Расчет ковшового элеватора и выбор его основных элементов

Основные типы и область применения

Элеватор (лат. elevator, буквально — поднимающий, от elevo — поднимаю), машина непрерывного действия, транспортирующая грузы в вертикальном или наклонном направлениях. Различают элеваторы ковшовые, полочные, люлечные. Ковшовые элеваторы предназначены для подъёма по вертикали или крутому наклону (более 60°) насыпных грузов (пылевидных, зернистых, кусковых), полочные и люлечные элеваторы — для вертикального подъёма штучных грузов (деталей, мешков, ящиков и т. п.) с промежуточной погрузкой-разгрузкой. Ковшовые элеваторы используются в металлургии, машиностроении, химическом и пищевом производствах, на обогатительных фабриках и зернохранилищах, а полочные и люлечные — на предприятиях различных отраслей промышленности, базах, в магазинах, а также на складах, в том числе в виде подвижных стеллажей для хранения и выдачи изделий.

Ковшовый элеваторы представляет собой замкнутое полотно с тяговым органом, огибающим приводной и натяжной барабаны (звёздочки), и прикрепленными к нему ковшами. Несущей и ограждающей частью элеватора является стальной сварной кожух с загрузочным и разгрузочным патрубками. Привод имеет электродвигатель, редуктор, муфты и останов, предотвращающий обратное движение полотна. На элеваторах применяется винтовое или грузовое натяжное устройство. Скорость движения полотна тихоходных элеваторов до 1 м/сек, быстроходных до 4 м/сек. Подача ковшовых элеваторов 5—500 м³/ч, высота подъёма Н не превышает 60 м. Основными параметрами ковшовых элеваторов являются ширина В_К, высота h, вылет А, полезная (до кромки передней стенки) вместимость ковша и расстояние (шаг) между ковшами a_к. Быстроходные элеваторы имеют расставленные глубокие и мелкие ковши, для которых a_к = (2,5—3) h, a в качестве тягового органа — конвейерную резинотканевую ленту или короткозвенную цепь. На тихоходных элеваторах применяются сомкнутые (a_k = h) с бортовыми направляющими остроугольные и со скруглённым днищем ковши, прикрепленные боковыми стенками к двум тяговым цепям.

Полочный элеватор имеет 2 вертикальные пластинчатые втулочные цепи, огибающие верхние тяговые и нижние натяжные звёздочки. К цепям жестко прикреплены захваты-полки, соответствующие форме и размерам груза. Загрузка полок производится вручную или автоматически с гребенчатого стола, а разгрузка в верхней части нисходящей ветви — при опрокидывании полок. Скорость движения цепей полочного элеватора 0,2—0,3 м/сек.

Люлечный элеватор отличается от полочного способом крепления рабочего органа — люльки, которая благодаря шарнирному подвесу на всех участках трассы сохраняет горизонтальное положение днища. Загрузка люлечных элеваторов производится на восходящей, а разгрузка — на нисходящей ветви. Скорость движения полотна 0,2—0,3 м/сек.

<

<
>

Способы наполнения и разгрузки ковшей

Наполнение (загрузка) ковшей про­изводится либо зачерпыванием груза из нижней части кожуха элеватора (см. рис. 2, а), либо засыпанием груза в ковши (см. рис. 2, б). Практически ковши наполняют тем и другим спосо­бом одновременно при преимуществен­ном преобладании одного из них. На­полнение ковшей зачерпыванием приме­няется в ленточных и цепных элевато­рах с расставленными ковшами при транспортировании сухих хорошо сыпу­чих, пылевидных и мелкокусковых насы­пных грузов (например, угольной пыли, фрезерного торфа, зерна, цемента, зе­мли, песка, опилок, дробленого угля, фосфоритной муки и т. п.), черпание ко­торых не создает значительных сопро­тивлений и может происходить при по­вышенной скорости движения ковшей (0,8-4 м/с).

Крупнокусковые и абразивные грузы (гравий, руда, кусковой уголь и т. п.) черпать ковшом со дна кожуха затруднительно, так как вследствие больших сопротивлений возможен отрыв ковшей и даже обрыв тягового элемента. На­полнение ковшей крупнокусковыми и абразивными грузами производится непосредственно засыпанием их в ков­ши. Применение этого способа возмож­но только при непрерывном, сомкнутом расположении ковшей (что не позволяет грузу просыпаться между ковшами) и при пониженных скоростях движения (не более 4 м/с), так как при повышен­ной скорости ковши плохо заполняются и отбрасывают груз.

Рисунок 2 Схема загрузки, разгрузки и расположения ковшей элеватора

<
>

<

Центробежную разгрузку применяют для быстроходных (преимущественно ленточных, реже — цепных) элеваторов с расставленными ковшами при транс­портировании легкосыпучих пыле­видных, зернистых и мелкокусковых на­сыпных грузов. Скорость движения ков­шей элеваторов принимают обычно 1—4 м/с. Расстояние между ковшами в быстроходных элеваторах выбирают таким, чтобы выброшенные из ковша частицы груза не попадали на впереди идущий ковш.

Свободная самотечная разгрузка (см. рис. 2, в) характеризуется дополни­тельным отклонением ковша, обеспечи­вающим свободное высыпание груза под действием силы тяжести. Этот вид разгрузки применяют для плохосыпучих влажных, хлопьеобразных и мокрых грузов (например, угольной пыли, мела, различных химикатов, мокрой золы, опилок и т. п.).

В вертикальных элеваторах свободная самотечная разгрузка обеспечивается путем отклонения обратной ветви на дополнительных направляющих звез­дочках, роликовых батареях (редко) или направляющих шинах, устанавливаемых в двух цепных элеваторах с боковым креплением цепей к расставленным и сомкнутым ковшам. В одно цепных элеваторах такое отклонение обратной ветви возможно только для специально­го исполнения при двухрядном консоль­ном креплении ковшей (параллельными рядами справа и слева от цепи) боковы­ми стенками к звеньям центрально рас­положенной цепи, свободной для заце­пления (и отклонения) с наружной и внутренней сторон.

В наклонных элеваторах свободная самотечная разгрузка обеспечивается наклонным положением самого элева­тора, поэтому иногда для отклонения ковшей вертикальные элеваторы делают с наклонной верхней частью. Однако это приводит к значительным дополни­тельным сопротивлениям и ускоренно­му изнашиванию цепи и направляющих шин.

Свободную самотечную разгрузку имеют специальные двух цепные элева­торы с центральной внутренней разгруз­кой ковшей (см. рис. 2, г). Разгрузка производится при пониженной скорости движения ковшей (0,6 — 0,8 м/с).

Самотечная направленная разгрузка (см. рис. 2, б) характерна для верти­кальных и наклонных элеваторов (лен­точных и цепных) с непрерывным сомк­нутым (чешуйчатым) расположением ковшей. При огибании верхнего бараба­на груз высыпается, из ковша под дей­ствием силы тяжести на заднюю стенку предыдущего ковша и направляется ею и боковыми бортами ковша в разгру­зочный патрубок элеватора. Этот спо­соб разгрузки применяют в тихоходных элеваторах при скорости движения ков­ша 0,4 — 0,8 м/с для транспортирования кусковых, тяжелых, абразивных и мало­абразивных грузов (гравий, руда, шлак, крупнокусковой уголь и т. П.), а также хрупких грузов (торф, древесный уголь, кокс и т. п.), измельчение которых понижает их качество.

Элементы элеваторов

Ковши. Основные параметры ковша — геометрические размеры (ширина В, вылет L и высота Я) и объем. Кон­струкция (тип) ковша определяется свойствами транспортируемого груза и способами загрузки и разгрузки ковшей. ГОСТ 2036 — 77 для вертикальных элеваторов предусмотрены четыре типа ковшей: глубокие (рис. 3, а), мелкие (рис. 3, б) со скругленным (цилиндрическим) днищем и ковши с бортовыми <

Глубокие ковши (рис. 3, а) имеют пологий обрез передней кромки и повы­шенную глубину; применяют их для су­хих, легкосыпучих пылевидных, зер­нистых и <

Мелкие ковши (рис. 3, б) имеют крутой обрез передней кромки и малую глубину, что способствует лучшему опо­рожнению при разгрузке, поэтому их применяют для транспортирования влажных и слеживающихся плохосыпучих пылевидных, зернистых и мелкоку­сковых насыпных грузов.

Наличие цилиндрического днища у глубоких и мелких ковшей также спо­собствует их лучшему опорожнению и уменьшает возможность прилипания частиц груза к днищу.

Известен опыт применения попере­менно по секциям расставленных ков­шей с дном и без дна для обеспечения лучшей разгрузки ковшей при транспор­тировании плохосыпучих грузов. В сек­ции два-три ковша не имеют сомкнуто­го дна, затем идет стандартный ковш со сплошным дном и т. д. На вертикали в ковше без дна груз удерживается си­лами внутреннего сцепления своих ча­стиц и страхуется ковшом со сплошным дном, а на разгрузке — полностью вы­гружается.

Рисунок 3 Схема ковшей вертикальных ковшовых элеваторов и их креплений к тяговому элементу

<
>

Глубокие и мелкие ковши применяют только на элеваторах с расставленными <

Ковши с бортовыми направляющими и остроугольным днищем (рис, 3, в) применяют на тихоходных цепных эле­ваторах для транспортирования самых различных насыпных грузов — пылевидных, зернистых и кусковых. Для ков­шей с бортовыми направляющими лю­бого типа характерно только сомкнутое расположение на цепи или ленте. У <

В зарубежной практике известно при­менение ковшей шириной до 1600 мм.

Тяговый элемент.

Тяговым элементом ковшовых элеваторов служит лента или цепь (одна или две). Применяют ленты конвейерные резинотканевые (ГОСТ 20—76) и резинотросовые такого же ти­па, как для ленточных конвейеров. Ковши крепят к ленте болтами со специальной головкой (рис. 4, а); чтобы головки болтов не мешали про­хождению ленты на барабанах, в задней стенке ковша делают соответствующие углубления. Чтобы исключить скопле­ние частиц груза между задней стенкой ковша и лентой, применяют резиновые прокладки (рис. 5, а) или накладки, привулканизированные к ковшу (рис. 5, б) или ленте (рис. 5, в).

Ширина ленты должна быть на 25—150 мм больше ширины ковша; чис­ло прокладок в ленте определяют из тя­гового расчета, исходя из прочности ленты. Ленты рассчитывают так же, как и ленты ленточных конвейеров, но с учетом их ослабления отверстиями для болтов крепления ковшей.

Если для соединения ленты исполь­зуют металлические элементы (коэффи­циент прочности стыка К_ст = 0,4 -=- 0,5 то такой стык получается рав­нопрочным по сечению, ослабленному креплением ковшей, и тогда дополни­тельного учета ослабления не требуется.

Для надежного крепления ковшей лента должна иметь не менее четырех прокладок.

Рисунок 4 Крепление ковшей

<
>

<