Міністерство освіти і науки України
Київський національний університетбудівництва і архітектури
ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ
з історії інжинерної діяльності
на тему:
Ковшові елеватори
Студента 1 курсуФакультету автоматизації
будівельного виробництва
Гр. БМО-12
Малюшицького Д.А.
Зміст
TOC o «1-3» 1. Класифікація… PAGEREF _Toc517490274 h 2
2. Будоваелеваторів… PAGEREF _Toc517490275 h 2
3. Елементиковшових елеваторів… PAGEREF _Toc517490276 h 5
Глибокі… PAGEREF _Toc517490277 h 7
4.Визначення продуктивності і потужності привода ковшових елеваторів PAGEREF _Toc517490278 h 10
5.Розвантаження ковшів елеваторів… PAGEREF _Toc517490279 h 11
6. Списоквикорастинної літератури.… PAGEREF _Toc517490280 h 14
КОВШОВІ ЕЛЕВАТОРИ1. Класифікація
У ковшових конвеєрах матеріал переміщується в окремих судинах -ковшах,закріплених на тяговому елементі конвеєрної гумовотканинної стрічки чи на ланцюгах.
Ковшові конвеєри розділяють на ковшові елеватори, що переміщують матеріал увертикальному чи круто похилому напрямку, і конвеєри, що переміщують матеріалпо просторовій кільцевій трасі. У будівництві застосовують тільки ковшовіелеватори, що є, власне кажучи, підйомниками, що переміщують матеріал у ковшахбезупинним потоком.
2. Будова елеваторів
Мал.1
а – стрічкового з розставленими ковшами; б – двохланцюговогоз розставленими ковшами; в – одноланцюгового з зімкнутими ковшами; г – похилого ззімкнутими ковшами в кожусі; д – відкритогопохилого з зімкнутими ковшами.
Ковшовий елеватор має нескінченний замкнутий тяговий елемент 2 (мал. 1, a),на якому з рівними інтервалами закріплені ковші 1. Тяговим елементом є стрічки(мал. 1, а), чи один або два ланцюги (мал. 1, б, в). Стрічка обгинає приводний3 і натяжний 4 барабани, закріплені у верхній і нижній частинах елеватора.Ланцюг обгинає закріплені в цих же місцях зірочки. У прольоті, між крайнімиточками, тяговий елемент у вертикальних елеваторах невеликої висоти опор немає. У похилому і високому вертикальному елеваторах стрічка спирається нанапрямні ролики. Ланцюги котяться роликами по направляючим (мал. 1, г) чиспираються, так само як і стрічка, на напрямні ролики (мал. 1, д). Елеваторзакритий металевим кожухом з вікнами для огляду і складається з окремих секцій.Похилі елеватори іноді бувають відкритими, без кожуха (мал. 1, д).
З кожухом у місцях завантаження і розвантаження з'єднуютьсязавантажувальний і розвантажувальний башмаки. Привод барабана чи зірочокрозміщується у верхній частині елеватора. Вал нижнього барабана чи зірочкиобертається в підшипниках, що переміщуються, зв'язаних із гвинтовим натяжнимпристроєм.
Елеватори застосовують для транспортування матеріалу на висоту до 35 м припродуктивності до 100 м3/ч. Найбільш доцільно використовувати їх для заповненнявисоких сховищ — силосів чи бункерів.
Розрізняють елеватори швидкохідні зі швидкістю тягового елемента 1,25...2,5м/с і тихохідні зі швидкістю 0,4...1 м/с. Швидкохідні елеватори застосовуютьсядля транспортування порошкоподібних, дрібно- і середньо шматкових матеріалів; тихохідні — для транспортуваннясередньо шматкових абразивних, крупно шматкових і погано рухливих матеріалів.
Основні параметри стаціонарних вертикальних ковшових елеваторів загальногопризначення приведені в ГОСТ 2036—77*. Ковші кріпляться до тягового елемента іззазорами (у швидкохідних елеваторах з розставленими ковшами) чи впритул один доіншого (у тихохідних елеваторах із зімкнутими ковшами).
Завантаження ковшів швидкохідних елеваторів відбувається при проходженніними нижнього (завантажувального) башмака шляхом зачерпувания (мал. 1, а, б), атихохідних — шляхом засипання матеріалу в ківш (мал. 1, б, м, д). Розвантаженняковшів у тихохідних елеваторах здійснюються гравітаційним шляхом, тобтоприродним висипанням матеріалу, що транспортується, у лоток при повороті ковшівнавколо верхньої чи зірочки барабана. У швидкохідних елеваторах розвантаженняковшів відбувається шляхом викидання матеріалу з них під дією виникаючої приповороті ковша навколо барабана чизірочки відцентрової сили. Проміжними є елеватори з гравітаційно-відцентровимрозвантаженням. (мал. 1, б), у яких при розвантаженні матеріал в основномувисипається, але деяка його частина, близька до віддаленої поверхні ковша,викидається під дією відцентрової сили. У таких (переважно ланцюгових)елеваторах доцільно розміщувати ковші між ланцюгами і відхиляти їх напрямнимироликами.
Різновидом ковшових елеваторів є підйомникибезперервної дії для штучних вантажів. У цих пристроях до тягових ланцюгівзакріплюються не ковші, а шарнірно підвішені площадки-колиски (мал. 2, а), щодозволяє не тільки піднімати, але й опускати вантаж. Такі елеватори називаютьлюльковими. При твердому кріпленні полиць до тягових ланцюгів елеваторвиконують похилим (мал. 2, б) і використовують переважно для підйому різнихштучних вантажів, що подаються самопливом на полки і самопливом скочуються зних. Такі елеватори використовують в основному як вантажно-розвантажувальніпристрої.
Елеватори застосовують також як пасажирські підйомники безперервної дії(мал. 2, в). Кабіни для пасажирів підвішують шарнірно до двох ланцюгів, щозабезпечує їх вільне проходження через верхні і нижні зірочки. Щоб не робитизірочки занадто великого діаметра (0,5 Dзв > Hкаб, деDзв — діаметр зірочки; Hкаб — висота кабіни), у кожнімланцюзі їх зміщають одна відносно іншої, а кабіни підвішують до ланцюгів удіагонально розміщених точках. Для можливості входу в кабіну і виходу з її находу швидкість тягового елемента приймають рівній до 0,3 м/с, тому пропускназдатність подібних пасажирських елеваторів невелика і їх доцільно застосовуватипри невеликих розосереджених пасажирських потоках в адміністративних будинках.3. Елементи ковшових елеваторів
Ковші. В елеваторах для насипних матеріалів застосовують напівкруглі розставлені (дрібні і глибокі) і зімкнуті(гострокутні й округлені трапецеїдальні) ковші (мал. 3).
Дрібні напівкруглі ковші (мал. 3, а) використовують для транспортуваннясипучих матеріалів, що мають малу рухливість (порошкова крейда й ін.); глибокінапівкруглі ковші (мал. 3, б) — для добре сипучих матеріалів (піску, цементу, щебеню та ін.), гострокутні (мал. 3,б, г) для середньо і крупно шматкових матеріалів (крупного щебеню та ін.).Закруглені трапецеїдальні ковші (мал. 3, д) застосовують для транспортуваннятих же матеріалів, що і гострокутні, але при більшій продуктивності і прибічному кріпленні до тягового елемента. Гострокутні і трапецеїдальні ковшівстановлюють на тяговому елементі впритул один до другого; вони мають бортовінапрямні для матеріалу, що висипаючись при розвантаженні скачується по переднійстінці перед розташованим перед ним ковшем. Задні стінки цих ковшів маютьвисоту, рівну чи кратну кроку ланцюгового тягового елемента.
3
Ковші характеризуються місткістю (табл. 1.) і габаритними розмірами.
Ширина ковша, мм
Розставлені напівкруглі
Зімкнуті
Крок, мм Глибокі
Дрібні
Крок, мм
Гострокутні
Закруглені
і, л
і, л
100
125
160
200
250
320
400
500
650
200
320
320
400
400
500
500
630
630
0,2
0,4
0,6
1,3
2,0
4,0
6,3
12,0
16,8
0,1
0,2
0,35
0,75
1,4
2,7
4,2
6,8
11,5
160
200
200
250
320
400
500
630
630
0,65
1,3
2,0
4,0
7,8
—
—
—
—
—
—
—
6,4
14,0
28,0
60,0
118,0
148,0
Розрахунковим параметром є лінійна місткість ковша q = і/t (де і —місткість ковша, л; t — крок ковшів, м).
Ковші прикріплюють до тягового елемента задніми стінками, до стрічок — болтами з потайними голівками, до ланцюгів — куточками на болтах чи заклепках.
Ковші зварюють з листової сталі товщиною 2...6 мм, робочу кромку, яка зачерпує, підсилюють зварюваннямдо неї смуги з твердої зносостійкої сталі.
Тяговий елемент. У стрічкових елеваторах як тяговий орган використовуютьсягумовотканинні стрічки за ГОСТ 20—85 шириною, що перевищує на 25...50 мм ширинуковша. Число прокладок у стрічці визначається розрахунком. Діаметри барабанівобчислюють як і для стрічкових конвеєрів. Можна застосовувати і гумовотканинніремені (для малих елеваторів).
У ланцюгових елеваторах як тяговий елемент використовують лан- цюги здовгих кілець за ГОСТ 588—81 із кроком 100… 630 мм. Для ковшів шириною до250 мм застосовується один ланцюг, при більшій ширині — два. Розміри ланцюгіврозраховують. Число зубів зірочок приймають рівним 6...20.
Натяжний пристрій. У стрічкових і ланцюгових елеваторах натяжні пристрої(тільки гвинтові) встановлюють у башмаку (мал. 4); хід пристрою 0,2...0,5 мвідповідає 1,0...1,5 кроку ланцюга в ланцюговому елеваторі і 0,01...0,02довжини стрічкового елеватора, тому що при великому переміщенні натяжногобарабана в башмаку поступово накопичується матеріал і ускладнюється завантаженняелеватора.
Зусилля натягу приймають мінімальним, тому що при вертикальномурозташуванні тягового елемента і ковшів їхня власна вага забезпечує достатнійнатяг.
Привод. Механізм привода розміщаються на голівці — верхній частиніелеватора (див. мал. 4). Барабан чи зірочки приводяться електродвигуном черездвоступінчастий редуктор. При великих передаточних числах застосовуютьдодаткову зубчасту, рідше — клиноремінну передачу.
Запобіжні пристрої. Для утримання тягового органа з ковшами від падіння приобриві і від зворотного ходу при випадковому вимиканні двигуна застосовуютьобмежники зворотного ходу.
У стрічкових елеваторах використовують обмежникихрапового типу (мал. 5), установлювані на ведучому валу барабана. При наявностівідкритих крупномодульных передач можна застосовувати валикові зупинники у видівільно насадженого на проміжному валі і затягнутого пружиною повідця, щозаклинюється при зворотному ході між шестірнями.
У ланцюгових елеваторах, крім обмежника зворотного ходу, використовуютьутримуючі ланцюг, що обірвався, однобічні поворотні кулачки, що взаємодіють ізшарнірами ланцюга.
При спрацьовуванні запобіжних пристроїв зв'язані з ними ричажкові кінцевівимикачі привода елеватора виключають електродвигун.4. Визначення продуктивності іпотужності привода ковшових елеваторів
Продуктивність ковшового елеватора визначається за приведеною ранішеформулою: Пм = 3,6υpiε/t, причому, коефіцієнт наповненняковшів ε може бути прийнятий узалежності від матеріалу і типу ковшів у межах 0,5...0,9 (менші для крупношматкових матеріалів). Виходячи з цієї формули визначають розподілену місткістьковшів, за якою і вибирають ківш, що характеризується шириною і типом.
При транспортуванні кускових матеріалів максимального розміру амахповинний бути правильно обраний виліт ковша max, де ξ—коефіцієнт, що характеризує число з групи найбільшихшматків (необхідно приймати ξ= 2 при с
Перетворюючи базову формулу для визначення потужності привода і позначаючи кутнахилу елеватора до горизонту β, необхідну потужність (кВт) привода можнавизначити за формулою
N = 0,0027Пм (1 + ωc ctgβ + 7,4qυωc ctg β/Пм) + 367 k/H).
У вертикальних елеваторах у звязку зтим, що β= 90°,другий і третій члени перетворюються в нуль; з іншого боку, консольнерозташування вантажу і ковшів щодо тягового елемента значно збільшує витратуенергії на тертя. На зачерпування матеріалу також витрачається енергія, пропорційнаквадрату швидкості тягового елемента. Тому попередню формулу представимо увигляді:
N == 0,0027 ПмН [1 + ωc ctg β+ qT(7,4ctg β+ A) υ/Пм+ cυ2/H].
Для стрічкових елеваторів ωc≈ 0,07, для ланцюгових ωc≈ 0,11. Коефіцієнт А можнаприйняти для стрічкових елеваторів рівним 1,5, для ланцюгових із закругленимиковшами 1,1 і з гострокутними ковшами 0,85. Коефіцієнт, що характеризує втратина зачерпування, приймають рівним 0,25 для сипучих порошкоподібних і зернистихматеріалів і 0,65 для дрібних і середньо шматкових матеріалів.
Для попередніх орієнтованих розрахунків маса елементів елеватора, щорухаються, qт =kкПм(де kк ≈ 0,45 для стрічковихелеваторів, kк ≈ 0,6 для одно ланцюгових і kк≈ 0,9 для двох ланцюгових елеваторів). Для забезпечення нормальної роботиелеватора електродвигун повинен мати запас потужності:
Nдв =1.25N/ηм.
Розрахунковий натяг тягового елемента елеватора визначають так само, як длястрічкових і пластинчастих конвеєрів (див. п. 2.2.2 і п. 2.2.3), причому дляланцюгових з обліком
динамічного навантаження.5. Розвантаження ковшів елеваторів
Процес розвантаження ковшів елеваторів підкоряється загальнимзакономірностям, але має свої особливості. Під час вертикального чи похилогопідйому на матеріал діє тільки сила ваги, і він розташовується в ковшідовільно, у межах кута природного укосу в русі. При повороті відносноверхнього барабана чи верхньої зірочкивиникає відцентрова сила, під дією якої матеріал може зміщатися до зовнішньоїкрайки ковша (мал. 6). Продовживши лінію дії рівнодіючої Т сили ваги mg вантажуі відцентрової сили mω2R до перетинання з вертикаллю, одержимоподібні трикутники OAD і ВАЕ.
Отже,
OD/OA = mg/(mω2R) = g/(ω2R).
Тому що ОА = R, а ω = πn/30, то OD =h = 895/π2.
Відрізок h при даній кутовій швидкості залишається постійним у процесіобходу ковшем чи барабана зірочки і називається полюсною відстанню.
Поверхня матеріалу в ковші розташовується під кутом природного укосу в русі до нормалі, проведеної до лінії AD, іявляє собою логарифмічну спіраль, обумовлену рівнянням
R = Rое+fλ
де rо— радіус, проведений з полюса до крайки ковша;f— коефіцієнтвнутрішнього тертя; λ — поточний кут.
Це дозволяє побудувати лінії рівня матеріалу в ковші, установити можливийкоефіцієнт його заповнення і визначити характер руху матеріалу в ковші при йогорозвантаженні. З детального аналізу процесу випливає: 1) при набіганні ковша наверхній барабан чи зірочку висипанняматеріалу можливе тільки через зовнішню крайку ковша, і для запобіганнязворотного опадання матеріалу у висхідну гілку елеватора досить, щоб матеріалне рухався до зовнішньої крайки ковша в момент наскоку його на верхній барабан;2) при подальшому русі ковша й обгинання ним верхнього барабана чи зірочки, у випадку, коли h > rнар,весь матеріал у ковші може переміщатися тільки до внутрішньої стінки і, отже,буде мати місце гравітаційне розвантаження; при h
6.Список викорастинної літератури.
1 – Зенков Р.Л., Ивашов И.И., Колобов Л.Н. Машины непрерывноготранспорта. М.: Машиностроение, 1977.
2 –Конвейеры: Справочник под редакцией Ю.А.Пертена. Л.: машиностроение, 1984.
3 – ШеффлерМ., Пайер Г., Курт Ф. Основы расчета и констуирования подъемно-транспортныхмашин. Пер. с нем. М.: Машиностроение, 1980.
4 – ВайсонА.А. Подъемно-транспортные машины М. 1989.