книги / Роликовые и дисковые конвейеры и устройства
..pdfКоэффициент Кв определяется по формуле (17), при этом коэф
фициент K R , входящий в формулу (17) и характеризующий отно шение R и В, принимается несколько меньшим, чем для роли ковых конвейеров. Можно принять, что KR для дисковых кон
вейеров колеблется в пределах 2—3, при этом K R = 2,5 можно считать нормальным для конвейеров общего назначения (против KR — 3,0 для роликовых конвейеров). Коэффициент Кк в фор
муле (19) принимается для дисковых конвейеров равным 1,15. Величина В нормируемая. Рекомендации ISO по ширине
предусматривают следующий ряд: 160, 200, 250, 315, 400, 500, 600, 800, 1000, 1250 мм. ГОСТ 12846—67 на дисковые переносные конвейеры регламентирует ширину 160, 250, 400, 650 мм. При этом имеется разное толкование ширины В конвейера. По ГОСТу 12846—67 размер В — расстояние между торцами крайних дисков (см. рис. 40), тогда как в рекомендациях ISO под шириной В
понимается расстояние между продольными балками конвейера в свету. По нашему мнению, отечественное толкование пара метра В более правильное: оно характеризует рабочую ширину
полотна конвейера, а не довольно искусственный размер по внутренним кромкам металлоконструкции.
Радиус R криволинейного участка — также величина норми
руемая. ГОСТ 12846—67 предусматривает следующий ряд ра диусов: 800, 1000, 1250, 2000. По рекомендациям ISO предусмот рен ряд радиусов: 500, 630, 800, 1000, 1250 мм. При этом рекомен
дации ISO относятся к внутреннему радиусу криволинейной секции, а в ГОСТе определены средние радиусы по продольной центровой линии конвейера. Это, на наш взгляд, более правильно, по соображениям удобства проектирования, а также привязки
иразбивки трассы конвейерных систем на монтаже. Заклинивание и защемление штучных грузов между бортами
дисковых конвейеров ничем принципиально не отличается от этих же явлений на роликовых конвейерах. Поэтому заклини вание и защемление грузов на дисковых конвейерах с бортами проверяется на основании формул, относящихся к роликовым конвейерам.
Следующим параметром является шаг дисков, причем разли чаются шаги дисков tt по их осям, т. е. вдоль оси конвейера, и шаги дисков t2 на одной оси, т. е. поперек крцвейера.
Опрокидывание грузов в пространство между соседними ря дами дисков, как правило, невозможно, так как в- большинстве случаев у дисковых конвейеров значительно меньше 0,45 1гр.
В отдельных случаях проверять конвейер на неопрокидывание грузов следует по формулам для роликовых конвейеров. При определении шагов дисков за основу расчета принимается коли чество их под опорной поверхностью груза и допускаемая на грузка на один диск. Математически это выглядит следующим
образом: |
|
G < (rtjrtjj) РаКн, |
(59) |
6 К. Е. Ивановский |
81 |
где |
|
4р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
«х = -т— \ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рэ — допускаемая |
нагрузка на один диск; |
|
|
|
|||||||
|
Кн — коэффициент, |
учитывающий |
неравномерность распре |
|||||||||
|
|
деления веса груза на диски конвейера. |
|
|
|
|||||||
Коэффициент неравномерности Кн колеблется в пределах |
||||||||||||
0,6—0,9 и выбирается в зависимости от |
упругих |
свойств |
груза |
|||||||||
и состояния его несущей поверхности. |
Для |
грузов |
в мягкой |
|||||||||
таре |
с |
гладкой |
несущей |
поверхностью |
Кн = |
0,9. |
Для |
мас |
||||
сивных |
жестких |
грузов с |
неравной |
несущей |
поверхностью |
|||||||
Кн = |
0, 6. |
ГОСТу 12846—67 принят по ряду 40, 80 и 1 60мм. |
||||||||||
Шаг |
tx по |
|||||||||||
Рекомендации |
ISO предусматривают для |
tx и t2 ряды #5; |
#10; |
или #20, допуская в то же время для этих шагов арифметический
ряд 25, |
50, |
75, |
100 мм. |
|
|
|
В зависимости от конструкции полотна дискового конвейера |
||||||
между |
и t 2 существует примерное соотношение |
^ (0,5-т-2) t 2. |
||||
Наибольшее |
распространение |
получило соотношение |
1-f- |
|||
- 2 ) |
|
|
|
|
|
|
Допускаемая нагрузка на диск Рд зависит от его |
конструкции, |
|||||
размеров |
и материала. В табл. |
13 приведены данные о дисках, |
||||
рекомендуемые |
отдельными авторами. |
|
|
Автор конструкции или источник инфор мации
УНИПТИМАШ
ГОСТ |
12846—67 |
|
Рене |
Губер |
(Фран- |
ция) |
......................... |
(Япо |
Санки-Когио |
||
ния) |
• |
• • • |
Галле |
(Франция) |
Размеры в мм
Диаметр диска |
Ширина диска |
Диаметр оси |
60 |
16 |
10 |
40 |
— |
— |
60 |
— |
— |
48 |
16 |
6 |
50 |
16 |
8 |
48 |
20 |
8 |
|
|
|
Таблица 13 |
к |
|
|
|
2i3 . |
|
|
|
Допускаел* |
нагрузка вдисккгс |
Материалы |
Подшипники |
|
|
диска |
диска |
|
20 |
Пластмасса |
Сколь |
|
10 |
|
жение |
|
— |
— |
|
|
20 |
— |
— |
|
— |
Сталь |
Качение |
|
— |
» |
|
|
10 |
Пластмасса |
|
Некоторые изготовители дисковых конвейеров, а также ГОСТ 12846—67, помимо допустимой нагрузки на один диск конвейера,, дают допустимую статическую нагрузку на метр длины кон вейера Р{, предполагая, что ширина конвейера выбрана правильно
82
й соответствует ширине груза Ьгр. В этом случае, очевидно, должно
быть соблюдено соотношение
G ^ l epPtKH,
где Кн принимается так же, как и для формулы (59)', в зависи
мости от характера груза и его опорной поверхности.
В большинстве случаев изготовители дисковых конвейеров рекомендуют значение Pt в пределах 50—100 кгс1м, в зависимости
от прочностных и жесткостных характеристик дискового полотна. Угол наклона а дискового конвейера принимается по табл. 13
с |
учетом замечания 5 и др., а высота конвейера определяется |
по |
формуле (56). |
Глава III
ТЕОРИЯ ГРАВИТАЦИОННОГО РОЛИНОВОГО НОНВЕЙЕРА
Большинство положений теории гравитационного движения штучных грузов по роликовому полотну равным образом относится и к гравитационнойу движению грузов по дисковому полотну. Здесь будут рассмотрены отдельные особенности дви
жения грузов по дисковому конвейеру.
Гравитационное движение штучных грузов по роликовому настилу по своей физической природе весьма близко к движению их по обычной сплошной наклонной плоскости.
Рис. 41. Схемы сил при
На рис. 41, а приведена схема сил, действующих на груз,
движущийся по сплошной наклонной плоскости, а на рис. 41,6 — схема сил, действующих на груз, перемещающийся гравитационно
по |
роликовому полотну. Разница заключается лишь в том, что |
||||
в |
первом случае сила сопротивления движению равна |
Gf cos а, |
|||
а |
во втором случае — Gw cos а. |
|
|
||
|
Из рис. 41, а также следует, что суммарное давление груза Р |
||||
на наклонную плоскость или роликовый |
настил равно |
|
|||
|
Р = Y(G cos а)2 |
(Gf cos а)2 = GУ 1 + |
/ 2 cos а — G |
cos а |
|
|
cosp ’ |
||||
|
|
|
|
|
(60) |
где р — угол трения |
и tg р = |
/. |
|
|
|
|
По рис. 41, б |
|
|
|
|
|
|
Р = G |
cos а |
|
|
|
|
cosp ’ |
|
|
где р — угол сопротивления и tg р = гг».
84
Из формул |
(60) и (61) следует, что при |
|
||||||
а > |
р |
или |
а > Р (движение груза |
ускоренное) |
Р < 0 ; |
|||
а |
= |
р |
» |
а = Р ( |
ъ |
» |
равномерное) |
Р = G; |
а |
< |
р |
» |
а < р ( |
» |
» |
замедленное) |
Р > G. |
Таким образом, результирующее давление Р на наклонную
плоскость или на наклонное роликовое полотно, функция угла наклона а и угла трения (сопротивления) р (р) или, что то же самое, давление Р зависят от закона движения груза. Но на этом
аналогия движения грузов по наклонной плоскости движению по наклонному роликовому полотну кончается.
В формуле (60) величины а и р |
постоянные для определенного |
|
случая; постоянно, |
следовательно, |
и давление Р. |
В формуле (61) |
величина |5 (tg Р = w) в общем случае непо |
стоянна даже при неизменном законе движения грузов. Исклю чение имеет место только при а = р и сомкнутом расположении грузов на конвейере (1гр = Т).
Сопротивление движению груза по сплошной наклонной пло скости состоит только из одного компонента — силы трения скольжения, тогда как сопротивление движению груза по роли ковому полотну состоит из многих компонентов. Из рис. 41, б
при а = р
G sin а = Gw cos а.
Левая часть выражения — движущая сила, правая — полное сопротивление движению груза по полотну конвейера. Следова тельно, это выражение можно предстаёить в виде
G sin а = Gw cos а |
= 2 №. |
(62) |
|
где S W — сумма сопротивлений движению груза |
в направле |
||
нии действующей |
силы |
G sin а. |
|
Приведенный коэффициент сопротивления w из формулы (62) |
|||
W = |
— |
. |
|
|
Gcos а |
|
|
Рассмотрим теперь составляющие сопротивления при движе ний груза по наклонному роликовому полотну. Если пренебречь незначительным сопротивлением воздуха, то эти сопротивления следующие:
Wx — сопротивление от трения в опорах роликов;
— сопротивление качению груза по роликам;
W3 — сопротивление от трения скольжения груза по роликам;
№4 — сопротивление от силы инерции роликов; W3 — сопротивление от силы инерции груза.
Эти сопротивления в зависимости от характера движения груза проявляются в различных комбинациях. Так, при равен стве скоростей движения груза и роликов отсутствует сопротив
ление tr3, при равномерном движении груза отсутствует сопро тивление W6 и т. д.
Для выявления условий возникновения сопротивлений и для определения их величин рассмотрим каждое сопротивление от дельно.
Сопротивление трения W x в опорах роликов может быть
определено из уравнения равновесия, составленного относительно оси ролика и имеющего вид
Wxdp = (Р + G0n) f0dn,
где Р — давление в опорах ролика;
G0 — вес вращающихся, частей одного ролика; п — число опорных роликов (см. гл. II);
/о — коэффициент трения в опорах ролика в движении (принимается по табл. 12);
dn — диаметр подшипника оси ролика.
Давление Р в опорах от веса груза G различно в зависимости
от условий движения грузов на конвейере, и в общем случае может быть определено по формуле (61), т. е.
P = G cos а
cos р
При перемещении обычных штучных грузов угол |5 не пре вышает 10°, а угол а наклона конвейера редко бывает больше 6° Соответственно этому можно принять:
|
cos а н а и б |
_ |
cos 6° |
__ |
0,99 |
1. 0. |
|
cos Рн а и б |
~ |
cos 10° |
— |
0,98 |
|
|
|
|||||
Тогда |
сопротивление |
Wx будет |
равно |
|||
|
WX= (G + G0n)f0£ . |
|||||
|
|
|
|
|
а р |
|
Как видно из этой формулы, сопротивление Wx зависит от |
||||||
коэффициента трения / 0 |
и |
отношения |
4 3-. Поэтому целесооб- |
|||
разно /о |
|
|
|
|
|
Яр |
и dn уменьшать, a dp увеличивать. |
||||||
Сопротивление Wx возникает во всех |
случаях, когда ролики |
вращаются под грузом, независимо от того, какова скорость их вращения.
Сопротивление качению W2 груза по роликам определяют по
общеизвестной формуле
W2 = G 2К cos а.
Из полученной формулы видно, что коэффициент К следует уменьшить, a dp увеличивать. Сопротивление W2 всегда сопут
ствует движению грузов по полотну конвейера, за исключением случая, когда при неправильно выбранном угле а (слишком
большом) груз только скользит по неподвижным роликам.
Сопротивление QT Трения скольжения W3 грузов по роликам
Wз = /G cos а.
Оно имеет место ПрИ разн0сти линейных скоростей движения груза и рабочей поверхности ролика. В свою очередь, это нера венство скоростей получается во всех случаях разомкнутого расположения грузов на конвейере. Получается оно также при
торможении |
груза Или роликов |
и остановках грузов на полотне |
|||
конвейерах |
|
|
W3 тщательной обработкой ра |
||
Уменьшается сопротивление |
|||||
бочих поверхностей’ роликов и несущих поверхностей груза. |
|
||||
Сопротивление от силы инерции |
для одного ролика |
|
|||
|
тш |
4J |
d v |
|
(63) |
|
W i~~dr'~d Г - |
||||
|
|
||||
Момент |
инерциц массы |
ролика |
определяется по формуле |
т__ аЛ
4g '
Для современных роликов с легкими штампованными вкла дышами
d0 (dp — б);
для роликов тяжелого типа с массивными вкладышами
d о ^ dpKpt
где Кр — опытный коэффициент, принимаемый в пределах 0,8—
0,9.
При необходимости точных расчетов момент инерции ролика определяется по формулам теоретической механики [41].
Сопротивление Ц74 сопутствует неравномерному движению грузов во всех^ случаях. Даже при сомкнутом расположении грузов на конвейере и при их равномерно ускоренном движении имеет место разгон роликов. Следовательно, определенная и все возрастающая часть движущей силы тратится на преодоление инерции роликов. В результате это исчерпывает движущую силу
ив конечном итоге приводит к равномерному движению грузов
смаксимально достижимой постоянной скоростью. Сказанное является весьма существенным обстоятельством при выборе пара метров движения грузов.
Разгоняются ролики также и при равномерном движении грузов, но при разомкнутом расположении их на полотне конвейера В этом случае после схода груза с ролика последний теряет ско рость вращения (полностью или частично) и разгоняется при нахождении на него следующего груза.
При трогании неподвижного груза с места, например после
снятия отсекателя или останова, также неизбежен разгон роликов как находившихся под грузом, так и встречаемых вновь.
С целью уменьшения сопротивления |
Wt |
следует, |
как это |
|
явствует из формулы (63), уменьшать вес G0 вращающихся частей |
||||
и увеличивать диаметр dp ролика. |
|
|
|
|
Сопротивление от силы инерции |
груза |
согласно |
законам |
|
механики |
|
|
|
|
W* — — •— |
|
|
|
|
6 |
g dt • |
|
|
|
Это сопротивление образуется во всех случаях неравномер ного движения груза и, как видно из приведенной формулы, зависит только от массы груза и ускорения и в отличие от всех предыдущих сопротивлений не зависит от параметров ролика и коэффициентов трения.
Кроме рассмотренных сопротивлений, возникающих во всех случаях движения грузов по роликовому полотну, в зависимо сти от конструкции последнего могут воз никать дополнительные сопротивления как общего, так и местного характера. Распро страненным видом дополнительного сопро тивления общего характера является трение грузов о борта конвейера. По целому ряду причин груз движется по роликовому на стилу с некоторым перекосом и при нали чии бортов вступает в контакт с ними.
Положим, что развернутый груз нахо дится в контакте с бортами (рис. 42). Нор мальные реакции N бортов не Могут пере
дать грузу момент больший, чем момент трения опорной поверхности груза о ролико вое полотно. Математически сказанное вы-' ражается равенством
GfRTcos а = NВ tg у,
где RT— радиус трения опорной плоскости груза о роликовое
полотно.
Отсюда
|
|
• г __ |
GfRTcos о |
|
|
|
|
“ |
В tg у |
* |
|
Обозначая коэффициент трения груза о борт через fe, |
получим |
||||
сопротивление движению от |
трения |
груза о борта |
|
||
ту/ |
о д/г |
2GfRjfiy cos а |
2GfRTfg cos ct |
ffijA |
|
6 _ |
' б ~ |
В tg у |
\ г \ г _|_ & — & ’ |
' |
где а — угол наклона роликового полотна к горизонту.
Как показывает практика эксплуатации роликовых конвейе ров, дополнительное сопротивление We следует считать постоянно
действующим для роликовых конвейеров с бортами *1о всей их
88
протяженности. Можно предположить, что если на полотне кон вейера один борт (что иногда встречается), формула (64) остается в силе.
Примером местного сопротивления на трассе конвейера могут служить сопротивления от неровностей полотна конвейера. По ложим, что между соседними роликами имеется перепад по вы соте Ah (рис. 43). Уравнение моментов действующих сил отно
сительно точки а контакта имеет вид |
|||
|
(0,5dp — ДА) — |
i0cos а = 0; |
|
далее, из |
геометрических |
соотношений, |
|
|
tо = |
Y (d p — Ah) Ah. |
|
После |
преобразований |
и подстановок получим |
G VdpДА — ДА2 cos а |
20 |
-if |
ДА |
|
(0,5dp— ДА) п |
|
п |
V |
dp cos а . |
Величина сопротивления |
может быть значительная. |
|||
Предположим, что по ГОСТу 8324—57 перепад между роли |
ками по высоте равен 1 % от диаметра ролика, а также, что п = 3; а = 2° Тогда
W, = - f - V "ШТ ° ’999 ~ °>067G-
Иначе говоря, потери от неплоскостности роликового полотна достигают 7% веса груза, что примерно равно сумме всех осталь ных сопротивлений движению грузов. Учитывая изложенное, ГОСТом 8324—71 предусмотрено ужесточение технических тре бований к точности изготовления роликов и их монтажа по сравне нию с ранее действовавшим ГОСТом 8324—57. При этих требо ваниях укладка роликового полотна на металлоконструкцию должна осуществляться только на заводе-изготовителе, а не при монтаже. Ниже, в гл. V, будут рассмотрены индустриальные способы выравнивания роликового полотна при укладке его.
Аналогичные сопротивления возникают и при неровностях, уступах и впадинах на несущей поверхности грузов. Желание обеспечить гладкую и ровную несущую поверхность грузов и избежать дополнительного сопротивления является одной из причин, способствующих распространению поддонов и тары для транспортирования грузов по роликовым конвейерам.
Сопротивление WQявляется местным и образуется не по всей
длине роликового полотна, а в отдельных его точках, поэтому при расчете параметров движения грузов его обычно не учиты вают.
В теории гравитационных роликовых конвейеров наибольшую сложность представляет исследование совместного движения ро-
ликов и грузов, особенно при разомкнутом расположении послед них. Процессы совместного движения грузов и роликов проще всего исследуются и представляются графо-аналитически. Начнем рассмотрение этих процессов с графика окружной скорости сво бодного ролика в осях v—t. Положим, что в начальной точке А
графика, приведенного на рис. 44, с исследуемого ролика сошел груз, имевший скорость движения vep. В дальнейшем ролик под
действием трения в опорах от собственного веса будет вращаться равномерно-замедленно до тех пор, пока не остановится совсем или пока на него не наедет следующий груз. Начальная линей ная скорость вращения свободного ролика vH4ср может быть или
Рис. 43. Схемы образования со- |
Рис. 44. График v— t 'движения [сво- |
противления W0 |
водного ролика |
равна скорости движения груза vap (если последний полностью
разогнал ролик) или быть меньше |
vep (если груз не успел пол |
|
ностью разогнать |
ролик). |
|
Таким образом, в начале свободного вращения ролика могут |
||
быть два случая: |
|
|
|
VH.cp = Vep ИЛИ |
VH,cp < V ep. |
В гравитационных конвейерах третий математически возмож |
||
ный случай vH.ср > |
vep физически |
не может быть, так как источ |
ником движения роликов является сам груз; случай, когда vHCp > > vip, может быть только в приводных роликовых конвейерах,
например разгонных.
Свободные ролики могут быть только при разомкнутом по ложении грузов на полотне гравитационного роликового (или дискового) конвейера или, как исключение, при неровностях опорной поверхности груза.
Свободный ролик теряет свою начальную скорость vHср или
полностью, или частично, в зависимости от шага грузов на кон вейере и собственной начальной скорости.
Таким образом, в конце процесса свободного вращения ролика имеют место следующие два случая:
о*.ср = 0 или ц*.<р> 0 ,
где vKер — линейная скорость вращения ролика в конце про
цесса свободного движения.