Ковшовые конвейеры (Ковшові елеватори)

Міністерство освіти і науки України



Київський національний університет будівництва і архітектури





















ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ



з історії інжинерної діяльності

на тему:

Ковшові елеватори







Студента 1 курсу

Факультету автоматизації 

будівельного виробництва

Гр. БМО-12

Малюшицького Д.А.


Зміст

	1. Класифікація	2

	2. Будова елеваторів	2

	3. Елементи ковшових елеваторів	5

	Глибокі	7

	4. Визначення продуктивності і потужності привода ковшових елеваторів	10

	5. Розвантаження ковшів елеваторів	11

	6. Список викорастинної літератури.	14


КОВШОВІ ЕЛЕВАТОРИ



1. Класифікація

У ковшових конвеєрах матеріал переміщується в окремих судинах -ковшах, закріплених на тяговому елементі конвеєрної гумовотканинної стрічки чи на  ланцюгах.

Ковшові конвеєри розділяють на ковшові елеватори, що переміщують матеріал у вертикальному чи круто похилому напрямку, і конвеєри, що переміщують матеріал по просторовій кільцевій трасі. У будівництві застосовують тільки ковшові елеватори, що є, власне кажучи, підйомниками, що переміщують матеріал у ковшах безупинним потоком.

2. Будова елеваторів

Мал.1

а – стрічкового з розставленими ковшами; б – двохланцюгового з розставленими  ковшами; в – одноланцюгового з зімкнутими ковшами; г – похилого з зімкнутими ковшами в кожусі; д – відкритого похилого з зімкнутими ковшами.

Ковшовий елеватор має нескінченний замкнутий тяговий елемент 2 (мал. 1, a), на якому з рівними інтервалами закріплені ковші 1. Тяговим елементом є стрічки (мал. 1, а), чи один або два ланцюги (мал. 1, б, в). Стрічка обгинає приводний 3 і натяжний 4 барабани, закріплені у верхній і нижній частинах елеватора. Ланцюг обгинає закріплені в цих же місцях зірочки. У прольоті, між крайніми точками, тяговий елемент у вертикальних елеваторах невеликої висоти опор не має. У похилому і високому вертикальному елеваторах стрічка спирається на напрямні ролики. Ланцюги котяться роликами по направляючим (мал. 1, г) чи спираються, так само як і стрічка, на напрямні ролики (мал. 1, д). Елеватор закритий металевим кожухом з вікнами для огляду і складається з окремих секцій. Похилі елеватори іноді бувають відкритими, без кожуха (мал. 1, д). 

З кожухом у місцях завантаження і розвантаження з'єднуються завантажувальний і розвантажувальний башмаки. Привод барабана чи зірочок розміщується у верхній частині елеватора. Вал нижнього барабана чи зірочки обертається в підшипниках, що переміщуються, зв'язаних із гвинтовим натяжним пристроєм.

Елеватори застосовують для транспортування матеріалу на висоту до 35 м при продуктивності до 100 м3/ч. Найбільш доцільно використовувати їх для заповнення високих сховищ — силосів чи бункерів.

Розрізняють елеватори швидкохідні зі швидкістю тягового елемента 1,25...2,5 м/с і тихохідні зі швидкістю 0,4...1 м/с. Швидкохідні елеватори застосовуються для транспортування порошкоподібних, дрібно- і середньо шматкових  матеріалів; тихохідні — для транспортування середньо шматкових абразивних, крупно шматкових і погано рухливих матеріалів.

Основні параметри стаціонарних вертикальних ковшових елеваторів загального призначення приведені в ГОСТ 2036—77*. Ковші кріпляться до тягового елемента із зазорами (у швидкохідних елеваторах з розставленими ковшами) чи впритул один до іншого (у тихохідних елеваторах із зімкнутими ковшами). 

Завантаження ковшів швидкохідних елеваторів відбувається при проходженні ними нижнього (завантажувального) башмака шляхом зачерпувания (мал. 1, а, б), а тихохідних — шляхом засипання матеріалу в ківш (мал. 1, б, м, д). Розвантаження ковшів у тихохідних елеваторах здійснюються гравітаційним шляхом, тобто природним висипанням матеріалу, що транспортується, у лоток при повороті ковшів навколо верхньої чи зірочки барабана. У швидкохідних елеваторах розвантаження ковшів відбувається шляхом викидання матеріалу з них під дією виникаючої при повороті ковша навколо  барабана чи зірочки відцентрової сили. Проміжними є елеватори з гравітаційно-відцентровим розвантаженням. (мал. 1, б), у яких при розвантаженні матеріал в основному висипається, але деяка його частина, близька до віддаленої поверхні ковша, викидається під дією відцентрової сили. У таких (переважно ланцюгових) елеваторах доцільно розміщувати ковші між ланцюгами і відхиляти їх напрямними роликами.

Різновидом ковшових елеваторів є підйомники безперервної дії для штучних вантажів. У цих пристроях до тягових ланцюгів закріплюються не ковші, а шарнірно підвішені площадки-колиски (мал. 2, а), що дозволяє не тільки піднімати, але й опускати вантаж. Такі елеватори називають люльковими. При твердому кріпленні полиць до тягових ланцюгів елеватор виконують похилим (мал. 2, б) і використовують переважно для підйому різних штучних вантажів, що подаються самопливом на полки і самопливом скочуються з них. Такі елеватори використовують в основному як вантажно-розвантажувальні пристрої.

Елеватори застосовують також як пасажирські підйомники безперервної дії (мал. 2, в). Кабіни для пасажирів підвішують шарнірно до двох ланцюгів, що забезпечує їх вільне проходження через верхні і нижні зірочки. Щоб не робити зірочки занадто великого діаметра (0,5 Dзв > Hкаб, де Dзв — діаметр зірочки; Hкаб — висота кабіни), у кожнім ланцюзі їх зміщають одна відносно іншої, а кабіни підвішують до ланцюгів у діагонально розміщених точках. Для можливості входу в кабіну і виходу з її на ходу швидкість тягового елемента приймають рівній до 0,3 м/с, тому пропускна здатність подібних пасажирських елеваторів невелика і їх доцільно застосовувати при невеликих розосереджених   пасажирських потоках в адміністративних будинках.

3. Елементи ковшових елеваторів

Ковші. В елеваторах для насипних матеріалів застосовують напівкруглі   розставлені (дрібні і глибокі) і зімкнуті (гострокутні й округлені   трапецеїдальні) ковші (мал. 3).

Дрібні напівкруглі ковші (мал. 3, а) використовують для транспортування сипучих матеріалів, що мають малу рухливість (порошкова крейда й ін.); глибокі напівкруглі ковші (мал. 3, б) — для добре сипучих матеріалів (піску,  цементу, щебеню та ін.), гострокутні (мал. 3, б, г) для середньо і крупно шматкових матеріалів (крупного щебеню та ін.). Закруглені трапецеїдальні ковші (мал. 3, д) застосовують для транспортування тих же матеріалів, що і гострокутні, але при більшій продуктивності і при бічному кріпленні до тягового елемента. Гострокутні і трапецеїдальні ковші встановлюють на тяговому елементі впритул один до другого; вони мають бортові напрямні для матеріалу, що висипаючись при розвантаженні скачується по передній стінці перед розташованим перед ним ковшем. Задні стінки цих ковшів мають висоту, рівну чи кратну кроку ланцюгового тягового елемента.



3

Ковші характеризуються місткістю (табл. 1.) і габаритними розмірами.

Ширина ковша, мм

Розставлені напівкруглі

Зімкнуті



Крок, мм

Глибокі

Дрібні

Крок, мм

Гострокутні

Закруглені





і, л



і, л

100

125

160

200

250

320

400

500

650

200

320

320

400

400

500

500

630

630

0,2

0,4

0,6

1,3

2,0

4,0

6,3

12,0

16,8

0,1

0,2

0,35

0,75

1,4

2,7

4,2

6,8

11,5

160

200

200

250

320

400

500

630

630

0,65

1,3

2,0

4,0

7,8

—

—

—

—

—

—

—

6,4

14,0

28,0

60,0

118,0

148,0



Розрахунковим параметром є лінійна місткість ковша q = і/t (де і — місткість ковша, л; t — крок ковшів, м).

Ковші прикріплюють до тягового елемента задніми стінками, до стрічок - болтами з потайними голівками, до ланцюгів — куточками на  болтах чи заклепках.

Ковші зварюють з листової сталі товщиною 2...6 мм, робочу  кромку, яка зачерпує, підсилюють зварюванням до неї смуги з твердої зносостійкої сталі.

Тяговий елемент. У стрічкових елеваторах як тяговий орган використовуються гумовотканинні стрічки за ГОСТ 20—85 шириною, що перевищує на 25...50 мм ширину ковша. Число прокладок у стрічці визначається розрахунком. Діаметри барабанів обчислюють як і для стрічкових конвеєрів. Можна застосовувати і гумовотканинні ремені (для малих елеваторів).

У ланцюгових елеваторах як тяговий елемент використовують лан- цюги з довгих кілець за ГОСТ 588—81 із кроком 100 ... 630 мм. Для ковшів шириною до 250 мм застосовується один ланцюг, при більшій ширині — два. Розміри ланцюгів розраховують. Число зубів зірочок приймають рівним 6...20.

Натяжний пристрій. У стрічкових і ланцюгових елеваторах натяжні пристрої (тільки гвинтові) встановлюють у башмаку (мал. 4); хід пристрою 0,2...0,5 м відповідає 1,0...1,5 кроку ланцюга в ланцюговому елеваторі і 0,01...0,02 довжини стрічкового елеватора, тому що при великому переміщенні натяжного барабана в башмаку поступово накопичується матеріал і ускладнюється завантаження елеватора.



Зусилля натягу приймають мінімальним, тому що при вертикальному розташуванні тягового елемента і ковшів їхня власна вага забезпечує достатній натяг.

Привод. Механізм привода розміщаються на голівці — верхній частині елеватора (див. мал. 4). Барабан чи зірочки приводяться електродвигуном через двоступінчастий редуктор. При великих передаточних числах застосовують додаткову зубчасту, рідше — клиноремінну  передачу.

Запобіжні пристрої. Для утримання тягового органа з ковшами від падіння при обриві і від зворотного ходу при випадковому вимиканні двигуна застосовують обмежники зворотного ходу.

У стрічкових елеваторах використовують обмежники храпового типу (мал. 5), установлювані на ведучому валу барабана. При наявності відкритих крупномодульных передач можна застосовувати валикові зупинники у виді вільно насадженого на проміжному валі і затягнутого пружиною повідця, що заклинюється при зворотному ході між шестірнями.

У ланцюгових елеваторах, крім обмежника зворотного ходу, використовують утримуючі ланцюг, що обірвався, однобічні поворотні кулачки, що взаємодіють із шарнірами ланцюга.

При спрацьовуванні запобіжних пристроїв зв'язані з ними ричажкові кінцеві вимикачі привода елеватора виключають електродвигун.

4. Визначення продуктивності і потужності привода ковшових елеваторів

Продуктивність ковшового елеватора визначається за приведеною раніше формулою: Пм = 3,6υpiε/t, причому, коефіцієнт наповнення ковшів  ε може бути прийнятий у залежності від матеріалу і типу ковшів у межах 0,5...0,9 (менші для крупно шматкових матеріалів). Виходячи з цієї формули визначають розподілену місткість ковшів, за якою і вибирають ківш, що характеризується шириною і типом.

При транспортуванні кускових матеріалів максимального розміру амах повинний бути правильно обраний виліт ковша ξmax , де ξ —коефіцієнт, що характеризує число з групи найбільших шматків (необхідно приймати ξ = 2 при с< 10 %; ξ = 2,5 при с = 11...25 %; ξ = 3,25 при с = 26...50 %. ξ = 4.5 при с = 51...80 %).

Перетворюючи базову формулу для визначення потужності привода  і позначаючи кут нахилу елеватора до горизонту β, необхідну потужність (кВт) привода можна визначити за формулою

N = 0,0027Пм (1 + ωc ctg β + 7,4qυωc ctg β/Пм) + 367 k/H).

У вертикальних елеваторах у звязку з тим, що β = 90°, другий і третій члени перетворюються в нуль; з іншого боку, консольне розташування вантажу і ковшів щодо тягового елемента значно збільшує витрату енергії на тертя. На зачерпування матеріалу також витрачається енергія, пропорційна квадрату швидкості тягового елемента. Тому попередню формулу представимо у вигляді:

N == 0,0027 ПмН [1 + ωc ctg β + qT (7,4ctg β + A) υ/Пм + cυ2/H].

Для стрічкових елеваторів ωc ≈ 0,07, для ланцюгових ωc ≈ 0,11. Коефіцієнт А можна прийняти для стрічкових елеваторів рівним 1,5, для ланцюгових із закругленими ковшами 1,1 і з гострокутними ковшами 0,85. Коефіцієнт, що характеризує втрати на зачерпування, приймають рівним 0,25 для сипучих порошкоподібних і зернистих матеріалів і 0,65 для дрібних і середньо шматкових матеріалів.

Для попередніх орієнтованих розрахунків маса елементів елеватора, що рухаються, qт =kкПм (де kк ≈ 0,45 для стрічкових елеваторів, kк ≈ 0,6 для одно ланцюгових і kк ≈ 0,9 для двох ланцюгових елеваторів). Для забезпечення нормальної роботи елеватора електродвигун повинен мати запас потужності:

Nдв =1.25N/ηм.

Розрахунковий натяг тягового елемента елеватора визначають так само, як для стрічкових і пластинчастих конвеєрів (див. п. 2.2.2 і п. 2.2.3), причому для ланцюгових з обліком

динамічного навантаження.

5. Розвантаження ковшів елеваторів



Процес розвантаження ковшів елеваторів підкоряється загальним закономірностям, але має свої особливості. Під час вертикального чи похилого підйому на матеріал діє тільки сила ваги, і він розташовується в ковші довільно, у межах кута природного укосу в русі. При повороті відносно верхнього  барабана чи верхньої зірочки виникає відцентрова сила, під дією якої матеріал може зміщатися до зовнішньої крайки ковша (мал. 6). Продовживши лінію дії рівнодіючої Т сили ваги mg вантажу і відцентрової сили mω2R до перетинання з вертикаллю, одержимо подібні трикутники OAD і ВАЕ.

Отже,

OD/OA = mg/(mω2R) = g/(ω2R).

Тому що ОА = R, а ω = πn/30, то OD =h = 895/π2.

Відрізок h при даній кутовій швидкості залишається постійним у процесі обходу ковшем чи барабана зірочки і називається полюсною відстанню.

Поверхня матеріалу в ковші розташовується  під кутом природного укосу в русі до нормалі, проведеної до лінії AD, і являє собою логарифмічну спіраль, обумовлену рівнянням

R = Rое+fλ

де rо — радіус, проведений з полюса до крайки ковша;f — коефіцієнт внутрішнього тертя; λ — поточний кут.

Це дозволяє побудувати лінії рівня матеріалу в ковші, установити можливий коефіцієнт його заповнення і визначити характер руху матеріалу в ковші при його розвантаженні. З детального аналізу процесу випливає: 1) при набіганні ковша на верхній  барабан чи зірочку висипання матеріалу можливе тільки через зовнішню крайку ковша, і для запобігання зворотного опадання матеріалу у висхідну гілку елеватора досить, щоб матеріал не рухався до зовнішньої крайки ковша в момент наскоку його на верхній барабан; 2) при подальшому русі ковша й обгинання ним верхнього  барабана чи зірочки, у випадку, коли h > rнар, весь матеріал у ковші може переміщатися тільки до внутрішньої стінки і, отже, буде мати місце гравітаційне розвантаження; при h < rвн матеріал може переміщатися тільки до зовнішньої стінки і, отже, буде мати місце відцентрове розвантаження; при rвн < h <rнар частина матеріалу буде переміщатися до зовнішньої, а частина до внутрішньої стінки, і буде мати місце змішане відцентрово-гравітаційне розвантаження. Відповідно до цих міркувань і конструюється розвантажувальний вузол елеватора.


6. Список викорастинної літератури.

1 – Зенков Р.Л., Ивашов И.И., Колобов Л.Н. Машины непрерывного транспорта. М.: Машиностроение, 1977.

2 – Конвейеры: Справочник под редакцией Ю.А.Пертена. Л.: машиностроение, 1984.

3 – Шеффлер М., Пайер Г., Курт Ф. Основы расчета и констуирования подъемно-транспортных машин. Пер. с нем. М.: Машиностроение, 1980.

4 – Вайсон А.А. Подъемно-транспортные машины М. 1989.

2

Київ 2001