3. Апаратна реалізація механічних процесів. Переміщення

У виробничих виробництвах необхідно переміщувати різні тверді матеріали, які є сировиною, напівпродуктами чи готовими продуктами. Для переміщення твердих матеріалів в межах заводу застосовуються підйомно-транспортні пристрої. Ці пристрої складають внутрішньозаводський транспорт підприємства. Підйомно-транспортні пристрої поділяються на такі групи:

1) пристрої безперервного транспорту, які призначені для переміщення матеріалів безперервним потоком;

2) пристрої періодичного транспорту, які призначені для переміщення матеріалів окремими порціями.

За напрямком переміщення матеріалу розрізняють:

1) пристрої горизонтального переміщення;

2) пристрої вертикального переміщення;

3) пристрої змішаного (просторового) переміщення.

В залежності від характеру матеріалу розрізняють пристрої переміщення сипких і штучних вантажів. До сипких матеріалів відносяться порошкоподібні і кускові матеріали, які переміщуються навалом. До штучних матеріалів-вантажів відносяться вироби, які мають визначену форму (частини машин, цегла, метал), а також матеріали, що упаковані в тару (мішки, бочки, барабани).

Періодичне транспортування здійснюється за допомогою вагонеток, підйомників, кранів та інших пристроїв. Тут розглядаються тільки основні пристрої безперервного транспорту (переважно для переміщення сипких матеріалів).

Стрічкові транспортери. Стрічковий транспортер (рис. 8) скла-дається з суцільної стрічки 3, яка безперервно рухається навколо двох барабанів 1 і 8, причому стрічка приводиться в рух тертям через поверхню барабанів. Барабан 8 є приводним: він приводиться в дію електродвигуном через редуктор (чи іншу передачу) і при обертанні тягне на себе верхню (навантажену) частину стрічки. Барабан 1 є натяжним і використовується для натягування стрічки. Натягування стрічки досягається тим, що барабан 1 встановлений на візку, який може переміщуватися назад під дією ваги вантажу 10. Максимальне переміщення натяжного барабана (хід натягу) показане на рис. 8. Щоб стрічка не провисала, то під нею вста-новлюлюють ряд опорних роликів 4 і 9.

Матеріал завантажується на верхню частину стрічки через завантажувальну лійку 2 і переміщується при русі стрічки до місця розвантаження. Звичайно, воно знаходиться біля приводного барабана, тобто при огинанні стрічкою барабана 8 матеріал скидається з транспортера. Розвантаження може бути здійснене також у будь-якому місці на шляху руху стрічки за допомогою скидального ножа чи барабанного скидача. Скидальний ніж являє собою скребок, який зупиняє рух матеріалу і скидає його зі стрічки в одну або обидві сторони. Барабанний скидач складається з двох барабанів 5 і 6, що згинають стрічку у вигляді букви S. Матеріал скидається з барабана 6 і видаляється через лоток 7. Скидальний ніж і барабанний скидач закріплюються нерухомо або монтуються на візку, який може бути встановлений в будь-якому місці. Найчастіше застосовують резинно-тканинні транспортерні стрічки, що складаються з декількох шарів гуми і бавовняної тканини. При транспортуванні гарячих матеріалів застосовують стрічки, які виготовлені з тонкої, термічно обробленої сталі.

Рис. 8. Стрічковий транспортер:

1 – натяжний барабан; 2 – завантажувальна лійка; 3 – стрічка; 4, 9 – опорні ролики; 5, 6 – барабани скидача; 7 – лоток; 8 – приводний барабан;

10 – вантаж для натягування стрічки

Для збільшення продуктивності транспортера при переміщенні сипких матеріалів робочій частині стрічки надають форму у вигляді жолоба шляхом застосування роликів спеціального профілю. Як показано на рис. 8, нижня гілка стрічки, що є неробочою, зали-шається плоскою.

Стрічкові транспортери застосовуються для горизонтального (під кутом до горизонтальної площини до 22⁰) переміщення сипких і штучних вантажів при довжині транспортування до 150-200 м. Швидкість руху стрічки для сипких матеріалів приймається від 0,5 до 2 м/с; нижчі швидкості вибирають для легких тонкоподрібнених матеріалів (щоб уникнути розпилення при їх переміщенні), а вищі швидкості – для великозернистих матеріалів. Для штучних вантажів приймають швидкість руху стрічки 0,5-0,8 м/с. Стрічки транспортерів можуть мати ширину 400, 500, 650, 800, 1000, 1200 і 1400 мм.

Пластинчаті транспортери. Будова пластинчатих транспортерів подібна до будови стрічкових транспортерів. Пластинчастий транспортер являє собою нескінченну стрічку, що складається з шарнірних ланцюгів, до яких прикріплені пластини, що несуть матеріал, який потрібно перемістити. На шарнірах ланцюгів розміщені ролики, які котяться вздовж направляючих елементів, що прикріплені до станини транспортера. Ланцюги транспортера огинають зірочки, з яких одна є приводною, а інша – натяжною.

Завантаження матеріалу може здійснюватися у будь-якій точці вздовж стрічки. Вивантаження здійснюється зі сторони приводної зірочки. При переміщенні сипких матеріалів пластини забезпечуються бортами.

Пластинчаті транспортери застосовуються для переміщення матеріалу на відстань до 150 м. Якщо на пластинах поставлені поперечні перегородки, то кут нахилу стрічки до горизонту може досягати 30-45⁰. Швидкість руху приймається в межах 0,2-0,6 м/с.

Пластинчаті транспортери є дорожчими від стрічкових транспортерів і застосовуються для переміщення великозернистих матеріалів або матеріалів, що мають високу температуру, а також при переміщенні під великим кутом, тобто в тих випадках, коли стрічкові транспортери не застосовуються.

Пневматичні транспортні жолоби. Пневматичний жолоб (рис. 9) складається з двох частин 1 і 2, розділених пористою плиткою 3, на якій знаходиться переміщуваний матеріал. У просторі під плиткою пропускають стиснене повітря. Пройшовши крізь плитку, повітря проникає в матеріал і розпушує його. Внаслідок цього матеріал стає текучим, подібно до рідини, і переміщується жолобом вже при невеликому куті нахилу (але не менш за 2,5⁰). Відпрацьоване повітря виходить в атмосферу через матерчаті фільтри 4, які розташовані у верхній частині жолоба.

Рис. 9. Пневматичний транспортний жолоб:

1 – верхня частина жолобу; 2 – нижня частина жолобу; 3 – пориста плитка;

4 – матерчатий фільтр; 5 – ущільнювальна замазка

Витрата повітря складає приблизно 1,5 м³/хв на 1 м² площі жолоба (при тиску 500 мм вод.ст.). Витрата енергії в 2-4 рази менша, ніж у гвинтових транспортерах.

Пневматичні жолоби застосовуються замість гвинтових транспортерів та інших пристроїв для переміщення порошковоподібних і дрібнозернистих матеріалів на відстань до 100 м. Переваги таких жолобів полягають у простоті, відсутності рухомих частин, герметичності і малій витраті енергії. Основним недоліком є неможливість руху матеріалу з підйомом нагору.

Транспортер з зануреними скребками. Транспотери такого типу є різновидом скребкових транспортерів і відрізняються від них тим, що ланцюг зі скребками рухається всередині закритого жолоба і скребки занурені в транспортуючий матеріал, що рухається суцільним потоком.

Транспортери з зануреними сребками можуть переміщувати матеріал складним шляхом (крива чи ламана лінія) у горизонтальному, похилому і вертикальному напрямках без перевантаження в місцях перегину шляху, причому завантаження і розвантаження транспортерів можуть здійснюватися в багатьох його точках.

Габарити цих транспортерів є меншими від габаритів стрічкових, пластинчатих, скребкових і гвинтових транспортерів. Витрата енергії значно менша, ніж у випадку скребкових і гвинтових транспортерів.

До недоліків транспортерів з зануреними скребками відноситься значне зношення робочих деталей при переміщенні стираючих матеріалів. Для транспортування липких і грудкоподібних матеріалів ці транспортери непридатні.

Пневматичний транспортер. Пневматичний транспортер приводиться в дію за допомогою повітря, що рухається в трубопроводі, і відбувається захоплення переміщуваного сипкого матеріалу. Переміщуваний матеріал вводиться у трубопровід через завантажувальні пристрої, захоплюється струменем повітря, що рухається, і транспортується до місця розвантаження.

В залежності від концентрації переміщуваного матеріалу в його суміші з повітрям розрізняють пневматичний транспорт у зрідженій фазі (мала концентрація матеріалу в суміші з повітрям) і пневматичний транспорт у щільній фазі (висока концентрація матеріалу в суміші).

Пневматичний транспортер у зрідженій фазі функціонує за таких швидкостей повітря, при яких частинки матеріалу захоплюються разом з повітрям. В залежності від розмірів частинок і густини переміщуваного матеріалу затосовуються швидкості повітря від 8 до 35 м/с. Концентрація матеріалів у суміші з повітрям складає від 1 до 35 кг матеріалу на 1 кг повітря (звичайно 10-25 кг/кг).

На рис. 10 показана схема всмоктувальної пневматичної уста-новки. У трубопроводі 2 створюється розрідження і повітря всмоктується в нього разом з переміщуваним матеріалом. Всмоктування відбувається через приймальне сопло; далі суміш повітря з матеріалом трубопроводом 2 надходить у розвантажувач 3, де повітря відокремлюється від матеріалу, що надходить потім у приймальний бункер 6. Розвантажувачі будуються у вигляді циклонів. З розвантажувача повітря надходить у фільтр 4, де від повітря відокремлюються не вилучені в розвантажувачі частинки матеріалу. З фільтра повітря відсмоктується вакуум-насосом 5, який створює необхідне розрідження в системі.

Рис. 10. Схема всмоктувальної пневматичної установки:

1 – приймальне сопло; 2 – трубопровід; 3 – розвантажувач; 4 – фільтр;

5 – вакуум-насос; 6 – приймальний бункер

Всмоктувальні пневматичні установки застосовуються для переміщення матеріалу на відстань до 100 м з різних місць до однієї точки розвантаження. Установки застосовуються при розрідженнях не більше 0,5-0,6 ат.

Для переміщення матеріалу на великі відстані (до 300 м) з одно-го місця в різні напрямки застосовують нагнітальні пневматичні установки (рис. 11).

Компресор 1 нагнітає повітря в трубопровід 2, в який через спеціальний живильник 3 подається переміщуваний матеріал. Суміш повітря з матеріалом трубопроводом 2 надходить у розвантажувач 4, де відбувається відокремлення матеріалу, після чого повітря через фільтр 5 виводиться в атмосферу. Надлишковий тиск повітря в нагнітальних установках досягає 3-4 ат.

Для переміщення матеріалу на великі відстані з різних місць до однієї точки застосовують змішані пневматичні установки (рис. 12). Матеріал засмоктується разом з повітрям через сопло 1 і трубопроводом 2 надходить у розвантажувач 3. Повітря з розвантажувача 3 через фільтр 4 всмоктується компресором 5 і нагнітається в трубопровід 6, куди подається матеріал з розвантажувача 3. Далі суміш повітря з матеріалом надходить у розвантажувач 7, звідкіля повітря направляється у фільтр 8. Переваги пневматичного транспортера полягають у простоті, надійності, повній герметичності і компактності установки.

Рис. 11. Схема нагнітальної пневматичної установки:

1 – компресор; 2 – трубопровід; 3 – живильник; 4 – розвантажувачі;

5 – фільтри; 6 – приймальний бункер

Рис. 12. Схема змішаної пневматичної установки:

1 – приймальне сопло; 2 – всмоктувальний трубопровід; 3, 7 – розвантажувачі;

4, 8 – фільтри; 5 – компресор; 6 – нагнітальний трубопровід

Основними недоліками пневматичного транспортера є підвищена витрата енергії (порівняно з витратою для механічного транспортера), а також зрошення трубопроводів при переміщенні стираючих матеріалів. Пневматичний транспорт застосовується при переміщенні сухих порошковоподібних і дрібнозернистих матеріалів. Для переміщення вологих, липких і крупнозернистих матеріалів пневматичний транспортер непридатний. Пневматичний транспорт у щільній фазі здійснюється в так званих пневматичних підйомниках при малих швидкостях повітря (менше 10 м/с) і високих концентраціях матеріалу, що переміщується, у суміші з повітрям (120-250 кг/кг).