Скребково-ковшовые конвейеры

Скребково-ковшовый конвейер (рис. 4.31) соединяет в себе принцип действия двух типов машин – скребкового конвейера и ковшового элеватора и работает на горизонтальных участках как скребковый конвейер в желобе, а на вертикальной (восходящей) ветви как вертикальный элеватор [5].

Рис. 4.31. Схема скребково-ковшового конвейера:

1 – тяговые цепи; 2 – ковши; 3 – привод; 4 – питатель;

5 – приемный бункер; 6 – желоб; 7 – кожух

Скребково-ковшовые конвейеры имеют две замкнутые тяговые цепи с жестко прикрепленными к ним ковшами (имеющими форму призмы), которые на горизонтальных участках движутся внутри желоба, а на вертикальных – внутри закрытого направляющего кожуха. Цепи с ковшами на горизонтальных участках перемещаются на ходовых катках по направляющим путям, а на вертикальных участках поднимаются внутри направляющих путей, которые не позволяют ковшам отклоняться в стороны.

Загрузка производится одним или несколькими питателями на нижнем горизонтальном участке, разгрузка происходит в любом месте верхнего горизонтального участка через отверстия в дне желоба. Верхняя звездочка в конце рабочей ветви является приводной, другая верхняя звездочка – натяжной. Желоб и кожух конвейера поддерживаются опорными металлоконструкциями, на которых установлены направляющие пути.

Основные параметры скребково-ковшовых конвейеров: производительность до 200 м³/ч, длина горизонтальных участков до 100 м, высота подъема до 25 м; ширина ковшей 300–1200 мм, скорость транспортирования до 0,5 м/с.

Тяговым элементом скребково-ковшового конвейера являются две бесконечно замкнутые пластинчатые катковые цепи с ребордами на катках на подшипниках качения или скольжения. Привод редукторный с автоматическим тормозным устройством. Натяжные устройства винтовые или пружинно-винтовые, ход натяжного устройства равен 1,5–2 t_ц .Привод и натяжное устройство в зависимости от конфигурации трассы располагают как в верхней, так и в нижней части конвейера. Ковши скребково-ковшовых конвейеров имеют призматическую форму и изготавливаются сварными из листовой стали толщиной 3–8 мм. Ширина ковшей В = 300–1200 мм; вылет А = 300–600 мм; глубина h₁ = 150–300 мм; шаг а_к – не менее двух шагов цепи.

Объем ковшей скребково-ковшовых конвейеров

, (4.29)

где Q – производительность, т/ч;

а_к – шаг ковшей, м;

v – скорость движения (v = 0,16–0,6 м/с);

ρ – плотность груза, кг/л;

y – коэффициент заполнения ковшей (y= 0,75–0,9).

При транспортировании кусковых грузов величину вылета ковша А необходимо проверить по условию кусковатости

А ≥ Х₃ а, (4.30)

где а – размер максимального типичного куска груза, мм;

Х₃ – коэффициент кусковатости, для сортированных грузов Х₃ = 3–5; для рядовых грузов Х₃ = 2,5–3.

Тяговый расчет выполняют методом обхода по контуру. Сопротивления на прямолинейных горизонтальных участках определяют так же, как для скребковых конвейеров, с теми же коэффициентами. На вертикальных участках для загруженной ветви сопротивление движению равно силе тяжести ходовой части с грузом, для незагруженной ветви – силе тяжести (без груза). Первоначальное натяжение цепи принимают S₀ = S_min = 3000–10000 Н.

Ковшовые конвейеры

4.3.3.1 Элементы конвейеров, выбор основных параметров.

Ковшовые конвейеры (рис. 4.32) имеют схемы трассы такие же, как и скребково-ковшовые, но их конструкции и способ перемещения груза имеют существенные отличия.

Рис. 4.32. Схема ковшового конвейера:

1 – катковые цепи; 2 – ковши; 3 – привод; 4 – отклоняющие звездочки;

5 – натяжное устройство; 6 – направляющие рельсы; 7 – приемный бункер;

8 – разгрузочное устройство

Ковшовые конвейеры перемещают сухие, хорошо сыпучие пылевидные, зернистые и мелкокусковые грузы на предприятиях химической и угольной промышленности, цементных заводах и др.; имеют такие же схемы трассы, как и скребково-ковшовые конвейеры.

Ковши размещаются между двумя пластинчатыми катковыми цепями на свободных шарнирах, ось подвешивания ковша располагается выше его центра тяжести, благодаря чему ковши постоянно сохраняют устойчивое отвесное положение на всех участках трассы без дополнительной фиксации и автоматический возврат в исходное положение после опрокидывания для разгрузки (рис. 4.33).

Рис. 4.33. Ходовая часть ковшового конвейера с сомкнутыми ковшами:

1 – цепь; 2 – ковши с закругленным днищем; 3 – козырьки;

4 – ролик; 5 – ось; 6 – упоры

Загрузка производится на нижнем горизонтальном участке, разгрузка – в любом месте верхнего горизонтального участка.

Основные параметры ковшовых конвейеров: ширина ковшей 400; 500; 650; 800; 1000 мм; скорость движения полотна 0,16 – 0,4 м/с; производительность 10–500 т/ч; длина горизонтальных участков до 150 м; высота подъема до 60 м.

Привод редукторный с автоматическим тормозным устройством, натяжное устройство – винтовое, пружинно-винтовое. Основным недостатком является возможность раскачивания и ударов ковшей друг о друга при скорости более 0,4 м/с.

Ходовая часть ковшового конвейера выполняется с сомкнутыми и расставленными ковшами. Ковши ковшового конвейера выполняются сварными из листовой стали толщиной 2–6 мм и подвешивают на консольных осях, которые установлены на пластинах цепи [2]. Ковши устанавливают сплошным сомкнутым строем или расставленными на ходовой части (рис. 4.34). Переориентирование козырьков сомкнутых ковшей необходимо, если трасса конвейера имеет повороты ходовой части в разные стороны.

Сомкнутые ковши имеют наибольшее распространение, зазор между ними перекрывается планками-козырьками, что обеспечивает непрерывную загрузку. Расставленные ковши располагаются на некотором расстоянии друг от друга, поэтому загрузка производится порционно с помощью дозирующих устройств.

Рис. 4.34. Схемы ходовой части конвейера

с сомкнутыми (а, б) и расставленными (в) ковшами

Разгрузка ковшей (рис. 4.35) выполняется с помощью принудительного воздействия на них разгрузочных шин, установленных на тележке, передвигаемой по всему фронту разгрузки.

Рис. 4.35. Разгрузочное устройство ковшового конвейера

Ковши конвейера упираются направляющими в нажимную шину и опрокидываются до полного опорожнения. Разгрузочные шины могут быть установлены стационарно в одном или нескольких пунктах.

Сомкнутые ковши с козырьками имеют переориентировщик ковшей. Переориентирование выполняется с помощью направляющих шин путем наклона ковша и перевода его первого (по ходу) козырька из верхнего положения в нижнее или наоборот.

Тяговым элементом ковшовых конвейеров являются две пластинчатые цепи с катками с ребордами на подшипниках скольжения или качения с шагом 315, 400, 500, 630, 800 и 1000 мм.

Движение полотну передается от редукторного привода с тормозным устройством. Натяжение цепей производится с помощью винтового, пружинно-винтового или грузового натяжного устройства, ход натяжного устройства Х ≥ 1,6 t_ц. Привод устанавливается после участков с наибольшим сопротивлением, т. е. после длинных горизонтальных загруженных участков и участков с большими подъемами. Натяжное устройство устанавливается в месте наименьшего натяжения тяговых цепей, т. е. в месте спуска холостой ветви конвейера.

4.3.3.2 Особенности расчета ковшового конвейера

Расчет ковшового конвейера выполняется в два этапа: предварительное определение основных параметров и ходовой части по исходным данным; поверочный расчет с параметрами, определенными в первом этапе [1].

Производительность ковшового конвейера

, (4.31)

где v₀ – объем ковша, л;

v = 0,16–0,4 м/с – скорость конвейера;

ψ = 0,7–0,85 – коэффициент заполнения ковшей (меньшее значение для кусковых, большее – для хорошо сыпучих пылевидных и зернистых грузов);

а_к – шаг ковшей, м.

Размеры ковша проверяют по условию кусковатости.

Предварительное натяжение тяговых цепей

S_max= {S₀+ω[(q_г+q₀)L_г+q₀L_х] + (q_г+q₀)H}(1+0,1y), (4.32)

где S₀ – начальное натяжение цепей, принимается S₀ = 20–30 кН;

L_г – длина загруженных горизонтальных участков, м;

L_х – длина порожних горизонтальных участков, м;

Н – высота подъема груза, м;

у – количество поворотных устройств (включая НУ).

Расчетное усилие на одну цепь

S_расч = 1,15 S_max / 2. (4.33)

Расчет размеров тяговых цепей проводится с учетом динамических нагрузок. По расчетному усилию выбирают тяговую цепь и определяют нагрузки q₀и q_г, q₀ – распределенная масса движущихся частей, q₀ = (250–300)В, В – ширина ковша, м; q_г – распределенная масса груза на 1м полотна конвейера, q_г = Q / 3,6 v.

Определение сил сопротивлений.

На горизонтальных прямолинейных участках:

– для загруженной ветви W_г= (q_г+ q₀) L_гω;

– для холостой ветви W_х = q₀ L_хω.

На поворотных и натяжных устройствах

W_зв = S_n-1(ξ – 1), (4.34)

где S_n-1 – натяжение перед поворотным устройством, Н;

ξ – коэффициент сопротивления движению на ходовой части на поворотных и натяжных устройствах.

Сопротивления на разгрузчиках

W_р = 1,2 (m_к g + q_г t_к), (4.35)

где m_к – масса порожнего ковша, кг;

t_к – шаг ковша, м.

Максимальное натяжение цепей S_max = S_нб.

Окружное усилие на приводных звездочках

P₀ = S_нб – S_сб (4.36)

Крутящий момент на приводном валу

М_пр = (Р₀ D₀) / 2 η_пр , (4.37)

где D₀ – диаметр начальной окружности приводных звездочек, см;

η_пр = 1 / ξ – кпд привода вала.

Мощность электродвигателя

N = v k₃ΣW /η, (4.38)

где k₃ – коэффициент запаса;

По рассчитанной мощности двигатель выбирается по каталогу.

Тормозной момент

М_т = (q_г H – c_тΣW)(D₀ / 2)η_пр = [q_г Н – с_т(Р – q_г Н)] (D₀ / 2)η_пр , (4.39)

где с_т – коэффициент уменьшения сопротивлений.

Подробный тяговый расчет производится методом обхода по контуру (рис. 4.36), начиная с точки наименьшего сопротивления – точки (0), формулы для расчета представлены в табл. 4.5.

Рис. 4.36. Схема для подробного тягового расчета

Поверочный тяговый расчет заключается в определении и последовательном суммировании сил сопротивления по контуру трассы: от точки наименьшего натяжения по направлению движения; от точки наименьшего натяжения против направления движения до привода.

Таблица 4.5

Формулы к подробному тяговому расчету ковшового конвейера

№ точки	Формула к расчету
Расчет по направлению движения
	S0 = Smin= 20–30 кН
	S1 = S0 + q0 ω ℓ0-1
	S2 = S1 + (qг + q0 ) ω ℓ1-2
	S3 = S2 + S2 (ξ – 1) + (qг + q0 )(D0 / 2)ξ
	S4 = S3 + (qг + q0) Н3-4
	S5 = S4 + S4(ξ – 1) + (qг + q0) (D0 / 2)ξ
	S6 = S5 + (qг + q0) ω ℓ5-6 + 12 (mк g + qг tк)
	S7 = S6 + q0ω ℓ6-7 = Sнб
Расчет против направления движения
	S8 = S0 + q0(D0 / 2)ξ – S0[1 – (1/ξ)]
	S9 = S8 + q0 Н8-9 = Sсб

Люлечные конвейеры

Люлечные конвейеры (рис. 4.37, 4.38) по конструкции подобны ковшовым конвейерам, но в качестве грузонесущего элемента вместо ковшей используются шарнирно-подвешенные полки (люльки) [2, 3].

Рис. 4.37. Люлечный конвейер:

1 – отклоняющие звездочки; 2 – направляющие; 3 – загрузочное устройство;

4 – НУ; 5 – привод; 6 – разгрузочное устройство; 7 – ходовая часть

Люлечные конвейеры предназначены для перемещения штучных грузов небольшой массы (детали машин, книги, ящики и др.) по сложной трассе (рис. 4.39), расположенной в вертикальной плоскости (междуэтажное транспортирование грузов) в комплексе с технологическим оборудованием.

Загрузка и разгрузка люлечных конвейеров выполняется на вертикальных участках вручную или автоматически с помощью специальных устройств. К основным параметрам относятся: общая длина конвейеров до 150 м; высота вертикальных участков до 30 м; скорость до 0,35 м/с.

Рис. 4.38. Ходовая часть люлечного конвейера:

1 – люльки; 2 – тяговые цепи; 3 – оси

Рис. 4.39. Схемы трасс люлечных конвейеров:

П – привод; НУ – натяжное устройство; З – зона загрузки; Р – зона разгрузки

В люлечных конвейерах используют редукторный привод с тормозом обратного хода цепи для предотвращения обратного движения ходовой части загруженного конвейера в случае перерыва подачи тока.

Несущими элементами люлечных конвейеров являются люльки (подвески) разнообразных конструкций в зависимости от массы, формы и габаритных размеров перемещаемых грузов и способов загрузки и разгрузки. При автоматической загрузке и разгрузке применяют гребенчатые (колосниковые) люльки (рис. 4.38), которые разгружаются на ходу с помощью гребенчатых столов-лотков.

Тяговым элементом являются две пластинчатые катковые цепи с шагом 100; 125; 200; 250; 315 мм. Загрузочные и разгрузочные устройства выполняют в виде гребенчатых столов-лотков.

Производительность люлечного конвейера

, (4.40)

где v – скорость конвейера (обычно v ≤ 0,35 м/с);

z_в – количество штучных грузов, перемещаемых одной люлькой, шт.;

а – шаг люлек, м.

Шаг люлек выбирают в зависимости от габаритных размеров штучных грузов и проверяют на проходимость люлек по криволинейным участкам трассы.

Тяговый расчет начинают с определения точки минимального натяжения цепей S_min , обычно принимают S_min = 2–3 кН.

Распределенную массу груза, приходящуюся на 1 м длины полотна конвейера, вычисляют по формуле

. (4.41)

Распределенную массу q₀ движущихся частей определяют путем суммирования массы тяговых цепей и люлек.

Расчет необходимой мощности привода выполняют по общему алгоритму, определенному для других типов цепных конвейеров.

Контрольные вопросы

1. Классификация, области применения и назначение ковшовых, скребково-ковшовых и люлечных конвейеров, их достоинства и недостатки.

2. Конфигурация трассы ковшовых, скребково-ковшовых и люлечных конвейеров, способы загрузки и разгрузки.

3. Основные конструктивные особенности ковшовых и скребково-ковшовых конвейеров.

4. Особенности крепления и установки ковшей, материалы для их изготовления.

5. Основные параметры и элементы скребково-ковшовых конвейеров.

6. Основные параметры и элементы ковшовых конвейеров.

7. Устройство и принцип действия разгрузочной тележки ковшового конвейера.

8. Алгоритм расчета ковшовых и скребково-ковшовых конвейеров.

9. Назначение, общее устройство и основные параметры люлечных конвейеров.

10.Способы крепления и конструкции грузонесущих элементов люлечных конвейеров.