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; w — угловая скорость возбудителя колебаний, рад/с; b — угол направления колебаний (см. рис 15.2, 15.6); a —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 t ₁ 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 t ₁ + t ₂ и назад — в течение небольшого промежутка времени t ₃ + t ₄. Время t ₃ + t ₄ 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 £ gf ₀, где а _ж — ускорение желоба, f ₀ — коэффициент трения груза по желобу в покое. Груз будет скользить по желобу вперед при условии а _ж > f _д g, 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)]

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

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:

где m_u и m_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 b< 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 u_г отдельно от желоба. Средняя скорость движения груза в горизонтальном желобе (м/с)

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) w и частота собственных колебаний упругой системы w₀ 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 w >> w₀, 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 (w << w₀) 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 b принимается в зависимости от их частоты: при частоте, большей или равной 1000 мин^-1, b = 20...25°, при частоте, меньшей 1000 мин^-1, b = 30...35°, в среднем принимают b = 30°.

Табл. 15.4. Амплитуда и частота колебаний вибрационных конвейеров

Табл. 15.5. Значения коэффициентов k ₁ и k ₂

Скорость транспортирования груза в вибрационных конвейерах (м/с)

u» (k 1 k 2 sin a) а w cos b

(15.10)

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

Для горизонтальных конвейеров a = 0 и

u = k 1 а w cos b

(15.11)

Эмпирические коэффициенты k ₁ и k ₂, зависящие от физико-механических свойств транспортируемых грузов, приведены в табл. 15.5.

В этой таблице меньшие значения коэффициента k ₁ и большие значения коэффициента k ₂ относятся к грузам с частицами меньших размеров.