Пластинчатый конвейер

Пластинчатый конвейер

Введение

Пластинчатые конвейеры представляют собой транспортирующие устройства непрерывного действия. Они применяются для транспортирования сыпучих и штучных грузов между рабочими местами при выполнении различных технологических операций, там, где применение ленточных конвейеров ограничено или невозможно. Основными частями пластинчатого конвейера являются: настил, состоящий из отдельных пластин (грузонесущий элемент); тяговых цепей, к которым крепится настил; приводная станция, состоящая из электродвигателя, редуктора, различных передач (муфт); металлоконструкция, включающая направляющие для поддержания цепей; натяжная станция. В комплект конвейера могут входить загрузочные и разгрузочные устройства, контрольные и измерительные приборы и т.д.

Схемы трасс пластинчатых конвейеров могут быть: горизонтальные, наклонные: угол наклона до 35-45º или горизонтально-наклонные, т.е. все те схемы, которые имеют ленточные конвейеры. Допускается изгиб конвейера в горизонтальной плоскости радиусом 3-10 м.

Скорость движения ходовой части пластинчатого конвейера зависит от его производительности и характеристики перемещаемого груза и принимается от 0,01 до 1 м/с. Обычно скорость ходовой части проектируют 0,05-0,2 м/с.

Тяговым элементом пластинчатых конвейеров служат две тяговые пластинчатые цепи с шагом 63, 80, 100, 160…, 800 мм. Изготавливают цепи типа 1 - втулочные, 2 - роликовые, 3 - катковые с гладкими катками (без реборд), 4 - катковые с ребордами на катках. Цепи всех типов изготавливают в трех исполнениях: 1 - неразборные - индекс М (с двухсторонней расклепкой сплошных валиков и запрессованными втулками), 2 - разборными - индекс М (с разъемным креплением втулок и сплошных валиков на лысках) и 3-неразборными с полыми валиками - индекс МС.

Использование бескатковых цепей приводит к необходимости установки катков к звеньям цепи через 400-800 мм. Такие выносные катки легко обслуживать, ремонтировать и смазывать, для их замены не требуется снимать цепи.

Катки служат опорными элементами, при помощи которых силы тяжести настила и транспортируемого груза передаются на направляющие пути конвейера. Катки бывают с ребордами и без них, как металлические, так и пластмассовые.

Настил является грузонесущим элементом пластинчатого конвейера и имеет различную конструкцию в зависимости от характеристики транспортируемого груза. В легкой промышленности наиболее часто используют следующие типы настилов: плоский разомкнутый, плоский сомкнутый и бортовой волнистый. Пластины плоских настилов изготавливают из дерева, полимерных материалов и стали. Основными размерами настила являются ширина и высота бортов, если они имеются.

Натяжное устройство - винтовое или пружинно-винтовое. Ход ползуна в натяжном устройстве принимается в зависимости от шага тяговой цепи. Одну из звездочек натяжного устройства закрепляют на валу на шпонке, а другую - свободно для возможности самоустановки по положению шарниров цепи. Концевые части выполняют в виде привода и натяжного устройства, а среднюю часть для опоры настила в виде отдельных секций металлоконструкции длинной 4-6 м. В качестве направляющих для катков тяговых цепей служат уголки или трубы.

1. Применение пластинчатых конвейеров

Впервые пластинчатый конвейер c приводом от парового двигателя был применён в Pоссии в 1878 на золотодобывающих промыслах Bерхнеамурской компании. B 50-x гг. 20 в. Пластинчатый конвейер получили широкое использование на зарубежных угольных шахтах для транспортирования угля по горизонтальным и наклонным выработкам.

Пластинчатые конвейеры применяются в транспортирование горной массы. Транспортировки тяжёлых единичных грузов, которые невозможно транспортировать ленточными конвейерами: крупнокусковая руда, горячий агломерат, известняк, горячие заготовки и др.

Различают пластинчатые конвейеры общего назначения и специальные. К последним относятся конвейеры с пространственной трассой, разливочные машины для металла, пассажирские эскалаторы, линии розлива и упаковки.

Разновидность пластинчатых конвейеров - багажная карусель, установлена в большинстве современных аэропортов в помещениях выдачи багажа. Их также встраивают в некоторые сельскохозяйственные машины. Пластинчатые конвейеры применяют в качестве технологических на автомобильных производствах и во многих других отраслях.

Конвейеры, в которых для перемещения груза используются силы инерции (качающиеся, сотрясательные и вибрационные), в настоящее время не применяются. Ряд их разновидностей используется в виде питателей. Пластинчатые питатели (дл. 5-15 м, ширина пластинчатого полотна 1200-1600 мм), применяемые для равномерной подачи различных сыпучих грузов из бункеров, крупнокусковой абразивной руды в дробилки и дроблёной руды из-под дробилок. B пластинчатых питателях тяжёлого типа грузонесущее полотно перемещается по стационарным роликам, установленным на подшипниках скольжения, к которым централизованно подаётся смазка. Cкорость перемещения полотна 0,1-0,35 м/c.

Преимущества возможность транспортирования более широкого (по сравнению с ленточными конвейерами) ассортимента грузов, способность транспортирования грузов по трассе с крутыми подъёмами (до 35°-45°, а с ковшеобразными пластинами - до 65°-70°), возможность транспортирования грузов по сложной пространственной траектории, высокая надёжность.

Недостатки малая скорость движения грузов (до 1,25 м/с), как и у других цепных конвейеров, большая погонная масса конвейера, сложность и дороговизна эксплуатации из-за наличия большого количества шарнирных элементов в цепях, требующих регулярной смазки, больший расход энергии на единицу массы транспортируемого груза.

. Пластинчатый конвейер

Пластинчатые конвейеры включают в себя рабочий орган, состоящий из одной или двух тяговых цепей, выполняющих функцию тягового органа, и пластинчатого полотна, состоящего из отдельных пластин, что придает ему определенную гибкость в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Пластинчатые конвейеры могут работать на криволинейных трассах с малыми (около 10 м) радиусами закруглений; имеют малое сопротивление перемещению грузонесущего органа; допускают установку промежуточных приводов, что увеличивает длину транспортирования без перегрузок; могут применяться при повышенных (до 40°) углах наклона, если пластины снабжены выступами или поперечными перегородками.

Пластинчатый конвейер (рис. 1) состоит из грузонесущего полотна 3, ходовых или стационарных роликовых опор 4, тягового органа 6, направляющих 5 для верхней и нижней ветвей пластинчатого полотна, металлоконструкции става 2, приводной 1 и натяжной станций. Последняя при наличии хвостового привода не устанавливается.

Грузонесущее полотно состоит из несущих пластин и ходовых кареток. Пластины изготовляют горячей или холодной штамповкой из листовой стали.

Пластины имеют трапециевидное или прямоугольное поперечное сечение. Ширину пластин принимают 500-800 мм (для пластинчатых питателей до 2000 мм), высоту бортов - в пределах 50-200 мм. Пластины крепят к тяговой цепи в одной или двух точках. Между собой пластины соединяют встык или внахлестку.

Пластины, снабженные ходовыми роликами, называют ходовыми каретками. Ходовые ролики крепят на консольных полуосях или сквозных осях. Диаметр ходовых роликов принимают равным 100 - 120 мм. Ролики снабжают ребордами. Шаг ходовых кареток устанавливают в зависимости от натяжения тяговой цепи и принимают кратным длине несущих пластин и шагу тяговых цепей. Опорный став пластинчатого конвейера состоит из верхних и нижних направляющих для ходовых роликов, опорных стульев и поперечных связей. Направляющие выполняют из швеллеров, уголков, рельсов или двутаврового профиля. Длина секций става 3-3,5 м.

Приводные устройства пластинчатых конвейеров, так же как и скребковых, состоят из приводного вала с одной или двумя звездочками, редуктора, гидромуфты и электродвигателя. Натяжное устройство применяют винтового или гидравлического типа. При помощи натяжного устройства создают предварительное натяжение тяговой цепи (~ 4000 Н) с целью исключения чрезмерного провеса пластинчатого полотна между ходовыми каретками и слабины цепи при сходе с приводной звездочки.

Ширина пластинчатого полотна В (мм) должна удовлетворять условию: В > 1,5 а_mах, где а_mах - максимальный размер наибольшего куска транспортируемого груза, мм.

3. Более подробный анализ составляющих на примере горизонтального пластинчатого конвейера

Горизонтальный пластинчатый конвейер (рис. 2) состоит из двух тяговых пластинчатых цепей 2, к которым крепят металлические пластины 3 настила, снабженные бортами. Цепи с закрепленным на них настилом снабжены ходовыми катками 4, которые перемещаются по продольным направляющим шинам 5. Они опираются на станину 6 и жестко с ней связаны. На концах станины закреплены приводные звездочки 1, соединенные муфтами с редуктором 11 и электродвигателем 12, и натяжные звездочки 5 с винтовым натяжным устройством 9.

Конвейер загружают через воронку 7, а разгружают через концевую звездочку и воронку 10.

Настил выполняет роль грузонесущего элемента. Определяющим в конструктивном исполнении настила является вид груза, подлежащего транспортированию. В зависимости от конструкции настила ходовой части устанавливают следующие типы конвейеров. Конвейеры каждого типа изготовляют в двух исполнениях: с ходовой частью с катками и с ходовой частью без катков (катки (опорные ролики) являются элементом конструкции).

Тяговым элементом пластинчатых конвейеров являются, как правило, две пластинчатые катковые цепи. Катки, служащие ходовыми опорными устройствами для цепи и настила, устанавливают на подшипниках скольжения или качения. Катки могут быть гладкими, с одной или двумя ребордами, в зависимости от типа направляющих шин.

Направляющие шины в зависимости от величины нагрузок изготавливают из уголков, швеллеров, рельс. Конструкция звездочек или блоков определяется видом тягового элемента.

В качестве натяжных устройств в пластинчатых конвейерах используют винтовые или пружинно-винтовые устройства, которые обычно ставят на концевых звездочках. Причем в двухцепных конвейерах одну из концевых звездочек насаживают на вал без шпонки, что обеспечивает ее самоустановку по положению шарниров цепи.

Привод пластинчатого конвейера состоит из звездочек, редуктора и электродвигателя. Приводные звездочки конвейеров имеют 5 - 8 зубьев.

Основные параметры и размеры конвейеров (ширина настила, высота бортов, скорость ходовой части и номинальная производительность) регламентируются ГОСТ 22281-76.

4. Расчет пластинчатого конвейера

Определяют ширину настила, выбирают тяговый элемент и находят мощность электродвигателя.

При определении ширины плоского настила без бортов слой груза в нем имеет в сечении форму треугольника (рис. 4. а). Площадь поперечного сечения груза (м²) определится как

₁ = C₁*b*h₁/2 = C₁*b²*tg(φ₁)/4 = 0,18*B²_н*С₁*tg(φ₁) (1)

где b - ширина основания груза, лежащего на настиле; b = 0,85В_н; В_н - ширина настила, м; h₁ - высота слоя груза, м; С₁ - коэффициент, учитывающий уменьшение площади поперечного сечения груза при его поступлении на наклонный участок транспортера (табл. 2); φ₁ - угол при основании треугольника; φ₁ = 0,4*φ; φ - угол естественного откоса.

Используя формулу

=3,6*F*p_м*υ,

производительность (т/ч) пластинчатого конвейера с учетом формулы (1) можно записать как

Q = 3,6*F₁p_мυ = 0,648*B_н²*С₁*р_м*υ*tg(φ).

Тогда ширина настила без бортов будет (м)

= √(Q/(0,648*С₁*р_м*υ*tg(φ)))

При настиле с бортами (как подвижными, так и неподвижными, (рис. 4. б, в) площадь поперечного сечения груза на настиле складывается из площадей

= F₂ + F₃ = B_нбh₂C₁/2 + B_нбh₃

При коэффициенте заполнения желоба, образованного настилом и бортами (ψ = h₃/h), который принимают равным 0,65…0,80, будем иметь (м²)

= 0,26*B²_нб*C₁*tg(φ₁)+B_нб*h*ψ

Используя эту и формулу Q=3,6*F*p_м*υ, получим выражение для определения массовой производительности (т/ч) пластинчатого конвейера, имеющего настил с бортами,

= 3,6*F*p_мυ = 0,9*В_нб*p_м*υ*[B_нб*C₁*tg(φ₁)+4*h*ψ]

Из этой формулы можно определить ширину настила, задавшись всеми необходимыми параметрами и высотой борта h. Решая квадратное уравнение, получим (м)

Можно, задавшись B_нб, определить h. Полученные значения ширины настила и высоты бортов округляют до ближайших больших по государственному стандарту, а скорость тягового элемента пересчитывают. Ширину настила при транспортировании штучных грузов выбирают в зависимости от габаритов груза так же, как и для ленточных.

Скорость тягового элемента при определении геометрических параметров пластинчатого конвейера принимают в пределах 0,01…1,0 м/с, так как его работа с большими скоростями приводит к значительному увеличению динамических усилий.

Тяговый расчет пластинчатого конвейера выполняют аналогично расчету ленточного. Однако ввиду того что закон Эйлера к приводу цепного конвейера неприменим, при его расчете необходимо задаться величиной минимального натяжения тягового элемента. Обычно рекомендуют принимать S_min= 1000…3000 Н.

Сопротивления перемещению тягового элемента с прямым настилом и движущимися бортами определяют по выражениям

(W_пр=(q+q_k) gL (fcosα±sinα)) или (W_пр=g (q+q_k) (ω₁L_г±H)).

Величина нагрузки q₀ для пластинчатых транспортеров

₀=(q+q_k),

где q_k - сила тяжести 1 м тягового элемента с настилом. Величину q_k (кг) ориентировочно можно определить по выражению

_k=60В_н+А_п

где коэффициент А_п принимают по таблице. 3.

Коэффициент сопротивления движению ходовых катков по направляющим можно вычислить по формуле или выбрать по таблице 4.

Примечание. Меньшие значения относятся к тяжелым цепям с катками увеличенного диаметра.

В конвейерах с неподвижными бортами (рис. 4. б), перемещающих сыпучие грузы, необходимо учитывать дополнительные сопротивления, возникающие от трения груза о борта. Рекомендуется следующее выражение для определения этих сопротивлений (Н):

_б = fh²p_мgK_бl_б

где f - коэффициент трения груза о стенки борта; K_б - коэффициент, учитывающий уменьшение горизонтального давления от слоя груза на стенки бортов;

_б=υ+l, 2/l+sinφ;

Далее выбирают тип тягового элемента, определяют размеры звездочек, мощность электродвигателя. При выборе типа цепи следует учесть, что если передача тягового усилия осуществляется двумя цепями, то тяговое усилие (Н) на одну цепь определяют с учетам неравномерности распределения его между цепями:

_ст1=1,15S_ст/2

При скорости транспортирования более 0,2 м/с цепь следует подбирать по полному расчетному усилию с учетом динамических нагрузок по формуле

Sp=S+m60υ²/z₂t_ц

5. Пример расчёта пластинчатого конвейера

Исходные данные: перемещаемый груз - мешки с мукой массой G_г = 60 кг, размеры мешка 250Х450Х900 мм, производительность Q = 300 шт./ч, коэффициент неравномерности К_н=1,5. Схема трассы и размеры конвейера приведены на рисунке. 5. а.

. Исходя из размеров груза и угла наклона конвейера, принимаем бортовой плоский настил шириной В_н=500 мм и высотой борта h=100 мм.

. Определяем расчетную производительность конвейера

_p = Q*K_н = 300*1,5 = 450 шт./ч.

. Задаемся скоростью тягового элемента υ=0,2 м/с. Тогда расстояние между транспортируемыми мешками определится как

a = 3600*υ/Q_p = 3600*0,2/450 = 1,6 м.

. В качестве тягового элемента принимаем две пластинчатые катковые цепи с катками на подшипниках скольжения.

. Определяем массу, приходящуюся на 1 м, от груза

=G_г/a=60/1,6=37,5 кг/м

настила с тяговым элементом по формуле

_k=60В_н+А_п

_к=60*0,5+40=70 кг/м, где коэффициент A_п взят по таблице для легкого настила при В_н=0,5 м.

. Выполняем тяговый расчет конвейера, принимая за точку с минимальным натяжением точку 2 (рис. 5. а), так как на участке 1-2 величина L_г2ω_x.к<q₀H. Полученные данные сводим в таблицу. 5.

По величинам натяжений в характерных точках строим диаграмму натяжений тягового элемента (рис. 5. б). Максимальным натяжением будет натяжение в точке 8. По этому натяжению определяем величину нагрузки, действующей на одну цепь, с учетом формулы

_ст1=1,15S_ст/2

Принимая коэффициент запаса прочности n_ц=10, определяем величину разрушающей нагрузки по формуле (S_раз=S_maxn_ц)

_paз = 1,15*n_ц*S₈/2 = 1,15*15945*10/2 = 91683 Н.

По величине S_paз подбираем катковую цепь M112-4-160-2 ГОСТ 588-81 с t_ц=160 мм, d_ц=l5 мм. Для выбранной цепи S_paз по государственному стандарту равна 112 кН. Так как скорость тягового элемента невелика, то динамическую нагрузку, действующую на цепь, не учитываем.

. Величина тягового усилия будет

Р = (S₈-S₁)*ξ = (15945 - 1340)*1,06= 15470 Н.

конвейер сопротивление пластинчатый электродвигатель

8. Мощность электродвигателя при передаточном механизме с η=0,8 будет N=15470*0,2/(1000*0,8)=3,9 кВт.

По величине N из каталога выбираем электродвигатель 4А112МВ6УЗ с N_д=4,0 кВт и n_д=950 об/мин.

Список литературы

1. Зайцев А.Н., Методические указания к курсовому проекту по ПТУ «Пластинчатый конвейер», МТИЛП, 1992.

2.       Андреенков Е.В., Лобанов В.А., Токарев М.В., Методические указания по выполнению курсового проекта по «Прикладной механике», МТИЛП, 1992.