Основы теории качающихся конвейеров
Режимы работы качающихся конвейеров [17] определяются коэффициентом режима работы Г, который характеризует динамические нагрузки на элементы конвейера и кинематику движения груза на несущем элементе:
Г =  , | (15.4) |
где а — амплитуда колебаний грузонесущего элемента, м; w — угловая скорость возбудителя колебаний, рад/с; b — угол направления колебаний (см. рис 15.2, 15.6); a —угол наклона грузонесущей плоскости к горизонту; g = 9,81 м/с2. Для горизонтальных конвейеров Г » 0,1 
.
При Г менее 1 груз будет лежать на колеблющейся плоскости и перемещаться, не отрываясь от нее (режим инерционных конвейеров); при Г более 1 груз будет отрываться от колеблющейся плоскости и перемещаться микробросками (режим вибрационных конвейеров); при Г = 1 условия движения груза будут неопределенными.
Для вибрационного конвейера оптимальные значения Г, при которых обеспечивается наиболее эффективное движение частиц груза при минимальных динамических нагрузках, находятся в пределах 1...3,3. Рекомендуемые значения коэффициента Г приведены в табл. 15.3.
В качающихся конвейерах с постоянным давлением груза на дно желоба (см. рис. 15.1) процесс перемещения груза состоит из отдельных этапов. В период времени t1 прямого хода желоба находящийся в нем груз движется вместе с ним без скольжения. Начиная от точки А груз по инерции продолжает двигаться вперед с некоторым замедлением даже и при обратном ходе желоба, который как бы выскальзывает из-под груза. На участке В — С груз скользит по желобу назад, а на участке С — D движется назад вместе с желобом. Груз движется вперед в течение времени t1 + t2 и назад — в течение небольшого промежутка времени t3 + t4. Время t3 + t4 должно быть минимально, чтобы в итоге обеспечивалось перемещение груза вперед за весь период времени Т. Груз будет двигаться вместе с желобом при условии аж £ gf0, где аж — ускорение желоба, f0 — коэффициент трения груза по желобу в покое. Груз будет скользить по желобу вперед при условии аж > fдg, где fд — коэффициент трения груза по желобу в движении. Давление груза на дно желоба, а также сила трения между ними постоянны.
Табл. 15.3. Значения коэффициента Г [к формуле (15. 4)]
| Конструкция конвейера | Тип привода | Вид груза | |
| пылевидный и порошкообразный | кусковой | ||
| Однотрубные (одножелобные) легкого и среднего типов (при Q £ 50 т/ч) подвесной и опорной конструкций | Центробежный или электромагнитный | 3,0...3,3 | 2,8...3,0 |
| То же тяжелого типа (пои Q > 50 т/ч) | То же | 2,0...2,5 | 1,8...2,3 |
| Двухтрубные и однотрубные уравновешенные, легкого и среднего типов (при Q £ 50 т/ч и L £ 20 м) | Эксцентриковый | 1,6...2,8 | 1,5...2,5 |
| То же, тяжелого типа (при Q>50 т/ч и L > 20 м) | То же | 1,3...2,5 | 1,2. .2,0 |
Средняя скорость движения груза по горизонтальному желобу (м/с)
| uг.ср= S nкр/60, | (15.5) |
где S — путь (м), проходимый грузом за один оборот вала кривошипа, определяемый по диаграмме скорости (см. рис. 15.1, в), и равный заштрихованной площади фигуры АСВА, ограниченной кривой скорости и абсциссой времени:
| S = mumtА, | (15.6) |
где mu и mt —масштабные коэффициенты скоростей и времени м/(с×мм), с/мм; А —площадь фигуры АСВА, мм2; nкр —частота вращения приводного вала, мин-1.
Диаграммы скоростей и ускорений, приведенные на рис. 15.1, строятся графоаналитическим методом, излагаемым в курсе теории механизмов и машин.
Радиус ведущего кривошипа, а следовательно, и амплитуду колебания желоба принимают r = а = 50...150 мм; частота вращения ведущего вала (частота колебаний) — 40...50 мин-1.
В горизонтальных конвейерах (см. рис. 15.2) для обеспечения перемещения груза вперед при прямом и обратном ходе ускорение желоба выбирается таким, чтобы: а) груз не отрывался от желоба и б) сила инерции груза в период замедления прямого хода желоба (участок АВ) была больше силы трения груза о желоб и обеспечила бы грузу движение вперед также и при обратном ходе желоба. Первое условие обеспечивается при
 sin b< g, | (15.7) |
второе условие — при
>  , | (15.8) |
где nкр — частота вращения кривошипа, мин-1 (рекомендуется nкр = 300...400 мин-1); а — амплитуда колебания желоба, равная радиусу кривошипа, м: а = r = 10...20 мм.
При соблюдении этих условий груз будет двигаться вперед со скоростью uг отдельно от желоба. Средняя скорость движения груза в горизонтальном желобе (м/с)
| uг = 0,21 nкраfд tgb, | (15.9) |
где fд — коэффициент трения груза о дно желоба в движении (для угля и руды fд = 0,35).
Частота и амплитуда колебаний вибрационных конвейеров выбираются из табл. 15.4 в зависимости от типа привода и транспортируемого груза.
На виброконвейерах среднего и тяжелого типов преимущественно применяется резонансная настройка упругой системы, при которой частота возмущающей силы вибропобудителя (вибратора, вибропривода) w и частота собственных колебаний упругой системы w0 совпадают или их отношение находится в пределах 0,85...1,25. При этом обеспечивается малый расход энергии при установившейся работе конвейера, его высокая производительность, однако требуются значительные пусковые усилия из-за большой жесткости упругой системы.
При зарезонансной настройке, когда w >> w0, жесткость упругой системы невысокая, пусковые усилия невелики, однако имеет место повышенный расход энергии при установившемся режиме работы конвейера. При пуске и остановке конвейера, когда система проходит через область резонанса, возможно значительное увеличение напряжении и се упругих элементах. Зарезонансная настройка применяется для подносных конструкций и в опорных конвейерах легкого типа. Дорезонансная настройка (w << w0) применяется редко.
В соответствии с ИСО 1815—75 и ИСО 1049—75 число колебаний в минуту и соответствующий ход (амплитуда) а (мм) подвесных виброконвейеров должны выбираться из ряда: при частоте колебаний 750, 1000, 1500, 3000 и 6000 ход соответственно должен находиться в пределах 5...32; 2,5... 17; 1,2...8; 0,3...3 и 0,07...1.
Угол направления колебаний b принимается в зависимости от их частоты: при частоте, большей или равной 1000 мин-1, b = 20...25°, при частоте, меньшей 1000 мин-1, b = 30...35°, в среднем принимают b = 30°.
Табл. 15.4. Амплитуда и частота колебаний вибрационных конвейеров
| Тип привода - вибропобудителя | Частота колебаний, мин-1 | Амплитуда колебаний для грузов, мм | |
| пылевидных и порошкообразных | кусковых | ||
| Электромагнитный | 0,75...1,2 | 0,75...1,0 | |
| Электромеханические: | |||
| центробежный | 0,8...1,2 | 0,8...1,0 | |
| дебалансиый | 2...3 | 1,5...2,5 | |
| Центробежный: | |||
| направленного действия | 1500...1000 | 2...4 | 2...3 |
| эксцентриковый | 800...450 | 5...15 | 4...8 |
Табл. 15.5. Значения коэффициентов k1 и k2
| Вид насыпного груза | Размер частиц мм | Влажность, % | k1 | k2 |
| Кусковой | 10...200 | - | 0,9...1,1 | 1,5...2,0 |
| Зернистый | 0,5...10 | 0,5...10 | 0,8...1,0 | 1,6...2,5 |
| Порошкообразный | 0,05...0,5 | 0,5...5 | 0,4...0,5 | 1,8...3,0 |
| Пылевидный | Менее 0,05 | 0,8...5 | 0,2...0,5 | 2...5 |
Скорость транспортирования груза в вибрационных конвейерах (м/с)
u » (k1  k2 sin a) а w cos b  | (15.10) |
(знак минус в скобках — при транспортировании груза вверх, а знак плюс — соответственно вниз).
Для горизонтальных конвейеров a = 0 и
| u = k1 а w cos b | (15.11) |
Эмпирические коэффициенты k1 и k2, зависящие от физико-механических свойств транспортируемых грузов, приведены в табл. 15.5.
В этой таблице меньшие значения коэффициента k1 и большие значения коэффициента k2 относятся к грузам с частицами меньших размеров.