Расчет ковшового элеватора и выбор его основных элементов

Ковши с бортовыми направляющими  и остроугольным днищем (рис, 3, в) применяют на тихоходных цепных элеваторах для транспортирования самых различных насыпных грузов — пылевидных, зернистых и кусковых. Для ковшей с бортовыми направляющими любого типа характерно только сомкнутое расположение на цепи или ленте. У обезвоживающих элеваторов ковши имеют отверстия для стока воды.

В зарубежной практике известно применение ковшей шириной до 1600 мм.

Тяговый элемент.

Тяговым элементом ковшовых элеваторов служит лента или цепь (одна или две). Применяют ленты конвейерные резинотканевые (ГОСТ 20—76) и резинотросовые такого же типа, как для ленточных конвейеров. Ковши крепят к ленте болтами со специальной головкой (рис. 4, а); чтобы головки болтов не мешали прохождению ленты на барабанах, в задней стенке ковша делают соответствующие углубления. Чтобы исключить скопление частиц груза между задней стенкой ковша и лентой, применяют резиновые прокладки (рис. 5, а) или накладки, привулканизированные к ковшу (рис. 5, б) или ленте (рис. 5, в).

Ширина ленты  должна быть на 25—150 мм больше ширины ковша; число прокладок в ленте определяют из тягового расчета, исходя из прочности ленты. Ленты рассчитывают так же, как и ленты ленточных конвейеров, но с учетом их ослабления отверстиями для болтов крепления ковшей.

Если для соединения ленты используют металлические элементы (коэффициент прочности стыка К_ст = 0,4 -=- 0,5 то такой стык получается равнопрочным по сечению, ослабленному креплением ковшей, и тогда дополнительного учета ослабления не требуется.

Для надежного  крепления ковшей лента должна иметь  не менее четырех прокладок.

 

Рисунок 4 Крепление ковшей

Рисунок 5 Крепление ковшей фирмы Беумер

Резинотросовые ленты применяют на элеваторах большой высоты с широкими ковшами. Известно также использование проволочных шарнирно-звеньевых лент, главным образом для элеваторов, транспортирующих горячие грузы.

Чаще всего  применяют пластинчатые, втулочные, роликовые и катковые (последние преимущественно для наклонных элеваторов с поддерживаемой ветвью) цепи по ГОСТ 588 — 81 с шагом 100 — 630 мм и сварные круглозвенные из круглой стали диаметром 16 — 28 мм по ГОСТ 2319 — 70 с термической обработкой звеньев. Выбор типа цепи (пластинчатой или круглозвенной) обусловливается главным образом характеристикой груза. При транспортировании пылевидных и зернистых абразивных грузов, а также грузов химической промышленности, вызывающих коррозию металла, в стандартных пластинчатых цепях возможны засорение шарниров и потеря их подвижности. Для исключения этого увеличивают зазоры между валиком и втулкой цепи до 0,4—0,6 мм, подвергают их нитроцементации, доводя поверхностную твердость до HRC 58-62.

Круглозвенные цепи имеют открытый шарнир, и наличие указанных грузов не препятствует подвижности шарниров (частицы груза не удерживаются в  них), но вызывает их заметный износ. Для  уменьшения износа применяют поверхностную термообработку звеньев на глубину 2 мм до твердости HRC 55 — 60.

Элеваторы с термически обработанными  круглозвенными цепями с центробежной и центробежно-самотечной разгрузкой нашли широкое применение для транспортирования пылевидных грузов.

Цепи к ковшам крепят при помощи уголков или фасонных звеньев на болтах или заклепках. При ширине ковшей до 250 мм применяют одну тяговую цепь с центральным креплением к задней стенке ковша (рис. 4, б), а при ширине 320 мм и выше — две тяговые цепи, присоединяемые к задней или к боковым (рис. 4, в) стенкам ковшей.

Выбор ленты или цепи для элеватора  обусловливается его производительностью, высотой подъема и характеристикой груза. Резинотканевая лента по сравнению с цепью имеет большую скорость и меньше изнашивается при транспортировании абразивных грузов, однако для нее характерны меньшие тяговое усилие и прочность крепления ковшей. Поэтому ленты применяют преимущественно в быстроходных элеваторах для транспортирования пылевидных, порошкообразных и мелкокусковых насыпных грузов малой и средней плотности, которые не оказывают большого сопротивления при загрузке зачерпыванием. Цепи применяют преимущественно при большой производительности, значительной высоте подъема, для перемещения тяжелых кусковых, а также горячих грузов, транспортирование которых на резинотканевой ленте недопустимо из-за вредного их воздействия.

Для перемещения абразивных грузов используют, по возможности, ленточные элеваторы, поскольку цепи в среде абразивных грузов быстро изнашиваются. Применение резинотросовой ленты позволяет значительно увеличить тяговое усилие и высоту элеватора. Как ленточные, так и цепные элеваторы делают с расставленными и сомкнутыми ковшами.

Привод. Привод элеваторов редукторный, размещается в верхней части элеватора. При малой мощности (до 10 кВт) применяют мотор-редукторы.

Для цепных элеваторов большой высоты перспективно применение прямолинейных промежуточных приводов.

Для ленточных элеваторов диаметр  приводного барабана Z>g определяют в зависимости от способа разгрузки ковшей проверяют по числу прокладок i в ленте и в соответствии с ГОСТ 2036 — 77 принимают из следующего ряда размеров: 250, 320, 400, 500, 630, 800 и 1000 мм. Барабаны, как правило, имеют фрикционную футеровку. Для элеваторов с пластинчатыми цепями согласно ГОСТ 2036 — 77 приводные звездочки должны иметь 5—20 зубьев. Для элеваторов с круглозвенными цепями применяют фрикционный привод и приводные блоки с ободом, имеющим гладкую фасонную выемку, или же звездочки со вставными зубцами; их диаметр выбирают из ряда нормальных диаметров барабанов и звездочек. Валы приводного барабана или звездочки вращаются в самоустанавливающихся подшипниках качения. Для предохранения от самопроизвольного обратного движения тягового элемента с ковшами при остановке элеватора приводы снабжают стопорными устройствами (остановами). В качестве последних применяют бесшумные храповые и роликовые остановы, устанавливаемые на валу приводного барабана (звездочки) или размещаемые в упругой муфте между электродвигателем и входным валом редуктора. В зарубежных конструкциях между двигателем и редуктором устанавливают гидромуфту. У элеваторов тяжелого типа в качестве останова используют также электромагнитный тормоз. В кожухе головки элеватора выполняют люки с герметичными дверцами для осмотра и ремонта.

Натяжное устройство. Применяют винтовое пружинно-винтовое или грузовое натяжные устройства; последнее может быть с непосредственным воздействием груза на вал натяжного барабана или звездочки или рычажное. Выбор типа натяжного устройства зависит от типа тягового элемента и привода и высоты элеватора. Элеваторы с круглозвенными цепями снабжают грузовыми устройствами.

Натяжное устройство размещают  на валу нижнего барабана (или звездочки) и крепят к боковым стенкам  башмака элеватора. Ход натяжного устройства составляет 200—500 мм. Для ленточных элеваторов натяжной барабан выполняют с решетчатым ободом для устранения налипания на него груза. Натяжной барабан (или звездочки) имеет обычно такой же диаметр, как и приводной.

Кожух. Нижняя часть кожуха («башмак») элеватора может быть с высоким и низким расположением загрузочного носка. Высокий носок с днищем под углом 60° к горизонту применяют при транспортировании влажных плохосыпучих грузов, а низкий (с днищем под углом 45°) — для сухих хорошо сыпучих грузов. Для обслуживания и ремонта «башмак» имеет в боковых стенках люки с герметичными дверцами. Средние секции кожуха элеватора изготовляют из листовой стали толщиной 2 — 4 мм и для жесткости окантовывают уголками в продольном направлении и по торцовым сечениям. Высота секций 2 — 2,5 м; соединяют секции друг с другом болтами, для герметичности стыков применяют прокладки.

Известны элеваторы  с бетонным кожухом.

Кожух является силовым каркасом элеватора, воспринимающим статические и динамические нагрузки. Для направления движения ходовой части в средних секциях кожуха элеватора устанавливают направляющие устройства.

Предохранительные устройства. Для  предохранения ходовой части  элеватора от падения при случайном  обрыве цепи или ленты применяют специальные предохранительные устройства: на цепных элеваторах — ловители цепи, на ленточных — соединение ковшей по боковым стенкам стальными канатами,

которые без натяжения свободно располагаются вдоль ленты; при обрыве ленты канаты исключают возможность падения ходовой части. Кроме того, на натяжных барабанах (или звездочках) элеватора устанавливают реле скорости, которое при обрыве тягового элемента выключает электродвигатель привода элеватора.

 

Расчет транспортирующей машины

 

Транспортируемый материал-известь гашеная в порошке

Расчетная производительность (т/ч)-50

Высота подъема (м)-25

Насыпная плотность (т/м3)-0,8

По табл. 12.2¹ и 12.5¹ рекомендуется для данного случая ленточный быстроходный элеватор с расставленными глубокими ковшами типа ЛГ с центробежной разгрузкой. Средний коэффициент заполнения ковша φ=0,8, рекомендуемая скорость ленты υ=1,25…2 м/с, принимаем υ=1,75 м/с

Предварительный расчет элеватора

Определение необходимой погонной вместимости ковша

где ψ − коэффициент заполнения ковша: ψ=0,8

 л/м

из таблицы 12.7¹ выбираем глубокий ковш вместимостью и шагом ковшей =500 мм

при объемной производительности элеватора 

и в соответствии с шагом ковшей из таблицы 12,3 – ширина ковша B_к=400 мм и ширина ленты В_л=500 мм.

Из табл. 4.3¹ выбираем конвейерную ленту общего назначения типа 3 с тремя(3) тяговыми прокладками прочностью 55 H/мм,(см.табл. 4.4¹) что соответствует(см.табл. 4.6¹) марке ткани прокладок БКНЛ-65. Максимально допустимая рабочая нагрузка тяговой прокладки k_р=7 H/мм.

Погонная масса груза 

 кг/м.

Толщина конвейерной ленты

 мм

при δ_П.Т=1,15 мм, δ_П.З=0, δ_Р=3 мм и δ_Н=0

Погонная масса ленты

 кг/м

Погонная масса ковшей

 кг/м

где m_КОВ=9 кг

Погонная масса ходовой части  конвейера

 кг/м

Сопротивление зачерпыванию груза

 Н

Мощность на приводном  валу элеватора

 кВт.

Окружное усилие на приводном барабане

 Н

Максимальное усилие в ленте 

Н

при f=0,1, α=π, e^fa=1,37

Необходимое число тяговых прокладок  в ленте

в расчете принято число тяговых прокладок z=3

Согласно табл. 12.3² принимаем диаметр приводного барабана D_п.б.=630 мм и проверяем его по условию

т.е условие соблюдается.

Проверяем выполнение условия обеспечения  центробежной разгрузки ковшей

 м

что незначительно отличается от принятого  диаметра приводного барабана

Выполним уточненный тяговый расчет элеватора методом обхода по контуру.

Обход начинаем с точки 1, где натяжение  F₁=F_min

Натяжение в точке 2

 Н

Натяжение в точке 3

Н

Натяжение в точке 4

 Н

Решая совместное уравнение для  F₃ и F₄, из формулы

 Н

с учетом условия

F₁=F_min=1000 Н

При этом

 Н

 Н

 Н

Наибольшее натяжение  в ленте F₃=9134,12 Н, что больше предварительно определенного значения F_max=7997,84 Н. Уточняем необходимое число прокладок

z<3

Тяговая сила на приводном барабане

 Н

Мощность на приводном валу элеватора

 кВт

Необходимая мощность двигателя

 кВт

при КПД 2-х ступенчатого зубчатого редуктора η=0,96

Из табл. .3.1³ принимаем двигатель 4А132М6У3 мощность P=7,5 кВт с частотой вращения n=870 мин^-1. Кратность пускового момента φ_п=2. Момент инерции ротора I_р=5,75·10^-2 кг·м².

Частота вращения приводного барабана

 мин^-1

Требуемое передаточное число привода

Из табл. .4.2¹ выбираем ближайший больший по мощности редуктор типа Ц2-250 с передаточным числом u_р=16,3 и мощностью на быстроходном валу Р_р=8,2 кВт.

Исходя из принятого передаточного  числа, уточняем скорость ленты

 м/с

что соответствует требованиям, изложенным в параграфе 12.2.¹

По формуле уточняем производительность конвейера

что  больше заданной производительности в допустимых пределах.

 

Для выбора соединительной муфты между  двигателем и редуктором определяем номинальный крутящий момент двигателя

 Н·м

С учетом кратности пускового момента  выбранного двигателя φ_п=2 принимаем расчетный момент муфты

 Н·м

Из табл. III. 5.6¹ выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту с номинальным крутящим моментом Т_м=250 Н·м, наибольшим диаметром D=140 мм.

Момент инерции муфты