Специальные виды промышленного транспорта (стр. 18 )

Перемещение груза по грузонесущему органу осуществляется за счет использования сил инерции и сил трения транспортирующей поверхно­сти. Направленное перемещение грузов при возвратно-поступательных колебательных движениях грузонесущего органа обеспечивается асим­метрией сил инерции или сил трения. Асимметрия сил сухого трения достигается изменением нормальной реакции груза на грузонесущий ор­ган при движении его в прямом и обратном направлениях, асиммет­рия же инерционных воздействий – сообщением грузонесущему органу движения в противоположные стороны с различными ускорениями.

Вибрационные конвейеры работают в режиме с подбрасыванием перемещаемого груза. При принятых на практике амплитудных колебани­ях такой режим работы достигается при большом числе колебаний, по­этому для вибрационных конвейеров типична быстроходность.

Характер движения рабочего органа (амплитуда и форма траектории) определяются возмущающей силой, характеристиками упругих элементов, а также массами и скоростями движущихся частей. Основ­ные узлы виброконвейера – грузонесущий орган, упругая система, рама, вибратор и привод. Достоинство вибрационных конвейеров – малый расход энергии.

При движении насыпного груза на грузонесущий орган вибрацион­ного конвейера, помимо веса, силы трения о желоб и силы инерции, дей­ствуют силы взаимного трения частиц, переменное давление воздуха, силы соударения частиц и др. Так, например, при подбрасывании слоя сыпучего материала между ним и днищем желоба образуется разряже­ние, в связи с чем появляется избыточное давление на поверхности слоя материала. Периодическое возникновение разности давления с частотой, пропорциональной частоте колебания желоба, обусловливает проникно­вение воздуха в материал. В результате на частицы действует пульсирую­щий аэродинамический напор, который частично взвешивает их, и они движутся по более сложному закону, чем тело, брошенное в безвоздуш­ном пространстве. Это придает материалу текучесть, ослабляет контакт трения материала с желобом и способствует уменьшению его износа. Влияние давления воздуха зависит от газопроницаемости слоя и тем су­щественней, чем мельче материал. Однако ослабление контакта мате­риала и желоба целесообразно лишь в некоторых пределах, пока оно не сказывается на ускорении материала, необходимом для интенсивного перемещения по желобу.

Вибрационные конвейеры разделяют: по типу привода – инерцион­ные, эксцентриковые, электромагнитные, гидравлические и пневматические; по режиму работы – резонансные и зарезонансные; по устройству динамической системы – неуравновешенные, уравновешенные и вибро­изолированные; по числу колеблющихся масс – одно - и многомассо­вые; по углу наклона – горизонтальные (наклонные и вертикальные); по числу привода – одно - и многоприводные; по устройству грузонесущего органа – с открытыми желобами, с закрытыми желобами или тру­бами.

Вибрационные конвейеры одновременно с транспортированием гру­за часто используются для выполнения технологических операций, та­ких, как разделение по крупности, обезвоживанию, сушке. Производи­тельность вибрационных конвейеров 100-500 м3/ч, в наиболее мощных моделях 300 м3/ч. Углы подъема их не должны превышать 10°, так как с их увеличением снижается производительность. Наклон конвейера 5-15° способствует увеличению производительности установки.

Виброконвейеры должны устанавливаться строго прямолинейно. При криволинейной трассе в плане располагают несколько виброконвей­еров под углом один к другому.

Достоинства виброконвейеров – незначительное измельчение перемещаемого груза в процессе транспортирования, малый износ грузонесущего органа, простота конструкции транспортных установок, полное отсутствие трущихся и быстроизнашивающихся деталей, легкость обслуживания и ухода, невысокая энергоемкость, безопасность эксплуатации. К недостаткам можно отнести затруднение при транспортировании лип­ких материалов. Область целесообразного применения вибрационных конвейеров – транспорт на обогатительных фабриках и в поверхностных комплексах подземных рудников – вибровыпуск руды.

Наибольшее распространение получили эксцентриковые и гидравли­ческие виброконвейеры уравновешенного типа, так как они не требуют специальных фундаментов для установки.

Вибрационные конвейеры (рисунок 10.2, а) состоят из грузонесущего органа 1, который опирается на рессоры 2, и получают колебания от инерционного вибратора 3. По характеру динамической уравновешен­ности конвейеры этого типа относятся к одномассовым динамически неуравновешенным. Более совершенными в отношении уравновешива­ния являются двухмассовые конвейеры (рисунок 10.2, б).

Рисунок 10.2. Схемы вибрационных конвейеров

Центр инерции системы, на обе массы которой передаются равные по значению, но про­тивоположные по направлению возмущающие силы, остается в покое. Поэтому если система имеет опорные стойки в центре инерции, то устра­няется передача динамических нагрузок на опоры. В качестве реактивной массы используют второй рабочий желоб или специальную массу, напри­мер, раму. Двухмассовые конвейеры обычно работают в режиме, близ­ком к резонансному, благодаря чему возрастает производительность и возможно увеличение длины конвейера на один привод. Для горных предприятий разработан ряд малогабаритных вибрационных конвейеров с предельным уравновешиванием колеблющихся масс. Конвейер состоит из двух последовательно установленных грузонесущих органов 1, которые опираются через упругие элементы 3 на опорную раму 4. Привод виброконвейера осуществляется эксцентриковым или гидравлическим вибратором 5, сообщающим органом колебания в противофазе. Для облегчения пуска конвейера и уменьшения пусковой мощности двигателя шатуны вибратора соединены с грузонесущим органом через упругие элементы 6.

Вследствие колебаний грузонесущих органов в противофазе горизонтальные составляющие реакции упругих элементов приложены к опорной раме и направлены в противоположные стороны, и поэтому уравновешиваются. Оставшиеся неуравновешенными вертикальные реакции невелики, так как угол вибрации составляет 20 и в значительной степени компенсируется поперечной гибкостью рамы.

10.2. Расчет основных параметров

К основным параметрам вибрационных конвейеров относятся ско­рость транспортирования (производительность), нагрузки на грузонесу­щий орган и затраты энергии на перемещение груза.

Рассмотрим закономерности вибротранспортирования насыпного груза, представленного упруговязкопластичной моделью среды, по гру­зонесущему органу вибрационного конвейера, наклоненного под углом а к горизонту, совершающему гармонические колебания по закону х=Аsin, направленные под углом (рисунок 10.3).

На груз в процессе транспортирования действуют сила тяжести mg, силы упругости ку, силы, обусловленные гистерезисными сопротивле­ниями, силы сопротивления воздуха , а также сила сухого тре­ния (где – коэффициент трения; N – нормальная реакция груза на поверхность грузонесущего органа). В процессе вибротранспортирова­ния груз перемещается, то в контакте с грузонесущим органом, то отры­ваясь от него. Движение груза массой по грузонесущему органу описы­вается следующей системой дифференциальных уравнений:

- на участке совместного движения

(+1 при Х>0; -1 при Х<0)

- на участке полета

Рисунок 10.3. Упруговязкая модель виброконвейера

Нормальная реакция груза на грузонесущий орган (нагрузка) опре­деляется из выражения N= ку+су. Груз движется в контакте с грузо­несущим органом до момента, пока нормальная реакция не обратится в нуль. При N=0 груз начинает свободное падение. От свободного дви­жения к совместному груз переходит в направление оси и обращается в нуль, т. е. при выполнении условии у=0.

Расчеты режимов вибротранспортирования производятся обычно с
помощью аналоговых и цифровых машин. Рассчитав значения перемещений х*, у*, х, у груза определяют среднюю скорость транспортирования:

где t0, tп – моменты отрыва и падения груза на грузонесущий орган.

Затраты энергии на транспортирование

где F*, N* – соответственно тангенциальная и нормальная нагрузка на грузонесущий орган.

Глава 11. Роликовые конвейеры

11.1. Неприводные роликовые конвейеры

Роликовые конвейеры служат для транспортирования штучных гру­зов (слитков, профильного проката, ящиков, досок, поддонов, конвей­еров и др.) по горизонтали или под небольшим углом наклона по ста­ционарным вращающимся роликам (дискам). Необходимым условием перемещения является наличие у грузов плоской опорной поверхности, прямолинейных ребер и образующих. По способу действия роликовые конвейеры разделяют на неприводные и приводные. В первом случае груз движется под действием непосредственно приложенной к ним дви­жущей силы или под уклон самоходом (гравитационные конвейеры), во втором ролики приводятся во вращение двигателем и сообщают движе­ние лежащим на них грузам. Для перемещения грузов на неприводном конвейере используют цепные захваты, толкающие штанги. В некото­рых случаях нетяжелые грузы можно перемещать вручную.