9.1 Самотечные желоба и трубы

Желоба и трубы для транспортирования сыпучих грузов по форме трассы бывают прямолинейные и криволинейные, а по поперечному сечению – прямоугольные, угловые, трапециевидные, круглые и полукруглые. Поворотные самотечные трубы используются для распределения одного потока грузов на несколько операций.

Устойчивое движение груза в желобах и трубах достигается в процессе несвязанного движения (при  > _в – угол внутреннего трения), при котором скорость сыпучего груза не зависит от высоты слоя. Таким образом, угол наклона самотечных труб и желобов проектируют больше угла внутреннего трения транспортируемого материала. Принимают: для зернопродуктов  = 28⁰ … 40⁰; для муки и комбикормов  = 32⁰ … 48⁰; для корнеплодов  = 30⁰ … 43⁰.

Используя уравнение живых сил (рис. 9.1, а)

,

определяют скорость груза

,

где k_ = 1,5 … 1,65 – коэффициент, зависящий от соотношения внешних сил и сил внутреннего трения и формы поперечного сечения; f – коэффициент трения груза о стенки жёлоба.

а) б)

Рис. 9.1

Начальная скорость υ_н зависит от вида расположения подающего устройства, при этом на практике чаще всего насыпной груз поступает в жёлоб из бункера (рис. 9.1, б) или при сбросе с конвейера. В общем случае начальная скорость

,

где ' – угол отклонения лотком потока насыпного груза; v – скорость истечения груза из бункера (рис. 9.1, б) или скорость конвейера; h₀ – высота свободного падения материала.

Используя выражение для производительности самотечной установки

Q=3,6Аυ

[ – коэффициент заполнения открытого жёлоба (0,5 … 0,6) или трубы (0,35 … 0,5)], проверяют сечения А желобов и труб на пропускную способность.

Опыты показывают, что для одного и того же сыпучего груза наименьший угол наклона к горизонту допускается для круглых самотечных труб. Эти трубы выгоднее квадратных и прямоугольных с точки зрения экономии материала. Так, при одной и той же величине поперечного сечения на изготовление квадратной трубы требуется материала на 13 % больше, чем на изготовление круглой трубы.

В качестве материала для изготовления самотечных желобов и труб используют: листовую сталь, дерево, стеклопластик, пластмассу, стекло, бетон и т.д. Например, на предприятиях мукомольной и крупяной промышленностях широко применяют стеклянные и полиэтиленовые трубы. В случае применения неметаллических диэлектрических материалов необходимо обеспечить действенный отвод наводимого при движении груза статического электричества в контуры заземления.

Лекция 9

Тема 9. Гравитационный транспорт

9.2. Спускные устройства для штучных грузов.

а) б)

Рис. 9.2

Для штучных грузов применяют вертикальные, наклонные и спиральные спуски. Вертикальные спуски изготавливают из труб с сечениями по форме груза. Движущийся по такой трубе груз сжимает перед собой воздух, тем самым, создавая воздушную подушку, предохраняющую грузы от повреждения при большой скорости падения.

Наклонные спуски проектируют в виде открытых лотков, как правило, прямоугольного сечения с углом наклона  (рис.9.2), превышающим угол трения груза о материал лотка .

Под действием скатывающей силы mgsin (рис. 9.2, а) движение штучного груза будет равномерно ускоренным. Из уравнения живых сил

рассчитывают требуемый угол наклона лотка при допустимой для данного груза скорости

При транспортировании грузов, например мешков, по направляющим лоткам конечная скорость υ_k должна быть небольшой, чтобы не изнашивалась и не портилась тара. Поэтому часто лотки выполняют из двух участков, разгонного с углом ₁ >  и тормозного – ₂ <  (рис. 9.2, б). Снижение скорости можно также достигнуть, изготовив поверхность конца спуска из материала с большим коэффициентом трения.

Применительно к спуску (рис. 9.2, б) можно, задавшись требуемым значением конечной скорости груза υ_k и соотношением h₂/l₂ (углом наклона ₂), определить значение скорости υ_н груза, поступающего на тормозной участок спуска из выражения

Рис. 9.3

В спиральных спусках (рис. 9.3) при установившемся движении величина скорости груза практически остаётся постоянной из-за тормозящего действия сил трения о борт, к которому груз прижимается под действием центробежных сил.

Спиральные спуски, представляющие винтовой жёлоб 1 вокруг вертикальной стойки 2, предназначены для перемещения вниз ящиков, мешков и коробов с сыпучими и штучными грузами. В пищевой промышленности часто такие спуски применяются для междуэтажного спуска мешков, при этом грузы могут быть приняты на любом этаже с помощью съёмных отводящих щитов.

Рассмотрим часть винтовой поверхности, описываемой прямой горизонтальной образующей (рис. 9.3). На перемещающейся по спиральному спуску груз действуют составляющая сила тяжести mgsin, сила трения о дно спуска fmgcos и сила трения о борт жёлоба fmυ²/R, обусловленная прижатием груза к цилиндрическому борту под действием центробежного усилия F_ц= mυ²/R. Тогда уравнение равномерного движения груза по винтовой поверхности имеет вид

mgsin = fmgcos + fmυ²/R..

Задавшись допустимой скоростью движения (обычно υ=2,5… 3 м/с) и радиусом R, определяют угол подъёма винтовой линии спуска . Радиус окружности, по которой перемещается груз, ориентировочно можно оценить как

R > r +  + 0,5b

(r – радиус стойки спуска, b – ширина груза,  – гарантийный зазор между стойкой и грузом).

По установленным эксплуатацией данным, угол подъёма винтовой линии  рекомендуется принимать 20⁰ … 24⁰ при перемещении мешков и 19⁰ … 23⁰ при перемещении ящиков.