Скребковые конвейеры

Под понятием скребковые конвейеры подразумевается группа машин непрерывного действия с тяговым элементом, отличительным признаком которых является рабочий орган, выполненный в виде скребка. Скребковые конвейеры обычно классифицируют по этому признаку и с его учетом их подразделяют на конвейеры:

со сплошными высокими скребками (высота скребка приблизительно равна высоте желоба, в котором перемещается груз);

с погруженными скребками.

К конвейерам с погруженными скребками относят конвейеры со сплошными низкими скребками, с контурными скребками, трубчатые.

Область применения скребковых конвейеров достаточно широка. Их используют на предприятиях пищевой и зерноперерабатывающей промышленности, в угольных шахтах, химической промышленности для транспортирования сыпучих и кусковых грузов. Возможность изготовления герметичного желоба позволяет применять их для транспортирования пылящих и горячих грузов.

К достоинствам скребковых конвейеров относят простоту конструкции, герметичность желобов, возможность загрузки и вьщрузки в любой точке горизонтального или наклонного участка трассы.

Недостатками являются сравнительно быстрый износ шарниров цепи и желоба, повышенная мощность привода вследствие трения груза и скребков о желоб, истирание частиц транспортируемого груза.

Конвейеры со сплошными высокими скребками

Конвейеры со сплошными высокими скребками (рис. а).

Рис. Конвейер с высокими сплошными скребками: а — общий вид: 1 — натяжное устройство; 2 — тяговый элемент; 3 — скребок; 4 — направляющая шина; 5 — приводное устройство; 6 — разгрузочные устройства; 7 — желоб; б — разрез конвейера со скребками прямоугольной формы; в — то же, трапецеидальной формы; г — то же, полукруглой формы.

Состоят из тягового элемента 2 с прикрепленными к нему скребками 3. Груз, подаваемый в желоб 7, захватывается скребками и перемещается к разгрузочным устройствам 6 (их может быть несколько, если необходима разгрузка в промежуточных точках). Тяговый элемент перемещается на ходовых роликах по направляющим шинам 4 и огибает приводные и натяжные звездочки.

Рабочей является нижняя ветвь тягового элемента. Однако в зависимости от схемы и назначения конвейера рабочей могут быть и верхняя ветвь тягового элемента или сразу обе ветви.

Скребковый конвейер с высокими скребками может перемещать груз в горизонтальном, наклонном, наклонно-горизонтальном и горизонтально-наклонном направлениях. Угол наклона обычно не превышает 35°.

Основное отличие рассматриваемых конвейеров от скребковых других типов — это размеры и форма скребка. Она может быть прямоугольной (рис. б), трапецеидальной (в) и полукруглой (г). Тяговым элементом обычно служат пластинчатые катковые цепи (ГОСТ 588—81). Желоб сварной или штампованный, из листовой стали толщиной 4...5 мм. В поперечном сечении он повторяет форму скребка, причем зазоры между скребками и желобом не превышают 3...5 мм. Для натяжения тягового элемента используют винтовые или пружинно-винтовые устройства.

Расчет транспортера со сплошными высокими скребками

Расчет транспортера со сплошными высокими скребками аналогичен расчету пластинчатого конвейера. Размеры желоба определяют по заданной расчетной производительности (т/ч), которую для этого типа конвейера можно вычислить по формуле Q = 3,6*(i/a)*p_м*υ где а — расстояние между скребками, м; i — объем груза, находящегося между двумя соседними скребками, м³.

Рис. Расположение груза в желобе конвейера со сплошными высокими скребками.

Объем груза i (м³) можно определить как произведение объема желоба между двумя скребками на величину коэффициента заполнения ψ этого объема, т.е. (рис.)

i = i_жψ = В_жh_жaψ

где В_ж — ширина желоба, м; h_ж — высота желоба, м. Тогда с учетом коэффициента С₂ (табл.) уменьшения объема груза при наклонной трассе производительность (т/ч) запишется так: Q = 3,6В_жh_жp_мυС₂ψ

Значения коэффициента С2 для скребковых конвейеров
Груз	Коэффициент С2, при угле наклона конвейера, град
	0	10	20	30	35
Хорошо сыпучий	1,00	0,85	0,65	0,50	-
Плохо сыпучий, кусковой	1,00	1,00	1,00	0,75	0,60

Для определения одного из размеров сечения желоба в расчет вводят коэффициенты соотношения ширины и высоты желоба К_ж=В_ж/h_ж=2,4...5,0.

Тогда из формулы (Q=3,6В_жh_жp_мυС₂ψ) получим выражение

а зная высоту желоба, найдем его ширину В_ж = К_жh_ж где величины hж и Вж выражены в метрах.

Значения В_ж и h_ж округляют до величины типовых размеров скребка с учетом зазоров между скребками и желобом.

При принятых значениях В_ж и h_ж, если они отличаются от расчетных, желательно уточнить величину скорости тягового элемента, которую при определении h_ж по формуле принимают υ=0,1...0,9 м/с.

Тяговый расчет выполняют обычным порядком. Сопротивления движению цепи определяют по формулам ( W_пр=(q+q_k)gL(fcosα+sinα) ) и ( W_пр=g(q+q_k)(ω₁L_г±H) ), причем для рабочей ветви сопротивления движению груза и ходовой части подсчитывают отдельно.

Дополнительные сопротивления (Н), возникающие в результате трения груза о дно и боковые стенки желоба, вычисляют по формуле W_г=qglf(1+K_б) где f — коэффициент трения груза о стенки желоба; K_б — коэффициент бокового давления; K_б≈0,3.

Величину массы 1 м тягового элемента и скребков (кг) можно определить по уравнению q_k=K_kB_c где B_c — ширина скребка, м; K_k — коэффициент для одноцепных транспортеров 90...120 кг/м2, для двухцепных K_k=150...250 кг/м².

Необходимо отметить, что на консольно расположенные скребки действуют силы сопротивления, возникающие при движении груза перед скребками. Тем самым создаются сосредоточенные изгибающие моменты. Эти моменты, будучи приложенными к элементам цепи, разворачивают ее в вертикальной плоскости, заставляя скребки двигаться под наклоном ко дну желоба. Поэтому в таких конвейерах, чтобы уменьшить отклонения скребков, необходимо создать значительные первоначальные натяжения. Минимальное натяжение тягового элемента конвейера с высокими сплошными скребками принимают 3000...10000 Н, что является их усщественным недостатком.

Конвейер со сплошными низкими скребками

Конвейер со сплошными низкими скребками (рис. а). Рис. Конвейер со сплошными низкими скребками: а - схема конвейера; б — эпюры распределения давлений.

Основное отличие от конвейера со сплошными высокими скребками заключается в форме скребков 1, а также в форме поперечного сечения желоба 2, который обычно полностью закрывает и нижнюю (рабочую), и верхнюю (холостую) ветви тягового элемента. Нижняя рабочая ветвь, скользя по дну желоба, увлекает за собой весь слой груза.

Скребки могут быть изготовлены из стальной полосы или стержней, которые е одноцепном конвейере приваривают к звеньям цепи. В конвейере с двумя цепями скребки прикрепляют к звеньям при помощи шплинтов или болтов. Шаг скребков обычно равен 1...2 шагам цепи. Желоб, кроме указанной выше формы, может представлять два отдельных желоба для верхней и нижней ветвей тягового элемента.

Груз в этом скребковом конвейере может перемещаться только при выполнении условия F₁>F₂ где F₁ — сила трения внутри слоя груза в сечении 1—1 (рис. б); F₂ — сила трения груза о боковые стенки желоба. Для того чтобы удовлетворялось неравенство, высота слоя груза должна быть не более некоторого предельного значения. Чтобы определить ее, рассмотрим силы, действующие в сечении груза. Сила F₂ будет_равна произведению силы горизонтального давления груза на боковые стенки желоба на коэффициент трения груза о стенки. Закон изменения давления груза на боковые стенки аналогичен закону изменения давления жидкости, отличие учитывается коэффициентом бокового давления, т.е. К_б.д.=tg²(45°-φ/2)

Следовательно, величина равнодействующей силы горизонтального давления (Н), приложенной к единице длины одной боковой стенки, определится как P_г=(1/2)*h²_сл*р_м*g*tg²(45°-φ/2)

Тогда F₂=2*f*P₂=f*h²_сл*р_м*g*tg²(45°-φ/2)

Сила вертикального давления на единицу длины желоба в сечении 1—1 приближенно равна P_г=h_сл*р_м*g*B_ж

Тогда сила F₁ (Н) внутреннего трения будет F₁=f₀*h_сл*р_м*g*B_ж

Подставляя значения F₁ и F₂ в неравенство (F₁>F₂) и решив последнее относительно h_сл/B_ж, получим

Правая часть этого выражения для конкретного груза и желоба — величина постоянная. Существует предельное значение высоты слоя для каждого вида транспортируемого груза.

Если учесть, что угол наклона желоба влияет на величину h_сл, а значит, и на производительность, то вполне понятно, почему конвейеры со сплошными низкими скребками имеют горизонтальные или очень пологие трассы с углам наклона а<12°.