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

=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 В_к мм	Шаг ковшей Т в м	Емкость ковшей i в л	в л/м	Производительность Q т/ч при v=1 м/сек при =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	_ц			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				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)				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				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.