15.3. ОСНОВЫ ТЕОРИИ КАЧАЮЩИХСЯ КОНВЕЙЕРОВ
Режимы работы качающихся конвейеров [17] определяются коэффициентом режима работы Г, который характеризует динамические нагрузки на элементы конвейера и кинематику движения груза на несущем элементе:
(15.4)
где а — амплитуда колебаний грузонесущего элемента, м; — угловая скорость возбудителя колебаний, рад/с; — угол направления колебаний (см. рис. 15.2, 15.6); — угол наклона грузонесущей плоскости к горизонту; g=9,81 м/с2. Для горизонтальных конвейеров.
При Г менее 1 груз будет лежать на колеблющейся плоскости, и перемещаться, не отрываясь от нее (режим инерционных конвейеров); при Г более 1 груз будет отрываться от колеблющейся плоскости и перемещаться микробросками (режим вибрационных конвейеров); при Г=1 условия движения груза будут неопределенными.
Для вибрационного конвейера оптимальные значения Г, при которых обеспечивается наиболее эффективное движение частиц груза при минимальных динамических нагрузках, находятся в пределах 1...3.3. Рекомендуемые значения коэффициента Г приведены в табл. 15.3.
В качающихся конвейерах с постоянным давлением груза на дно желоба (см. рис. 15.1) процесс перемещения груза состоит из отдельных этапов. В период времени t1 прямого хода желоба находящийся в нем груз движется вместе с ним без скольжения. Начиная от точки А груз по инерции продолжает двигаться вперед с некоторым замедлением даже и при обратном ходе желоба, который как бы выскальзывает из-под груза. На участке В — С груз скользит по желобу назад, а на участке С — D движется назад вместе с желобом. Груз движется вперед в течение времени t1 + t2 и назад — в течение небольшого промежутка времени t3 + t4.
Табл. 15.3. Значения коэффициента Г [к формуле (15. 4)]
|
Конструкция конвейера
|
Тип привода
|
Вид груза |
|
|
пылевидный и порошкообразный |
кусковой |
||
|
Однотрубные (одножелобные) легкого и среднего типов (при т/ч) подвесной и опорной конструкций То же, тяжелого типа (при Q>50 т/ч) Двухтрубные и однотрубные уравновешенные, легкого и среднего типов (при т/ч и м) То же, тяжелого типа (при Q>50 т/ч и L>20м) |
Центробежный или электромагнитный То же Эксцентриковый
То же |
3,0...3,3
2,0...2,5 1,6...2,8
1,3...2,5 |
2,8...3,0
1,8...2,3 1,5...2,5
1,2...2,0 |
Время t3+t4 должно быть минимально, чтобы в итоге обеспечивалось перемещение груза вперед за весь период времени Г. Груз будет двигаться вместе с желобом при условии где аж — ускорение желоба, fo — коэффициент трения груза по желобу в покое. Груз будет скользить по желобу вперед при условии , где fд — коэффициент трения груза по желобу в движении. Давление груза на дно желоба, а также сила трения между ними постоянны.
Средняя скорость движения груза по горизонтальному желобу (м/с)
(15.5)
где S — путь (м), проходимый грузом за один оборот вала кривошипа, определяемый по диаграмме скорости (см. рис. 15.1, в), и равный заштрихованной площади фигуры АСВА, ограниченной кривой скорости и абсциссой времени:
(15.6)
где и — масштабные коэффициенты скоростей и времени, м/(с.мм), с/мм; А —площадь фигуры АСВА, мм2; nкр —частота вращения приводного вала, мин-1.
Диаграммы скоростей и ускорений, приведенные на рис. 15.1, строятся графоаналитическим методом, излагаемым в курсе теории механизмов и машин.
Радиус ведущего кривошипа, а следовательно, и амплитуду колебания желоба принимают г=а=50...15О мм; частота вращения ведущего вала (частота колебаний) —40...50 мин-1.
В горизонтальных конвейерах (см. рис. 15.2) для обеспечения перемещения груза вперед при прямом и обратном ходе ускорение желоба выбирается таким, чтобы: а) груз не отрывался от желоба и б) сила инерции груза в период замедления прямого хода желоба (участок АВ) была больше силы трения груза о желоб и обеспечила бы грузу движение вперед также и при обратном ходе желоба. Первое условие обеспечивается при
(15.7)
второе условие — при
(15.8)
где nкр — частота вращения кривошипа, мин-1 (рекомендуется nкр = 300...400 мин-1); а — амплитуда колебания желоба, равная радиусу кривошипа, м: а=r= 10...20 мм.
При соблюдении этих условий груз будет двигаться вперед со скоростью отдельно от желоба. Средняя скорость движения груза в горизонтальном желобе (м/с)
(15.9)
где fд — коэффициент трения груза о дно желоба в движении (для угля и руды fд=0,35).
Частота и амплитуда колебаний вибрационных конвейеров выбираются из табл. 15.4 в зависимости от типа привода и транспортируемого груза.
На виброконвейерах среднего и тяжелого типов преимущественно применяется резонансная настройка упругой системы, при которой частота возмущающей силы вибропобудителя (вибратора, вибропривода) и частота собственных колебаний упругой системы о совпадают или их отношение находится в пределах 0,85... 1,25. При этом обеспечивается малый расход энергии при установившейся работе конвейера, его высокая производительность, однако требуются значительные пусковые усилия из-за большой жесткости упругой системы.
При зарезонансной настройке, когда >>о, жесткость упругой системы невысокая, пусковые усилия невелики, однако имеет место повышенный расход энергии при установившемся режиме работы конвейера. При пуске и остановке конвейера, когда система проходит через область резонанса, возможно значительное увеличение напряжений в ее упругих элементах. Зарезонансная настройка применяется для подвесных конструкций и в опорных конвейерах легкого типа. Дорезонансная настройка (<<о) применяется редко.
В соответствии с ИСО 1815—75 и ИСО 1049—75 число колебаний в минуту и соответствующий ход (амплитуда) а (мм) подвесных виброконвейеров должны выбираться из ряда: при частоте колебаний 750, 1000, 1500, 3000 и 6000 ход соответственно должен находиться в. пределах 5...32; 2.5..17; 1.2...8; 0.3...3 и 0.07...1.
Угол направления колебаний принимается в зависимости от их частоты: при частоте, большей или равной 1000 мин-1, =20...25°, при частоте, меньшей 1000 мин-1, =30...35°, в среднем принимают =30°.
Табл; 15.4. Амплитуда и частота колебаний вибрационных конвейеров
|
Тип привода-вибропобудителя
|
Частота колебаний, мин-1
|
Амплитуда колебаний для грузов, мм |
|
|
пылевидных и порошкообразных |
кусковых |
||
|
Электромагнитный |
3000 |
0,75...1,2 |
0,75...1,0 |
|
Электромеханические: |
|
|
|
|
центробежный |
2800 |
0,8...1,2 |
0,8...1,0 |
|
дебалансный |
1500 |
2...4 |
1,5...2,5 |
|
Центробежный: |
|
|
|
|
направленного действия |
1500...1000 |
2...4 |
2...3 |
|
эксцентриковый |
800...450 |
5...15 |
4...8 |
Табл. 15.6. Значения коэффициентов k1 и k2
|
Вид насыпного груза |
Размер частиц, мм |
Влажность, % |
k1 |
k2 |
|
Кусковой Зернистый Порошкообразный Пылевидный |
10...200 0,5...10 0,03...0,5 Менее 0,05 |
__ 0,5...10 0,5...5 0,8...5 |
0,9...1,1 0,8...1,0 0,4...0,5 0,2...0,5 |
1,5...2,0 1,6...2,5 1,8...3,0 2...5 |
Скорость транспортирования груза в вибрационных конвейерах (м/с)
(15.10)
(знак минус в скобках — при транспортировании груза вверх, а знак плюс — соответственно вниз).
Для горизонтальных Конвейеров а=0 и
(15.11)
Эмпирические коэффициенты k1 и k2, зависящие от физико-механических свойств транспортируемых грузов, приведены в табл. 15.5.
В этой таблице меньшие значения коэффициента k1 и большие значения коэффициента k2 относятся к грузам с частицами меньших размеров.