Наша компанием занимается также изготовлением редукторного и грузоподъемного оборудования. Для перехода нажмите на ссылку.

Главная / Вибрационные конвейеры 

Вибрационные конвейеры

Вибрационные конвейеры устроены аналогично инер­ционным конвейерам с переменным давлением груза на дно жело­ба. Отличие заключается в малой амплитуде (доли миллиметра) и высокой частоте колебаний (до 50 Гц), при этом часть груза «от­рывается» от желоба.

Грузонесущий элемент вибрационного конвейера, как и у инер­ционного с переменным давлением груза на дно желоба, устанав­ливают или подвешивают на наклонных упругих стойках (или пружинах). Привод смонтирован на желобе и сообщает ему коле­бательные переменно-возвратные движения, в результате которых частицы груза отделяются от желоба и совершают свободные мик­роскачки.

Для привода вибрационных конвейеров используют инерцион­ные, эксцентриковые и электромагнитные вибраторы.

Инерционные вибраторы характерны тем, что в них возмущаю­щая сила создается вращением одной или нескольких неуравнове­шенных масс. В зависимости от вида вибратора возмущаю­щая сила может быть вра­щающейся или направленной.

К вибраторам с вращающейся возмущающей силой относят вибраторы типа дебаланс, в ко­торых эта сила создается одной вращающейся массой. К виб­раторам второго типа относят вибраторы, получившие назва­ние самобалансных.

В настоящее время имеется достаточно большое количе­ство схем и конструкций как дебалансных, так и самобалан­сных вибраторов.

Уни­версальный вибратор типа де­баланс, развивает макси­мальную возмущающую силу 50 000 Н. Этот тип вибратора состоит из литого корпуса, который при помощи болтов можно крепить к грузонесущему элементу или другому рабочему органу вибрационного конвейера. Движение валу вибратора может со­общаться с любой стороны через муфту, клиноременную переда­чу и т. д. Вал устанавливают в двух мощных сферических ролико­подшипниках. Дебалансные диски с регулировочными грузами монтируют на консольных кольцах вала. Если необходимо полу­чить направленную возмущающую силу, можно использовать два вибратора, связанных зубчатой передачей со смещением дебалан­сов.

Самобалансный вибратор состоит из корпуса, кото­рый крепят к рабочему элементу виброконвейера, двух валов, закрепляемых обычно в мощных сферических роликоподшипни­ках и связанных между собой зубчатой передачей. Два дебаланса устанавливают на валах с определенным угловым смещением, что позволяет при вращении получать направленную возмущающую силу.

Работа маятникового вибратора  основана на втором принципе получения направленного возмущающего усилия. Опора неподвижно соединена с рабочим элементом. С ней же при помощи резинометаллического шарнира связано коромысло. В нем расположен на подшипниках вал с насаженным на него дебалансом.

При вращении дебаланса через шарнир коромысла передается та составляющая центробежной силы, которая проходит по оси коромысла. Составляющая, направленная перпендикулярно ей, заставляет только колебаться вибратор вокруг шарнира, поэтому ее влиянием можно пренебречь.

В промышленности все большее применение находят мотор-вибраторы, несомненным достоинством которых является совме­щение в одном механизме и двигателя, и вибратора. Поэтому при­вод получается более автономным и не требует никаких дополни­тельных устройств.

Электромагнитные вибраторы обладают рядом достоинств по сравнению с рассмотренными. К ним относятся возможность плавного регулирования возмущающей силы, простота эксплуата­ции, отсутствие вращающихся и трущихся частей.

В настоящее время используют электромагнитные однотактные и двухтактные вибраторы. Однотактный вибратор состоит из статора-электромагнита, на который намотаны ка­тушки, присоединенные через выпрямитель к сети переменно­го тока. Якорь связан с поперечиной, поддерживаемой цилин­дрическими пружинами. На поперечину сверху устанавливают регулировочные грузы. Упругие связи вместе с грузами определя­ют зазор между якорем и статором, кинематику их движения и на­стройку колебательной системы всего виброконвейера.

При подаче в цепь статора однофазного переменного тока в нем возникает переменная сила магнитного притяжения, которая зас­тавляет колебаться якорь и статор. При питании катушек промыш­ленным током с частотой 50 Гц частота колебаний вибратора будет 100 Гц, так как за один период возмущающая сила достигнет максимума 2 раза. Такая час­тота непригодна для работы виброконвейеров. Поэтому в цепь статора включают однополупериодный выпрямитель, что по­зволяет получить частоту колебаний вибратора, равную 50 Гц (3000 колебаний в минуту). Недостатком рассмотренного вибрато­ра является малая мощность, поэтому его применяют для питате­лей и конвейеров незначительной длины (до 2,5...6 м).

Расчет вибрационного конвейера сводится к расчету колебатель­ной системы, определению производительности конвейера и мощности привода.

При расчете колебательной системы необходимо вычислить ам­плитуду, частоту колебаний и усилия, возникающие в упругих связях. При гармоническом законе колебаний частоту и амплиту­ду колебаний выбирают по таблицам в зависимости от коэффици­ента режима работы, типа привода и конвейера. Выбрав амплиту­ду и частоту колебаний, решают дифференциальные уравнения движения системы, определяют характеристику упругих связей.

Производительность (т/ч) вибрационного конвейера

П= 3,6АжрнVcpψ,

где Аж — площадь поперечного сечения желоба, м2; Vcp— средняя скорость пере­мещения груза по желобу, м/с; ψ — коэффициент заполнения желоба: для жело­бов прямоугольного или квадратного сечения у = 0,7...0,8, круглого сечения — 0,5...0,65, для открытых желобов— 0,6...0,8; меньшие значения ψ соответствуют пылевидным грузам.

Среднюю скорость (м/с) перемещения груза можно определить по приближенной зависимости, рекомендованной В. А. Бауманом,

vcp=(К'1 ±К'2sinβ)A'ωcosβ1√1-1/r2

где А' — амплитуда колебаний, м; β — угол наклона конвейера, град; β1 — угол на­клона стоек; г—радиус кривошипа; К'1, К'2 - коэффициенты,                определяемые фи­зико-механическими свойствами грузов/

Рекомендуемые величины коэффициентов К'1 и К'2

Груз

Размер частиц, мм

Влажность, %

Коэффициенты

К'1

К'2

Кусковой

 

5...200

-

0,9…1,1

1,5…2

Зернистый

 

0,5...5

0,5...10

0,8…1

1,6…2,5

Порошкообразный

 

0,1...0,5

0,5...5

0,4…0,5

1,8…3

Пылевидный

 

Менее 0,1

 

0,5...5

 

0,2…0,5

 

2…5

 

 

Знак минус берут при транспортировании груза по желобу вверх. При проектировании горизонтальных конвейеров, у кото­рых угол наклона (3 = 0, средняя скорость (м/с)

vcp=К'1A'ωcosβ1√1-1/r2

 

Мощность привода (кВт) можно определить по следующим при­ближенным формулам:

при длине конвейера L 10 м

P=сП/103ƞ(К'3L+H/0,367)

при длине конвейера L10 м

P=сП/103ƞ[10К'3+(L-10) К'4+H/0,367]

 

где с — коэффициент, учитывающий транспортабельность груза (для хорошо транспортируемых грузов, например зерна, с= 1, для плохо транспортируемых грузов, например порошкообразных пылевидных грузов, с = 1,5...2); К'3, К'4 — ко­эффициенты удельной затраты мощности на транспортирование 1 т груза на дли­ну 1 м; Н— высота подъема груза, м.

 

 Средние величины коэффициентов К'3, К'4

Конвейер

Расчетная

производи­тельность,т/ч

Коэффициент, т/(т М)

К'з

К'4

Подвесной одномассный с центробежным

5...50

6...7

приводом

>50

5...5,5

Опорный одномассный с направляющими

5...50

7...10

5...6

наклонными стойками-рессорами с центро-

>50

5...6

3,5...4

бежным приводом

 

 

 

Двутрубный и однотрубный двумассные урав­

 

 

 

новешенные с эксцентриковым приводом:

 

 

 

с жесткими шатунами

5...50

10...12

8...10

с упругими шатунами

5...50

4,5...5

3,5...4

То же

> 50

4...5

3...3.5

 

ТРИММЕРЫ

 

Триммеры (бросковые устройства) используют для загрузки сыпучих грузов в трюмы судов, вагоны, склады. Принцип работы триммеров — это сообщение частицам сыпучего груза начальной скорости, с которой они совершают дальнейший свободный по­лет. В зерноперерабатывающей промышленности применяют сле­дующие типы триммеров: ленточные, которые подразделяют на триммеры с прямолинейным и криволинейным движением лен­ты; самотечные; роторные.

Требования, предъявляемые к триммерам: небольшие габарит­ные размеры, надежность и простота в эксплуатации и обеспече­ние необходимой дальности полета частиц груза при соответствующей траектории полета. Пос­леднее требование наиболее важное. Поэтому, прежде чем перейти к описанию работы триммеров, их сравнительных достоинств и недостатков, выяс­ним, от каких параметров зави­сит дальность броска и наиболь­шая высота подъема частиц при полете.

Используя уравнение движе­ния частицы, покинувшей ленту со скоростью vк и углом вылета a, движущейся далее под действием силы тяжести, можно получить уравнение траектории частицы в виде

у = xtgа-gx2/2v2kcos2a (126)

 

Следует отметить, что силу сопротивления воздуха при движе­нии частицы не учитывают ввиду ее незначительного влияния, что подтверждается экспериментами.

Данное уравнение позволяет определить дальность полета части­цы по горизонтали. Для этого, полагая у = 0, получим

х=v2k/g*sin2а.                            (127)

Если считать vk величиной постоянной, то, чтобы определить оптимальное значение а для получения наибольшей дальности броска частицы, достаточно выражение (127) исследовать на экст­ремум. Это исследование показывает, что значение хmах будет при а = 45°, т. е.

   хmах=vk/gsin2(π/4)= v2k/g    (128)

Второй характеристикой траектории частицы, которую необхо­димо учитывать при подборе триммера, является наибольшая высо­та подъема уmах частицы над уровнем горизонта. Так как в этой точке траектории у = уmах, то производная от уравнения (126) об­ращается в ноль. Следовательно,

х=v2k/g*sin

Подставляя найденное значение х в выражение (126), получим

ymax = h= v2k/g*tg a sin 2a-gv4k sin22a/2g2v2kcos2a=v2k/2g*sin2a. (129)

Формулы (128) и (129) позволяют оценить пригодность того или иного триммера применительно к конкретному случаю (обес­печение необходимой дальности при загрузке, ограничение высо­ты полета частиц и т. д.).

Из полученных выражений также следует, что при использо­вании конкретных триммеров управлять полетом частиц можно, только изменяя угол а. Отсюда вывод: при прочих равных усло­виях предпочтительны триммеры, в которых можно легко изме­нять угол вылета частицы. Наиболее широкое распространение подучили триммеры с криволинейным движением ленты, так как они более полно отвечают требованиям, сформулированным выше.

Триммер с прямолинейным движением ленты. Представляет со­бой короткий ленточный конвейер, снабженный загру­зочным устройством. Груз через него поступает на ленту и, нахо­дясь на ней, разгоняется. Разгрузка осуществляется через конце­вой барабан.

Скорость частиц на выходе из триммера (на концевом бараба­не) определяют, исходя из уравнения живых сил

m(v2k-v2н)/2=FДl          (130)

где VK— скорость частицы на выходе из триммера, м/с; VH— скорость частицы на входе в триммер, м/с; FДсила, действующая на частицу, Н; l - путь, проходи­мый частицей от места поступления в триммер до места разгрузки, м.

Сила, действующая на частицу, в общем случае

FД= mg(fcosβ - sinβ),                          (131)

где f— коэффициент трения груза о ленту.

 

Подставляя формулу (131) в уравнение (130) и решая его отно­сительно vK, получим

vK =√2gl(f cosβ-sinβ) + v2н.             (132)

Как видно из полученного выражения, конечная скорость час­тиц груза пропорциональна, в значительной степени, углу накло­на триммера, с увеличением которого она уменьшается. Это свой­ство триммера с прямолинейным движением ленты является его недостатком. Поэтому при необходимости изменения траектории частицы триммер с прямолинейным движением ленты неприго­ден, так как при этом изменяется величина vK.

Оптимальным углом входа частиц в триммер будет угол, обра­зованный дном загрузочного устройства с линией горизонта. Этот угол в общем случае должен быть больше угла трения частиц груза о дно загрузочного устройства.

При определении параметров триммера с прямолинейным движением ленты следует помнить, что скорость ленты выбира­ют не более скорости vK, до которой необходимо разогнать части­цы груза, так как в противном случае увеличится потребная мощ­ность.

Длину триммера можно определить из формулы (132), если из­вестно значение скорости, до которой необходимо разогнать груз. Триммеры с прямолинейным движением ленты обычно не делают длиной более 2 м.

Мощность электродвигателя (кВт) триммера для случаев, когда ветви ленты не поддерживаются роликами (что обычно и делают на практике), можно определить из соотношения:

P=2,2ƒПlсо/3,6 ƞ *vл/vk+vн               (133)

где vл — скорость ленты, м/с.

Триммеры с прямолинейным движением ленты часто модерни­зируют, прикрепляя к ленте накладки из резины, деревянные планки, в некоторых случаях — уголки. Использование таких триммеров позволяет иметь на ленте слой груза, равный высоте накладок, и разгонять груз до скорости ленты. Кроме того, ис­пользование накладок делает независимой скорость частиц груза от угла наклона триммера.

Триммер с криволинейным движением ленты. Это раз­новидность рассмотренного выше триммера. В принципе его ра­боты заложена идея использования центробежной силы, возника­ющей при движении частиц на криволинейных направляющих, для увеличения сцепления частиц с лентой. Это, в свою очередь, позволяет при небольших габаритных размерах триммера разо­гнать груз до значительной скорости.

Для получения криволинейной трассы используют нажим­ной барабан с ребордами или два нажимных диска, расположенных по краям ленты и связанных осью. Движение частиц груза на участках АВ и CD аналогично движе­нию груза в триммерах с прямолинейным движением ленты. Тогда скорость частиц (м/с) в точке В можно определить по формуле (132). Только знак перед sin β надо изменить на проти­воположный, т. е.

vB =√2glAB (ƒcos a1+ sin a1) + v2Н,  (134)

а скорость (м/с) в точке D

vD = √2glCD (ƒcos a2 -sin a2) + v2c,               (135)

Для определения скорости частиц на криволинейном участке ВС с радиусом-вектором r и утлом β воспользуемся полярной сис­темой координат. На частицу действуют сила тяжести mg, нор­мальная реакция FN и сила трения Fтр=fFN . Урав­нения движения частицы на участке ВС имеют вид

mr*d2β/dτ2=-mgsinβ+Fтр;                mr(/dτ)2=mgсosβ-FN

 

Определив FN из второго уравнения и подставив в первое, по­лучим уравнение движения частицы на участке ВС:

mr*d2β/dτ2=ƒ[mr(/dτ)2+mgсosβ]-FN -mgsinβ;         (136)

Решение уравнения (136) при условиях τ = 0; dβ/dτ =vв/ dτ; τкк/ω; dβ/dτ =vс/r

относительно vc будет иметь вид

vc=√v2в e2ƒβk+1,4gre2ƒβk                                              (137)

где βк — угол, соответствующий дуге ВС.

Используя зависимости (134), (135) и (137), можно всегда рас­считать конечную скорость vK частицы на выходе из триммера. Если триммер не имеет прямолинейных участков или они малы, то с до­статочной точностью скорость vK можно рассчитать по формуле

Vk=√v2н e2ƒβk+1,4gre2ƒβk                                          (138)

Второй член в уравнении (138) значительно влияет на величину vK только в том случае, если груз в триммер входит с небольшой скоростью. При скорости vH = 6 м/с влияние второго члена уже в 10 раз меньше влияния первого. Отсюда можно сделать вывод, что при подаче груза в триммер со скоростью более 6 м/с (например, по самотечной трубе с высоты более 2 м) вторым членом в уравне­нии (138) можно пренебречь. Тогда для этого случая

Vk=vнe2ƒβk                                                                                 (139)

В полученное уравнение входит угол βК, образованный радиуса­ми, проведенными в точки набегания и сбегания ленты на откло­няющие диски. Наиболее просто угол βк можно найти графичес­ки, начертив схему триммера в масштабе.

Если у триммера нет начального прямолинейного участка, то наиболее оптимальной с точки зрения разгона груза является подача его в триммер так, чтобы частицы на ленту поступали в точке набега­ния ленты на диски. Однако из-за того что груз подают на ленту струей, указанное условие выполнить трудно. На практике лучшим вариантом подачи груза в такой триммер будет вариант с использова­нием наклонных лотков или труб с углами наклона а = 70°.

Геометрические и кинематические параметры триммера опре­деляют следующим образом. Скорость ленты принимают равной конечной скорости груза в триммере, которую обычно находят, исходя из условий дальности броска груза и требований к виду его траектории.

Размеры триммера во многом зависят от радиуса нажимных дисков, который при подаче груза с большой скоростью принима­ют 300...500 мм. Если же скорость невелика, радиус нажимных дисков r находят из уравнения (138). Размеры концевых барабанов определяют так же, как и размеры барабанов ленточных конвейе­ров.

Производительность триммера (т/ч) с криволинейным движе­нием ленты

П=3,6AvKpH=3,6ApHyv2н e2ƒβk+1,4gre2ƒβk   (140)

Исходя из этого выражения и задавшись шириной ленты по стандарту, можно найти высоту слоя груза на ленте. Как видно из анализа формулы (140), высота слоя будет различной по длине ленты. Необходимо отметить, что даже при незначительной ши­рине ленты триммеры могут обеспечить большую производитель­ность.

Мощность привода триммера зависит от сопротивлений пере­мещению ленты и работы, затрачиваемой на разгон груза. Для оп­ределения мощности, соответствующей этой работе, выделим на ленте участок длиной dl. Масса груза на этом участке

dm=П/3,6v*dl,

где vтекущее значение скорости груза; может быть найдено по формуле (139), если пренебречь влиянием силы тяжести и вместо βк подставить текущее значение угла.

Так как мощность, затрачиваемая на разгон груза, есть произведение силы трения между грузом и лентой на ее скорость, то мощность на элементарном участке

dP=dmgv2ƒvл/1000rv2 ƒvл/367vr*dl= Пvнeƒβ/367r*vлƒrdβ.   

Интегрируя полученное выражение в пределах β = 0 до β  = βк, получим

Pp=Пvнvл/367βкƒ0 eƒβd()vнvл/367v(eƒβ-1)(141)

Если в уравнение (141) подставить значение vH из формулы 139, то

Pp=Пvнvл/ 367* eƒβ-1/eƒβк                                             (142)

 

Так как мощность, которую необходимо затратить для преодоления сил сопротивления движению ленты, значительно меньше получаемой по формулам (141) и (142), то принято потребную мощ­ность для триммеров находить умно­жением Рр, на коэффициент запаса, равный 1,2. Тогда мощность элект­родвигателя (кВт) для привода трим­мера с криволинейным движением ленты

P=1,2Пvкvл/367*eƒβк-1/eƒβк*1/ƞ                                   (143)

где л — КПД передачи.

Самотечный триммер (разбрызгива­тель). Представляет собой вертикаль­ную трубу с насадком на конце. Преимущество этого трим­мера заключается в том, что на его ра­боту не затрачивается энергия, подво­димая извне; он работает, используя ранее накопленную потенци­альную энергию груза.

Эта энергия при попадании последнего в трубопровод превра­щается в кинетическую, поэтому для нормальной работы трим­мера необходимо иметь достаточный запас высоты трубы.

Для определения скорости частиц груза на выходе из триммера рассмотрим их движение. На частицу действуют сила тяжести mg, нормальная реакция FN и сила трения FТР=fFN.

Уравнения движения имеют вид

mRd2β/ dτ=-fN+mgcosβ;   mR(/ dτ)2=fN+mgsinβ.

Подставив значение FN из второго уравнения в первое, полу­чим

d2β/ dτ2+f(/ dτ)2=g/R(cos-fsinβ).                       (144)

 

Пренебрегая в уравнении (144) влиянием сил тяжести (так как инерционные силы гораздо больше их), получим окончательно уравнение движения частицы в виде

d2β/ dτ2=-f(/ dτ)                                                       (145)

решение которого с учетом начальных условий τ = 0, β = 0, / dτ=vн/R

будет иметь вид 

vк=vнеβk                                                                                         (146)

Следовательно, чтобы найти скорость частиц груза на выходе из самотечного триммера, достаточно в уравнение (146) подста­вить значение утла β к.

Направление вектора конечной скорости зависит от формы триммера и совпадает с направлением касательной к точке a.