8.2. Транспортирующие трубы.

Транспортирующие трубы предназначены для перемещения насыпных грузов с одновременным выполнением технологических операций сушки, перемешивания, охлаждения и т.д. Их разделяют на винтовые и гладкостенные.

Рис. 8.5

В винтовой транспортирующей трубе на её внутренней поверхности 1 (рис. 8.5) приварена ленточная спираль и принцип работы сходен с принципом работы винтового конвейера. Гладкостенные трубы не имеют внутри винтовых рёбер.

Трубу устанавливают горизонтально или с небольшим уклоном, как правило, в сторону движения материала. В качестве её опор используют ролики 2. Труба приводится во вращение чаще всего через открытую зубчатую передачу 3. Груз поступает в трубу и выводится из неё, обычно, через торцы.

При площади поперечного сечения массовая производительность (т/ч) транспортирующей трубы равна

Q ,

где D – внутренний диаметр трубы, м; υ – скорость перемещения груза, м/с; – коэффициент заполнения, принимаемый равным 0,2…0,3;  - насыпная плотность груза, т/м³.

В винтовой трубе шаг винтовой линии принимают и скорость транспортирования .

Для того чтобы груз перемещался вдоль оси трубы, частота вращения её не должна превышать определённого критического значения n_кр, при котором сыпучий груз под действием центробежной силы F_цб не отрывается от трубы, а вращается вместе с ней, т.е. должно соблюдаться условие – центробежная сила не должна быть меньше силы тяжести:

или после подстановки

Обычно на практике рекомендуют принимать реальную частоту вращения

Энергия, затрачиваемая на вращение трубы, расходуется на преодоление моментов сопротивления на опорных роликах М_р, силы трения перемещаемого груза о стенки трубы М_тр и подъёма пересыпающегося внутри груза М_г, т.е. мощность привода

.

Здесь момент на преодоление сопротивления опорных роликов (рис. 8.5)

где – сила давления трубы (m_г– масса груза; m_т – масса трубы; z_р – число подшипников); – см. рис. 8.5; – коэффициент сопротивления подшипников ролика.

Момент силы трения (рис. 8.6)

,

Рис. 8.6

где f_в – коэффициент тре­ния груза о стенки трубы; – угол трения насып­ного груза о стенки трубы,

f_в.

Момент от подъёма пересыпающегося груза (рис. 8.6)

где l – расстояние центра тяжести слоя груза от вер­тикали, проходящей через ось трубы .

Лекция 8

Тема 8. Конвейеры без тягового органа

8.3 Вибрационные конвейеры

Вибрационные конвейеры – это разновидность качающихся устройств, в которых создаётся такой режим колебания жёлоба, что заставляет груз отрываться от опорной поверхности и микробросками перемещаться вдоль жёлоба.

Вибрационный опорный (рис. 8.7, а) и подвесной (рис.8.7, б) конвейеры имеют грузонесущие открытые или закрытые жёлоба 1, имеющие упругие связи с опорными подвесными устройствами 2 в виде плоских или витых цилиндрических пружин и резиновых элементов. Возбудителем колебаний желобов 1 являются инерционные, электромагнитные, эксцентриковые и поршневые (гидравлические и пневматические) вибраторы 3.

Основные преимущества вибрационных конвейеров: возможность транспортирования груза в условиях полной изоляции в герметически закрытых трубах; сочетание транспортных и технологических операций – сушка, охлаждение (например, сахара, меланжа), смешивание, грохочение; малый износ несущего элемента (трубы или желоба); простота конструкции; небольшой расход энергии при установившимся режиме работы. К недостаткам можно отнести: малую долговечность упругих элементов и опорных подшипников привода и передачу в некоторых случаях вибрационных нагрузок на опорные конструкции.

а) б)

Рис. 8.7

Жёсткий жёлоб горизонтального вибрационного конвейера, как правило, совершает прямолинейные симметричные гармонические колебательные движения (рис. 8.8, б) под действием возмущающей силы.

а) б)

Рис. 8.8

Рассмотрим схему сил, действующих на частицу груза при отрыве от горизонтального днища жёлоба 1 (рис. 8.8, а).

Из уравнения динамического равновесия частицы относительно координат X и Y нормальная реакция F_n от веса частицы mg груза равна

F_n = mg – F_usin

(F_u – сила инерции частицы, вызванная колебанием жёлоба). Частица будет отрываться от жёлоба и совершать микробросок при условии F_n = 0, т.е.

F_usin mg

Сила инерции частицы массой m определяется через параметры колебаний

F_u = masin и при  = /2 a = A_м ²

[а – ускорение частицы;  – фазовый угол колебания жёлоба (рис.8.8, б); А_м – амплитуда колебаний;  – угловая частота колебаний или угловая скорость кривошипа (эксцентрика)].

Отсюда отношение составляющей силы инерции F_usin=mA_м ²sin к нормальной составляющей силы тяжести частицы mgcos (в общем случае при угле наклона  конвейера)

принято называть коэффициентом режима работы, который связывает в одной зависимости основные параметры вибрационного конвейера. Наибольший эффект вибротранспортирования достигается при значениях Г = 1,2 … 3,3.

Чтобы практически исключить износ жёлоба, необходимо добиться режима непрерывного подбрасывания груза, исключающего скольжение груза по дну жёлоба. Теоретически установлено, что перемещение в режиме непрерывного подбрасывания возможно при

,

где р – любое целое число.

На основе опыта эксплуатации рекомендованные значения амплитуды колебаний: при Г = 1,2 … 3,3 и частоте колебаний  = 7,5 … 50 с^–1, А_м=0,2…0,8 мм – для зернистых и кусковых грузов и А_м = 0,5 … 15 мм – для пылевидных и порошкообразных.

Средняя скорость потока груза

υ_ср kA_м cos ,

где k – экспериментальный коэффициент проскальзывания частиц груза; для различных грузов k=0,3 … 0,75.

По заданной производительности Q=3,6АV_ср и скорости υ_ср определяют площадь поперечного сечения потока насыпного груза А в м². Высоту жёлоба принимают h = 2h₁, где h₁= 0,1…0,2– высота слоя насыпного груза в м. Меньшие значения принимают для конвейеров небольшой производительности. Коэффициент заполнения для открытых жёлобов  = 0,6 … 0,9; для прямоугольных труб  = 0,6 … 0,8; для круглых труб  = 0,5 … 0,6.

Точное определение мощности вибрационного конвейера является весьма сложной задачей вследствие трудности определения сил сопротивления для каждого типа привода.

Примерно мощность двигателя (кВт), как правило, с повышенным пусковым моментом, для привода горизонтального вибрационного конвейера определяется по формуле

Р_дв QL,

где  – удельная энергоёмкость транспортирования, кВтч/(тм), принимаемая в зависимости от вида конвейера и вибратора; L – длина перемещения, м.