Назначение, классификация транспортирующих машин. Основные типы конвейеров.

Транспортирующие машины, которые могут перемещать материалы равномерно и непрерывно в течение необходимого времени, называют машинами непрерывного транспорта или конвейерами. Такие машины широко применяют в строительстве и на предприятиях строительной индустрии для перемещения сыпучих (песка, цемента, извести), мелкокусковых (щебня, гравия), штучных (кирпича) материалов и грунта.

По принципу действия конвейеры разделяют на перемещающие материал, находящийся на его движущемся рабочем органе, и перемещающие материал под механическим воздействием на него рабочего органа.

По конструкции рабочего органа конвейеры делятся на ленточные, цепные (пластинчатые и скребковые), винтовые (шнеки), вибрационные и ковшовые (элеваторы). Наиболее распространенными являются ленточные, винтовые и ковшовые конвейеры.

Ленточные конвейеры могут быть передвижные, применяемые на строительных площадках, и стационарные, применяемые в основном на подсобных предприятиях строительной индустрии. Ленточные конвейеры часто используют в составе различных строительных машин и установок, цепных и роторных экскаваторов непрерывного действия, погрузо-разгрузочных машин и др.

Передвижной ленточный конвейер. Возможный угол наклона при гладкой и желобчатой ленте 10…15°. Рабочая длина передвижных ленточных конвейеров 5…15 м. Последовательным расположением нескольких конвейеров можно обеспечить перемещение материалов на довольно значительное расстояние.

Стационарный ленточный конвейерсостоит из рабочего органа – бесконечной ленты, натянутой между двумя барабанами (приводным и натяжным), и поддерживающих несущую ветвь трехроликовых опор, приводного редуктора, электродвигателя, натяжного устройства и приемной воронки, служащей для загрузки материала. Для сбрасывания материала в любом месте длины конвейера применяют устройство в виде сбрасывающей тележки или плужка.

В ленточных конвейерах наиболее часто применяют в виде рабочего органа резинотканевую ленту, состоящую из нескольких слоев прочной ткани (прокладок), связанных между собой вулканизированной резиной. Прочность ленты определяется ее шириной и числом прокладок. Допускаемое максимальное натяжение ленты S_max рассчитывают по формуле

S _max= B · i _п· q,

где B – ширина ленты, см;

i _п – число прокладок;

q – допускаемая нагрузка (H) на 1 см ширины прокладки.

Ширина ленты:

,

где j – угол естественного откоса перемещаемого груза;

С – коэф., учитывающий просыпание вершины слоя груза и зависит от угла наклона транспортера, С = 0, 85…0, 98;

g – удельная плотность материала, кг/м³;

v – скорость движения ленты, v = 3…4 м/с.

В конвейерах большой длины применяют резинотканевую ленту, армированную стальными гибкими канатами диаметром 3…4 мм. Прочность такой ленты значительно больше обычной и определяется числом канатов в ленте и их параметрами. Применяют также стальные ленты холодной прокатки толщиной 0, 6…1 мм и шириной 500…600 мм.

Производительность ленточного конвейера, т/ч, зависит от ширины ленты и скорости ее движения и может быть определена по формуле

Q=3600 v · А ·γ,

где v – скорость движения ленты, м/с;

А – площадь поперечного сечения слоя материалов, м²;

А ≈ 0, 05 В ² – при плоской ленте;

А ≈ 0, 11 В ² – при желобчатой ленте на трехроликовой опоре и угле наклона боковых роликов 20°.

Тяговым органом у цепных конвейеров являются две параллельно расположенные бесконечные цепи, к которым присоединены пластины или скребки. К цепным относятся пластинчатые и скребковые конвейеры.

Пластинчатые конвейеры применяют в качестве основного транспортирующего устройства для перемещения тяжелых крупнокусковых материалов и штучных грузов, а также в качестве питателей для подачи крупнокускового материала к дробилкам. Транспортирующий орган пластинчатых конвейеров состоит из отдельных металлических или деревянных пластин, прикрепленных к двум длиннозвеньевым цепям. Цепи огибают приводной и натяжной барабаны и в пролете опираются своими роликами на гладкие направляющие станины. Цепи применяют длиннозвеньевые, втулочные, втулочно-роликовые и втулочно-колесные с гладкими или ребордньми колесами. Для увеличения количества перемещаемого материала пластинчатые конвейеры делают с бортами, укрепленными на станине, или с ребрами, укрепленными на пластинах. Такие конвейеры называют лотковыми. Оснащенные пластинами волнистого или коробчатого профиля, они могут подавать грузы под углом до 30°.

Скребковые конвейеры применяют для перемещения кусковых и сыпучих грузов на короткие расстояния и под большим углом наклона, а также в качестве питателей в различных установках. Они конструктивно просты и удобны для загрузки и разгрузки материалов, но требуют большого расхода энергии и быстро изнашиваются. Материал, загружаемый в желоб, перемещается скребками по его дну и разгружается в конце желоба или в любом месте через донные отверстия.

В качестве тяговых цепей применяют втулочно-роликовые или специальные цепи. Желоба скребковых конвейеров изготовляют из стальных листов толщиной 3…6 мм, шириной 400…800 мм, в зависимости от материала и необходимой производительности.

Винтовые конвейеры имеют рабочий орган в виде винта большого диаметра с высокими гребнями винтовой поверхности, расположенного в трубе или желобе. При вращении винта материал, находящийся между его витками, перемещается вдоль желоба.

Винтовые конвейеры применяют для транспортировки материала на небольшие расстояния в горизонтальной, наклонной и вертикальной плоскостях. Преимущество заключается в возможности транспортировки пылевидных материалов в герметически закрытых желобах без пылеобразования и потерь и вязких и тестообразных материалов – глины, цементных и известковых растворов, бетонной смеси. Винтовые конвейеры могут одновременно с перемещением материалов перемешивать их. Посравнению с другими транспортирующими машинами эти конвейеры более компактны, однако они требуют большого расхода энергии и зачастую дробят хрупкие материалы при транспортировке.

Винты со сплошными лопастями применяют для транспортировки порошкообразных материалов (цемента, мела, гипса, золы, сухого песка и др.), а с ленточной спиральной поверхностью – для мелкокусковых (гравия, шлака, известняка, угля). Если во время транспортировки необходимо перемешивать материал, используют винты с фасонными лопастями или лопатками.

При работе винтового конвейера винт вращается в закрытом неподвижном желобе. Винт поддерживается концевыми и промежуточными подвесными опорами и приводится во вращение электродвигателем с редуктором. Материал из желоба выдается через донные люки, закрываемые задвижками. Желоб конвейера состоит из секций. Отдельные секции, выполненные из листовой стали толщиной 2…6 мм, соединяются фланцами на болтах и прокладках для герметизации. Винтовая поверхность собирается из отдельных стальных шайб, которые предварительно разрезают и выгибают по винтовой линии, а затем приваривают к трубчатому стержню. Диаметры винтов 150, 200, 250, 300, 400, 500 и 600 мм.

Шаг винтовой линии t принимают в зависимости от диаметра винта (t = 0, 8D). Частота вращения п винта также зависит от его диаметра и от рода перемещаемого материала: наибольшая – при транспортировке легких материалов и меньшая – для тяжелых абразивных материалов. При D = 200 мм n = 23, 6…150 об/мин, при D = 600 мм,
n = 15…75 об/мин. Зазор между винтовой поверхностью и желобом составляет 3…8 мм.

Производительность винтовых конвейеров определяют по формуле:

Q = 60π D²t n γ ψ /4,

где D – диаметр винта, м;

t – шаг винтовой линии, м;

n – частота вращения винта, об/мин;

γ – плотность транспортируемого материала;

ψ – коэффициент заполнения желоба, выбираемый в зависимости от рода транспортируемого материала (для золы – 0, 125, для цемента – 0, 25, для порошкообразной извести – 0, 4).

Вибрационные конвейеры применяют для перемещения на небольшие расстояния зернистых и порошкообразных материалов. Конвейер имеет желоб, удерживаемый на станине амортизирующимися подвесками, и вибратор, сообщающий колебания большой частоты – до 3000 об/мин. Под влиянием вибрации частицы материала постепенно перемещаются вдоль желоба к месту выгрузки.

Элеваторами называют машины непрерывного транспорта, перемещающие материалы в вертикальном направлении или близком к нему. Элеваторы широко применяют для подачи материалов (песка, щебня, цемента) в высокорасположенные расходные бункеры технологических установок или хранилищ.

Ковши элеваторов имеют различную форму в зависимости от рода транспортируемого материала и принятого способа разгрузки. Мелкие полукруглые ковши применяют для материалов с малой подвижностью (типа порошкового мела), глубокие полукруглые – для легкосыпучих материалов (цемента, песка).

Быстроходные элеваторы со скоростью ленты до 2 м/с предназначены для транспортировки порошкообразных и мелкокусковых грузов. Высокая скорость движения ленты способствует эффективности загрузки ковшей при зачерпывании материала и разгрузки их с использованием центробежной силы.

При транспортировке среднекусковых материалов и движении ковшей элеватора с большой скоростью при зачерпывании возникают ударные нагрузки на ковши, при разгрузке происходит разлетание кусков, поэтому скорость движения рабочего органа приходится принимать меньшей (в пределах 0, 4…1 м/с).

В ленточных тихоходных элеваторах для улучшения условий разгрузки применяют специальную форму ковшей и более частое их взаимное положение на ленте. Тогда задняя стенка предыдущего ковша служит направляющей для материала, выгружаемого из последующего ковша. Лучшие условия для выгрузки ковшей без потерь материала создаются при наклонном положении элеватора.

Производительность элеватора определяется по формуле:

П = 3600ν i _о φ γ / t,

где ν – скорость движения рабочего органа;

i _{0_}– геометрический объем ковша;

φ – коэффициент наполнения ковша;

γ – плотность транспортируемого материала;

t – шаг ковшей.

В установках пневматического транспорта материал перемещается потоком воздуха по трубопроводам во взвешенном состоянии или же в контейнерах (капсулах).

Установки пневматического транспорта применяют для перемещения сыпучих материалов (цемента, сухого песка, мелкого угля, щепы, опилок). При использовании специальных систем с контейнерами можно перемещать также щебень и другие материалы.

Преимущества таких установок:

Ø возможность перемещать материалы в любом направлении и одновременно в несколько пунктов;

Ø компактность (транспортные линии можно располагать в траншеях, подвешивать на столбах, кронштейнах, не занимая много места в производственных помещениях);

Ø герметичность трубопроводов (потери транспортируемого материала незначительны);

Ø высокая производительность, дальность транспортировки и относительно невысокие затраты на сооружение установок.

Но вместе с тем у пневматических транспортных установок (за исключением аэрационных) высокий удельный расход энергии (в 3…6 раз больше, чем у конвейеров с механическим приводом) и быстрый износ трубопроводов при транспортировке абразивных материалов.

Установки пневматического транспорта разделяются на всасывающие (вакуумные), нагнетательные, всасывающе-нагнетательные и аэрационные.

Во всасывающей установке вакуум-насосом создается разрежение среды, вследствие чего через заборную насадку транспортируемый материал вместе с атмосферным воздухом поступает по трубопроводу в осадительную камеру. Здесь из-за большого перепада сечений скорость воздушного потока резко уменьшается и материал осаждается на дно камеры. Воздух с оставшимися в нем частицами материала по трубопроводу поступает в фильтр и вакуум-насосом выбрасывается в атмосферу. Материал из осадительной камеры и фильтра выдается через шлюзовые затворы, выполненные в виде вращающегося барабана с ячейками.

Всасывающую установку применяют для транспортировки материалов на небольшие расстояния, например при разгрузке цемента из железнодорожных вагонов. Производительность таких установок до 60 м ³/ч.

В нагнетательной установке атмосферный воздух нагнетается компрессором в воздухосборник и, пройдя влагоотделитель, по трубопроводу подается к питателю. Подаваемый питателем материал транспортируется поступающим воздухом в осадительную камеру, откуда воздух через фильтр выбрасывается в атмосферу, а материал выдается через шлюзовые затворы.

В системе нагнетательной установки создается давление воздуха 0, 2…0, 6 МПа. Материал транспортируется на расстояние до 2 км, производительность установки до
3000 м ³/ч.

Аэрационные установки (аэрожелоба) применяют для транспортировки пылевидных материалов (в основном цемента). Установка имеет наклонный желоб, разделенный продольной пористой перегородкой. В верхнюю часть поступает материал, а в нижнюю нагнетается вентилятором воздух под невысоким давлением. Воздух, просачиваясь через пористую перегородку, смешивается с материалом, придавая ему свойство текучести, присущее жидкости. Благодаря этому материал самотеком перемещается по трубопроводу. В трубопровод материал подается из бункера. Аэрированный материал (пульпу) можно транспортировать в трубопроводах и в вертикальном направлении при давлении воздуха 0, 05…0, 1 МПа. Расход энергии в аэрационных транспортных установках значительно меньше, чем во всасывающих и нагнетательных.