Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лекция №1
Тема: «Транспортное оборудование»
Вопросы:
1. Назначение и классификация транспортного оборудования.
2. Транспортирующие машины с тяговым органом.
3. Транспортирующие машины без тягового органа.
4. Пневматические транспортеры.
Вопрос №1
«Назначение и классификация транспортного
оборудования»
На перерабатывающих предприятиях в процессе производства приходится перемещать большую массу грузов, таких как с/х сырьё, полуфабрикаты, готовой продукции и вспомогательных материалов.
Оборудование, выполняющее данные операции называют - транспортирующими машинами.
Главное назначение транспортирующих машин – перемещение грузов по заданной трассе.
Транспортирующие машины не только облегчают условия труда, но и обеспечивают поточность производства. Если рассмотреть поточную линию, то количество транспортирующих машин равно или даже больше количества основного технологического оборудования. Так же элементы транспортирующее оборудование является одними из главных конструктивных элементов основного технологического оборудования.
Помимо перемещения грузов, транспортирующие машины можно использовать и для других технологических задач – смешивания, дозирования, распределения, складирования и т.д.
Транспортирующие машины можно классифицировать по следующим характерным признакам:
1. По области применения:
- общего назначения (для различных грузов и условий работы);
- специального назначения (для перемещения грузов одного вида).
2. По принципу действия:
- непрерывного действия (осуществляют перемещение насыпных, штучных и жидких грузов без остановки для загрузки и выгрузи);
- периодического действия (груз перемещается отдельными порциями, а загрузка и выгрузка осуществляется в момент остановки транспортёра).
3. По роду перемещаемых грузов:
- для транспортирования сыпучих грузов;
- для транспортирования штучных грузов;
- для транспортирования жидких продуктов.
4. По конструкции транспортирующие машины разделяются на машины:
- с тяговым органом (ленточные, цепные, канатные транспортёры);
- без тягового органа (шнековые, гравитационные, пневматические транспортёры).
5. По принципу перемещения груза:
- перемещение на тяговом органе (ленточные транспортёры);
- волочением или проталкиванием (скребковые транспортёры);
- переносом в несущей среде (пневматические и гидравлические установки);
- под действием силы тяжести (гравитационные транспортёры).
6. По исполнению:
- стационарные;
- передвижные;
- переносные.
7. По характеру трассы (направлению перемещения груза):
- горизонтальные;
- вертикальные;
- с пространственной траекторией перемещения груза.
Для транспортирования одного и того же груза в заданных условиях можно применять различные транспортирующие машины. Решение об использовании того или иного транспортёра выносят после оценки следующих основных показателей: соответствие машины физико-механическим свойствам груза и требованиям его сохранности; возможности транспортирования по заданной трассе; способе загрузки и выгрузке; производительности машины; надежности в заданных условиях и соответствии техники безопасности.
Вопрос №2
«Транспортирующие машины с тяговым органом»
Ленточные транспортёры.
Ленточные транспортёры нашли наибольшее распространение среди транспортирующих машин.
Они обладают высокой производительностью, небольшим расходом энергии и возможностью транспортирования на большие расстояния (от 5 до 15м и встречаются транспортеры до 4500м).
Ленточные транспортёры используют для перемещения сыпучего, кускового и штучного груза в горизонтальном направлении или под определенным наклоном до 400 вверх или вниз, также встречаются ленточные транспортёры для вертикального перемещения грузов.
Ленточный транспортер, как правило, состоит из следующих основных конструктивных элементов (рис.1): бесконечная лента 1 охватывает ведомый 2 и ведущий 3 барабаны.
Для предотвращения провисания ленты и изменения направления её движения используют соответственно опорные 9 и поворотные 10 ролики. В некоторых конструкциях вместо опорных роликов используются настилы в виде прямоугольных лотков из дерева или стали (листового железа). Однако, несмотря на простату конструкции, использование лотков приводит к увеличению сопротивления движению ленты и соответственно к затратам энергии.
Рисунок 1 – Ленточный транспортёр.
Перемещение груза осуществляется на движущейся ленте за счет силы трения между лентой и ведущим барабаном. Ведущий барабан устанавливается в точке выгрузки груза (с целью уменьшения натяжения ленты).
Привод барабана осуществляется от электродвигателя 4 через механическую передачу 5. В качестве механической передачи используют ременные, цепные или зубчатые передачи. На рисунке представлена зубчатая передача – редуктор.
Механическая передача между электродвигателем и ведущим барабаном обеспечивает требуемую частоту вращения барабана, так как синхронная частота вращения вала электродвигателей 750, 1000 и 1500 об/мин, а частота вращения барабана в среднем не более 200 об/мин.
Перечисленные выше элементы (ведущий барабан, механическая передача, электродвигатель) называются – приводной станцией.
Для обеспечения достаточной силы трения между ведущим барабаном и лентой (для предотвращения проскальзывания) осуществляют натяжение ленты с определенной силой. Для этих целей используется натяжная станция, устанавливаемая в местах наименьшего натяжения ленты. В ее состав, как правило, входит ведомый барабан, который устанавливается с возможностью перемещения, и натяжной механизм. Для натяжения ленты применяют винтовые, пружинные, грузовые и зубчато-реечные механизмы На рис.1 представлен грузовой натяжной механизм 6.
Загрузка сыпучего груза осуществляется с помощью специального загрузочного бункера 7 либо аналогичным транспортером, а разгрузка путем сбрасывания груза в конце транспортера.
При необходимости разгрузки транспортера в любой точке по длине устанавливают специальные разгрузочные устройства плужкового типа 8 или разгрузочные станции. При перемещении штучного груза загрузочно-разгрузочные операции производят в ручную или специальными механизмами.
Основным рабочим органом, несущим и тяговым, является лента. Для перемещения груза в горизонтальной плоскости или под наклоном до 200 используется гладкая лента.
Максимально возможный угол наклона транспортёра выбирается из условия:
где, ψ – угол трения груза по ленте;
β – угол наклона транспортера.
Угол трения груза по ленте определяется по формуле:
где, fтр – коэффициент трения груза по ленте (для каждого вида груза принимается по справочным данным в зависимости от материала ленты).
На практике для обеспечения надёжного транспортирования грузов наклон транспортера принимают из условия:
Для перемещения грузов под большим углом до 400 используют специальные ленты с рифлёной поверхностью или с поперечными перегородками.
В зависимости от рода перемещаемого груза, температуры и влажности среды используются следующие виды лент:
1. Хлопчатобумажные и ленты из синтетических материалов. Используют в сухой среде с температурой не выше 450. Их главный недостаток быстрое изнашивание.
2. Прорезиненные ленты. Основой ленты является каркас, состоящий из нескольких слоев хлопчатобумажной ткани (ткань специального плетения – бельтинг) или уточно-шнуровые ткани (основа сделана в виде шнуров) соединённых между сбой вулканизацией. При больших нагрузках используют ленты с каркасом из стальных тросов. Эти ленты нашли наибольшее распространение и их можно применять при повышенной температуре и влажности.
3. Для перемещения грузов в горячей среде с температурой до 3000С используют стальные ленты, из нержавеющей стали или ленты в виде проволочной сетки.
Ширина ленты должна быть больше ширины груза на 50 – 100мм с обеих сторон груза. Стандартом предусмотрены ленты следующей шириной: 300, 400, 500, 650, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2250, 2750 и 3000м.
В качестве ведущего и ведомого барабанов используют барабаны с выпуклой (бочкообразной) или цилиндрической поверхностью. Выпуклая поверхность обеспечивает центрирование ленты, что предотвращает её сбегание. Согласно стандарта, диаметр барабана должен соответствовать ряду чисел: 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000мм и более. Ширина барабана должна быть на 100 – 200мм больше ширины ленты.
Для поддержания ленты, как говорилось раньше, используют роликовые опоры или настилы (рис.2).
При транспортировании сыпучего материала, для предотвращения его ссыпания, верхняя рабочая ветвь поддерживается с помощью двухроликовой опоры (с углом наклона роликов 150) при ширине ленты до 400мм (Усов стр. 139, Спиваковский стр. 130, таб. 12). При ширине ленты от 400 до 1400мм трехроликовые опоры. Угол наклона боковых роликов при транспортировке тяжелого груза (ρ > 1 т/м3) от 20 до 360 (как правило 20, 30, 360 Спиваковский стр 130, таб. 12), при легком грузе (ρ < 1 т/м3 – зерно) 45 и 600 (Ерохин стр. 13).
При ширине ленты более 1400мм используют четырех-, пяти- и семироликовые опоры. Однако они дороги в изготовлении и эксплуатации. В некоторых случаях используют желобообразные гибкие опоры на тросах или капроновом шнуре.
Для поддержания нижней холостой ветви и рабочей ветви при транспортировании штучного груза используются однороликовые опоры.
Рисунок 2 – Виды опор
Расчёт производительности ленточного транспортёра.
Производительностью машин непрерывного транспортирования называют количество груза перемещаемого в единицу времени.
Если принять, что груз по длине транспортера распределен равномерно, то производительность ленточного транспортёра можно определить по формуле:
(кг/ч)
где, q – среднее количество груза на 1м длины ленты транспортёра, кг/м (погонная нагрузка);
v – скорость перемещения ленты, м/сек;
3600 – коэффициент перевода секунд в часы.
Погонную нагрузку можно найти следующим образом. Масса груза на произвольном участке длинной L равна (рис.3):
где, V – объём груза, м3;
γ – объёмная масса груза, кг/м3 (это масса груза приходящаяся на единицу объёма);
F – площадь поперечного сечения груза, м2.
Рисунок 3 – Схема к определению погонной нагрузки при транспортировании сыпучих грузов
Тогда на 1м длины транспортера количество груза равно:
(кг/м)
Соответственно производительность транспортера равна:
(кг/ч)
Данная формула справедлива для горизонтального транспортера. Если транспортер установлен под наклонном, то высота слоя груза будет меньше из-за его осыпания (рис. 4). Поэтому вводится поправочный коэффициент:
(кг/ч)
где, К – коэффициент учитывающий уменьшение площади поперечного сечения груза в результате его осыпания.
Рисунок 4 – Схема осыпания груз при движении ленты под наклоном
В зависимости от угла наклона транспортёра коэффициент принимают равным К=1..0,85 (Усов стр.145, Ерохин стр.1). По Красникову (стр. 108) К=1…0,75.
Для штучных грузов погонная нагрузка равна (рис.5):
(кг/м)
где, G – масса груза, кг;
N – количество груза на 1м длины транспортёра (при равномерном распределении груза ), шт;
а – шаг груза, м.
Рисунок 5 – Схема к определению погонной нагрузки при транспортировании штучных грузов
Производительность ленточного транспортёра при перемещении штучных грузов равна:
(кг/ч)
Скорость движения ленты зависит от вида груза. В справочных данных даны пределы скорости, а конкретное значение принимают из нормального ряда скоростей ленты по ГОСТ 22644:
v (м/сек): 0,25; 0,315; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3 (Гордеев стр. 57, Спиваковский стр.136).
Элеваторы.
Элеваторы применяют для перемещения кускового, сыпучего и штучного груза в вертикальном или наклонном (под углом 450 и более) к горизонту направлении. (Усов стр. 168). (Более 600 – Спиваковский, более 700 – Красников, более 750 – Ерохин).
По виду грузонесущего элемента элеваторы делятся на три группы:
1. Ковшовые – применяют для различных насыпных грузов. Более распространённое название – нория.
2. Полочные.
3. Люлечные.
Вторая и третья группы применяют для перемещения штучных грузов.
По виду тягового элемента элеваторы подразделяются на:
1. Ленточные – используется обычная транспортная прорезиненная лента. Используется в ковшовых элеваторах.
2. Цепные. Используют пластинчатые втулочные, втулочно-роликовые, втулочно-катковые цепи с шагом 100-630мм и сварные круглозвенные цепи, из круглой стали Ø 16-28мм. Применяют во всех видах элеваторов.
При использовании цепей элеваторы бывают одноцепные и двухцепные.
Основное достоинство элеваторов: компактность (малые поперечные габариты), подача груза на большую высоту (до 50-60м), большой диапазон производительности (от 5 до 500 м3/ч и более).
Недостатками являются: достаточно сложная конструкция, чувствительность к перегрузкам, повреждение груза в результате ударного воздействия при загрузке и выгрузке (для норий).
В общем случае элеватор состоит из двух барабанов или звездочек (рис. 6). Верхний барабан (звездочка) – приводной 1, нижний барабан (звездочка) – натяжной 2 (он также является поворотным). Между барабанами или звездочками натянут тяговый элемент 3 – лента или цепь. К тяговому элементу крепится грузонесущий элемент (4), в зависимости от вида элеватора это ковши, полки или люльки.
Рисунок 6 – Виды элеваторов
Ковшовые элеваторы (нории).
Нория (рис.7)состоит и собирается из нескольких частей. Нижняя часть (где загружается сырьё) называют башмаком 1, верхняя часть (где происходит разгрузка) называют головкой нории 2. Башмак и головка нории соединены между собой средней частью 3 – норийными трубами. Трубы прямоугольной формы сечения изготовляют из листовой стали длинной 2…2,5м.
Рисунок 7 – Ковшовый элеватор (нория)
Башмак состоит из сварного кожуха, в котором расположении натяжной барабан, вал которого может перемещаться в вертикальном направлении, и натяжного устройства. Для натяжения используют винтовые и грузовые механизмы.
Подача груза осуществляется через приёмные носки 4. Приёмные носки бывают низкими с углом наклона дна 450 и высокие – 600. Низкие носки используют при транспортировании сухих, хорошо сыпучих грузов и могут быть установлены походу вращения барабана или против хода. При установке носка по ходу вращения загрузка ковшей осуществляется зачерпыванием груза из нижней части башмака. При установке против вращения происходит засыпание в ковш с частичным зачерпыванием. Второй способ загрузки лучше, так как обеспечивает больший коэффициент загрузки ковшей (при первом способе коэффициент загрузки 0,75-0,9, а при втором 0,85-0,9) и соответственно повышается производительность нории.
Высокие носки устанавливают при транспортировке плохосыпучих, влажных и крупнокусковых грузов. Заполнение ковшей осуществляется в основном только засыпкой (носок установлении против вращения барабана).
В башмаке, также располагаются автоматические устройства в виде мембранного датчика уровня и реле скорости. Мембранный датчик срабатывает при увеличении уровня груза в башмаке и прекращает подачу груза в норию. Это предотвращает образование завалов. Реле скорости отключает привод нории при обрыве тягового органа.
Головка нории служит для установки приводного барабана, механической передачи (как правило, в виде редуктора) и электродвигателя. На валу приводного барабана устанавливают останов – тормозное устройство, предотвращающее движение ленты в обратном направлении под действием силы тяжести заполненных грузом ковшей при отключении электродвигателя. В качестве остановов используют храповые, роликовые остановы или электромагнитные тормоза.
В головке нории имеется разгрузочный патрубок 5 в который поступает груз из ковшей. Разгрузка ковшей может осуществляться тремя способами в зависимости от диаметра барабана и скорости ленты:
1. Центробежная разгрузка - груз высыпается под действием центробежной силы, вдоль наружной кромки ковша (в быстроходных нориях).
2. Самотёчная разгрузка - груз высыпается под действием силы тяжести, вдоль внутренней кромки ковша (в тихоходных нориях).
3. Смешанная разгрузка – под действием центробежной силы и силы тяжести.
На частицу находящуюся в ковше (рис. 8) действует центробежная сила и сила тяжести G=mg. В результате на частицу действует равнодействующая сила F которая изменяется по величине и направлению в зависимости от положения ковша. Однако если продлять вектор силы, в любом положении ковша, до пересечения с вертикалью проходящей через центр барабана, то получим одну и туже точку А – называемую полюсом, а расстояние от цента барабана до полюса называют полюсным расстоянием h.
Рисунок 8 – Схема к определению полюсного расстояния
При h>R – гравитационная разгрузка (Pц<G), при линейной скорости 0,4…1м/сек.
При h=R – смешанная разгрузка (Pц=G), при линейной скорости 1…2м/сек.
При h<R – центробежная разгрузка (Pц>G), при линейной скорости 2…4м/сек. Значения скоростей даны по Куликову стр. 14, Ерохин стр. 134. По Спиваковскому стр. 336 даны соответственно следующие пределы 0,4..0,8;0,6…0,8;1..4м/сек.
Величина полюсного расстояния определяется следующим образом. Из подобия заштрихованных треугольников можно записать следующее выражение:
Тогда:
Линейная скорость частицы при движении по окружности равна:
где, n – частота вращения барабана, об/мин.
Подставив выражение скорости, получим значение полюсного расстояния:
Зная частоту вращения барабана можно определить полюсное расстояние и определить способ разгрузки.
В быстроходных нориях в качестве тягового элемента применяют ленты для транспортирования хорошосыпучих пылевидных, зернистых и мелкокусковых грузов. В тихоходных нориях используют цепи при транспортировании плохосыпучих влажных, крупнокусковых грузов, а также при ударе которых снижается их качество.
Грузонесущими элементами норий являются ковши. Они предназначены для захвата, подъёма и выгрузки продукта. Ковши бывают стальными, литыми из чугуна, пластиковыми и резиновыми.
В зависимости от свойств груза, способа загрузки и выгрузки стандартом предусмотрено 4 типа ковшей (рис.9):
1. Глубокие – используют для хорошосыпучих материалов (зерна).
2. Мелкие – для влажных, плохосыпучих, легкослёживающихся материалов (мука).
3. Остроугольные ковши с бортовыми направляющими.
4. Скругленные с бортовыми направляющими.
Рисунок 9 - Виды ковшей
Первые два типа ковшей используются в быстроходных нориях, а последние - в тихоходных при перемещении хорошосыпучих грузов. В специализированных нориях для зерна встречаются ковши без дна и жалюзийные.
Основными геометрическими параметрами ковшей являются: ширина ковша Вк; вылет А; высота h; угол черпанья α; угол среза β; ёмкость ковша i (рис. 10).
Рисунок 10 - Параметры ковшей
При креплении ковша к ленте (болтами) её ширина должна быть на 35-40мм (по Усову) ширины ковша. (По Ерохину 25-50мм; по Спиваковскому 25-150мм).
При ширине ковша до 250мм крепление осуществляется к задней стенке к одной цепи, а более 250мм к двум цепям к задней стенке или боковым стенкам ковша.
В зависимости от расположения ковшей на тяговом органе нории бывают (рис.11):
1. С расставленными ковшами, года h<t, где t – шаг ковшей.
Используют в быстроходных нориях с глубокими и мелкими
ковшами.
2. С сомкнутыми ковшами, при h=t. Применяют в тихоходных
нориях с сомкнутыми ковшами.
Рисунок 11 – Схема расположения ковшей
Расчёт производительности элеваторов.
Производительность нории равна:
(кг/ч)
где, q – среднее количество груза на 1м длины тягового органа, кг/м (погонная нагрузка);
v – скорость перемещения ленты, м/сек;
3600 – коэффициент перевода секунд в часы.
Погонная нагрузка нории равна:
(кг/м)
где, zK – количество ковшей на 1м тягового органа (), м-1;
t – шаг ковшей, м;
i – паспортная вместимость ковша, м3;
γ – объёмная масса груза, кг/м3;
ψ – коэффициент заполнения ковшей (отношений действительного объёма груза к паспортной вместимости ковша).
Тогда производительность нории можно определить по формуле:
(кг/ч)
Производительность полочных и люлечных элеваторов, перемещающих груз отдельными партиями, определяется по формуле:
(кг/ч)
где, G – масса груза на одной полке или люльке, кг;
а – расстояние между полками (люльками) – шаг, м;
v – скорость тягового органа, м/сек.
Скребковые транспортеры.
Скребковые транспортёры включают в себя группу разнообразных по конструкции транспортирующих машин, в которых груз перемещается волоком (волочением) по дну желоба или трубе при помощи скребков прикреплённых к тяговому органу.
Скребковые транспортеры используют для перемещения различных легкосыпучих, пылевидных, зернистых, крупнокусковых грузов в горизонтальном, наклонном и вертикальном направлениях. Их не рекомендуется использовать для влажных и липких материалов из-за сложности разгрузки, абразивных продуктов из-за большого износа деталей транспортёра и хрупких материалов из-за истирания продукта.
Достоинством транспортёров является – простая конструкция и малые габариты; возможность загрузки и выгрузки в любой точке по длине транспортёра; возможность герметичного транспортирования.
Основными недостатками являются - измельчение и истирание груза в процессе транспортирования, повышенный износ деталей транспортёра в результате трения и соответственно повышенный расход энергии.
Главным признаком, по которому классифицируются скребковые транспортёры – это форма и высота скребка и выделяют следующие две группы:
1. Со сплошными высокими скребками.
2. С погружными скребками:
а) со сплошными низкими скребками.
б) с контурными скребками.
Транспортёры со сплошными высокими скребками осуществляют перемещение груза отдельными порциями в горизонтальном направлении и под углом не более 30-400. Данные транспортёры в основном являются вертикально-замкнутыми конвейерами, реже горизонтально-замкнутые (навозоуборочные транспортёры).
Транспортёр состоит (рис.12) из корытообразного желоба 1, вдоль которого движется тяговый орган 2 с прикреплёнными к нему скребками 3. Тяговый орган огибает приводную 4 и натяжную 5 звёздочки. Загрузка желоба может осуществляться в любой точке, а для разгрузки в желобе предусматривают выгрузные окна перекрываемые шиберными задвижками. перемещение груза осуществляется по дну желоба.
Рисунок 12 – Схема транспортёра со сплошными высокими скребками
В некоторых конструкциях предусмотрено перемещение груза с помощью верхней ветви или одновременно верхней и нижней ветвями в разные стороны.
В качестве тягового органа используют одна или две цепи, реже ленты и тросы.
Для перемещения груза используются скребки следующей формы (рис. 13): прямоугольные, прямоугольные со скошенными углами, трапециевидные, полукруглые и круглые.
Рисунок 13 – Формы скребков
Форма желоба соответствует форме скребка. Высота скребка должна быть выше высоты слоя материала на 25-50мм. Скорость движения транспортёра находится в пределах от 0,1 до 0,63м/сек. (0,4-1,0м/сек – стационарны и до 1,8м/сек – передвижные по Кожуховскому стр. 223. По Усову стр. 163 0,3-2м/сек)
На предприятиях по производству и переработке с/х продукции используются специальные транспортёры – штанговые и тросшайбовые.
В штанговых транспортёрах (рис.14) тяговый элемент выполнен в виде стержня (полоски) – штанги, совершающей возвратно-поступательное движение. В качестве привода используется кривошипно-шатунный механизм. Скребки к штанге крепятся шарнирно.
При движении штанги в лево скребки перемещают груз вдоль желоба, а при обратном движении скребки складываются (поворачиваются на 900) и совершают холостой ход. Затем цикл повторяется.
Рисунок 14 – Схема штангового транспортёра
Тросшайбовые транспортёры состоят из трубопровода в нутрии которого перемещается трос с закреплёнными на нём круглыми скребками. Данные транспортёры способны перемещать легкосыпучий мелкозернистый материал по пространственной траектории.
Рисунок 15 – Схема тросшайбового транспортёра
Транспортёры с погружными скребками.
В данных транспортёрах используются низкие скребки (высота слоя материала выше высоты скребков) или контурные скребки.
Транспортеры с низким скребками используют для перемещения грузов в горизонтальном и наклонном до 150 направлении.
В данных транспортёрах груз перемещается не отдельными порциями (рис.16), а сплошным потоком (сплошное волочение). Это связано с тем, что сопротивление прохода скребка через слой груза (сопротивление прорезания) и сопротивление внутреннего трения частиц груза больше сопротивления трения груза о стенки желоба. В результате этого скребки транспортера перемещают нижний слой груза который увлекает за собой верхние слои, расположенные над скребками.
Рисунок 16 – Схема перемещения груза в транспортёрах с низкими скребками
Транспортёры с низкими скребками, по конструкции, аналогичны транспортёрам с высоким скребками. Отличительной особенностью является меньшая высота скребков и меньший шаг, желоб имеет закрытую конструкцию и перемещение цепи осуществляется по дну желоба. Исполнение только вертикально-замкнутое.
Транспортеры с контурными скребками (изобретатель Редлер) имеют закрытый желоб (трубу прямоугольного сечения) разделённую на две части перегородкой (рис.17). В нутрии движется цепь с фигурными скребками, которые повторяют контур желоба.
Рисунок 17 – Схема поперечного разреза желоба и виды контурных скребков
Транспортёр может иметь вертикально-замкнутое расположение тягового органа, при этом используются С-образные и П-образные скребки, либо горизонтально-замкнутое расположение с L-образными скребками.
Транспортёры с контурными скребками служат для перемещения груза в горизонтальном (до 50м) и вертикальном (до 20м) направлениях. Скорость транспортирования составляет 0,1-0,25м/сек (Спиваковский стр. 204).
В качестве тягового органа используются пластинчатые втулочно-роликовые и втулочно-катковые, комбинированные, разборные и вильчатые цепи.
Для натяжения используют винтовые и пружинные механизмы.
Расчёт производительности скребковых транспортёров.
Производительность транспортёра равна:
(кг/ч)
где, q – среднее количество груза на 1м длины тягового органа, кг/м (погонная нагрузка);
v – скорость перемещения тягового органа, м/сек;
3600 – коэффициент перевода секунд в часы.
В транспортёрах с высокими скребками груз перемещается отдельными порциями (рис.18), поэтому погонная нагрузка равна:
(кг/м)
где, i – объём перемещаемого груза, м3;
γ – объёмная масса груза кг/м3;
а – шаг между скребками, м;
В – ширина скребка, м;
h – высота скребка, м;
ψ – коэффициент заполнения (это отношение объёма груза между скребками к геометрическому объёму этого участка).
Рисунок 18 – Схема к определению погонной нагрузки в транспортёрах с высокими скребками
Соответственно производительность равна:
(кг/м)
где, С – коэффициент учитывающий угол наклона транспортёра (С=0,5-1).
В транспортёрах с погружными скребками груз перемещается сплошным слоем (рис. 19), наподобие ленточного транспортёра, и производительность равна:
(кг/ч)
где, F – площадь поперечного сечения груза, м2 (F=Bжhгр, где Вж - ширина желоба, м; hгр – высота слоя груза, м);
γ – объёмная масса груза кг/м3;
v – скорость перемещения тягового органа, м/сек;
К – коэффициент производительности.
Рисунок 19 – Схема к определению погонной нагрузки в транспортёрах с низкими и контурными скребками
К=КоКсКц
где, Ко – коэффициент учитывающий объём занимаемый скребками и цепью;
Кс – коэффициент учитывающий отставания груза от цепи со скребками в результате трения о стенки желоба (его находят как отношение скорости груза к скорости цепи);
Кц – коэффициент учитывающий уплотнение груза при движении. (Пример – если взять и насыпать груз в ёмкость будет один уровень (одна объёмная масс), после потрясти ёмкость и уровень уменьшится и в один и тот же объём поместится больше по массе количества груза).
Подвесные конвейеры.
Подвесные конвейеры в основном используются на мясоперерабатывающих предприятиях для перемещения птиц, туш и полутуш КРС. Реже используют для перемещения плодоовощной продукции в таре.
Данные транспортеры могут осуществлять перемещение груза по замкнутому контуру пространственной трассы.
Основными элементами подвесного конвейера (рис.20) являются подвесные пути в виде двутавровой балки 1, по которой перемещаются каретки 2. Каретка состоит из двух катков и корпуса каретки. Каретки между собой соединены тяговым органом 3. В качестве тягового органа используют цепи, реже тросы.
Рисунок 20 – Схема подвесного конвейера
К кареткам шарнирно присоединены подвески 4, на которые укладывается или подвешивается груз. Повороты тягового элемента в горизонтальной плоскости осуществляется с помощью поворотных звёздочек (блоков, роликовых батарей), а в вертикальной плоскости за счёт перегиба подвесного пути.
Расчёт производительности подвесных конвейеров.
Производительность определяют по формуле:
(кг/ч)
где, G – масса груза, кг;
t – расстояние между каретками (шаг), м;
v – скорость перемещения тягового органа, м/сек.
Вопрос №3
«Транспортирующие машины без тягового органа»
К транспортёрам без тягового органа относятся следующие виды машин.
Винтовой транспортёр (шнек).
Винтовые транспортёры служат для перемещения груза в горизонтальном, наклонном и вертикальном направлении. В основном их используют для перемещения сыпучих грузов, но также возможно перемещение штучного груза и жидких продуктов.
Основными конструктивными элементами транспортёра (рис.21) являются шнек 1 (винт), расположенный по оси желоба 2. Насыпной груз подаётся в желоб и при вращении шнека перемещается вдоль желоба, подобно гайке, на вращающемся винте удерживаемой от вращения. Силой удерживающей груз от вращения служит его вес и сила трения о стенки желоба.
Рисунок 21 – Схема шнекового транспортёра
Шнековые транспортёры обладают простой конструкцией, небольшими габаритами. К недостаткам относят: истирание и дробление перемещаемого груза и самое главное высокий расход энергии который связан со способом перемещения груза (т.е. большие затраты на трение).
В зависимости от конструкции рабочего органа шнеки классифицируются по следующим признакам:
1. Направление навивки:
- левая (если смотреть со стороны выгрузного окна вал вращается против часовой стрелки);
- правая (если смотреть со стороны выгрузного окна вал вращается по часовой стрелки).
2. По количеству витков:
- однозаходные (одна винтовая навивка);
- многозаходные (двух- и трёхзаходные).
3. По форме поверхности витков:
- сплошные (сплошная лента) - применяется для перемещения зернистых, мелкокусковых и порошкообразных грузов;
- ленточные (серпантин) - для корнеплодов, крупнокусковых и слипающихся грузов;
- лопастные (на валу установлены лопатки по винтовой линии и развернут на определённый угол) – для перемещения и перемешивания слёживающихся грузов;
- спиральные – для перемещения гибких шлангах по пространственной траектории.
4. В зависимости от траектории движения груза шнеки бывают:
- тихоходные (горизонтальные);
- быстроходные (вертикальные)
В тихоходных шнеках (рис.22) частица груза совершает колебательное движение (вверх и вниз) с одновременным осевым перемещением вдоль желоба
Рисунок 22 – Схема траектории движения частицы в тихоходных шнеках
В быстроходных шнеках (рис.23) груз, внутри желоба, размещается под действием центробежной силы концентрично и частицы перемещаются по спирали. Такое перемещение связано с тем что угловая скорость груза меньше угловой скорости винта из-за трения груза о стенки желоба.
Рисунок 23 – Схема траектории движения частицы в быстроходных шнеках
Траектории зависят от частоты вращения шнека. Если при заданной частоте вращении шнека:
m·ω2·R<m·g- шнек тихоходный
m·ω2·R>m·g - шнек быстроходный
где, ω – угловая скорость винта, рад/сек;
R – радиус винта, м.
Расчёт производительности шнека.
Производительность шнекового транспортёра равна:
(кг/ч)
где, q – среднее количество груза на 1м длины шнека, кг/м (погонная нагрузка);
v – скорость движения материала вдоль желоба, м/сек., м/сек.
Рисунок 24 – Схема к определению погонной нагрузки винтовых транспортёров
Погонная нагрузка равна (рис.24):
, (кг/м)
где, V – объём занимаемый грузом, м3;
D – наружный диаметр шнека, м;
d – диаметр вала шнека, м;
ψ – коэффициент заполнения;
ξ – коэффициент учитывающий угол наклона шнека;
γ – объёмная масса груза, кг/м3.
Осевая скорость перемещения груза определяется приняв условие, что за один оборот шнека груз перемещается на величину шага между витками (как при вращении гайки):
(м/сек)
где, S – шаг шнека, м;
n – частота вращения шнека, об/мин;
60 - коэффициент перевода минут в секунды.
Тогда:
, (кг/ч)
Гравитационные (самотёчные) транспортёры.
В гравитационных транспортёрах перемещение штучных и сыпучих грузов осуществляется в горизонтальном или вертикальном направлении под действием силы тяжести.
В качестве гравитационного транспортёра для перемещения штучных грузов используют спуски в виде наклонных или винтовых лотков, а также роликовые наклонные или винтовые спуски (рольганги).
Для перемещения сыпучих грузов используют желоба и трубы.
Если рассматривать груз на наклонной плоскости (рис.25), то на него действует сила тяжести G=mg. Данную силу можно разложить на две силы G=T+N движение груза по наклонной плоскости происходит под действием силы T=G·Sinα=m·g·Sinα (Sinα – отношение противолежащего катета к гипотенузе).
Данной силе противодействует сила трения которая равна Fтр=f·N=f·m·g·Cosα где, f – коэффициент трения груза о материал лотка.
Движение груза будет происходить при соблюдении следующего неравенства:
T>Fтр→m·g·Sinα>f·m·g·Cosα→Sinα>f·Cosα→ Sinα/Cosα>f→tgα>f
Так как f=tgφ, где φ – угол трения, то движение груза возможно при условии:
α>φ
Рисунок 25 – Схема к расчёту гравитационного транспортёра
Расчёт производительности гравитационных транспортёров.
Производительность спусков при перемещении штучных грузов определяют по формуле:
(кг/ч)
где, G – масса груза, кг;
a – расстояние между грузами (шаг), м;
v – скорость движения груза, м/сек.
Производительность гравитационных транспортёров для сыпучих грузов определяется по формуле:
(кг/ч)
где, F – площадь поперечного сечения груза, м2;
ψ – коэффициент заполнения;
γ – объёмная масса груза, кг/м3.
Сложность заключается в определении скорости движения груза v, так как груз по наклонной плоскости двигается, как правило, с ускорением, то есть скорость не является величиной постоянной.
При спуске груза из т.1 в т.2 совершается работа (рис.26), которая равна приложенной силе на путь:
А=(Т-Fтр)·S
Рисунок 26 – Схема для определения скорости груза
Так же работа равна разности кинетической энергии в т.1 и т.2
Соответственно можно записать:
После сокращения m выразим vK:
(м/сек)
Конечная скорость не должна превышать критического значения при которой может произойти разрушение груза.
В формуле для определения производительности гравитационного транспортёра, при перемещении груза по трубопроводу состоящему из нескольких колен с различным углом наклона, подставляется скорость посчитанная для первого метра последнего прямолинейного участка. (Это дано для зерна Куликов стр. 109).
Вопрос №4
«Пневматический транспорт»
Пневматический транспорт служит для перемещения грузов по трубопроводу при помощи воздушного потока.
С помощью воздуха осуществляют транспортирование сыпучих (зерно, продукты его переработки), волокнистых (солома, сено, силос) и мелкокусковых материалов.
Достоинствами данного транспорта являются: герметичность, минимальные потери, возможность перемещения по любой траектории, малая занимаемая площадь. К недостаткам относят: высокий удельный расход энергии (по сравнению с механическим транспортом) и интенсивный износ трубопровода и других частей установки входящих в соприкосновение с аэросмесью.
Движение воздуха по трубопроводу происходит за счет создания разности давлений (напора) в начале и конце трубы, создаваемое воздуходувными машинами. В зависимости от способа создания напора пневмотранспортёры делятся на три группы:
1. Всасывающие.
2. Нагнетательные.
3. Смешанные (всасывающее-нагнетательные).
Всасывающий пневмотранспортёр (рис.27) состоит из загрузочного устройства – сопла 1, трубопровода (продуктопровода) 2, разгрузочного устройства 3, воздуховода 4, пылеотделителя 5 и воздуходувной машины 6.
Рисунок 27 – Схема всасывающего пневмотранспортёра
Воздуходувная машина, отсасывая воздух из системы, создаёт разряжение. Воздух из окружающей среды всасывается через сопло, захватывает груз, и вместе с грузом перемещается до разгрузочного устройства по продуктопроводу. В разгрузочном устройстве происходит разделение воздуха и продукта за счет осаждения продукта. Воздух, двигаясь дальше по воздуховоду, очищается от пыли и мелких частиц продукта в пылеотделителе и выбрасывается в атмосферу.
Всасывающие пневмотранспортёры могут осуществлять забор груза из нескольких мест с разгрузкой в одном месте.
Данные транспортёры работают при разряжении 10…50кПа (0,1…0,5ат). Это давление внутри транспортёра, а снаружи действует атмосферное давление 100кПа (1ат). (1ат=98066,5Па=100000Па).
Небольшой перепад давлений ограничивает длину транспортёра. Недостатком также является необходимость оснащать разгрузители и пылеулавители специальными герметичными устройствами, не допускающими подсос воздуха на данном участке транспортёра.
Нагнетательный пневмотранспортёр (рис.28) состоит из воздуходувного устройства 1, ресивера 2 (служит для выравнивания давления и отделения от воздуха масла и воды (при использовании компрессоров)), воздуховода 6, разгрузочного устройства 3, продуктопровода 7, разгрузителя 4 и пылеотделителя 5.
Рисунок 28 – Схема нагнетательного пневмотранспортёра
Воздуходувка нагнетает воздух в воздуховод, в который дозировано подаётся продукт. Далее аэросмесь поступает в разгрузитель. Продукт осаждается, а воздух пройдя очистку выбрасывается в атмосферу.
На продуктопроводе устанавливается переключатель 9, с помощью которого продукт может направляться в различные бункера-разгрузители. То есть нагнетательный транспортер может осуществлять перемещение груза из одного места в несколько различных мест.
Нагнетательные пневмотранспортёры бывают среднего (200...300кПа) и высокого (300…400кПа) давления. Так как перепад давлений в этих транспортерах значительно больше, чем во всасывающих, то они способны переносит груз на большее расстояние. Также данные транспортёры обладают большей переносной способностью, то есть осуществлять перенос продукта при большей его концентрации в воздухе.
Массовая концентрация смеси – это масса продукта в кг перемещаемая 1кг воздуха.
Пневмотранспортёр смешанного типа (рис.29) состоит из загрузочного устройства 1, промежуточного разгрузителя 2, воздуходувного устройства 3, разгрузителя 4 и пылеотделителя 5.
В трубопроводе 6 продукт движется в разряженном воздушном потоке (давление меньше атмосферного), а в трубопроводе 7 в среде сжатого воздуха (давление выше атмосферного).
Данные пневмотранспортёры способны забирать груз из нескольких мест и перемещать его в различные точки.
Рисунок 29 – Схема пневмотранспортёра смешанного типа
В качестве воздуходувных машин, в зависимость от производительности и требуемого напора, используют центробежные и осевые вентиляторы, водокольцевые и ротационные насосы, поршневые компрессоры, роторные воздуходувки.
Для очистки воздуха от пыли используется двойная система очистки. С начало воздух пропускают через циклоны для удаления более крупных взвесей, а затем через воздушные фильтры.
Расчёт пневмотранспортёров.
Расчёт пневмотранспортёров заключается в определении расхода воздуха, диаметра трубопровода и потребного напора при заданной производительности, скорости перемещения и массовой концентрации смеси.
Массовая концентрация смеси, т.е. отношение веса материала к весу воздуха, проходящих в единицу времени по трубопроводу определяют как отношение производительности установки к расходу воздуха за тот же промежуток времени:
где, μ – массовая концентрация смеси, кг груза/кг воздуха;
ρв – плотность воздуха, принимают 1,2 кг/м3;
Q – производительность установки, т/ч;
V – объём воздуха, проходящего через трубопровод, м3/сек.
Диаметр трубопровода определяется из выражения:
где, D - диаметр трубопровода, м;
v – скорость перемещения аэросмеси, м/сек.
Полный потребный напор складывается из динамического напора, затрачиваемого на преодоление инерции массы смеси при изменении её скорости и статического напора, расходуемого на подъём материала, трение в трубопроводе и потери от местных сопротивлений (изгиба трубы, расширения и сужения трубы и т.д.)
h=hД+hС
Дополнительно добавить аэрожелоба, вибрационные транспортёры, гидравлические транспортеры.
PAGE 29