z*t ц, где S - наибольшее усилие, определяемое при тяговом расчете, Н; m - приведенная масса элементов конвейера (цепи, груза) движущихся поступательно, кг.

Для конвейеров с простой трассой, имеющей только приводную и натяжную звездочки [силу тяжести рабочей и холостой ветвей можно определить как g(q + 2q k L)], рекомендуется при определении величины m использовать следующую упрощенную зависимость:
m = k"q + kq k где k"=1 для ковшовых, пластинчатых и т.п. конвейеров и h" 0,3...0,5 для скребковых, k - коэФФициент участия массы холостой ветви; при L<25м k=2; при L=26...60 м k= 1,5; при L>60 м k=1.

При больших скоростях тягового элемента проектируемого конвейера (υ > 0,75 м/с) для снижения инерционных нагрузок используют различные уравнительные приводы. Их назначение уменьшать или вовсе исключать неравномерность движения тягового элемента. Достигается это тем, что уравнительный привод сообщает приводной звездочке (блоку) неравномерную угловую скорость, изменяющуюся по закону, обратному изменению скорости υ x тягового элемента, т. е. ωcos(ωt-φ 0)=υ x /R 1 =const

Рис. Уравнительный привод с короткозвенной цепной передачей: 1 - ведущая звездочка; 2 - цепь; 3 - зубчатый блок.

На рисунке показана схема уравнительного привода, состоящего из ведущей звездочки 1, цепи 2 с небольшим шагом и зубчатого блока 3, связанного с приводным блоком транспортера. Звездочке 1 сообщают постоянную угловую скорость, при этом блок 3 будет вращаться с переменной угловой скоростью, тем самым передавая тяговому элементу примерно постоянную скорость.

Пластинчатые конвейеры

Для транспортирования различных насыпных и штучных грузов в горизонтальном и наклонном направлениях применяют пластинчатый конвейер.

Рис. Пластинчатый конвейер: 1 - приводная звездочка; 2 - цепь; 3 - пластина; 4 - каток; 5 - направляющая шина; 5 - станина; 7 - загрузочная воронка; 8 - натяжная звездочка; 9 - натяжное устройство; 10 - разгрузочная воронка; 11 - редуктор; 12 - электродвигатель.

Горизонтальный пластинчатый конвейер (рис.) состоит из двух тяговых пластинчатых цепей 2, к которым крепят металлические пластины 3 настила, снабженные бортами. Цепи с закрепленным на них настилом снабжены ходовыми катками 4, которые перемещаются по продольным направляющим шинам 5. Они опираются на станину 6 и жестко с ней связаны. На концах станины закреплены приводные звездочки 1, соединенные муфтами с редуктором 11 и электродвигателем 12, и натяжные звездочки 5 с винтовым натяжным устройством 9.

Конвейер загружают через воронку 7, а разгружают через концевую звездочку и воронку 10.

Настил выполняет роль грузонесущего элемента. Определяющим в конструктивном исполнении настила является вид груза, подлежащего транспортированию. В зависимости от конструкции настила ходовой части устанавливают следующие типы конвейеров:

Рис. Основные типы пластинчатых конвейеров: а - плоский разомкнутый; б - плоский сомкнутый; в - безбортовой волнистый; г - бортовой волнистый; д - коробчатый мелкий; е - коробчатый глубокий.

Обозначение типа конвейера	Тип конвейера	Область применения
ПР	Плоский разомкнутый	Для транспортирования штучных грузов
ПС В	Плоский сомкнутый Безбортовои волнистый	Для транспортирования штучных и насыпных (кусковых) грузов
БВ	Бортовой волнистый	Для транспортирования насыпных и штучных грузов
КМ КГ	Коробчатый мелкий Коробчатый глубокий	Для транспортирования насыпных грузов

Конвейеры каждого типа изготовляют в двух исполнениях: с ходовой частью с катками и с ходовой частью без катков; катки (опорные ролики) являются элементом конструкции.

Тяговым элементом пластинчатых конвейеров являются, как правило, две пластинчатые катковые цепи. Катки, служащие ходовыми опорными устройствами для цепи и настила, устанавливают на подшипниках скольжения или качения. Катки могут быть гладкими, с одной или двумя ребордами, в зависимости от типа направляющих шин.

Направляющие шины в зависимости от величины нагрузок изготавливают из уголков, швеллеров, рельс. Конструкция звездочек или блоков определяется видом тягового элемента.

В качестве натяжных устройств в пластинчатых конвейерах используют винтовые или пружинно-винтовые устройства, которые обычно ставят на концевых звездочках. Причем в двухцепных конвейерах одну из концевых звездочек насаживают на вал без шпонки, что обеспечивает ее самоустановку по положению шарниров цепи.

Привод пластинчатого конвейера состоит из звездочек, редуктора и электродвигателя. Приводные звездочки конвейеров имеют 5 - 8 зубьев.

К достоинствам пластинчатых конвейеров относят возможность транспортирования крупнокусковых и горячих грузов, обеспечения большой производительности и значительных расстояний транспортирования по разнообразным трассам, включая крутонаклонные участки (с углом наклона до 60°).

К недостаткам относят большую массу настила, сложность эксплуатации из-за значительного числа шарниров цепей и катков и сравнительную дороговизну тягового элемента с настилом. Основные параметры и размеры конвейеров (ширина настила, высота бортов, скорость ходовой части и номинальная производительность) регламентируются ГОСТ 22281-76.

Расчет пластинчатого конвейера

Определяют ширину настила, выбирают тяговый элемент и находят мощность электродвигателя.

Рис. Поперечное сечение сыпучего груза, расположенного на настиле пластинчатого конвейера: а - без бортов; б - с бортами; в - с неподвижными бортами.

При определении ширины плоского настила без бортов слой груза в нем имеет в сечении форму треугольника (рис. а). Площадь поперечного сечения груза (м 2) определится как
F 1 = C 1 *b*h 1 /2 = C 1 *b 2 *tg(φ 1)/4 = 0,18*B 2 н *С 1 *tg(φ 1) (1)
где b - ширина основания груза, лежащего на настиле; b = 0,85В н; В н - ширина настила, м; h 1 - высота слоя груза, м; С 1 - коэффициент, учитывающий уменьшение площади поперечного сечения груза при его поступлении на наклонный участок транспортера (табл.); φ 1 - угол при основании треугольника; φ 1 = 0,4*φ; φ - угол естественного откоса.

Значения коэффициента С 1 для пластинчатых конвейеров

Используя формулу Q=3,6*F*p м *υ, производительность (т/ч) пластинчатого конвейера с учетом формулы (1) можно записать как Q = 3,6*F 1 p м υ = 0,648*B н 2 *С 1 *р м *υ*tg(φ).

Тогда ширина настила без бортов будет (м)
B = √(Q/(0,648*С 1 *р м *υ*tg(φ)))

При настиле с бортами (как подвижными, так и неподвижными, (рис. б, в) площадь поперечного сечения груза на настиле складывается из площадей
F = F 2 + F 3 = B нб h 2 C 1 /2 + B нб h 3

При коэффициенте заполнения желоба, образованного настилом и бортами (ψ = h 3 /h), который принимают равным 0,65...0,80, будем иметь (м 2)
F = 0,26*B 2 нб *C 1 *tg(φ 1)+B нб *h*ψ

Используя эту и формулу Q=3,6*F*p м *υ , получим выражение для определения массовой производительности (т/ч) пластинчатого конвейера, имеющего настил с бортами,
Q = 3,6*F*p м υ = 0,9*В нб *p м *υ*

Из этой формулы можно определить ширину настила, задавшись всеми необходимыми параметрами и высотой борта h. Решая квадратное уравнение, получим (м)

Можно, задавшись B нб, определить h. Полученные значения ширины настила и высоты бортов округляют до ближайших больших по государственному стандарту, а скорость тягового элемента пересчитывают. Ширину настила при транспортировании штучных грузов выбирают в зависимости от габаритов груза так же, как и для ленточных.

Скорость тягового элемента при определении геометричс ских параметров пластинчатого конвейера принимают в пределах 0,01...1,0 м/с, так как его работа с большими скоростями приводит к значительному увеличению динамических усилий.

Тяговый расчет пластинчатого конвейера выполняют аналогично расчету ленточного. Однако ввиду того что закон Эйлера к приводу цепного конвейера неприменим, при его расчете необходимо задаться величиной минимального натяжения тягового элемента. Обычно рекомендуют принимать S min = 1000...3000 Н.

Сопротивления перемещению тягового элемента с прямым настилом и движущимися бортами определяют по выражениям (W пр =(q+q k)gL(fcosα±sinα)) или (W пр =g(q+q k)(ω 1 L г ±H)). Величина нагрузки q 0 для пластинчатых транспортеров
q 0 =(q+q k), где q k - сила тяжести 1 м тягового элемента с настилом. Величину q k (кг) ориентировочно можно определить по выражению
q k =60В н +А п где коэффициент А п принимают по таблице 10.

Ориентировочные значения коэффициента А п
Настил	Ширина настила В н, м
	0,4...0,5	0,65...0,80	свыше 0,8
Легкий	40	50	70
Средний	60	70	100
Тяжелый	80	110	150

Коэффициент сопротивления движению ходовых катков по направляющим можно вычислить по формуле или выбрать по таблице

Примечание. Меньшие значения относятся к тяжелым цепям с катками увеличенного диаметра.

В конвейерах с неподвижными бортами (рис. б), перемещающих сыпучие грузы, необходимо учитывать дополнительные сопротивления, возникающие от трения груза о борта. Рекомендуется следующее выражение для определения этих сопротивлений (Н):
W б = fh 2 p м gK б l б

где f - коэффициент трения груза о стенки борта; K б - коэффициент, учитывающий уменьшение горизонтального давления от слоя груза на стенки бортов; K б =υ+l,2/l+sinφ; l б - длина бортов, м.

Далее выбирают тип тягового элемента, определяют размеры звездочек, мощность электродвигателя. При выборе типа цепи следует учесть, что если передача тягового усилия осуществляется двумя цепями, то тяговое усилие (Н) на одну цепь определяют с учетам неравномерности распределения его между цепями: S ст1 =1,15S ст /2

При скорости транспортирования более 0,2 м/с цепь следует подбирать по полному расчетному усилию с учетом динамических нагрузок по формуле (Sp=S+m60υ 2 /z 2 t ц).

Пример расчёта пластинчатого конвейера

Исходные данные: перемещаемый груз - мешки с мукой массой G г = 60 кг, размеры мешка 250Х450Х900 мм, производительность Q = 300 шт/ч, коэффициент неравномерности К н =1,5. Схема трассы и размеры конвейера приведены на рисунке а.

Рис. Расчетная схема пластинчатого конвейера (а) и диаграмма растягивающих усилий тягового элемента (б).

1. Исходя из размеров груза и угла наклона конвейера, принимаем бортовой плоский настил шириной В н =500 мм и высотой борта h=100 мм.

2. Определяем расчетную производительность конвейера
Q p = Q*K н = 300*1,5 = 450 шт/ч.

3. Задаемся скоростью тягового элемента υ=0,2 м/с. Тогда расстояние между транспортируемыми мешками определится как
a = 3600*υ/Q p = 3600*0,2/450 = 1,6 м.

4. В качестве тягового элемента принимаем две пластинчатые катковые цепи с катками на подшипниках скольжения.

5. Определяем массу, приходящуюся на 1 м, от груза
q=G г /a=60/1,6=37,5 кг/м

настила с тяговым элементом по формуле (q k =60В н +А п)
q к =60*0,5+40=70 кг/м, где коэффициент A п взят по таблице для легкого настила при В н =0,5 м.

6. Выполняем тяговый расчет конвейера, принимая за точку с минимальным натяжением точку 2 (рис. а), так как на участке 1-2 величина L г2 ω x.к

Расчет сопротивлений перемещению тягового элемента пластинчатого конвейера (см. рис. а)
Участок и вид сопротивления	Расчетные формулы	S i , Н	Примечание
	S 2 =S min	1000	Величина 5mln выбрана по вышеприведенным рекомендациям
Сопротивление ne-ремещению тягового элемента на прямо- 7„ с„ „ nq „ „. линейном участке 2-1	S 1 =S 2 -gq k L г2 ω хк + gq k H=1000-9,81*70*50*0,09+ 9,81*70*5= 1000-3100+3440	1340	Величину сопротивления принимаем со знаком минус, так как контур обходим против часовой стрелки Для нахождения величины S3 использована формула, соответствующая движению тягового элемента по криволинейной направляющей выпуклостью вниз, причем учитываем только первый член, так как второй учтён при расчете сопротивлений на прямолинейных участках
Сопротивление перемещению тягового элемента на криволинейном участке 2-3	S 3 = S 2 e ω xk * φ = S 2 e 0,09*0,1 = 1,01S 2	1010	Коэффициент сопротивления wx .к принимаем по таблице 11 для средних условий работы
Сопротивление перемещению тягового элемента на прямолинейном участке 3-4	S 4 = S 3 +q k gL г1 ω хк = 1010+9,81*70*30*0,09	2860
Сосредоточенное сопротивление при огибании натяжной звездочки.	S 5 = ξS 4 = 1,06*2860	3030	При α= 180°ξ= 1,06
Сопротивление перемещению тягового элемента на прямолинейном участке 5-6	S 6 = S 5 = g(q+qk)L г1 ω хк = 3030+ 9,81(37,5+ 70)30*0,09	5870
Сопротивление перемещению тягового элемента на криволинейном участке 6-7	S 7 = S 6 e ω xk * φ = 5870*1,01	5930
То же, на участке 7-8	S 8 = S 7 = g(q+qk)L г2 ω хк = g(q+q k)H= 5930+ 9,81(37,5+70)50*0,09+ 9,81(37,5+70)5	15945

По величинам натяжений в характерных точках строим диаграмму натяжений тягового элемента (рис. б). Максимальным натяжением будет натяжение в точке 8. По этому натяжению определяем величину нагрузки, действующей на одну цепь, с учетом формулы (S ст1 =1,15S ст /2). Принимая коэффициент запаса прочности n ц =10, определяем величину разрушающей нагрузки по формуле (S раз =S max n ц)

S paз = 1,15*n ц *S 8 /2 = 1,15*15945*10/2 = 91683 Н.

По величине S paз подбираем катковую цепь M112-4-160-2 ГОСТ 588-81 с t ц =160 мм, d ц =l5 мм. Для выбранной цепи S paз по государственному стандарту равна 112 кН. Так как скорость тягового элемента невелика, то динамическую нагрузку, действующую на цепь, не учитываем.

7. Величина тягового усилия будет

Р = (S 8 -S 1)*ξ = (15945 - 1340)*1,06= 15470 Н.

8. Мощность электродвигателя при передаточном механизме с η=0,8 будет (см. формулу )
N=15470*0,2/(1000*0,8)=3,9 кВт

По величине N из каталога выбираем электродвигатель 4А112МВ6УЗ с N д =4,0 кВт и n д =950 об/мин.

Скребковые конвейеры

Под понятием скребковые конвейеры подразумевается группа машин непрерывного действия с тяговым элементом, отличительным признаком которых является рабочий орган, выполненный в виде скребка. Скребковые конвейеры обычно классифицируют по этому признаку и с его учетом их подразделяют на конвейеры:

со сплошными высокими скребками (высота скребка приблизительно равна высоте желоба, в котором перемещается груз);

с погруженными скребками.

К конвейерам с погруженными скребками относят конвейеры со сплошными низкими скребками, с контурными скребками, трубчатые.

Область применения скребковых конвейеров достаточно широка. Их используют на предприятиях пищевой и зерноперерабатывающей промышленности, в угольных шахтах, химической промышленности для транспортирования сыпучих и кусковых грузов. Возможность изготовления герметичного желоба позволяет применять их для транспортирования пылящих и горячих грузов.

К достоинствам скребковых конвейеров относят простоту конструкции, герметичность желобов, возможность загрузки и вьщрузки в любой точке горизонтального или наклонного участка трассы.

Недостатками являются сравнительно быстрый износ шарниров цепи и желоба, повышенная мощность привода вследствие трения груза и скребков о желоб, истирание частиц транспортируемого груза.

Конвейеры со сплошными высокими скребками

Конвейеры со сплошными высокими скребками (рис. а).

Рис. Конвейер с высокими сплошными скребками: а - общий вид: 1 - натяжное устройство; 2 - тяговый элемент; 3 - скребок; 4 - направляющая шина; 5 - приводное устройство; 6 - разгрузочные устройства; 7 - желоб; б - разрез конвейера со скребками прямоугольной формы; в - то же, трапецеидальной формы; г - то же, полукруглой формы.

Состоят из тягового элемента 2 с прикрепленными к нему скребками 3. Груз, подаваемый в желоб 7, захватывается скребками и перемещается к разгрузочным устройствам 6 (их может быть несколько, если необходима разгрузка в промежуточных точках). Тяговый элемент перемещается на ходовых роликах по направляющим шинам 4 и огибает приводные и натяжные звездочки.

Рабочей является нижняя ветвь тягового элемента. Однако в зависимости от схемы и назначения конвейера рабочей могут быть и верхняя ветвь тягового элемента или сразу обе ветви.

Скребковый конвейер с высокими скребками может перемещать груз в горизонтальном, наклонном, наклонно-горизонтальном и горизонтально-наклонном направлениях. Угол наклона обычно не превышает 35°.

Основное отличие рассматриваемых конвейеров от скребковых других типов - это размеры и форма скребка. Она может быть прямоугольной (рис. б), трапецеидальной (в) и полукруглой (г). Тяговым элементом обычно служат пластинчатые катковые цепи (ГОСТ 588-81). Желоб сварной или штампованный, из листовой стали толщиной 4...5 мм. В поперечном сечении он повторяет форму скребка, причем зазоры между скребками и желобом не превышают 3...5 мм. Для натяжения тягового элемента используют винтовые или пружинно-винтовые устройства.

Расчет транспортера со сплошными высокими скребками

Расчет транспортера со сплошными высокими скребками аналогичен расчету пластинчатого конвейера. Размеры желоба определяют по заданной расчетной производительности (т/ч), которую для этого типа конвейера можно вычислить по формуле
Q = 3,6*(i/a)*p м *υ
где а - расстояние между скребками, м; i - объем груза, находящегося между двумя соседними скребками, м 3 .

Рис. Расположение груза в желобе конвейера со сплошными высокими скребками.

Объем груза i (м 3) можно определить как произведение объема желоба между двумя скребками на величину коэффициента заполнения ψ этого объема, т.е. (рис.)

i = i ж ψ = В ж h ж aψ

где В ж - ширина желоба, м; h ж - высота желоба, м. Тогда с учетом коэффициента С 2 (табл.) уменьшения объема груза при наклонной трассе производительность (т/ч) запишется так: Q = 3,6В ж h ж p м υС 2 ψ

Значения коэффициента С 2 для скребковых конвейеров
Груз	Коэффициент С 2 , при угле наклона конвейера, град
	0	10	20	30	35
Хорошо сыпучий	1,00	0,85	0,65	0,50	-
Плохо сыпучий, кусковой	1,00	1,00	1,00	0,75	0,60

Для определения одного из размеров сечения желоба в расчет вводят коэффициенты соотношения ширины и высоты желоба К ж =В ж /h ж =2,4...5,0.

Тогда из формулы (Q=3,6В ж h ж p м υС 2 ψ) получим выражение

а зная высоту желоба, найдем его ширину В ж = К ж h ж где величины hж и Вж выражены в метрах.

Значения В ж и h ж округляют до величины типовых размеров скребка с учетом зазоров между скребками и желобом.

При принятых значениях В ж и h ж, если они отличаются от расчетных, желательно уточнить величину скорости тягового элемента, которую при определении h ж по формуле принимают υ=0,1...0,9 м/с.

Тяговый расчет выполняют обычным порядком. Сопротивления движению цепи определяют по формулам (W пр =(q+q k)gL(fcosα+sinα)) и (W пр =g(q+q k)(ω 1 L г ±H)), причем для рабочей ветви сопротивления движению груза и ходовой части подсчитывают отдельно.

Дополнительные сопротивления (Н), возникающие в результате трения груза о дно и боковые стенки желоба, вычисляют по формуле
W г =qglf(1+K б)
где f - коэффициент трения груза о стенки желоба; K б - коэффициент бокового давления; K б ≈0,3.

Величину массы 1 м тягового элемента и скребков (кг) можно определить по уравнению
q k =K k B c
где B c - ширина скребка, м; K k - коэффициент для одноцепных транспортеров 90...120 кг/м2, для двухцепных K k =150...250 кг/м 2 .

Необходимо отметить, что на консольно расположенные скребки действуют силы сопротивления, возникающие при движении груза перед скребками. Тем самым создаются сосредоточенные изгибающие моменты. Эти моменты, будучи приложенными к элементам цепи, разворачивают ее в вертикальной плоскости, заставляя скребки двигаться под наклоном ко дну желоба. Поэтому в таких конвейерах, чтобы уменьшить отклонения скребков, необходимо создать значительные первоначальные натяжения. Минимальное натяжение тягового элемента конвейера с высокими сплошными скребками принимают 3000...10000 Н, что является их существенным недостатком.

Конвейер со сплошными низкими скребками (рис. а).

Рис. Конвейер со сплошными низкими скребками: а - схема конвейера; б - эпюры распределения давлений.

Основное отличие от конвейера со сплошными высокими скребками заключается в форме скребков 1, а также в форме поперечного сечения желоба 2, который обычно полностью закрывает и нижнюю (рабочую), и верхнюю (холостую) ветви тягового элемента. Нижняя рабочая ветвь, скользя по дну желоба, увлекает за собой весь слой груза.

Скребки могут быть изготовлены из стальной полосы или стержней, которые е одноцепном конвейере приваривают к звеньям цепи. В конвейере с двумя цепями скребки прикрепляют к звеньям при помощи шплинтов или болтов. Шаг скребков обычно равен 1...2 шагам цепи. Желоб, кроме указанной выше формы, может представлять два отдельных желоба для верхней и нижней ветвей тягового элемента.

Груз в этом скребковом конвейере может перемещаться только при выполнении условия F 1 >F 2 где F 1 - сила трения внутри слоя груза в сечении 1-1 (рис. б); F 2 - сила трения груза о боковые стенки желоба. Для того чтобы удовлетворялось неравенство, высота слоя груза должна быть не более некоторого предельного значения. Чтобы определить ее, рассмотрим силы, действующие в сечении груза. Сила F 2 будет_равна произведению силы горизонтального давления груза на боковые стенки желоба на коэффициент трения груза о стенки. Закон изменения давления груза на боковые стенки аналогичен закону изменения давления жидкости, отличие учитывается коэффициентом бокового давления, т.е.
К б.д. =tg 2 (45°-φ/2)

Следовательно, величина равнодействующей силы горизонтального давления (Н), приложенной к единице длины одной боковой стенки, определится как
P г =(1/2)*h 2 сл *р м *g*tg 2 (45°-φ/2)

Тогда
F 2 =2*f*P 2 =f*h 2 сл *р м *g*tg 2 (45°-φ/2)

Сила вертикального давления на единицу длины желоба в сечении 1-1 приближенно равна P г =h сл *р м *g*B ж

Тогда сила F 1 (Н) внутреннего трения будет F 1 =f 0 *h сл *р м *g*B ж

Подставляя значения F 1 и F 2 в неравенство (F 1 >F 2) и решив последнее относительно h сл /B ж, получим

Правая часть этого выражения для конкретного груза и желоба - величина постоянная. Существует предельное значение высоты слоя для каждого вида транспортируемого груза.

Если учесть, что угол наклона желоба влияет на величину h сл, а значит, и на производительность, то вполне понятно, почему конвейеры со сплошными низкими скребками имеют горизонтальные или очень пологие трассы с углам наклона а<12°.

Расчет конвейера со сплошными низкими скребками

Ширину желоба определяют из формулы Q p =3,6*F*р м *υ*К 1 *К 2 *К 3 . где F - площадь поперечного сечения транспортируемого груза; F=h сл *B ж; высоту h сл груза принимают приближенно (0,3...0,6) В с и проверяют принятые значения по формуле (); В с - ширина скребка, м; К 2 - коэффициент использования сечения желоба, учитывающий объем, занимаемый в желобе тяговым элементом со скребками; K 1 ≈0,9...0,95; K 2 - коэффициент, учитывающий уплотнение груза; K 2 =1,05...1,1; К 3 - коэффициент, позволяющий оценить отставание груза от тягового элемента; принимают 0,45...0,80 для пылевидных грузов и 0,6...0,9 для зерновых.

Скорость транспортирования принимают от 0,1 до 0,4 м/с. Тяговый расчет выполняют так же, как и для конвейера со сплошными высокими скребками.

Внутри закрытого желоба движется цепь со специальными фигурными скребками (рис. а,б).

Рис. Конвейер с контурными скребками: а - общий вид; б - поперечный разрез желоба; в - типы скребков

На рисунке показаны некоторые типы скребков, их можно изготовить заодно с тяговым элементом (в данном случае вильчатая цепь) или крепить к тяговому элементу. Обычно контурные скребки по форме повторяют три стенки контура желоба. Его форма может быть различной, но в основном конвейеры имеют желоб прямоугольного сечения, разделенный на две части.

Принцип действия конвейера с контурными скребками аналогичен принципу действия конвейера со оплошными низкими скребками. Но так как сопротивление перемещению контурных скребков в слое груза больше, чем сплошных низких скребков, то конвейер с контурными скребками может перемещать груз сплошным потоком не только на горизонтальных или полого-наклонных участках, но и в крутонаклонных и вертикальных направлениях и в направлениях, получаемых комбинацией вышеперечисленных.

Достоинства конвейеров с контурными скребками: герметичность желоба, разнообразие трасс перемещения груза, возможность промежуточной загрузки на горизонтальных и наклонных участках;

Недостатки - быстрый износ цепи и желоба, повышенный расход энергии, отставание груза от скребков (особенно при транспортировании сухих легкосыпучих грузов на крутонаклонных и вертикальных участках).

Желоб монтируют из отдельных секций. Наиболее распространены типоразмеры прямоугольных желобов: В ж Хh ж =125х90 мм, 200X125, 320x200 мм.

Скребки изготавливают из стали или ковкого чугуна, а в некотррых случаях из пластмассы.

Через каждые 10...15 скребков устанавливают скребок с эластичными накладками из прорезиненной ткани для очистки короба от остатков груза.

Приводные и натяжные станции такого конвейера в конструктивном отношении не отличаются от станций других конвейеров.

Расчет конвейера с контурными скребками

Аналогичен расчету конвейеров со сплошными низкими скребками. Размеры желоба определяют из формулы (Q p =3,6*F*р м *υ*К 1 *К 2 *К 3), причем отношение размеров поперечного сечения желоба берут В ж:h ж = 1,4...1,6.

Коэффициент K 3 , учитывающий отставание груза от тягового элемента для горизонтальных и наклонных трасс (с а<20°), принимают 0,8...0,9; для вертикальных и крутонаклонных участков K 3 = 0,6...0,4. Большие значения коэффициента К 3 соответствуют зерновым, а меньшие - пылевидным грузам.

С увеличением скорости тягового элемента величина К 3 уменьшается. Скорость транспортирования 0,1...0,25 м/с.

Сопротивления перемещению ходовой части конвейера и груза (Н) рассчитывают по следующим уравнениям: при горизонтальном транспортировании

(первое слагаемое - сопротивление перемещению ходовой части транспортера, второе - сопротивление перемещению груза, третье - дополнительное сопротивление трения груза о стенки желоба);

при вертикальном транспортировании

где t c - шаг скребков, м.

Минимальное натяжение цепи для транспортеров с прямолинейной трассой принимают 500...1000 Н, при наличии криволинейных участков 1500...2000 Н.

Пример расчёта конвейера с погруженными скребками

расчетная производительность Q p = 40 т/ч;

род перемещаемого груза - пшеница с р м =750 кг/м 3 .

Схема конвейера с необходимыми размерами приведена на рисунке a.

Рис. Расчетная схема конвейера с контурными скребками; (а) и диаграмма растягивающих усилий в тяговом элементе (б).

Принимаем h cл /В ж =1.

1. Используя уравнение (), определяем максимально возможное отношение

где f 0 =tgφ; угол естественного откоса φ=34°; f=0,58 - коэффициент трения пшеницы о боковые поверхности желоба.

Принятое значение h cл /В ж =1. справедливо. Тогда, задавшись скоростью тягового элемента υ=0,15 м/с, из формулы (Q p =3,6*F*р м *υ*К 1 *К 2 *К 3) имеем

Округляем полученное значение В ж до величины 380 мм. Тогда h сл =380 мм. Уточняем скорость тягового элемента, используя формулу (Q p =3,6*F*р м *υ*К 1 *К 2 *К 3)

2. Определяем массу 1 м движущихся частей конвейера и груза. Массу 1 м тягового элемента со скребками ориентировочно принимаем q k =16 кг/м исходя из того, что конвейер одноцепной и будет использована пластинчатая роликовая цепь с t ц =160 мм. Масса груза, находящегося на 1 м длины конвейера, будет
q=Q p /(3,6*υ)=40/(3,6*0,147)=75,6 кг/м

3. Выполняем тяговый расчет конвейера. Минимальное натяжение будет в точке 1 трассы (см. рис. б). Принимаем его равным 1000 Н. Натяжения в остальных характерных точках будут:
S 2 =S 1 +W 1-2 =S 1 +g*q k *ω*L=1000+9,81*16*0,25*40=2570 H;
S 3 =ξ*S 2 =1,06*2570=2724 H;
S 4 =S 3 +W 3-4 =S 3 +g*q k *ω*L+g*p м *h 2 сл *f*tg 2 (45°+φ/2)*L+g*q*f*L =
2724+9,81*16*0,25*40+9,81*750*0,38 2 *0,28*0,58*40+75,6*9,81*0,58*40 = 28449 H.
При определении натяжений принято, что коэффициент сопротивления ω=0,25 и численно равен коэффициенту трения цепи о направляющие, коэффициент трения груза о стенки желоба f=0,58. Расчет сопротивлений на участке 3-4 выполнен с учетом сил трения груза о стенки желоба, которые определены по выражению ().

4. Определив S max =S 4 находим разрывное усилие, приняв коэффициент запаса-прочности n ц =9:
S paз ≥n ц S max =9*28449=256041 Н.
Из-за незначительной скорости тягового элемента добавочную динамическую нагрузку на цепь не учитываем. По разрывному усилию подбираем цепь (М315-1-160-1 ГОСТ 588-81) с d ц =25 мм, t ц =160 мм и массой 1 м q ц =15,6 кг. Величина S раз =320000 Н подобранной цепи больше рассчитанной. Так как масса 1 м цепи с учетом массы скребков не намного отличается от предварительно выбранной, то пересчета натяжений не делаем.