Устройство, назначение, особенности конструкции

ЛЕКЦИЯ 5. ЭЛЕВАТОРЫ

План лекции

5.1 Ковшовые элеваторы

5.1.1 Устройство, назначение, особенности конструкции

5.1.2 Способы загрузки и разгрузки

5.1.3 Выбор грузонесущих и тяговых элементов

5.1.4 Особенности расчета ковшового элеватора

5.2 Люлечные и полочные элеваторы

5.2.1 Назначение и устройство, особенности конструкции

5.2.2 Способы загрузки и разгрузки

5.2.3 Особенности расчета люлечных и полочных элеваторов

Контрольные вопросы

Элеваторы являются подъемниками вертикального действия и служат для вертикального и крутонаклонного (под углом 60–82º) перемещения насыпных и штучных грузов без промежуточной загрузки и разгрузки. Применение элеваторов в качестве междуэтажного транспортного средства даёт возможность иметь компактные транспортные схемы, занимающие малые площади.

В качестве тягового элемента элеваторов используются резинотканевые или резинотросовые конвейерные ленты и цепи пластинчатые, втулочные, роликовые и катковые с шагом 100–630 мм или сварные круглозвенные с термообработкой звеньев.

По типу грузонесущего элемента элеваторы классифицируют на ковшовые (для перемещения сыпучих грузов), полочные и люлечные (для перемещения штучных грузов).

 

Ковшовые элеваторы

 

Применяются на предприятиях химической, металлургической, машиностроительной промышленности, в производстве строительных материалов, на углеобогатительных фабриках, на пищевых комбинатах, в зернохранилищах. Ковшовые элеваторы выполняются стационарными и передвижными (на погрузочных машинах); используются как транспортные и технологические машины [1, 2].

Преимуществами ковшовых элеваторов являются: малые габаритные размеры в плане; большая высота подачи груза (60–75 м); большой диапазон производительности (5–500 м³/час); широкий ассортимент транспортируемых грузов. К недостаткам ковшовых элеваторов относятся: возможность отрыва ковшей при перегрузках; необходимость равномерной подачи груза.

Основными параметрами ковшовых элеваторов являются: производительность Q; ширина ковша 100–1000 мм; шаг ковшей 160–800 мм; скорость 0,4–2,5 м/с; высота подъема; мощность приводного двигателя Р (кВт).

Особенности расчета ковшового элеватора

 

Производительность ковшового элеватора

 

Q = 3,6 v ₀ υ ψ ρ / t _к, (5.9)

где v ₀ – объем ковша, л;

t _к – шаг ковшей, м.

Для глубоких и мелких расставленных ковшей t _к= (2,5 – 3,0) h, для сомкнутых ковшей с бортовыми направляющими t _к ≈ h, h – высота ковша, м.

Тип элеватора и форму ковшей выбирают по каталогу в зависимости от транспортируемого груза. Выбранные ковши проверяют по условию кусковатости

 

А ≥ х а _max, (5.10)

 

где А – высота ковша;

х – коэффициент, зависящий от типа груза: для рядовых грузов х = 2–2,5; для сортированных х = 4–4,5.

Тяговый расчет. Схема для проведения тягового расчета представлена на рис. 5.7.Тяговое усилие в набегающей на приводной барабан (звездочку) ветви

 

S _нб = S _н + (q ₀ + q _г) H. (5.11)

Усилие в сбегающей с нижнего барабана (звездочки) ветви

 

S _н = S _min + Σ W. (5.12)

В ленточном элеваторе S _max = S _нб. В цепном элеваторе с учетом динамических нагрузок

 

S _max = S _нб + S _дин = S _н(q ₀ + q _г) H + S _дин . (5.13)

Для двухцепного элеватора усилие в одной цепи

 

S _max= 1,15 (S _нб + S _дин) / 2. (5.14)

Минимальное натяжение цепи (ленты) предварительно принимают S _min= 5–20 кН.

 

 

Рис. 5.7. Схема для выполнения тягового расчета

вертикального ковшового элеватора

 

Динамическое усилие в цепи элеваторов

 

S _дин= 3 S υ ² / z ₂ t _ц g, (5.15)

где S – нагрузка от неравномерно движущейся ходовой части и груза, Н;

 

S = (2 q ₀ + q _г) H, (5.16)

где z – число зубьев звездочки, шт;

t _ц – шаг цепи, м.

Сопротивление движению ходовой части

 

Σ W = W _н + W _зач. (5.17)

 

Сопротивление на нижнем барабане (звездочке)

 

Σ W _н = S _minω', (5.18)

где ω' – коэффициент сопротивления движению.

Сопротивление зачерпыванию

 

W _зач = k _з q _г, (5.19)

где k _з= 1,25÷4,0 – коэффициент зачерпывания в зависимости от характеристики груза.

Натяжение тягового элемента в точке сбегания

 

S _сб = S _min + q ₀ H. (5.20)

Тяговое усилие на приводном валу

 

P = (S _max – S _сб) (1+ ω'). (5.21)

По тяговому усилию определяется мощность электродвигателя и выбирается электродвигатель по каталогу.

По рассчитанной мощности привода выбирают редуктор и вычисляют фактическую скорость рабочего органа. По тормозному моменту выбирают тормоз.

Динамический расчет заключается в определении усилий при установившемся режиме и в период пуска.

 

ЛЕКЦИЯ 6. КОНВЕЙЕРЫ БЕЗ ТЯГОВОГО ЭЛЕМЕНТА

План лекции

6.1 Винтовые конвейеры

6.1.1 Общие сведения, классификация и области применения

6.1.2 Устройство и элементы конвейеров

6.1.3 Особенности расчета винтовых конвейеров

6.1.4 Транспортирующие вращающиеся трубы

Контрольные вопросы

6.2 Качающиеся, инерционные и вибрационные конвейеры

6.2.1 Качающиеся конвейеры. Общие сведения

6.2.2 Динамические режимы работы качающихся конвейеров

6.2.3 Инерционные и вибрационные конвейеры

6.2.3.1 Горизонтальные и пологонаклонные

Вибрационные конвейеры

6.2.3.2 Вертикальные вибрационные конвейеры

Контрольные вопросы

6.3 Роликовые конвейеры

6.3.1 Назначение, классификация роликовых конвейеров

6.3.2 Неприводные роликовые конвейеры

6.3.3 Расчет неприводных роликовых конвейеров

6.3.4 Приводные роликовые конвейеры, типы и общее

устройство

6.3.5 Расчет приводных роликовых конвейеров

Контрольные вопросы

 

Винтовые конвейеры

 

Качающиеся, инерционные и вибрационные конвейеры

Роликовые конвейеры

 

ЛЕКЦИЯ 7. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

План лекции

7.1 Общее устройство, типы и классификация

вспомогательных устройств

7.2 Гравитационные (самотечные) устройства

7.3 Бункеры, бункерные затворы

7.3.1 Назначение и классификация бункеров

7.3.2 Процессы истечения и сводообразования в бункерах

7.3.3 Расчет пропускной способности бункеров

7.3.4 Бункерные затворы

7.4 Питатели и дозаторы

7.5 Метательные машины

7.6 Автоматические конвейерные весы

Контрольные вопросы

 

Вспомогательных устройств

 

К вспомогательным устройствам машин непрерывного транспорта относятся гравитационные устройства (желоба и трубы; ступенчатые и спиральные спуски); бункеры; бункерные затворы; питатели, дозаторы; метательные машины; конвейерные весы. Указанные устройства имеют свои конструктивные особенности и разновидности. Выбор вспомогательных устройств производится индивидуально для каждого типа транспортирующей установки и зависит от вида транспортируемого груза, условий и трассы перемещения, взаимосвязи транспортирующей машины с общим технологическим процессом.

 

Бункеры, бункерные затворы

 

Бункерные затворы

 

Бункерные затворы служат для закрывания и открывания выпускных отверстий бункеров и регулирования выходящего потока насыпного груза.

Точность регулирования потока открыванием выпускного отверстия возможна только при хорошо сыпучих материалах [2].

Бункерные затворы должны иметь простую и прочную конструкцию, малые габариты; обеспечивать удобство маневрирования и быстроту действия, плотность закрывания и возможность регулирования потока груза.

По типу привода затворы бывают ручные и механические (электрические, пневматические и гидравлические) с дистанционным управлением. По способу действия затворы разделяют на: отсекающие поток груза (затворы в виде плоской задвижки и секторные) и создающие подпор (лотковые) [2, 3]. Конструктивные исполнения затворов представлены на рис. 7.4.

 

 

Рис. 7.4. Конструктивные схемы затворов:

а, б – задвижки; в – ленточный гусеничный затвор; г – лотковый затвор;

д – односекторный затвор; е – двухсекторный (челюстной); ж, з – наклонный секторный;

и – сдвоенный секторный; к – пальцевый

 

Классификация затворов:

в виде плоской задвижки (рис. 7.4 а, б) устанавливаются в днище или боковой стенке бункера;

ленточные гусеничные (рис. 7.4, в) открывают или закрывают отверстие передвижением рамы с закрепленной на ней подвижной конвейерной лентой;

секторные (рис. 7.4, д – и) имеют цилиндрическую поверхность и при закрывании или открывании поворачиваются вокруг горизонтальной оси;

челюстные (рис. 7.4, ж, з) с движением сектора вверх или вниз;

пальцевые (рис. 7.4, к), состоящие из поднимающихся и опускающихся рычагов (пальцев), подвешенных на цепях;

лотковые (рис. 7.4, г) регулируют поток груза изменением угла наклона лотка.

 

Питатели и дозаторы

 

Питатели представляют собой механические устройства для обеспечения стабильного регулируемого грузопотока из бункера или воронки на конвейеры и средства периодического транспорта [2, 3, 5, 6].

В настоящее время широко используется большое разнообразие конструктивных исполнений питателей, каждый из которых имеет преимущества при определенных условиях эксплуатации и организации загрузки, однако универсального функционального решения не существует. Тип питателя выбирается в каждом отдельном случае в зависимости от характеристики транспортируемого груза, производительности и производственных условий (табл. 7.2).

 

Таблица 7.2

Типы и разновидности питателей

 

Тип питателя	Назначение
Ленточный	Для равномерной подачи насыпных материалов на технологические машины и транспортирующие устройства. Обеспечивает регулируемую произво-дительность изменением высоты слоя груза на ленте с помощью шиберных устройств загрузочных бункеров
Пластинчатый	Для равномерной подачи тяжелых, крупно-кусковых, абразивных грузов
Качающийся	Для непрерывной подачи из бункеров кусковых и сыпучих материалов с насыпной плотностью до 2,6 т/м^3. Имеет простую конструкцию, высокую надежность, производительность регулируется за счет хода лотка
Вибрационный	Для дозированной подачи кусковых и зернистых сыпучих материалов из бункеров, воронок и других загрузочных устройств. Питатели вибрационные с активатором предназ-начены для выгрузки из бункеров сыпучих мате-риалов, склонных к сводообразованию и зависанию
Дисковый	Для равномерной выдачи из бункеров кусковых, сыпучих и плохосыпучих материалов с насыпной плотностью до 2,5 т/м^3, работает под давлением материала из бункера, производительность регулируется за счет изменения положения съемного ножа и числа оборотов двигателя

 

Окончание табл. 7.2

 

Винтовой	Для равномерной подачи пылевидных, зернистых, мелкокусковых насыпных грузов
Барабанный	Для равномерной подачи хорошо сыпучих зер-нистых и мелкокусковых грузов и с ребристой поверхностью барабана для крупнокусковых грузов
Цепной	Для равномерной подачи крупнокусковых одно-родных грузов
Лопастный	Для равномерной подачи мелкофракционного материала из бункера с высокой точностью подачи

 

Питатели предназначены для непрерывной равномерной подачи сухих материалов с заданными (или регулируемыми) характеристиками потока в технологические машины и транспортирующие устройства, а так же как самостоятельное оборудование для наполнения тары сыпучими продуктами.

Питатели применяются на предприятиях горной, металлургической промышленности; на линиях по выпуску сухих строительных смесей; для подачи сыпучих материалов в различных технологических процессах измельчения, смешивания, транспортирования, обжига, фасовки.

Дозаторы – механические устройства цикличного действия, производящие при каждом цикле выдачу из бункера определённой порции (дозы) насыпного груза. Дозирование может производиться по объему или по массе. Дозирование по объему осуществляется с помощью мерного сосуда (рис. 7.5), плунжера или ячеечного барабана. Поворот мерного сосуда обеспечивается пневмоцилиндром.

 

Рис. 7.5. Схема дозатора с дозированием по объему

Некоторые типы дозаторов используются не только как самостоятельные агрегаты, но и в комплексе с другими дозирующими устройствами, обеспечивающими сложное многокомпонентное дозирование и имеют широкие возможности по встраиванию в технологические линии.

 

Метательные машины

 

Метательные машины представляют собой устройства, с помощью которых насыпному грузу сообщается кинетическая энергия, необходимая для направленного полета на некоторое заданное расстояние (20–30 м). Использование метательных машин особенно эффективно при подаче груза в труднодоступные места [2].

Метательные машины применяют в шахтах для закладки породой выработанных пространств (закладочные машины) и на открытых работах для отсыпки отвалов; в металлургии – для загрузки шихты в печи; на дорожно-строительных и земляных работах – при сооружении земляного полотна дороги, насыпке дамб и пр. (грунтометатели); на железнодорожном и водном транспорте – для заполнения трюмов судов (штивующие машины) и т.д.

По принципу действия различают метательные машины, сообщающие струе груза скорость вылета трением о рабочий орган; захватом-толканием и двумя этими способами одновременно.

Классификация метательных машин (рис. 7.6) по типу рабочего элемента:

ленточные: с прямой лентой (наклонный конвейер с лентой, движущейся с высокой скоростью); с изогнутой лентой (ленточно-барабанные), в которых груз засыпается между барабаном и лентой; в зависимости от места вылета груза подразделяются на машины с нижним и верхним вылетом;

лопастные: с расположением лопастного барабана на горизонтальном валу (струя груза подводится по периферии барабана и имеет высокую скорость), изменение направления струи обеспечивается выдвижением щитка; с расположением лопастного барабана на горизонтальной или вертикальной оси (груз подводится через центральное отверстие в кожухе с небольшой скоростью), изменение направления струи обеспечивается поворотом корпуса кожуха;

дисковые: вместо неподвижного круглого днища имеют плоский или конусный вращающийся диск с гладкой поверхностью или с радиальными лопастями, захватывающими и выбрасывающими груз радиально во все стороны.

Общим недостатком метательных машин является быстрое изнашивание соприкасающихся с грузом частей (особенно с кусковым и абразивным). Для увеличения срока службы лент число прокладок должно быть не более 2–3.

 

 

Рис. 7.6. Схемы метательных машин:

а – ленточная с прямой лентой; б, в – ленточно-барабанные;

г, д – лопастные (роторные); е – дисковая

 

Для облицовки лопастей и кожухов используют износостойкие материалы. Ленточные метательные машины обеспечивают меньшее разрушение груза и являются более предпочтительными, чем лопастные.

 

ЛЕКЦИЯ 8. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ

И ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ТРАНСПОРТ

 

План лекции

8.1 Назначение и общее устройство установок гидравлического транспорта

8.2 Механическое оборудование установок гидравлического транспорта

8.3 Назначение и общее устройство установок пневматического транспорта

8.4 Механическое оборудование установок пневматического транспорта

8.5 Расчет гидро- и пневмотранспортных установок

8.5.1 Расчет установок напорного гидротранспорта

8.5.2 Расчет установок самотечного гидротранспорта

8.5.3 Расчет установок пневмотранспорта

Контрольные вопросы

Гидравлического транспорта

 

Установки гидравлического транспорта (рис. 8.1) служат для перемещения насыпного груза по трубам и желобам в струе жидкости (воды) [3]. Смесь груза с водой называется гидросмесь или пульпа. Принцип действия гидравлических транспортных установок заключается в передаче энергии движущейся воды частицам насыпного груза и перемещении их с большой скоростью.

Гидротранспортные установки разделяют на напорные и безнапорные. По желобам (каналам) пульпа перемещается самотеком в сторону движения. По трубопроводам пульпа перемещается самотеком или под напором с помощью насоса: в горизонтальном направлении, вниз или вверх.

Гидротранспорт применяется в котельных ТЭС (для уборки золы, шлака); на металлургических заводах (для уборки шлаков); в горной промышленности (подъем на поверхность угля, руды и подача в шахты закладочного материала); на обогатительных фабриках; в химической промышленности; в строительстве (перемещение размытого струей воды грунта).

Преимуществами гидротранспортных установок являются: компактность трубопроводов; герметичность; высокая производительность; большая длина транспортирования по сложной трассе; простота технического обслуживания; возможность создавать любую по очертаниям трассу; автоматизация процесса транспортирования; обеспечение загрузки и разгрузки в любой точке трассы.

Рис. 8.1. Схемы гидротранспортных установок:

а – с пульпонасосом; б – с водяным насосом и питателем; в – самотечная;

1 – водопровод; 2 – пульпонасос; 3 – пульпопровод; 4 – насос для чистой воды;

5 – водоотделительный грохот; 6 – резервуар для пульпы; 7 – водяной насос;

8 – бункер с питателем; 9 – резервуар для воды; 10 – резервуар для пульпы;

11 – бункер для породы; 12 – смесительная воронка

 

К недостаткам относятся: ограничение ассортимента транспортируемых грузов (по гранулометрическому составу); повышенный износ трубопровода; увеличенный расход энергии; потребность в больших количествах воды и опасность ее замерзания в зимних условиях; повышенная влажность в закрытых помещениях.

 

Механическое оборудование

Механическое оборудование

План лекции

9.1 Общее устройство, конструктивные особенности подвесных канатных дорог

9.2 Основные типы подвесных канатных дорог

9.2.1 Одноканатные грузовые подвесные дороги

9.2.2 Двухканатные грузовые подвесные дороги

9.2.3 Пассажирские подвесные канатные дороги

9.3 Элементы ПКД и подвижной состав

9.4 Общий порядок расчета и конструирования подвесных канатных дорог

Контрольные вопросы

Подвесных канатных дорог

 

Подвесные канатные дороги (ПКД) – это транспортирующие машины, тяговым и грузонесущим элементом которых является канат, подвешенный на опорах над поверхностью земли [3].

Подвесные канатные дороги классифицируют по следующим признакам:

по назначению: грузовые и пассажирские;

по характеру движения грузонесущих элементов: кольцевые; маятниковые;

по конструкции: одноканатные; двухканатные.

 

Подвесных канатных дорог

 

Основные параметры грузовых подвесных канатных дорог (часовую производительность, скорость, вместимость и полезную грузоподъемность вагонеток) определяют из расчета требуемой годовой производительности П_г дороги [3]. Расчетная часовая производительность

 

, (9.1)

 

где K – коэффициент неравномерности работы грузовых подвесных канатных дорог; K = 1,1 – при одно- и двухсменной работе; K = 1,2 – при трех- и четырехсменной работе;

n ₀ – количество дней (суток) работы дороги в году;

Т – количество часов работы дороги в сутки.

 

Требуемая полезная грузоподъемность вагонетки

 

, (9.2)

 

где τ – интервал между последовательными выпусками вагонеток на линию; τ ≥ 18 с – при механизированном перемещении вагонеток; τ ≥ 12 с – при загрузке на ходу; τ = 20–60 с – при прочих условиях.

Вместимость вагонетки

 

, (9.3)

 

где ρ – насыпная плотность груза, т/м³;

ψ – коэффициент заполнения кузова вагонетки; ψ = 0,8–1,0

По полученным значениям G и i выбирают тип вагонетки с учетом собственной массы вагонетки, которая входит в номинальную грузоподъемность и составляет 25–35% от номинальной грузоподъемности

Расстояние между вагонетками на линии

 

λ = τ v, (9.4)

 

где v – скорость движения вагонетки, м/с.

С увеличением вместимости вагонеток уменьшается их количество, увеличивается интервал выпуска вагонеток на линию и облегчается механизация загрузки, но при этом возрастает диаметр несущего каната и стоимость дороги.

С повышением скорости при той же производительности увеличивается расстояние между вагонетками на линии, снижается общая нагрузка на несущий и тяговый канаты дороги.

Самым оптимальным вариантом при выборе трассы дороги при отсутствии помех для установки опор является прямолинейная трасса.

При наличии железных и автомобильных дорог, населенных пунктов, рек и каналов, линий электропередач, промышленных зданий и сооружений на пути строящейся подвесной канатной дороги рассматривают технико-экономические показатели альтернативных вариантов (с прямой и ломаной в плане трассами) и выбирают из них оптимальный.

При большой длине дороги и необходимости нескольких приводных участков целесообразно для сокращения количества приводов увеличивать мощность приводов, прочность тягового каната, а также скорость движения (для снижения распределенной нагрузки).

Приводы смежных приводных участков целесообразно размещать на одной станции и в одном машинном помещении. Так как мощности приводов и натяжения тяговых канатов выполняются (по возможности) одинаковыми, приводные участки устанавливают с одинаковыми разностями высот h конечных точек и одинаковыми длинами пролетов L. Продольный профиль дороги может быть прямым, вогнутым и выпуклым (рис. 9.14).

 

 

Рис. 9.14 Профили подвесной канатной дороги:

а, б – вогнутые; в – выпуклый

 

При построении профиля подвесной канатной дороги должны выполняться требования, регламентированные Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузовых и пассажирских подвесных канатных дорог, которые предусматривают:

обеспечение свободного габарита под дорогой (расстояние по вертикали от низшей точки подвижного состава, а также от любого каната или предохранительного устройства дороги до земли должно быть не менее 2,5 м над незастроенными территориями и не менее 4,5 м – над территориями промышленных предприятий, строительных площадок и автомобильными дорогами; над зданиями и сооружениями оно должно быть не менее 1 м);

обеспечение габаритов приближения вагонеток на линии с учетом 20%-го бокового качания (не менее 1 м к сооружениям и естественным препятствиям; не менее 2 м – в местах прохода людей и не менее 0,5 м – между габаритами встречных вагонеток);

надежность прилегания несущих канатов к опорным башмакам на вогнутых участках профиля с коэффициентом запаса;

плавность профиля дороги, обеспечиваемая таким размещением опор на выпуклых участках трассы, при котором углы δ перегиба несущего каната (рис. 9.15), возрастающие на выпуклых участках при подходе вагонетки к опоре, примерно одинаковы, а tgδ ≤ 0,08;

равномерность нагрузки привода, достигаемая расстановкой опор, при которой на подходе к ним (места трассы, где углы подъема максимальны) одновременно находится не более 25% общего количества вагонеток всей линии.

 

 

Рис. 9.15 Выпуклый участок профиля подвесной канатной дороги

 

На равнинной местности опоры располагают на равном расстоянии друг от друга с пролетом ℓ = 80–150 м, а при дорогостоящих основаниях под опоры пролеты увеличивают до 200–300 м. Опоры у станций располагают на расстоянии 40–60 м от них. Высота опор составляет 8–12 м с обязательным соблюдением требований свободного габарита над дорогой.

Колею дороги принимают 3 и 4 м, для дорог малой длины – 6 м (по диаметру обводного шкива). После выбора колеи выполняют проверку проходимости вагонеток в самом длинном пролете дороги с учетом раскачивания при действии ветра.

Угол отклонения вагонеток от вертикали [3]

 

, (9.5)

 

где k = 1,4 и k ₁ = 1,2 – аэродинамические коэффициенты для вагонеток и для каната соответственно;

F – площадь боковой подветренной поверхности вагонетки, м²;

а – расстояние по вертикали от точки приложения ветровой нагрузки к вагонетке до верха каната, м;

d _Т – диаметр тягового каната, м;

λ – расстояние между вагонетками, м;

е – расстояние от верха несущего каната до оси тягового каната, м;

m _В – масса вагонетки, кг;

b – расстояние по вертикали от точки подвеса вагонетки до тягового каната, м;

q ₀ – масса 1 м тягового каната, кг/м.

Тяговый расчет. Тяговый расчет канатной дороги с фрикционным приводом выполняют методом обхода по контуру (рис. 9.16) [3].

 

 

Рис. 9.16 Схемы для тягового расчета канатной дороги

 

Натяжения тягового каната в характерных точках трассы дороги:

S ₁ = S _сб;

S ₂ = S ₁ + W _1-2;

S ₃ = K S ₂ = K (S ₁ + W _1-2);

S ₄ = S _нб = W _3-4 = K (S ₁ + W _1-2) + W _3-4

где K = 1,05–1,1 – коэффициент, учитывающий сопротивление на натяжном шкиве;

W _1-2, W _3-4 – силы сопротивления на участках 1–2, 3–4.

В соответствии с уравнением Эйлера S ₄ = S _нб = S _сб е^μα = S ₁ е^μα ,

где μ – коэффициент сцепления каната со шкивом;

α – угол обхвата канатом шкива, рад;

е – основание натурального логарифма.

Мощность привода

, (9.6)

 

где U – тяговое усилие на канатоведущем шкиве, Н;

η = 0,85–0,9 – кпд привода.

Диаметр тягового каната принимают по его максимальному натяжению при установившемся движении с учетом запаса прочности, который согласно Правил Ростехнадзора принимается не менее 4,5.

Несущий канат кроме растяжения испытывает значительные напряжения от изгиба и смятия в зоне контакта с колесами вагонеток, поэтому несущий канат рассчитывают на прочность по растягивающему усилию и на долговечность с учетом значения и частоты действия нагрузок от колес вагонеток.

При нормативном запасе прочности каната n ≥ 2,8 для грузовых дорог и n ≥ 3,3 для пассажирских разрывное усилие каната

 

Т _разр > Т _max n. (9.7)

 

По этому усилию по каталогу выбирают диаметр каната.

Контрольные вопросы

 

1. Назначение, общее устройство и классификация подвесных канатных дорог.

2. Устройство и основные разновидности грузовых подвесных канатных дорог.

3. Классификация, устройство и разновидности пассажирских подвесных канатных дорог.

4. Основные параметры грузовых и пассажирских канатных дорог.

5. Основные элементы и оборудование канатных дорог.

6. Конструктивные особенности приводов канатных дорог.

7. Общий порядок расчета и проектирования канатных дорог.

 

ЛЕКЦИЯ 10. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

План лекции

10.1Использование машин непрерывного транспорта в современных транспортно-технологических системах и комплексах. Основные направления развития отрасли.

10.2 Перспективы повышения надежности и безопасности эксплуатации, улучшения технологических, экологических и эргономических показателей качества машин непрерывного транспорта.

 

ЛЕКЦИЯ 5. ЭЛЕВАТОРЫ

План лекции

5.1 Ковшовые элеваторы

5.1.1 Устройство, назначение, особенности конструкции

5.1.2 Способы загрузки и разгрузки

5.1.3 Выбор грузонесущих и тяговых элементов

5.1.4 Особенности расчета ковшового элеватора

5.2 Люлечные и полочные элеваторы

5.2.1 Назначение и устройство, особенности конструкции

5.2.2 Способы загрузки и разгрузки

5.2.3 Особенности расчета люлечных и полочных элеваторов

Контрольные вопросы

Элеваторы являются подъемниками вертикального действия и служат для вертикального и крутонаклонного (под углом 60–82º) перемещения насыпных и штучных грузов без промежуточной загрузки и разгрузки. Применение элеваторов в качестве междуэтажного транспортного средства даёт возможность иметь компактные транспортные схемы, занимающие малые площади.

В качестве тягового элемента элеваторов используются резинотканевые или резинотросовые конвейерные ленты и цепи пластинчатые, втулочные, роликовые и катковые с шагом 100–630 мм или сварные круглозвенные с термообработкой звеньев.

По типу грузонесущего элемента элеваторы классифицируют на ковшовые (для перемещения сыпучих грузов), полочные и люлечные (для перемещения штучных грузов).

 

Ковшовые элеваторы

 

Применяются на предприятиях химической, металлургической, машиностроительной промышленности, в производстве строительных материалов, на углеобогатительных фабриках, на пищевых комбинатах, в зернохранилищах. Ковшовые элеваторы выполняются стационарными и передвижными (на погрузочных машинах); используются как транспортные и технологические машины [1, 2].

Преимуществами ковшовых элеваторов являются: малые габаритные размеры в плане; большая высота подачи груза (60–75 м); большой диапазон производительности (5–500 м³/час); широкий ассортимент транспортируемых грузов. К недостаткам ковшовых элеваторов относятся: возможность отрыва ковшей при перегрузках; необходимость равномерной подачи груза.

Основными параметрами ковшовых элеваторов являются: производительность Q; ширина ковша 100–1000 мм; шаг ковшей 160–800 мм; скорость 0,4–2,5 м/с; высота подъема; мощность приводного двигателя Р (кВт).

Устройство, назначение, особенности конструкции

 

Ковшовые элеваторы классифицируют по типу тягового элемента на ленточные и цепные; по направлению перемещения ковшей – на вертикальные и наклонные со свободно свисающей или поддерживаемой обратной ветвью (рис. 5.1).

 

 

Рис. 5.1. Схема круто наклонного элеватора:

а – ленточного; б – цепного со свободно свисающей обратной ветвью;

в – двухцепного с поддерживаемой обратной ветвью

 

Ковшовые элеваторы имеют вертикально замкнутый тяговый элемент (ленту, цепь) с жёстко прикреплёнными к нему грузонесущими элементами (ковшами), тяговый элемент огибает верхний приводной и нижний натяжной барабаны (или звёздочки) (рис. 5.2).

Привод элеватора – редукторный, размещается в верхней части элеватора, при малой мощности применяют мотор-редукторы, привод снабжён остановом для предохранения от обратного движения ходовой части.

Натяжное устройство – винтовое, пружинно-винтовое или грузовое в зависимости от типа тягового элемента, привода и высоты. НУ располагается на валу нижнего барабана (звездочки), ход натяжного устройства составляет 200–500 мм. Ходовая часть и поворотные устройства элеватора помещаются в закрытом металлическом кожухе, который является силовым каркасом, воспринимающим статические и динамические нагрузки. Кожух состоит из верхней части (разгрузочный патрубок или головка элеватора), средних секций и нижней части (загрузочный носок). В боковых стенках кожуха располагаются люки с герметичными дверцами для обслуживания и ремонта. Секции кожуха соединяют между собой болтами, высота секций составляет 2–2,5 м.

 

 

Рис. 5.2. Схема ковшового элеватора:

1 – приводной барабан; 2 – разгрузочный патрубок; 3 – смотровые люки; 4 – кожух;

5 – тяговый элемент; 6 – направляющие шины; 7 – натяжное устройство;

8 – загрузочный башмак; 9 – ковши; 10 – привод

 

Насыпной груз подаётся в загрузочный патрубок (носок) нижней части элеватора, загружается в ковши, поднимается в них и разгружается на верхнем барабане (звёздочке) в патрубок верхней части элеватора. Нижняя часть кожуха может быть с высоким и низким расположением загрузочного носка: высокий носок с днищем под углом 60° применяют при транспортировании влажных плохо сыпучих грузов, низкий носок (с днищем под углом 45°) – для сухих хорошо сыпучих грузов.

Выбор способа расположения ковшей их крепления на тяговом элементе зависит от характеристики груза и способа загрузки и разгрузки. По скорости движения ковшей элеваторы бывают быстроходные и тихоходные; по расположению ковшей: с сомкнутыми ковшами (для транспортирования крупнокусковых и абразивных грузов) и расставленными ковшами (для перемещения мелкофракционных грузов). Конструкция ковша (табл. 5.1) зависит от свойств транспортируемого груза и способов загрузки и разгрузки.

Применяются четыре типа ковшей вертикальных элеваторов: глубокие и мелкие со скругленным (цилиндрическим) днищем и ковши с бортовыми направляющими с остроугольным и скругленным днищем. Основные параметры ковша: ширина В; вылет L; высота Н; объем v ₀.

Таблица 5.1

Типы ковшей ковшовых элеваторов

 

Конструктивное исполнение ковша	Тип ковша
	Глубокий с цилиндрическим днищем
	Мелкий с цилиндрическим днищем
	Остроугольный с бортовыми направляющими
	С бортовыми направляющими и скругленным днищем