Способы загрузкии разгрузки ковшей

Ковши могут загружаться или зачерпыванием груза из ниж­ней части кожуха элеватора (рис.3 а) или засыпанием груза непосредственно в ковши (рис.3 б). Практически обычно имеет место одновременное действие того или другого способов при преимущественном преобладании одного из них. Наполнение ковшей зачерпыванием применяется у ленточных и цепных элеваторов с расставленными ковшами при транспортировании пылевидных и мелкокусковых (главным образом, малоабразивных) грузов (на­пример, угольная пыль, фрезерный торф, цемент, песок, опилки, дробленый уголь, фосфоритная мука и т. п.), черпание которых не вызывает значительных сопротивлений. Зачерпывание такого груза может происходить при повышенной скорости движения ков­шей (0,8-2 м/сек). Крупнокусковые и абразивные грузы (гравий, руда, уголь и т. п.) зачерпывать ковшом со дна кожуха затрудни­тельно, так как вследствие больших сопротивлений при черпании возможен отрыв ковшей и даже обрыв тягового элемента. Поэтому при крупнокусковых и абразивных грузах наполнение ковшей про­изводится непосредственно засыпанием груза в ковши. Применение этого способа возможно только при непрерывном, сомкнутом рас­положении ковшей и при пониженных скоростях движения ковшей (не более 1 м/сек), так как при большой скорости ковши плохо за­полняются и отбрасывают груз.

Разгрузка ковшей бывает центробежная (рис.3а), самотеч­ная направленная ( рис.3 6) и самотечная свободная (рис. 3в,г). При центробежной разгрузке ковши разгружаются главным образом под действием центробежной силы, возникающей во время прохождения ковшей через барабан (или звездочку), и транспортируемый груз выпадает из ковшей непосредственно в разгрузочный патрубок верхней части кожуха элеватора. Для соблюдения правильных условий центробежной разгрузки и исклю­чения просыпания груза необходим соответствующий выбор числа оборотов и диаметра приводного барабана (или звездочки), а также расположение разгрузочного патрубка в верхней части желоба элеватора.

Рассмотрим движение ковша с грузом (рис. 4) на восходя­щей вертикальной ветви и верхнем барабане. До подхода к бара­бану ковш движется прямолинейно и равномерно, и имеющийся

Рис. 4 Схемы для определения полюсного расстояния

в нем груз находится только под действием силы тяжести когда ковш с тяговым элементом начинает вращаться вокруг бара­бана (или звездочки), к силе тяжести добавляется центробежная сила

кг,

Равнодействующая R этих двух сил по мере вращения ковша из­меняется по величине и направлению. Однако, если продлить равно­действующую R до встречи с вертикалью, проходящей через центр барабана, то при любом положении ковша сила R будет пересе­кать вертикаль в одной и той же точке В, называемой полюсом. Из подобия треугольников АВО и AFR (рис.4) имеем

откуда полюсное расстояние

Подставив в последнюю формулу значение

, получим,

Отсюда следует, что величина полюсного расстояния зависит только от числа оборотов барабана (или звездочки). При увели­чении числа оборотов п полюсное расстояние уменьшается, и ве­личина центробежной силы возрастает по сравнению с силой тя­жести. При уменьшении числа оборотов барабана возрастает отно­сительное значение силы тяжести по отношению к центробежной силе, и величина увеличивается. По данным проф. П. С. Козьмина, при когда полюс находится внутри окружности барабана (рис 4, б), величина центробежной силы получается значи­тельно больше силы тяжести; все частицы груза движутся в ковше к его наружной стенке, и имеет место центробежная разгрузка ков­шей. При когда полюс располагается вне окружности, прохо­дящей через наружные кромки ковшей (рис. 4 в), сила тяжести велика по сравнению с центробежной силой, и происходит самотеч­ная разгрузка ковшей. При имеет место смешанный центробежный и самотечный способы разгрузки ковшей.

Выброшенная из ковша частица груза движется по параболе внутри верхней части кожуха элеватора и падает на желоб разгру­зочного патрубка. Положение верхней грани разгрузочного пат­рубка относительно центра О должно быть таким, чтобы не было просыпания груза, его излишнего крошения и пыления.

Центробежная разгрузка (рис. 3 а) применяется для бы­строходных (преимущественно ленточных, реже — цепных) элевато­ров с расставленными ковшами при транспортировании легкосыпу­чих пылевидных, зернистых и мелкокусковых грузов. При центро­бежной разгрузке скорость движения ковшей элеваторов общего назначения принимается обычно у элеваторов для зерна

и продуктов помола скорость доходит до 3 м/сек.

Расстояние между ковшами в быстроходных элеваторах должно выбираться так, чтобы выброшенные из ковша частицы груза не по­падали на впереди идущий ковш.

Свободная самотечная разгрузка ковшей у вертикальных эле­ваторов достигается при помощи дополнительного отклонения ковшей на направляющих звездочках (рис. 3,в) или ролико­вых батареях. Это возможно только для двухцепных элеваторов с боковым расположением тяговых цепей. Отклонением ковшей обеспечивается свободное высыпание груза под действием силы его тяжести. У наклонных элеваторов свободная самотечная разгрузка обеспечивается наклонным положением самого элеватора, поэтому иногда для отклонения ковшей вертикальные элеваторы делают с наклонной верхней частью.

Свободная самотечная разгрузка ковшей применяется для трудно выгружаемых плохо сыпучих пылевидных, влажных, хлопье-образных и мокрых грузов .(например, угольной пыли, химикатов, мела, золы и т. п.) при пониженной скорости движения ковшей в пределах 0,6÷0,8 м/сек. Свободную самотечную разгрузку имеют специальные двухцепные элеваторы с центральной внутренней разгрузкой ковшей (рис.3,г).

Самотечная направленная раз­грузка (рис. 3, 6) имеет место у вертикальных и наклонных элеваторов (ленточных и цепных) с непрерывным сомкнутым рас­положением ковшей. При огибании верхнего барабана (звездочек) груз высыпается из ковша под действием силы тяжести на заднюю стенку предыдущего ковша и направляется ею и боковыми бортами ковша в разгрузочный патрубок элеватора.

Этот тип разгрузки применяется у тихоходных элеваторов при скорости движения ковшей 0,4÷0,8 м/сек для транспортирования кусковых тяжелых абразивных и малоабразивных грузов (гравий, руда, шлак, крупнокусковой уголь и т. п.), а также хрупких гру­зов (торф, древесный уголь, кокс и т. п.), измельчение которых по­нижает их качество.

3. Элементы ковшовых элеваторов

Ковши по ГОСТ 2036-53 бывают с цилиндрическим днищем глу­бокие (рис. 5 а) и мелкие (рис. 5 в) и с бортовыми направ­ляющими остроугольные (рис.5,г).

Известны также ковши трапецеидальные с плоским и скруг­ленным дном.

Глубокие ковши имеют пологий обрез передней кромки и повы­шенную глубину; применяются они для транспортирования сухих, легкосыпучих и хорошо высыпающихся насыпных грузов (напри­мер, земля, песок, зерно, мелкий уголь).

Мелкие ковши имеют крутой отрез передней кромки и малую глубину, что способствует их лучшему опорожнению, поэтому они применяются для транспортировки влажных и слеживающихся плохо сыпучих насыпных грузов. Для лучшей разгрузки плохо сыпу­чих грузов применяют также ковши с дополнительной шарнирной задней стенкой. Глубокие и мелкие ковши имеют цилиндрическое днище для лучшего опорожнения при разгрузке и применяются только на элеваторах с расставленными ковшами.

Глубокие и мелкие ковши изготовляются сваркой или штам­повкой из листовой стали толщиной 2÷6 мм; иногда отливаются из ковкого чугуна. Для предохранения от быстрого износа перед­няя (черпающая) стенка ковша усиливается дополнительной на­кладкой.

Рис. 5 Основные типы ковшей и их крепления к тяговым элементам:

а – ковш глубокий: б – крепление к ленте; в – ковш мелкий; г – ковш остроугольный с боковыми направляющими.

Ковши с бортовыми направляющими (остроугольные и трапе­цеидальные) применяются только при сомкнутом расположении на тяговом элементе (цепях или ленте) и предназначаются для транс­портирования тяжелых кусковых и абразивных грузов. Парамет­рами ковша считается его тип, основные геометрические размеры (ширина В_к, вылет А и высота h) и емкость.

Тяговым элементом элеваторов служит лента или цепь. Ленты применяются текстильные прорезиненные (ГОСТ 20-57) такого же типа, как и для ленточных конвейеров. Ковши крепятся к ленте болтами со специальной головкой (рис. 5б); чтобы головки болтов не мешали прохождению ленты на бараба­нах, в задней стенке ковша делаются соответствующие углубле­ния; иногда между задней стенкой ковша и лентой под болт подкладывают резиновую шайбу, что исключает скопление груза ме­жду ковшом и лентой.

Ширина ленты В принимается на 35 ÷ 40 мм больше ширины ковша В_к, а количество прокладок в ленте (обычно не менее че­тырех) определяется тяговым расчетом исходя из потребной проч­ности ленты с учетом ослабления ленты болтами. Порядок рас­чета лент такой же, как и для ленточных конвейеров. По ГОСТ 2036-53 для ковшовых элеваторов применяются ленты шириной В= 150, 200, 250, 300, 400 и 500 мм. Для элеваторов применяют цепи пластинчатые, втулочные и втулочно-роликовые, а также втулочно катковые (по­следние для наклонных элеваторов) по ГОСТ 588-54 с шагом t = = 100, 125, 160, 200, 250, 320, »400, 500 и 630 мм и сварные из круглой стали (ГОСТ 2319-55) с термической обработкой звеньев.

При транспорте пылевидных и зернистых абразивных грузов, а также грузов, вызывающих коррозию металла, применяют свар­ные круглозвенные цепи, а также пластинчатые цепи с повышен­ными зазорами (0,4 ÷ 0,6 мм) между валиком и втулкой или же с защитным уплотнением шарниров. Это способствует сохранению подвижности шарниров в тяжелых условиях эксплуатации.

Ковши крепятся к цепи при помощи уголков или фасонных звеньев на болтах или заклепках. Для ковшей шириной 160÷ ÷250 мм применяется одна тяговая цепь с центральным крепле­нием к задней стенке ковша; при ширине ковшей 320 ÷630 мм применяются две тяговые цепи, крепление которых может быть к задней или боковым стенкам ковшей.

Применение ленты или цепи обусловливается производитель­ностью элеватора, высотой подъема и характеристикой транспор­тируемого груза. Текстильная прорезиненная лента имеет менее прочное крепление ковшей и выдерживает меньшее тяговое уси­лие, чем цепь; однако лента допускает большую скорость и меньше изнашивается при транспортировании абразивных грузов. Поэтому ленты применяются, главным образом, в быстроходных элеваторах при небольшой и средней производительности (до 80 м³/час) и сред­ней высоте подъема (обычно до 25 ÷ 40 м) для транспортирования пылевидных и мелкокусковых грузов малого и среднего объем­ного веса, которые не оказывают большого сопротивления при за­грузке их зачерпыванием. Цепи применяются преимущественно при большой производительности (до 360 м³/час), значительной высоте подъема и перемещении тяжелых кусковых грузов, а также горя­чих и других грузов, транспортирование которых оказывает вред­ное воздействие на прорезиненную ленту.

Ленточные элеваторы имеют обычно скорости ковшей 0,8÷2,5 м/сек и в отдельных случаях до 3,5 м/сек, а цепные 0,4÷1,25 м/сек (редко до 1,6 м/сек). Как ленточные, так и цепные элеваторы изготовляются с расставленными и сомкнутыми ков­шами.

Привод современных элеваторов, как правило, полностью редукторный и размещается в верхней части элева­тора. Для ленточных элеваторов диаметр D приводного барабана определяется по числу прокладок i в ленте; обычно Z)=(125÷ 150) и в соответствии с ГОСТ 2036-53 принимается по сле­дующему ряду: 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000 и 1250 мм. У цеп­ных элеваторов звездочки берут с числами зубьев: 6, 8, 10, 12, 13, 14, 16 и 20 с числом оборотов 4,75÷75,5 в минуту. В целях предо­хранения от самопроизвольного обратного движения ходовой части с ковшами при остановке элеватора привод снабжается стопорным устройством: центробежно-храповым или роликовым остановом, или же электромагнитным тормозом.

Натяжное устройство для элеваторов бывает винтовое, пружин­но-винтовое и рычажное грузовое; последнее особенно необходимо для фрикционного привода. Размещается оно на подшипниках вала барабана (или звездочки) и крепится к боковым стенкам нижней части кожуха элеватора . Ход натяжного устройства принимается в пределах 200 ÷ 500 мм. У ленточных элеваторов натяжной барабан конструируется обычно с решетчатым ободом для устранения налипания на него транспортируемого груза. Это налипание особенно возможно при транспортировании влажных гру­зов. Натяжной барабан (или звездочки) изготовляется обычно та­кого же диаметра, как и приводной.

Нижняя часть кожуха (башмак) элеватора может быть с высо­ким и низким расположением загрузочного патрубка. Высокий патрубок с днищем под углом 60° к горизонту приме­няется при транспортировании влажных, плохо сыпучих грузов, а низкий с днищем под углом 45° — для сухих хорошо сыпучих грузов. Для обслуживания и ремонта в боковых стенках нижней части кожуха делаются люки с дверцами.

Средние секции кожуха элеватора изготовляются из листовой стали толщиной 2÷ 4 мм и для жесткости окантовываются угол­ками. Секции обычно делаются высотой 2-: 2,5 м и соединяются одна с другой болтами. Для направления движения ходовой ча­сти и предохранения ее от раскачивания в средних секциях ко­жуха элеватора устанавливаются направляющие устройства.

4. Расчет ковшовых элеваторов

Таблица 1 Рекомендации по выбору типа ковшовых элеваторов (ориентировочные данные)

Тип элеватора и форма ковшей выбираются в зависимости от характеристики транспортируемого груза по табл.1 и заданной производительности. Производительность ковшового элеватора Q т/час определяется по формуле

υ =3,6 Или м³/ч

Если задана производительность элеватора, то погонную емкость ковшей получим по формуле

Где: —емкость ковша в л (берется по ГОСТ 2036-53 или по каталогу завода -изготовителя);

Т — шаг ковшей в м;

— скорость движения ленты или цепи в м/сек

— объемный вес груза в т/м³;

— коэффициент наполнения ковша. Для расставленных глубоких и мелких ковшей обычно прини­мают для ковшей с бортовыми направляющими, рас­полагаемых непрерывно: где — высота ковша. Для цепных элеваторов шаг ковшей должен быть кратным шагу цепи. Средние значения скорости и коэффициента наполнения ковша для ха­рактерных грузов даны в таблице 2. Величины погонной емкости ков­шей с размерами по ГОСТ 2036-53 приведены в табл.2. В этой же таблице даны производительности элеваторов при = Выбранные ковши проверяются по наибольшему размеру кусков а_шах транспортируемого груза со­гласно условию

где А — вылет ковша в мм. Коэффициент х = 2-2,5 для рядовых и 4-5 для сортированных грузов

Основные параметры элеваторов Таблица 2

Ширина ковша Вк мм	Шаг ковшей Т в м	Емкость ковшей i в л	в л/м	Производительность Q т/ч при v=1 м/сек при γ=1 т/м3
Ковши глубокие
	0,3 0,3 0,3 0,4 0,5 0,6 - - -	0,75 1,1 2,0 3,2 7,8 14,5 - - -	2,5 3,67 6,67 8,0 15,6 24,2 - - -	6,3 9,3 16,8 20,2 39,3 - - -
Ковши мелкие
	0,3 0,3 0,3 0,4 0,5 0,6 - - -	- 0,65 1,1 2,6 7,0 15,0 - - -	- 2,17 3,67 6,5 14,0 25,0 - - -	- 5,5 9,3 16,4 35,3 63,0 - - -
Ковши с бортовыми направляющими
	- 0,16 - 0,2 0,25 0,32 0,4 0,5 0,63	- 1,5 - 3,6 7,8 16,0 34,0 67,0 130,0	- 9,4 - 18,0 31,2 50,0 85,0 134,0 206,0	- -

Тяговый расчет элеватора выполняется путем последовательного суммирования сопротивле­ний на отдельных участках контура трассы. Отличительной особен­ностью расчета элеваторов является учет сопротивления зачерпы­ванию груза ковшами в нижней загрузочной части кожуха эле­ватора. Величина этого сопротивления определяется опытным пу­тем и зависит от характеристики перемещаемого груза, скорости движения ковшей, их типа и расстояния между ними, величины за­зоров между ковшами и стенками нижней части кожуха, степени наполнения кожуха грузом и характера подачи груза в ковши.

Сопротивление зачерпывания можно опре­делить по формуле

При скорости ковшей 1÷1,25 м/сек коэффициент зачерпыва­ния К₄, выражающий удельную работу, затрачиваемую на зачер­пывание 1 кГ груза, принимают для порошкообразных и мелко­кусковых грузов =1,25÷2,5 кГм/кГ; для среднекусковых грузов = 2 ÷ 4 кГм/кГ.

Вес ленты определяется по формуле; вес цепей и ковшей принимается по нормалям заводов-изготовителей или по соответ­ствующим ГОСТ.

Для ленточных элеваторов наибольшее натяжение должно быть проверено по сцеплению ленты с приводным бараба­ном по формуле , согласно общей теории фрикционного при­вода.

По полученным величинам наибольшего расчетного натяже­ния ведется расчет цепи и ленты на прочность

Мощность двигателя элеватора определяется по формуле

кВт

Пример. 5. Расчет ковшового элеватора

Задание. Вертикальный ковшовый элеватор предна­значен для транспорта сухого песка в землесушке литейного цеха завода. Расчетная производительность элеватора высота подъема 15 м, объемный вес песка

Основные параметры элеватора. По табл1. для транспорта песка принимаем ленточный элеватор с расставленными глубокими ковшами и скоростью движения ленты

Выбираем ленту с четырьмя прокладками, тогда диаметр приводного бара­бана и радиус барабана Число обо­ротов барабана при

что соответствует нормальному числу оборотов по ГОСТ 2036-53.

Полюсное расстояние по формуле

следовательно, обеспечивается центробежная разгрузка ковшей, согласно приведенному выше условию.

Рис.5 Расчетная схема (а) и диаграмма натяжения ленты (б)

По формуле погонная емкость ковшей при

По табл. 2 для - выбираем глубокий ковш шириной В_к== 250 мм и емкостью 3,2 л; тогда ширина ленты Л = 300 мм и шаг ковшей 7=0,4 м.

Погонные нагрузки. Вес 1 пог. м ленты с четырьмя проклад­ками из бельтинга Б-820 с резиновыми прослойками по фор­муле (46) и табл. 10:

По данным Союзпроммеханизации, вес глубокого ковша В_к = 250 мм, тогда погонный вес холостой ветви

принимаем

Полезная нагрузка

принимаем тогда погонная нагрузка на загруженной ветви

Таблица 3

Характеристика прокладок из различных тканей

Таблица 4

Запас прочности ленты в зависимости от числа прокладок

Таблица 5

Средние величины коэффициентов трения для различных условий эксплуатации.

Таблица 6

Средние величины коэффициентов сопротивления на поворотных участках пути конвейера при температуре окружающей среды -5⁰ до +80⁰С

Тип поворотного устройства	Обозначения коэффициен­тов сопротив­ления	Соотно­шение D/ d	Угол поворота в градусах, а	Величины коэффици­ентов сопротинления для условий работы конвейера
хоро­ших	средних	тяже­лых
Поворот цепи на звездочке (или гладком блоке) с подшипниками качения	ξц			1,016	1,022	1,030
	1,020	1,025	1,035
		1,014	1,018	1,025
	1,016	1,020	1,030
Поворот цепи с катками по направ­ляющей шине катки на подшипниках сколь­жения катки на подшипниках качения	φ			1,030	1,045	1,06 5
	1.04С	1,055	1,080
	1,045	1,065	1,100
	1.01	1.012	1,018
	1,015	1,020	1,025
	1,022	1.030	1,035
Поворот цепи на роликовой батарее) (ролики на подшипниках качения)	λ			1,020	1,025	1,030
	1,025	1,032	1,040
	1,030	1,037	1,045
Поворот прорезиненной ленты на барабане с подшипниками качения	ε			1,015	1,020	1,025
			1,020	1,025	1,030

Тяговый расчет. В соответствии с расчетной схемой на рис.5 наименьшее натяжение ленты следует ожидать в точке 1. Расчет ведем в общем виде, поскольку нам неизвестно натяжение сбе­гающей ветви с приводного барабана, необходимое для обеспече­ния потребного тягового усилия. Принимаем Натяжение в точке 2 с учетом сопротивлений на оборотном барабане и зачер­пывания груза по формулам и табл. 6 для тяжелых условий работы при

При подсчете напряжения против движения ленты

Из теории фрикционного привода, имеем

или для нашего случая

Для чугунного барабана при влажной атмосфере имеем коэффици­ент трения и при из табл. 7 получаем

Отсюда или

Из решения этого уравнения получаем

Принимаем S₀ =50 кг. Тогда:

Необходимое количество прокладок в ленте по формуле

при К_р =55 кГ/см и запасе прочности

Таблица 7

Учитывая ослабление ленты болтами и необходимость прочного закрепления ковшей на ленте, оставляем принятую ленту с че­тырьмя прокладками.

Окружное усилие на приводном барабане :

Мощность приводного двигателя при к. п. д.

приводного механизма

Принимаем электродвигатель типа А052-6 мощностью 4,5 кет с числом оборотов 980 в минуту.

В тетради для лабораторных работ сделать заключение, в котором кратко ответить на вопросы:

1) Какие типы элеваторов Вы знаете? Назовите их назначение и области применения.

2) Как устроен ковшовый элеватор и каковы его составные элементы?

3) Назовите типы ковшей и их назначение.

4) Какие бывают способы загрузки и разгрузки ковшей элеватора?

5) Каков порядок тягового расчета вертикального ковшового элеватора?

Упражнения

1. Определите натяжение цепи и мощность электродвигателя для вертикаль­ного ковшового элеватора, транспортирующего 60 т/час мелкой руды на высоту 18 .н. Вес ковша примерно 5 кг.

2. То же для транспорта 20 т/час сухого песка на высоту 10 м. Вес ковша примерно 2 кг.