682
.pdf
СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (НИИЖТ)
В.Н. АНФЕРОВ
МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ТРАНСПОРТА
Учебное пособие
Новосибирск 2011
УДК 621.867 (075.8) А736
А н ф е р о в В.Н. Машины непрерывного транспорта:
Учеб. пособие. – Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2011. – 128 с. ISBN 5-93461-513-0
Содержит сведения о назначении, устройстве, принципах действия, области применения различных типов наиболее распространенных конвейеров, изложены методы расчета их параметров и мощности приводов.
Предназначено для студентов специальности 170900 «Подъемно-транспорт- ные, строительные, дорожные машины и оборудование» дневной и заочной форм обучения.
Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия.
О т в е т с т в е н н ы й р е д а к т о р д-р техн. наук, проф. Б.Н. Смоляницкий
Р е ц е н з е н т ы:
кафедра «Проектирование, эксплуатация строительных и технологических машин» Сибирского федерального университета (завкафедрой д-р техн. наук, проф., заслуженный изобретатель РФ, член-корр. СО МАН ВШ С.П. Ереско);
главный научный сотрудник Института горного дела СО РАН д-р техн. наук А.Р. Маттис
ISBN 5-93461-513-0
©Анферов В.Н., 2011
©Сибирский государственный университет путей сообщения, 2011
ВВЕДЕНИЕ
Настоящее учебное пособие является расширенным конспектом лекций по дисциплине «Машины непрерывного транспорта», которые автор читает студентам в Сибирском государственном университете путей сообщения (НИИЖТе) для специальности 170900 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование».
Курс лекций представлен в виде отдельных тем, которые рассматриваются за одну, две или более лекций. В лекциях рассмотрены наиболее распространенные виды машин непрерывного транспорта, которые могут эксплуатироваться как в виде отдельных изделий, так и в составе путевых, погрузочно-разгрузочных, технологических и других комплексов.
Учебное пособие может быть также использовано на курсах повышения квалификации для специалистов, эксплуатирующих машины непрерывного транспорта.
Автор выражает благодарность профессорам Б.Н. Смоляницкому и А.В. Бабичу, доценту Б.В. Глухову, рецензентам доценту С.И. Васильеву и главному научному сотруднику Института горного дела д-ру техн. наук А.Р. Маттису за предложения и замечания, сделанные при прочтении рукописи.
Автор благодарит инженера И.В. Сергееву за помощь на завершающей стадии работы над книгой.
3
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ МАШИНАХ
1.1. Типы машин, область применения, классификация
Машины непрерывного транспорта (МНТ), в отличие от подъемно-транспортных машин периодического действия, перемещают груз непрерывным потоком без остановок для загрузки и разгрузки с совмещением времени рабочего и обратного (холостого) движений грузонесущего элемента. МНТ перемещают груз по заранее определенной трассе, что позволяет совмещать транспортирование с распределением грузов по заданным пунктам, задавать ритм технологических операций (механическая обработка, покраска, сборка, сушка и т.д.).
К МНТ относятся конвейеры различных типов, установки гидро- и пневмотранспорта.
МНТ получили широкое применение в различных отраслях промышленности, а их основные элементы (тяговые и грузонесущие) используют в качестве подающих и транспортирующих частей строительно-дорожные, путевые, сельскохозяйственные и др. машины.
Классификация МНТ может быть осуществлена по различным признакам: по области применения; по способу передачи движущей силы перемещаемому грузу; по характеру приложения движущей силы; по роду перемещаемых грузов; по назначению и положению на производственной площадке. Возможны и другие классификационные признаки.
1.По области применения различают машины непрерывного транспорта общего и специального назначения. К первым относят ленточные и цепные конвейеры, ко вторым – скребковые конвейеры ТЭЦ, пластинчатые конвейеры литейного производства и др.
2.По способу передачи движущей силы транспортируемому грузу различают машины непрерывного транспорта, действующие от механического привода (электрического, гидравлического, пневматического) и самотечные (гравитационные) устройства, в которых груз перемещается под действием силы тяжести. Особую группу составляют устройства пневматического и гидравлического транспорта; в них движущей силой являются либо поток воздуха, либо струя воды.
3.По характеру приложения движущей силы и конструкции
различают машины с тяговым элементом (лентой, цепью, канатом
4
и др.) для передачи движущей силы и без него. Тяговый элемент имеют ленточные, пластинчатые, скребковые, ковшовые, люлечные конвейеры и элеваторы. К МНТ без тягового элемента относятся винтовые, инерционные, роликовые и шаговые конвейеры, транспортирующие вращающиеся трубы.
4.По роду перемещаемых грузов различают машины для транспортирования сыпучих материалов (ленточные, пластинчатые, скребковые, ковшовые, винтовые конвейеры, транспортирующие трубы); штучных грузов (ленточные, пластинчатые, тележечные, люлечные, подвесные, роликовые, шаговые конвейеры и др.) и пассажиров (ленточные, пластинчатые и эскалаторы).
5.По назначению и положению на производственной площадке различают машины стационарные, подвижные, распределенные, переставные, переносные и передвижные.
1.2. Основные свойства транспортируемых грузов
Перемещаемые грузы разделяют на штучные и насыпные. Размеры штучных грузов колеблются от нескольких десятков
миллиметров до нескольких метров: прокат, пиломатериалы; масса – от нескольких грамм (почтовые отправления) до нескольких тонн (автомобили на сборочном конвейере).
Характеристикой штучных грузов является коэффициент внешнего трения (например, для кирпича по стали 0,53; стали по льду 0,03; дерева по дереву вдоль волокон – 0,62).
Некоторые свойства штучных грузов: хрупкость, токсичность, загрязненность, способность к пылению (мешки с цементом и мукой), наличие острых кромок, устойчивость, габариты.
Насыпные грузы: цемент, руда, уголь, известь, песок и т.п. состоят из частиц (кусков) различной формы.
Основными свойствами сыпучих материалов являются: крупность частиц, насыпная плотность, сыпучесть, коэффициенты внешнего и внутреннего трения.
Крупность частицы определяется ее наибольшим размером (длиной) a′ > b′ > c′ (рис. 1.1).
Насыпные грузы состоят из частиц обычно неправильной формы и разделяются на рядовые и сортированные. Для рядовых грузов аmax/amin > 2,5 (где аmax – максимальный размер куска, amin – минимальный). Для сортированных грузов аmax/amin < 2,5.
5
А |
А-A |
|
'b
c'
А
a'
Рис. 1.1. Габаритные размеры частицы
Для сортированных грузов за типичный кусок принимают средний по размерам a′= (аmax + amin)/2, для рядовых грузов a′=
=(0,8…1) аmax.
Взависимости от размера a′ различают (мм):
а) особо крупнокусковые – a′ > 320; б) крупнокусковые – (160 < a′< 320); в) среднекусковые – (60 < a′ < 160); г) мелкокусковые – (10< a′ < 60);
д) крупнозернистые – (2< a′< 10); е) мелкозернистые – (0,5 < a′ < 2);
ж) порошкообразные – (0,05 < a′< 0,5); з) пылевидные – (a′< 0,05).
Распределение кусков по крупности (гранулометрический состав) определяют методом ситового анализа: взятую пробу пропускают через различные сита с постепенно уменьшающимися отверстиями и получают различные фракции. Рядовой груз представляет собой смесь фракций различной крупности.
Грузы, содержащие только пылевидные и порошкообразные фракции, называют мелкофракционными.
Насыпной плотностью ρ груза называется масса в 1 м3 занимаемого объема. Значения ρ для некоторых материалов: гравий 1,5–2 т/м3; кокс 0,36–0,53 т/м3; мука 0,45–0,7 т/м3; песок 1,23– 1,9 т/м3; цемент 0,9–1,6 т/м3; шлак 0,6–1 т/м3.
6
Грузы плотностью ρ < 0,6 т/м3 называют легкими, плотностью 0,6 < ρ < 1,1 – средними, плотностью 1,1 < ρ < 2 – тяжелыми и плотностью ρ > 2 т/м3 – весьма тяжелыми.
Необходимо различать плотность груза свободно насыпанного и уплотненного. При определении плотности уплотненного груза предварительно производят уплотнение его на вибрационном столе.
Отношение плотности уплотненного материала к плотности неуплотненного ρρу = κу называется коэффициентом уплотнения
(κу >1).
Важной характеристикой насыпных грузов является их сыпучесть. Сыпучесть характеризуется углом естественного откоса.
Угол естественного откоса сыпучего груза в покое α0 – угол между горизонтальной плоскостью и образующей конуса свободно насыпанного груза при насыпке его без падения с большой высоты.
Угол естественного откоса в движении α – это угол, формируемый при насыпке груза на движущуюся поверхность (ленту или в кузов движущейся тележки).
Угол естественного откоса в движении существенно меньше угла естественного откоса в покое. Ориентировочно можно принять α ≈ 0,6α0.
Значения α0 для некоторых материалов: гравий – 45°; кокс – 50°; песок сухой 30–45°; цемент 40–50°.
Кроме основных свойств насыпные грузы характеризуются: липкостью, режущей способностью, коррозийностью, абразивностью, хрупкостью, взрывоопасностью, гигроскопичностью, ядовитостью, слёживаемостью и смерзаемостью.
•Липкость – способность груза прилипать к поверхности твердого тела (бункера, желоба, и т.п.).
•Режущая способность характерна для грузов с острыми кромками.
•Коррозийность – способность груза химически взаимодействовать с поверхностью твердого тела.
•Абразивность – способность груза изнашивать стенки лотков, бункеров, затворов, питателей.
7
•Самовозгораемость – свойство груза возгораться при выделении теплоты, выделяющейся при протекании внутри него химических процессов (бурый уголь, сера и т.д.).
•Гигроскопичность – свойство грузов впитывать влагу.
•Слёживаемость – способность частиц некоторых грузов терять подвижность (глина, сода, цемент и др.).
1.3. Тяговые элементы машин непрерывного транспорта
В МНТ используют ленты, шарнирные цепи и канаты. Преимуществами лент являются: совмещение функций тяго-
вого и несущего элементов; отсутствие шарнирных соединений; бесшумность в работе; высокие скорости в работе – до 8 м/с; большая собственная ширина > 3000 мм; малая материалоемкость; гибкость; обеспечение высокой производительности (до 30 000 т/ч), длины транспортирования до 5 км в одном составе, и до 100 км в системе нескольких конвейеров.
Недостатки ленточных тяговых элементов: использование фрикционного способа передачи усилия, что требует большого начального натяжения (до 200 % полезного тягового усилия); невозможность применения для работы в экстремальных условиях (радиация, высокие и низкие температуры и др.), при транспортировании крупнокусковых и острокромочных грузов; сложность привода и пуска конвейера при больших тяговых усилиях; малая гибкость в продольном направлении (по ходу конвейера); повышенное остаточное удлинение, что вызывает удаление части ленты (простои, высокая трудоемкость); низкая прочность крепления грузонесущих элементов (скребков, ковшей и т.п.).
Из-за перечисленных недостатков в ряде случаев целесообразно применять тяговые цепи.
Преимуществами цепей являются: высокие тяговые нагрузки; уменьшенные габариты; возможность применения при высоких и низких температурах; простота соединения и замены элементов; малое удлинение под нагрузкой (обычно до 5 %); небольшое первоначальное натяжение от полезного тягового усилия (5÷10 %); простота и надежность крепления грузонесущих и опорных элементов; большая номенклатура (типаж), что позволяет осуществлять обоснованный выбор для различных случаев применения.
8
Рис. 1.2. Тяговые цепи конвейеров:
а – безвтулочная; б – втулочная; в – втулочно-роликовая; г – катковая
9
Недостатки тяговых цепей: наличие изнашиваемых шарнирных соединений; иногда повышенный уровень шума; резкое повышение нагрузок при высоких скоростях; относительно большая металлоемкость; малая долговечность при работе в абразивной среде.
Основные конструктивные разновидности тяговых цепей приведены на рис. 1.2.
Основным видом тяговых цепей являются пластинчатые цепи. Наиболее распространены втулочные, безвтулочные, втулоч- но-роликовые и катковые цепи.
Основными конструктивными элементами таких цепей являются пластины, изготовленные наиболее часто из листовой стали. Пластины соединяются между собой валиками и втулками. Для увеличения долговечности во втулочно-роликовых цепях устанавливаются ролики, свободно вращающиеся на втулках. Ролики уменьшают износ цепей при набегании их на звездочки, так как трение скольжения заменяется качением ролика по зубу звездочки.
Катковые цепи изготавливают с гладкими и ребордными катками, с подшипниками качения или скольжения. Катки поддерживают цепь и уменьшают сопротивление движению.
В качестве тяговых элементов нашли некоторое применение и круглозвенные цепи. Круглозвенными называют цепи со звеньями овальной формы с поперечным сечением в виде круга. Чаще всего их изготавливают сварными. Различают калиброванные и некалиброванные цепи. Калиброванные имеют более точные геометрические размеры. Используются в комплекте с барабанами, имеющим специальный профиль.
Выпускаются круглозвенные цепи термически обработанными и термически необработанными. Термически обработанные цепи более долговечны, в связи с чем их применение неуклонно растет.
1.4. Условия и режимы работы конвейеров
При выборе типов и параметров конвейеров необходимо учитывать условия их работы и режим эксплуатации.
Условия работы конвейеров (табл. 1.1–1.2) определяется числом часов работы в сутки и дней в году, характеристикой места установки, запыленностью и влажностью воздуха.
10