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:

Г = ,

(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 Г  0,1 .

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. Время t₃ + t₄ должно быть минимально, чтобы в итоге обеспечивалось перемещение груза вперед за весь период времени Т. Груз будет двигаться вместе с желобом при условии а_ж  gf₀, где а_ж — ускорение желоба, f₀ — коэффициент трения груза по желобу в покое. Груз будет скользить по желобу вперед при условии а_ж  f_дg, где f_д — коэффициент трения груза по желобу в движении. Давление груза на дно желоба, а также сила трения между ними постоянны.

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 Q  50 т/ч) подвесной и опорной конструкций	Центробежный или электромагнитный	3,0...3,3	2,8...3,0
То же тяжелого типа (пои Q > 50 т/ч)	То же	2,0...2,5	1,8...2,3
Двухтрубные и однотрубные уравновешенные, легкого и среднего типов (при Q  50 т/ч и L  20 м)	Эксцентриковый	1,6...2,8	1,5...2,5
То же, тяжелого типа (при Q>50 т/ч и L > 20 м)	То же	1,3...2,5	1,2. .2,0

Средняя скорость движения груза по горизонтальному желобу (м/с)

г.ср = S nкр/60,

(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:

S = tА,

(15.6)

где _ и _t —масштабные коэффициенты скоростей и времени м/(смм), с/мм; А —площадь фигуры АСВА, мм²; n_кр —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 r = а = 50...150 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

sin  < g,

(15.7)

второе условие — при

> ,

(15.8)

где n_кр — частота вращения кривошипа, мин^-1 (рекомендуется n_кр = 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 _г отдельно от желоба. Средняя скорость движения груза в горизонтальном желобе (м/с)

г = 0,21 nкраfд tg,

(15.9)

где f_д — коэффициент трения груза о дно желоба в движении (для угля и руды f_д = 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 ₀ 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   ₀, 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 напряжении и се упругих элементах. Зарезонансная настройка применяется для подносных конструкций и в опорных конвейерах легкого типа. Дорезонансная настройка (  ₀) 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
дебалансиый	1500	2...3	1,5...2,5
Центробежный:
направленного действия	1500...1000	2...4	2...3
эксцентриковый	800...450	5...15	4...8

Табл. 15.5. Значения коэффициентов k₁ и k₂

Вид насыпного груза	Размер частиц мм	Влажность, %	k1	k2
Кусковой	10...200		0,9...1,1	1,5...2,0
Зернистый	0,5...10	0,5...10	0,8...1,0	1,6...2,5
Порошкообразный	0,05...0,5	0,5...5	0,4...0,5	1,8...3,0
Пылевидный	Менее 0,05	0,8...5	0,2...0,5	2...5

Скорость транспортирования груза в вибрационных конвейерах (м/с)

  (k1 k2 sin ) а  cos 

(15.10)

(знак минус в скобках — при транспортировании груза вверх, а знак плюс — соответственно вниз).

Для горизонтальных конвейеров  = 0 и

 = k1 а  cos 

(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.