книги / Роликовые и дисковые конвейеры и устройства
..pdfгрузам относят листы, щиты, |
тонкие рамы, прокатные про |
фили и т. п. |
на рис. 31, в, — когда материал |
Третий случай, приведенный |
груза не обладает достаточными упругими свойствами, в резуль тате чего над опорами не могут возникать моменты. Груз подобен разрезной балке. К таким грузам относят все насыпные и навалоч ные грузы в мягкой или в недостаточно жесткой таре (например, решетчатые ящики). К таким грузам можно отнести и грузы в ме шочной таре. Распределение веса груза О по роликам — по пра вилам статики для разрезных балок.
Рассмотрим |
теперь характер |
распре |
|
|||
деления |
веса |
груза |
по несущим роликам |
|
||
во всех трех |
случаях. Для этого выделим |
|
||||
один ролик и будем перемещать по по |
|
|||||
лотну груз таким образом, чтобы он над |
|
|||||
выделенным роликом переместился на всю |
|
|||||
свою длину 1ер. Для |
упрощения |
предпо |
а) |
|||
ложим |
также, |
что |
длина груза |
кратна |
|
|
шагу t |
роликов. |
|
|
|
||
Для |
первого случая (рис. 31, а) иссле |
5) |
||||
довать изменение нагрузки на ролик нет |
||||||
необходимости, |
так |
как она постоянная |
|
|||
и равна весу груза О, деленному на число |
|
|||||
роликов л, несущих груз, т. е. |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Рис. 31. Схемы распреде |
Для |
второго~случая '(рис. 31, б) вели |
ления нагрузки от веса |
||||
груза на ролики |
||||||
чина Р определяется |
как реакция |
опоры |
|
|||
при расчете многоопорных неразрезных балок. Обычным практи ческим методом расчета здесь является применение теоремы трех моментов; рассмотрение этого метода само по себе в настоящей книге интереса не представляет.
Для третьего случая (рис. 31, в) величина Р определяется как
реакция опоры разрезной балки по правилам статики.
На рис. 32 приведены графики изменения нагрузки Р на ролик
при |
движении по полотну груза длиной 1гр — 21 |
(рис. 32, а), |
1гр = |
3 1(рис. 32, б) и 1гр = М (рис. 32, в). Величины |
Р вычислены |
для графика по указанным выше методам. Сплошными линиями даны графики Р = f (1гр) для разрезных грузов (см. рис. 31, в), пунктирными — для неразрезных (см. рис. 31, б). На рис. 32, б приведен только один график, так как при 1гр = 21 статически
неопределимая неразрезная балка получается только тогда, когда над роликом находится или середина, или конец груза.
Графики, приведенные на рис. 32, позволяют сделать следую щие существенные выводы.
1. Конфигурация кривых и численные значения нагрузок Р
на ролики для разрезных и неразрезных грузов весьма близки
друг к другу. Это позволяет во всех случаях для распределения веса груза по роликам применять более простой способ «разрезной балки».
2. Среднее давление груза на ролик Рср во всех случаях
3. Колебания давления на ролик относительно среднего его значения у неразрезных грузов несколько больше, чем у раз резных.
Рис. 32. Графики распределения нагрузок по роликам при движении по ним груза в зависимости от его длины
4. С увеличением числа роликов под грузом средняя горизон тальная часть кривой давления, соответствующая средней на грузке Рср, увеличивается пропорционально, т. е. движение груза
делается более устойчивым и стабильным. Здесь уместно отметить, что в практике во избежание металлоемких конвейеров редко до пускают более частое расположение роликов, чем это получается при 1гр = 5/, за исключением случаев длинномерных грузов. Та
ким образом, шаг роликов с учетом изложенного выше, в общем случае колеблется в пределах
t < (0,45 -г-0,2)
5. Графики нагрузок, приведенные на рис. 32, позволяют более точно рассчитывать элементы роликов по эквивалентным нагруз кам, вычисление которых для случая разрезных грузов не пред ставляет трудностей.
Все изложенное выше о распределении нагрузок от веса груза по роликам относится к грузам, имеющим постоянное поперечное сечение и неизменную массу. Гораздо сложнее обстоит дело при перемещении по роликовым конвейерам грузов с переменным по перечным сечением, имеющим центр тяжести, смещенный отно сительно центра опорной поверхности.
Для примера рассмотрим графики нагрузок на ролики при дви жении по ним груза из однородного материала в виде прямоуголь ного клина (рис. 33) с основанием 1гр = 31 (сплошная линия) и 1гр = 4 1 (штриховая линия). Центр тяжести такого клина распо-
62
ложен на расстоянии Ч31 от вертикальной плоскости клина и на расстоянии Чв1гр от вертикали, проходящей через центр тяжести
основания. Иными словами, центр тяжести такого груза имеет эксцентриситет относительно центра основания, равный 1/й1гр.
Графики построены по способу разрезных грузов. Сравнивая гра фики, приведенные на рис. 31 и 32, нетрудно убедиться, что сме щение центра тяжести груза относительно опорной плоскости его
ведет к очень резкому |
изменению графиков |
нагрузки |
роликов |
|||||||||
и сильному изменению лГакси- |
р |
|
|
|
|
|||||||
мальных и минимальных на- |
j |
|
|
|
|
|||||||
грузок. Для |
наглядности сра- |
о,6 |
|
|
|
|
||||||
внительные |
данные |
графиков, |
|
|
|
|
|
|||||
приведенных |
на |
рис. |
32 и 33, |
о,2 |
|
|
|
|
||||
сведены в табл. |
7. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Как видно из табл. 7, сред |
0 |
|
|
|
|
||||||
ние |
давления' на |
ролик оста- |
|
|
|
|
||||||
ются для обоих грузов одина |
|
|
|
|
|
|||||||
ковые, |
зато наибольшие и наи |
|
|
|
|
|
||||||
меньшие давления |
резко раз |
|
33. Графики нагрузок |
на ролики |
||||||||
личаются. Причем характерно, |
Рис- |
|||||||||||
что |
область |
первого |
[левого |
|
движении |
по ним |
несимметрич- |
|||||
|
- груза в виде прямоугольного |
|||||||||||
(рис. 33)] шага на графике яв |
|
|
клина |
|
|
|||||||
ляется |
областью |
наибольших |
|
|
|
|
|
|||||
давлений*на |
ролик, |
а |
область |
последнего [правого |
(рис. 33)] |
|||||||
шага на графике является областью наименьших давлений. Иначе говоря, для груза с эксцентриситетом наибольшие и наименьшие давления на ролик при сохранении среднего давле ния резко дифференцируются: наибольшие давления размещаются в области первого шага груза независимо от общей длины груза. Неравномерное распределение веса груза между роликами создает неблагоприятные условия для перемещения груза. Особенно это
опасно при |
1/в4р. Как показывают графики, приведенные |
на |
рис. 33, при е > |
Vе1гр в конце последнего шага груза могут |
воз |
никнуть «отрицательные» давления на ролик, а это значит, что последние ролики под грузом или не будут совсем принимать на
Таблица 7
Форма груза
Прямоугольный па раллелепипед (е = 0)
Прямоугольный клин
(в ^ Vо1гр)
Длина груза
II |
со |
le p = |
4 t |
h p = |
3/ |
ho = |
|
Давление на ролик в долях
наибольшее |
среднее |
наименьшее |
0,500 |
0,333 |
0,167 |
0,375 |
0,250 |
0,125 |
0,750 |
0,333 |
0,022 |
0,600 |
0,250 |
0,015 |
себя вес груза, или будут принимать крайне незначительную его часть, тогда как первые ролики будут перёгружены. Это, в свою очередь, создаст особо благоприятные условия для разворачива ния грузов, что крайне нежелательно.
Построение графиков, подобных изображенным на рис. 33, дает достаточно достоверную картину распределения веса единич ного груза по роликам конвейера. Это позволяет выбрать ролик по его несущей способности любым способом: по средней нагрузке, по наибольшей нагрузке, по эквивалентной нагрузке и т. д. Слож нее выбрать ролик при одновременном перемещении различных грузов, а также при практическом решении обратной задачи (по заданным роликам найти допустимые веса эксцентричных грузов).
Рис. 34. Графики нагрузок на ролики при различной длине груза
В этих случаях необходимо решение о распределении веса груза G
по роликам с учетом эксцентриситета его в общем виде. Однако прежде чем рассмотреть пути решения этого вопроса, необходимо окончательно установить влияние длины груза на нагрузку роли ков. Выше везде было принято, что длина груза 1ер кратна шагу
роликов, в действительности это бывает довольно редко. Рассмотрим влияние длины груза 1гр на нагрузку ролика. По
ложим, что 1гр = 3/; 1гр = 31li t\ 1гр = 3 7 2/; 1гр = 33/4/ и 1гр = = At. Определим для всех этих случаев данные для построения графиков Р — 1гр, пользуясь методом разрезных грузов, и на
несем их на рис. 34. Здесь жирной сплошной линией проведена
кривая нагрузок при 1гр = 3/; |
тонкими сплошными — при |
1гр — |
|
= 3x/4f; 1ер = 34 2t; 1гр = 3%/; |
пунктиром — при |
1гр = At. |
Как |
видно из графика, длина груза 1гр в пределах 3t—At |
не влияет на |
||
среднюю нагрузку на ролик Рср, она остается постоянной и |
рав |
||
ной 0.33G; остаются также постоянными наибольшие и наимень шие значения Р в начале и конце графика. Изменения средней
нагрузки на ролик происходят только тогда, когда длина груза достигает точно At.
Ниже приведены средние нагрузки Рср на один ролик от одно
родного груза постоянного поперечного сечения в зависимости от
длины его: |
2t < |
1гр < |
|
|
|
при |
3/ |
Рср = |
0,500 |
||
при 3/ < |
1гр < |
At |
Р ср = |
0,333 |
|
при |
At < |
1гр < |
5t |
Рср = |
0,250 |
при |
5/ < |
1гр < |
61 |
|
|
Вернемся к рассмотрению вопроса о распределении нагрузок на ролики при эксцентричном грузе.
За последнее время в технической литературе вопрос о распре делении удельных давлений между штучным грузом и несущей поверхностью конвейера получил более или менее полное освеще ние [10, 11]. Согласно этим исследованиям груз с эксцентрично расположенным центром тяжести создает на полотне конвейера равномерно распределенные удельные давления от веса груза и неравномерно распределенные удельные давления от опрокиды вающего момента. Распределя ются удельные давления от мо мента по прямой линии подобно нормальным напряжениям при поперечном изгибе бруса.
Удельные давления на пло скость конвейера от веса груза и его опрокидывающего мо мента алгебраически суммиру ются.
Применительно к роликовым конвейерам все изложенное вы ше об удельных давлениях гру
зов на несущую плоскость конвейеров может быть сведено к сле
дующим |
двум |
положениям. |
Во-первых, |
средние |
нагрузки |
на |
|||||
ролик |
от |
собственного веса |
груза определяются для всех слу |
||||||||
чаев, |
приведенных |
выше. |
Во-втсфых, дополнительные нагрузки |
||||||||
на ролики от опрокидывающего момента могут быть найдены |
на |
||||||||||
примере |
штучного |
груза |
с эксцентриситетом е и длиной груза |
||||||||
1гр — bt. Реакции опор (роликов) |
при действии на |
них момента |
|||||||||
Ge, передаваемого |
грузом |
длиной |
I = |
54 приведены на рис. |
35. |
||||||
Можно написать уравнение |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Ge = |
[/?(0,51ер) + |
-§-£(0,34,) |
+ |
- f W W |
] 2; |
|
|||
Ge=l,4RliP.
Если обозначить эксцентриситет е в долях длины груза через коэффициент Ке, т. е. принять е = 1грКе, то
R = 0,715Gtfe, |
(46) |
Суммарная нагрузка Рс на один ролик от веса груза G и мо мента Ge будет
Рс = 0.2G + 0,7150*4,
здесь нагрузка от веса груза Р ~ 0,20.
5 К. В- Ивановский
Выше рассматривались случаи получения «отрицательных» на грузок на ролики. Во избежание этого, очевидно, необходимо, чтобы
0,2(3 > 0 ,7 1 5 GKe,
откуда максимальный коэффициент эксцентричности груза будет
Кенаи6< 0,28. |
(47) |
Опрокидывающий момент зависит не только от расположения центра тяжести груза по его длине, но и по его высоте. Разница заключается лишь в следующем: при горизонтальном эксцентри ситете груза опрокидывающий момент Мг является произведением веса груза G на горизонтальный эксцентриситет е; при вертикаль ном эксцентриситете h = Kitlep опрокидывающий момент Мд яв
ляется произведением этого эксцентриситета, точнее — высоты центра тяжести груза h на горизонтальную силу. Здесь требуются
пояснения. Если для исследования вопроса опрокидывания гру зов между роликами во внимание принимались как постоянные силы (составляющая от веса, сопротивление движению и т. д.), так и временные (силы инерции, временные сопротивления и т. д.), то при определении давления на ролики, точнее при распределе нии его по роликам, учитывать временные силы нет никакой не обходимости, за исключением разве только для расчета разгонных или замедляющих приводных конвейеров, у которых на груз по стоянно действуют горизонтальные силы инерции.
С учетом изложенного, полный опрокидывающий момент, дей ствующий на штучный груз на горизонтальном конвейере (в том числе приводном), можно представить в следующем виде:
Мгр = Ме + Мв = Ge + wGh = Gl (Ке + wKi,), |
(48) |
где w — коэффициент общего сопротивления движению |
груза |
по конвейеру; |
|
Кн — коэффициент высоты; |
|
h — расстояние по вертикали от полотна конвейера до центра
тяжести груза,
h = 1грКн-
Для наклонных конвейеров (гравитационных и приводных)
формула (48) примет вид |
|
Мгр = Ge + Gwh + Gh sin ос. |
(49) |
В правой части этой формулы последний член представляет собой момент от веса груза, образующийся вследствие наклона конвейера на угол ос. Средний член в правой части уравнения обычно не достигает больших значений, так как коэффициент w
невелик и обычно принимается для общих расчетов равным 0,05. Формулы (48) и (49) составлены в общем виде для расчета конвейе ров общего назначения, поэтому все опрокидывающие моменты Ge, Gwh и Gh sin ос взяты с одинаковым знаком. В действительности же
66
в зависимости от расположения конкретного груза на данном кон вейере моменты могут иметь и различные знаки. Так, например, на^груз в виде клина при движении его по гравитационному кон вейеру легкой (тонкой) частью вперед и влево будут действовать момент Ge против часовой стрелки и моменты Gwh и Gh sin а по
часовой стрелке. Однако для общего расчета следует принимать наихудшую комбинацию, т. е. все три момента с одинаковым зна ком, при этом опрокидывание грузов назад также делается не возможным.
Вводя коэффициенты Кеи Кн в формулу (49), последнюю можно
преобразовать:
м гр = Glip (Ке + wKh + Kh sin а).
Исходя из нежелательности «отрицательных» нагрузок на ро лик, можно написать неравенство для 1гр — Ы
0,2 > 0,715 (Ке + wKh + Kh sin а). |
(50) |
Формулы (46), (47) и (50) относятся к случаю, когда 1гр = 5/;
для грузов другой длины формулы Для определения суммарной нагрузки на ролик с учетом влияния опрокидывающих моментов
приведены в табл. |
8. |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 8 |
|
Длина груза |
Формула для определения суммарной нагрузки |
|||||||
|
|
на один ролик |
|
|
||||
ы |
^ |
4 Р < 6 / |
P C= G [0,200 + 0 ,7 1 5 ( К е + |
w K h + |
K ftsinct)] |
(51) |
||
4 |
t ^ |
l e p < 5 ( |
Р с = |
G [0,250 + |
0,8 ( К е + |
w K k + |
Kh sin а)] |
(52) |
3 t sS |
lap < 41 |
Р с = |
G [0,333 + |
0,9 ( К е + |
w K h + |
Kh sin а)] |
(53) |
|
2 /s g |
1 е р < 3 / |
P c = G [0,500 + ( K e + |
w K h + |
Kh sin a)] |
(54) |
|||
Как установлено выше, во избежание «отрицательных» давле ний на ролики в квадратных скобках правые члены должны быть меньше левых [см. например, формулу (50)].
На выбор отношения leJt, помимо рассмотренных выше си
ловых соображений, в значительной степени влияет характер транспортируемого груза. Чем больше это отношение, тем спокой ней и устойчивей перемещение груза по роликовому конвейеру. Поэтому для грузов, не боящихся некоторых сотрясений, допу стимо t V34p, а для грузов, чувствительных к сотрясениям
(хрупкие грузы, литейные стержни, незалитые литейные формы
И Т. П.), |
(V4^ 1/ 6) 4Р. |
Диаметры роликов dp, определяемые по суммарной нагрузке Рс
на ролик по справочным и фирменным данным, нормированы.
По ГОСТу 8324—71 регламентированы следующие диаметры роли ков и допустимые нагрузки, приведенные ниже:
Диаметр ролика в мм: |
|
|
|
|
|
обработанного |
40 |
57 |
73 |
105 |
155 |
необработанного |
42 |
60 |
76 |
108 |
159 |
Диаметр конца оси ролика d в мм |
10 |
12 |
15 |
22 |
42 |
Наибольшая допустимая нагрузка Р на один |
|
|
|
|
|
ролик при минимальной длине ролика в кгс |
100 |
300 |
500 |
1000 |
2 000 |
Следует отметить, что рекомендации ISO, а также нормативы Европейской федерации по перемещению грузов охватывают более широкий ряд диаметров, сдвинутый в область меньших нагрузок.
Ниже приведены рекомендации ISO, совпадающие с данными Европейской федерации по перемещению груза:
Диаметры |
25, |
38 |
40, |
50 |
50, |
57 |
60, |
63,5 |
63,5, |
76 |
80, |
88,9 |
88,9, |
108 |
роликов в мм |
6,5 |
8 |
|
10 |
|
|
12 |
16 |
|
20 |
25 |
|
||
Диаметры |
|
|
|
|
|
|||||||||
концов осей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Большинство фирм, как правило, дает таблицы диаметров роли ков и допустимых нагрузок с разбивкой конвейеров на конструк тивно-нагрузочные типы. В табл. 9 приведены данные фирмы Галле (Франция) по основным конвейерам общего назначения.
Таблица 9
|
|
|
|
|
|
|
Тип конвейера по нагрузке |
|
|
||||||
|
Параметры |
|
|
легкий |
|
|
средний |
|
|
тяжелый |
|||||
|
|
|
|
|
|
Л |
|
|
в |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Диаметр |
ролика |
в мм |
26 |
38 |
48 |
38 |
48 |
60 |
42 |
60 |
76 |
50 |
60 |
89 |
|
Диаметр |
конца |
оси |
ролика |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в мм |
|
|
в кгс |
6 |
6 |
6 |
9 |
9 |
9 |
12 |
12 |
12 |
12 |
15 |
15 |
Допустимая нагрузка |
5 |
8 |
10 |
12 |
20 |
30 |
50 |
50 |
56 |
75 |
100 |
100 |
|||
Фирма Санки-Когио (Япония) выпускает основные типы роли
ковых конвейеров по табл. |
10. |
|
|
|
Здесь уместно |
отметить, |
что |
в мировой практике пока |
еще |
не определились |
окончательно |
границы таких понятий, |
как, |
|
например, роликовый конвейер среднего или тяжелого типа. Данные, приведенные в табл. 10, наглядно подтверждают это. Одновременно целесообразность деления конвейеров на типы по нагрузочно-конструктивным признакам практически общепризнана. Задача, следовательно, сводится к установлению единых количественных границ типажа на широкой базе, а не на прак тике какой-нибудь одной отрасли промышленности. В этом отно-
68
|
|
|
|
|
Таблица 10 |
|
|
|
Тип конвейера по нагрузке |
||
|
Параметры |
легкий |
средний |
тяжелый |
|
|
|
|
|||
Диаметр трубы ролика в мм • |
57,15 |
57,15 |
60,5 |
||
Толщина |
стенки |
трубы ролика |
|
|
|
в мм |
|
|
1,4 |
2,3 |
3,8 |
Диаметр трубы оси в мм |
13 |
13 |
20 |
||
Толщина стенки трубы оси в мм |
1,2 |
1,2 |
— |
||
Допустимая нагрузка на один ро |
|
|
|
||
лик в кгс: |
|
|
130 |
|
|
без ударов |
|
130 |
750 |
||
при легких ударах |
80 |
80 |
500 |
||
при |
сильных |
ударах |
50 |
50 |
300 |
шении достаточно универсальным и заслуживающим внимания является ряд расчетных нагрузок (в кгс) на ролик, предложенный
В. К- Дьячковым [8]:
весьма |
легкий |
тип |
• ^ 6 0 |
|
легкий |
тип |
|
•^ 2 0 0 |
|
средний |
тип |
• |
• ^ 6 0 0 |
|
тяжелый |
тип |
• ^1200 |
||
весьма тяжелый тип |
. ^2500 |
|||
Нагрузочная способность ролика рассматривалась выше пре имущественно в зависимости от его диаметра. В действительности это не совсем так. Нагрузочная способность ролика зависит не только от его диаметра, позволяющего применять соответственно расчетной нагрузке трубы, оси, шарикоподшипники и другие эле менты ролика, но и от длины ролика, поскольку таковая также определяет прочностные и жесткостные характеристики элементов ролика.
Однако до настоящего времени производители роликовых кон вейеров считали возможным ограничиться приведением в справоч никах и проспектах наибольшей допустимой нагрузки на один ролик, не связывая ее с длиной ролика. В настоящее время в связи со все более широким применением роликовых конвейеров такая методика выбора оборудования кажется слишком упрощенной и уже не устраивает потребителей.
Фирма Галле рекомендует для подбора роликов график, при веденный на рис. 36, по которому диаметр d оси ролика выбирается
взависимости не только от расчетной его нагрузки, но и в зависи мости от его длины. По установленному диаметру оси ролика и
всоответствии с конкретными условиями работы выбирается диа метр ролика (см. табл. 9).
ГОСТом 8324—71 также устанавливаются расчетные нагрузки на ролик по их длинам.
На рис. 37 приведены графики, позволяющие выбрать ролик по расчетной нагрузке в зависимости от его длины L. Графики состав
лены по материалам ЦПКБ «Союзпроммеханизация» примени тельно к конструкции роликов, разработанных этой организацией в 1965 г. Как видно, допустимая расчетная нагрузка на ролик Рр не имеет прямолинейной зависимости от длины L ролика. Это
обстоятельство позволяет при проектировании конвейерной линии
6»
Рис. 36. Графики фирмы Галле (Фран ция) для выбора роликов по задан ной нагрузке
или системы путем совместного,
J
выбора параметров £?, Г, PpU ир
для заданного груза выбрать наиболее подходящий для данного случая ролик. Здесь могут
быть несколько основных направлений, обусловленных особенно стями транспортирования грузов.
Первое направление — конвейерная гравитационная система стеснена в габаритах, длина транспортирования невелика, грузо поток, нестабильный. В данном случае как направление при про ектировании напрашивается подбор оборудования с небольшим t и меньшим Рр и dp.
Второе направление — гравитационная магистральная система для обслуживаемого производства, грузопоток напряженный и стабильный. Направление при выборе оборудования в этом слу чае — применение наибольших dp (наименьшее сопротивление дви жению грузов) при средних значениях t.
Третье направление — конвейерная магистральная система, приводная от тяговой ленты, груз не хрупкий. Выбор оборудова ния может быть направлен на получение наименьшего dp при большем отношении 1гр/(,