 |
Ленточные конвейеры (транспортеры).
|
|
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
РЯЗАНСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)
МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ОТКРЫТОГО УНИВЕРСИТЕТА
Кафедра «Промышленное и гражданское строительство»
Методические указания по дисциплине
«Строительные машины»
Лабораторная работа № 5
«ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ МАШИН»
Рязань 2009
ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ МАШИН.
Цель работы:
1. Изучить общее назначение и классификацию транспортирующих машин.
2. Изучить классификацию, назначение, конструкцию и принцип действия ленточного конвейера (транспортера) и его составных элементов.
3. Изучить назначение, конструкцию и принцип действия винтового конвейера (шнека) и его составных элементов.
4. Изучить назначение, конструкцию и принцип действия ковшового конвейера (элеватора) и его составных элементов.
Назначение и классификация транспортирующих машин.
Транспортирующими называют технические средства непрерывного действия для перемещения массовых сыпучих и штучных грузов по определенным линейным трассам. Транспортирующие машины (машины непрерывного транспорта) предназначаются для перемещения непрерывным потоком в горизонтальном, наклонном или вертикальном направлениях массовых однородных материалов (сыпучих, мелкокусковых, штучных), а также грунта и бетонной смеси.
Эти машины можно разделить на следующие группы:
- конвейеры или транспортеры (ленточные, цепные, винтовые, роликовые, вибрационные, а так же элеваторы);
- подвесные канатные дороги;
- пневматические транспортные устройства;
- самотечные гравитационные устройства.
|
|
|
Конвейеры наиболее распространены в строительстве. Характерным конструктивным элементом конвейера является несущий (рабочий) орган (лента, ковш, винт, пластина, скребок), по конструкции и форме которого различают:
а) ленточные конвейеры, у которых несущим органом является движущаяся гибкая замкнутая лента;
б) ковшовые конвейеры (элеваторы), у которых несущим органом являются ковши, укрепленные на движущейся замкнутой ветви тягового органа (ленте или цепи);
в) винтовые конвейеры (шнеки), у которых несущим органом является винт, расположенный в неподвижном закрытом желобе;
г) вибрационные конвейеры, несущий орган которых представляет собой вибрирующие трубы или лотки, поддерживаемые рессорными подвесками.
Ленточные конвейеры (транспортеры).
Ленточные конвейеры предназначены для перемещения непрерывным потоком в горизонтальном или наклонном (под углом до 20°) направлениях сыпучих (песка, земли, цемента), мелкокусковых (щебня, гравия и др.) и мелкоштучных (кирпича, блоков, плитки и др.) материалов, а также растворов, бетонной смеси при температуре окружающего воздуха -4О...+4О°С и температуре транспортируемых материалов не выше +60°С. Тяговым и грузонесущим органом ленточных конвейеров служит прорезиненная гладкая бесконечная лента, огибающая два концевых барабана — приводной и натяжной.
Существует много типов ленточных конвейеров, которые различаются:
а) по форме и типу ленты — плоские, желобчатые, с прорезиненной, металлической цельнокатаной или сетчатой лентой;
б) по типу привода — с однобарабанным или двухбарабанным приводом;
в) по способу разгрузки — с разгрузкой с концевого барабана, с промежуточной разгрузкой посредством передвижных барабанных тележек или ножевых сбрасывателей.
а — схема конструкции; б — роликоопоры; в — схема усилий в ветвях ленты в зоне приводного барабана
|
|
|
Рисунок 1. Ленточный конвейер (транспортер).
Ленточными конвейерами(рис. 1) материал перемещают как в горизонтальном, так и в наклонном направлениях бесконечной прорезиненной лентой 4, огибающей приводной 6 и натяжной 2 барабаны. Их обычно делают литыми из чугуна или сварными из стали Ст3. Движение ленты с перемещаемым грузом, поступающим через загрузочное устройство 3, обеспечивается силой трения на поверхности ее контакта с приводным барабаном, вращение которому передается от электродвигателя 10 через редуктор 9. редуктор уменьшает габариты и увеличивает срок службы привода. Соединение валов двигателя и барабана с валами редуктора осуществляется с помощью стандартных муфт. Необходимое натяжение ленты обеспечивается различными конструктивными решениями, в частности, грузом 1, подвешенным на канате, второй конец которого закреплен на подвижной каретке натяжного барабана 2. Для повышения тягового усилия приводного барабана увеличивают угол его обхвата φ лентой за счет поджимного барабана 7, а также повышают коэффициент трения f, например, путем вулканизации рабочей поверхности барабана слоем резины.
Обе ветви конвейерной ленты поддерживаются от провисания катучими опорами 5 и 8, установленными более часто под грузовой ветвью и реже - под холостой. В зоне загрузки материала, где опоры установлены наиболее часто, они представляют собой прямые горизонтальные ролики (рис. 1, б). Такие же ролики устанавливают и на холостой ветви ленты. Остальные катучие опоры под грузовой ветвью, выполняют либо также прямыми, либо, с целью увеличения площади поперечного сечения транспортируемого материала, от которой зависит производительность конвейера - желобчатыми из одного горизонтального и двух наклонных (под углом а = 20...30°) роликов.
Материал разгружают через головной барабан 6 (см. рис. 1, а). В случае прямых роликоопор под грузовой ветвью возможна также промежуточная разгрузка с помощью наклонно установленного плужкового сбрасывателя 11. При необходимости промежуточной разгрузки на длинных конвейерах могут быть установлены также специальные промежуточные сбрасывающие тележки. Предельный угол наклона конвейера к горизонту зависит от подвижности транспортируемого материала и коэффициента трения материала о конвейерную ленту. Он не превышает 2/3 угла естественного откоса материала в движении (для строительных материалов не более 22°). При необходимости подъема материала на большую высоту при малом угле наклона приходится значительно увеличивать длину конвейера, что повышает стоимость установки. Этого недостатка лишены конвейеры с покрывающей лентой (рис. 2), применяемые для перемещения материалов по трассе с углом подъема до 60°. Соскальзывание материала предотвращается прижимной лентой (в виде тяжелого цепного мата или прорезиненной ленты с прижимными роликами), покрывающей материал и прижимающей его к основной ленте.
|
|
|
Так же для увеличения угла подъёма конвейеров применяют специальные ленты (рис.3): плоские с ребристой поверхностью волнообразной и прямоугольной формы, плоские с шевронными и фасонными выступами, ребристо лотковые и т.п.
а) и б) – соответственно ленты с волнообразной и прямоугольными насечками; в) – ребристо-лотковая лента; г) и д) – соответственно ленты с фасонными и шевронными выступами.
Рисунок 3. Ленты для конвейеров с увеличенным углом подъёма.
Лента является основным и наиболее дорогим элементом конвейера (составляет 40—50% его стоимости). Она должна обладать высокой прочностью и эластичностью, хорошим сопротивлением истиранию, противостоять ударам, возникающим при загрузке и движении материала на ленте, и не должна быть гигроскопичной. Высокая прочность необходима ленте, поскольку она не только несет груз, но и является тяговым элементом. Кроме того, конвейерная лента должна обладать высокой сцепляемостью (достаточно большой коэффициент трений между лентой и барабаном, а также между лентой и транспортируемым материалом).
Этим требованиям отвечают тканевые прорезиненные ленты (рис. 4), состоящие из нескольких слоев прокладок 1 простого плетения (бельтинга), связанных между собой слоями резины и покрытых со всех сторон резиновыми обкладками 2 и 3. При этом тяговый каркас ленты воспринимает продольные растягивающие усилия и обеспечивает необходимую поперечную жесткость ленты, а резиновые обкладки предохраняют каркас от воздействия атмосферных осадков, гниения, механических повреждений и истирания перемещаемыми грузами.
|
|
|
Такие ленты обычно применяют для строительных ленточных конвейеров, работающих на открытом воздухе в различных атмосферных условиях для транспортирования строительных материалов. Ширина лент и число прокладок стандартизованы.
Ленты выпускают двух видов: общего назначения и специальные (морозостойкие, теплостойкие, маслостойкие). Ленты общего назначения предназначены для работы при температуре от -25 до +60° С. При повышении температуры резина теряет эластичность и быстро разрушается, а при низкой температуре твердеет и трескается. Для работы при температуре до +100° С должны применяться теплостойкие (с обкладками 4 (рис.4) из теплостойкой резины), а для температуры от -15 до -55° С – морозостойкие ленты.
Прочность конвейерных прорезиненных лент с прокладками из хлопчатобумажной ткани может оказаться недостаточной для использования их в конвейерах большой длины и большой производительности. Для этих целей применяют ленты с прокладкой из искусственных волокон (нейлона, перлона и др.). Особо прочные ленты выполняются с каркасом из стальных канатов 5 (рис. 4) диаметром 1,2—4,5 мм с проволоками диаметром 0,1—0,5 мм, что позволяет значительно увеличить длину става конвейера.
Рисунок 4. Конвейерные ленты.
Ширину ленты В выбирают в зависимости от перемещаемого груза и необходимой производительности конвейера. Насыпной груз располагается на плоскости под углом естественного откоса φ. На лейте конвейера (рис. 5, а) насыпной груз при движении имеет угол φ1 =0,35φ. Для увеличения площади сечения перемещаемого груза иногда по бокам ленты устанавливают борта (рис 5, б), но это увеличивает сопротивление передвижению груза, за счет возникновения трения между бортами и грузом.
а) – плоская лента; б) – плоская лента с неподвижными бортами; в) – желобчатая лента.
Рисунок 5. размещение груза на ленте.
Чаще всего применяют желобчатую ленту (рис. 5, в), производительность которой почти вдвое выше производительности плоской ленты той же ширины. Наименьшую ширину ленты для транспортирования штучных грузов берут на 100 мм больше ширины груза.
Надежность работы ленточного конвейера зависит от прочности соединения концов ленты. Соединение должно иметь прочность, близкую к прочности ленты, обладать гибкостью и не быть трудоемким для выполнения. Имеется много способов соединения концов ленты (рис. 6), из которых наилучшим является вулканизация; прочность такого соединения составляет 75—80% прочности ленты.
|
|
|
а) – вулканизация; б) – металлическими шарнирами; в) – металлическими крючками; г) - заклепками
Рисунок 6. Способы соединения концов ленты.
При равномерном движении груза непрерывным потоком производительность (т/ч) транспортной машины равна массе груза, проходящего через данное сечение в единицу времени
Q = 3600 А ρ v,
где А – площадь поперечного сечения слоя груза, м2;
ρ – плотность груза, т/м3;
v – скорость движения ленты, м/с.
Производительность конвейера при транспортировании штучных грузов
где v – скорость движения ленты, м/с;
m – масса одного груза, кг;
s – шаг размещения груза на ленте, м.
Для обеспечения сцепления ленты с приводным барабаном и устранения провисания eё мeждy роликоопорами в конвейерах устанавливают натяжное устройство. Обычно натяжное устройство размещают на участках ленты с наименьшим натяжением, например, для исключения лишних перегибов ленты на конце конвейера.
Натяжные устройства ленточных конвейеров (рис. 7) бывают механические и грузовые автоматического действия. Для натяжения ленты 3 в винтовом натяжном устройстве (рис. 7, а) барабан 4 с осью 5 и ползуном 7 передвигается винтом 2, гайка 1 закреплена на неподвижном упоре. При вращении винта 2 ползун 7 перемещается по направляющим 6. При вытяжке ленты винты периодически поворачивают с помощью ключа, что является недостатком данного устройства.
Винтовое натяжное устройство с пружиной до некоторой степени
компенсирует вытяжку ленты. Винт 4 (рис. 7, б) свободно проходит
через неподвижный упор 3. Пружина 2 находится между упором 3 и
гайкой 1. При завертывании гайки 1 создается натяжение ленты. Благодаря, простоте эти устройства применяют в передвижных и коротких конвейерах (до 50 м).
Грузовое натяжное устройство (рис. 7, в) автоматически компенсирует вытяжку ленты и создает равномерное натяжение ленты. Тяговый орган (канат) 2 крепят к ползуну 3 и перекидывают через неподвижный блок 1. Груз 4 создает усилие для передвижения натяжною барабана.
Конструкция загрузочных устройств зависит от характеристики транспортируемого груза и способа его подачи на конвейер. Штучные грузы подаются на конвейер при помощи различных направляющих спусков или укладываются непосредственно на него. Насыпные грузы подаются на конвейер при помощи загрузочной воронки 2 и направляющего лотка 3 (рис. 8). Воронка и лоток формируют поток груза и направляют его в середину ленты. Для обеспечения высокого срока службы ленты и роликоопор высота падения груза из воронки на ленту должна быть минимально возможной, а скорость и направление подачи груза должны быть близки к скорости и направлению движения загруженной ленты. Это условие наиболее точно выполняется при параболическом очертании направляющей стенки воронки, которая воспринимает удары падающего груза. Углы наклона стенок воронки должны быть на 10—15° больше углов трения груза о стенки. На концах боковых и задней стенок направляющего лотка устанавливают уплотнительные полосы из мягкой износостойкой резины.
Для предохранения передней стенки от износа, особенно при перегрузке абразивных грузов, выполняют различные конструктивные защиты стенок: устанавливают броневой лист 1 из закаленной стали; устанавливают отдельные отсеки – ячейки, заполняемые частицами груза, и груз скользит по слою груза; устанавливают листы из износостойкой резины.
При транспортировании грузов с пылевидными частицами загрузочную воронку делают герметичной и снабжают устройством для принудительного отбора пыли.
Разгрузка конвейера производится с концевого барабана или на трассе конвейера при помощи плужковых или барабанных разгружателей (последние применяют только для насыпных грузов).
Барабанный разгружатель состоит из тележки 4, установленных на ней оборотных барабанов 1 и 2 и разгрузочной воронки 3. Транспортируемый груз сбрасывается с верхнего барабана 2 в воронку и направляется ею вправо или влево или одновременно в обе стороны от конвейера. Тележка движется вдоль горизонтального участка конвейера по всему фронту разгрузки (рис. 9, а). Она приводится от ленты конвейера через барабан 2 (рис. 9, б) или от отдельного электродвигателя (рис. 9, в) с кабельным подводом электроэнергии. Рельсовые пути устанавливают на станине конвейера или на полу разгрузочной эстакады. В этом исполнении металлоконструкция тележки делается в виде портала, внутри которого проходит станина конвейера типовой конструкции.
Барабанные разгружатели применяют для широкой номенклатуры насыпных грузов при загрузке длинных бункерных эстакад или открытых складов. Разгружатели имеют реверсивное движение вдоль всего фронта разгрузки длиной 100 м и более с автоматическим управлением с центрального пульта.
К преимуществам барабанных разгружателей относятся полная автоматизация управления, возможность разгрузки на участке большой протяженности широкого ассортимента насыпных грузов, в том числе высокоабразивных и кусковых. Недостатками являются сложность конструкции, большая масса, значительные габаритные размеры, двукратный перегиб ленты, снижающий ее срок службы. Из-за этих недостатков барабанные разгружатели в ряде проектных решений заменяют подвижными распределительными (челночными) загрузочными конвейерами.
а) – схема установки; б) – с приводом от ленты конвейера; в) – с самостоятельным приводом.
Рисунок 9. Барабанные разгружатели.
Плужковый разгружатель (рис. 10) состоит из разгрузочного (сбрасываю-шего) 2 и зачистного 1 щитов, установленных параллельно друг другу под утлом 30 — 45° к продольной оси ленты опорного стола 4, приемной воронки 5 и подъемного механизма 3; для направления потока груза служат стационарные бортовые подгребатели 6. Разгрузочный щит, изготовляемый из стального листа, устанавливают с некоторым зазором от поверхности ленты; он отводит с ленты основную часть транспортируемого груза. Зачистной щит с кромкой, оснащенной резиновой полосой, опирается на поверхность ленты и сдвигает с нее оставшуюся часть груза.
Принцип работы плужкового разгружателя очень прост. В рабочем положении он опирается на ленту и сдвигает с нее груз в разгрузочную воронку; в нерабочем положении он приподнят и свободно пропускает под собой ленту с грузом. По направлению разгрузки ленты различают двусторонние (рис. 10, а) и односторонние (рис. 10, б) разгружатели. Первые более предпочтительны, так как у них силы бокового сдвига ленты уравновешены. По интенсивности разгрузки различают разгружатели с полной (рис. 10, а, б) и частичной (рис. 10, в, г) разгрузкой ленты. Последние бывают односторонние с поворотным щитом (рис. 10, в) и двусторонние с раздвижными щитами (рис. 10, г).
Плужковые разгружатели с полной разгрузкой ленты обеспечивают подачу груза только в одно место разгрузки; разгружатели с частичной разгрузкой подают груз одновременно в несколько мест разгрузки.
Опорный стол служит для выпрямления ленты в месте установки разгружателя и выполняется в виде гладкого стального листа или подъемных и поворотных роликов, обеспечивающих желобчатый профиль ленты после подъема разгружателя. Подъем разгружателя для его перевода в нерабочее положение может быть угловым или плоскопараллельным в вертикальной или горизонтальной плоскости. Подъемный механизм может иметь ручной, пневматический (рис. 10,б) и электрический привод. Последние имеют автоматизированное и дистанционное управление.
а), б) – с полной разгрузкой ленты соответственно двусторонний и односторонний; в), г), д), - с частичной разгрузкой ленты соответственно поворотный, раздвижной и с подвижной лентой
Рисунок 10. схемы плужковых стационарных разгружателей.
Плужковые разгружатели применяют на горизонтальных конвейерах для разгрузки пылевидных, зернистых и мелкокусковых грузов небольшой влажности. Плужковые разгружатели не рекомендуются для разгрузки твердых и высокоабразивных грузов из-за быстрого изнашивания щитов и ленты.
Кроме рассмотренных стационарных известны также передвижные плужковые разгружатели, установленные тележках, передвигаемых вдоль фронта разгрузки подобно барабанным разгжателям, однако они получили малое распространение.
Для разгрузки штучных грузов применяют плужковые разгружатели с неподвижными (рис. 10,б) и подвижными (рис. 10, д) щитами. Подвижным щитом служит лента (гладкая или с накладками), приводимая электродвигателем.
Очистка ленты, от прилипших частиц транспортируемо го груза — важная задача обеспечения надежной и экономичной эксплуатации ленточных конвейеров. Частицы груза прилипшие к ленте, напрессовываются на поверхность роликов обратной ветви и вызывают сбег ленты на сторону, ссыпаются с ленты под конвейер, образуя завалы груза. На уборку груза из-под конвейера и очистку роликов требуются большие затраты ручного труда. Для очистки наружной (грузонесущей) поверхности ленты от прилипших частиц груза применяют при сухих и влажных но не липких грузах — одинарные (рис. 11, а) или двойные скребки, а при влажных и липких — вращающаяся щетки 2 (рис. 11, б). Рабочий элемент скребков и щеток выполняют и износостойкой резины, специальной пластмассы, капроновых нитей, а также из других износостойких материалов, не вызывающи чрезмерного износа ленты. Очистные устройства устанавливают у концевого барабана, с которого происходит разгрузка конвейера, и счищаемый груз падает в воронку. Применяют гидроочистку (обмыв) ленты при обеспечении направленного стока воды и просушки ленты.
а) – скребок; б) – вращающаяся щетка; в) – плужковый очиститель
Рисунок 11. Устройства для очистки ленты.
Для очистки внутренней поверхности ленты от груза, случайно просыпавшегося на нижнюю ветвь, у концевого барабана устанавливают плужковый очиститель 3 (рис. 11, в). В целях предохранения от попадания просыпавшегося груза на нижнюю ветвь ленты применяют, также сплошное перекрытие из тонкой листовой стали между верхней и нижней ветвями ленты. Поверхность нефутерованных барабанов и отдельных роликов обратной ветви очищается стальными скребками.
Для обеспечения надежной работы конвейера, сокращения обслуживающего персонала и приближения к автоматизации управления на современном конвейере устанавливают комплект контрольных и предохранительных устройств: датчики контроля скорости движения, поперечного сдвига, продольного порыва ленты, целостности тросов в резинотросовой ленте, функционирования системы подачи смазки к редукторам привода и др. При отклонении работы конвейера от нормальной датчики автоматически останавливают конвейер и дают предупредительные сигналы.
На конвейерах с наклонными участками в приводе устанавливают тормоз для ликвидации самопроизвольного движения ленты при остановке загруженного конвейера и ловители для улавливания ленты при ее обрыве. Вдоль конвейера, кроме периодически распложенных кнопок «Стоп», протягивает трос для аварийной остановки. Трос соединен с рычагами путевых выключателей, размещенных на расстоянии 10 — 25 м вдоль всего конвейера. При возникновении аварийного положения достаточно потянуть за трос и это вызовет срабатывание одного из путевых выключателей и остановку конвейера.
|
|
|
