КОВШОВЫЕ ЭЛЕВАТОРЫ
1. Классификация

В ковшовых конвейерах материал перемещает в отдельных сосудах -ковшах, закрепленных на тяговом элементе конвейерной резинотканевой ленты или на цепях.

Ковшовые конвейеры разделяют на ковшовые элеваторы, которые перемещают материал в вертикальном или круто преклонному направлению, и конвейеры, которые перемещают материал по пространственной кольцевой трассе. В строительстве применяют только ковшовые элеваторы, которые есть, в сущностиговоря, подъемниками, которые перемещают материал в ковшах непрерывным потоком.

2. Строение элеваторов

Мал.1

а - ленточного с расставленными ковшами; бы - двохланцюгового с расставленными ковшами; у - одноцепного с сомкнутыми ковшами; г - преклонного с сомкнутыми ковшами в кожухе; д - открытого преклонного с сомкнутыми ковшами.

Ковшовый элеватор имеет бесконечный замкнутый тяговый элемент 2 (рис. 1, a), на котором с равными интервалами закрепленные ковши 1. Тяговым элементом являются ленты (рис. 1, а), или один или две цепи (рис. 1, бы, в). Лента огибает приводной 3 и натяжной 4 барабана, закрепленные в верхней и нижней частях элеватора. Цепь огибает закрепленные в этих же местах звездочки. В пролете, между крайними точками, тяговый элемент в вертикальных элеваторах небольшой высоты опор не имеет. В преклонном и высоком вертикальном элеваторах лента опирается на направляющие ролики. Цепи котятся роликами по направляющим (рис. 1, г) опираются ли, равно как и лента, на направляющие ролики (рис. 1, д). Элеватор закрытый металлическим кожухом с окнами для обзора и составляется из отдельных секций. Преклонные элеваторы иногда бывают открытыми, без кожуха (рис. 1, д).

С кожухом в местах загрузки и разгрузка соединяются загрузочный и разгрузочный башмаки. Привод барабана или звездочек размещается в верхней части элеватора. Вал нижнего барабана или звездочки оборачивается в подшипниках, которые перемещают, связанных с винтовым натяжным устройством.

Элеваторы применяют для транспортировки материала на высоту до 35 м при производительности до 100 м3/ч. Наиболее целесообразно использовать их для заполнения высоких хранилищ - силосів или бункеров.

Различают элеваторы быстроходные со скоростью тягового элемента 1,25...2,5 м/с и тихоходные со скоростью 0,4...1 м/с. Быстроходные элеваторы применяются для транспортировки порошковидных, мелко- и средне шматкових материалов; тихоходные - для транспортировки средне шматкових абразивных, крупно шматкових и неважно подвижных материалов.

Основные параметры стационарных вертикальных ковшовых элеваторов общего назначения приведены в ГОСТ 2036-77*. Ковши крепятся к тяговому элементу с зазорами (в быстроходных элеваторах с расставленными ковшами) вплотную ли один к другому (в тихоходных элеваторах с сомкнутыми ковшами).

Загрузка ковшей быстроходных элеваторов происходит при прохождении ими нижнего (загрузочного) башмака путем зачерпувания (рис. 1, а, б), а тихоходных - путем засыпания материала в ковш (рис. 1, бы, м, д). Разгрузку ковшей в тихоходных элеваторах осуществляются гравитационным путем, то есть естественным высыпанием материала, который транспортируется, в лоток при повороте ковшей вокруг верхней или звездочки барабана. В быстроходных элеваторах разгрузки ковшей происходит путем выбрасывания материала с них под действием возникающей при повороте ковша вокруг барабана или звездочки центробежной силы. Промежуточными есть элеваторы с гравитационно-центробежным розвантаженням. (рис. 1, б), в которых при разгрузке материал в основном высыпается, но некоторая его часть, близкая к отдаленной поверхности ковша, выкидается под действием центробежной силы. В таких (преимущественно цепных) элеваторах целесообразно размещать ковши между цепями и отвергать их направляющими роликами.

Разновидностью ковшовых элеваторов являются подъемники беспрерывного действия для искусственных грузов. В этих устройствах к тяговым цепям закрепляются не ковши, а шарнирно подвешенные площадки- колыбели (рис. 2, а), что позволяет не только поднимать, но и опускать груз. Такие элеваторы называют трубочными. При твердом креплении полок к тяговым цепям элеватор выполняют преклонным (рис. 2, б) и используют преимущественно для подъема разных искусственных грузов, которые подаются самотеком на полки и самотеком скатываются с них. Такие элеваторы используют в основном как погрузочно-разгрузочные устройства.

Элеваторы применяют также как пассажирские подъемники беспрерывного действия (рис. 2, в). Кабины для пассажиров подвешивают шарнирно до двух цепей, которые обеспечивает их свободное прохождение через верхние и нижние звездочки. Чтобы не делать звездочки слишком большого диаметра (0,5 Dзв > Hкаб, где Dзв - диаметр звездочки; Hкаб - высота кабины), в каждой цепи их смещают одна относительно другой, а кабины подвешивают к цепям в диагонально размещенных точках. Для возможности входа в кабину и выхода из нее на ходу скорость тягового элемента принимают равной до 0,3 м/с, поэтому пропускная способность подобных пассажирских элеваторов небольшая и их целесообразно применять при небольших рассредоточенных пассажирских потоках в административных домах.

3. Элементы ковшовых элеваторов

Ковши. В элеваторах для насыпных материалов применяют полукруглые расставленные (мелкие и глубокие) и сомкнутые (остроугольные и округленные трапецеїдальні) ковши (рис. 3).

Мелкие полукруглые ковши (рис. 3, а) используют для транспортировки сыпучих материалов, которые имеют малую подвижность (порошковый мел и др.); глубокие полукруглые ковши (рис. 3, б) - для хорошо сыпучих материалов (песку, цемента, щебней и др.), остроугольные (рис. 3, бы, г) для средне и крупно шматкових материалов (крупного щебней и др.). Закругленные трапецеїдальні ковши (рис. 3, д) применяют для транспортировки тех же материалов, которые и остроугольные, но при большей производительности и при боковом креплении к тяговому элементу. Остроугольные и трапецеїдальні ковши устанавливают на тяговом элементе вплотную один к второй; они имеют борту направляющие для материала, который высыпаясь при разгрузке скатывается по передней стенке перед расположенным перед ним ковшом. Задние стенки этих ковшей имеют высоту, равную или кратную шага цепного тягового элемента.
Ковши характеризуются вместительностью (табл. 1.) и габаритными размерами.

Ширина ковша, мм

Расставленные полукруглые

Сомкнутые

Шаг, мм

Глубокие

Мелкие

Шаг, мм

Остроугольные

Закругленные
и, л
и, л

100

125

160

200

250

320

400

500

650

200

320

320

400

400

500

500

630

630

0,2

0,4

0,6

1,3

2,0

4,0

6,3

12,0

16,8

0,1

0,2

0,35

0,75

1,4

2,7

4,2

6,8

11,5

160

200

200

250

320

400

500

630

630

0,65

1,3

2,0

4,0

7,8

-

-

-

-

-

-

-

6,4

14,0

28,0

60,0

118,0

148,0
Расчетным параметром является линейная вместительность ковша q = и/t (где и - вместительность ковша, л; t - шаг ковшей, м).

Ковши прикрепляют к тяговому элементу задними стенками, к лентам - болтами с тайными головками, к цепям - уголками на болтах или заклепках.

Ковши сваривают из листовой стали толщиной 2...6 мм, рабочую кромку, которая зачерпывает, усиливают сваркам к нее полосы из твердой износоустойчивой стали.

Тяговый элемент. В ленточных элеваторах как тяговый орган используются резинотканевые ленты за ГОСТ 20-85 шириной, которая превышает на 25...50 мм ширину ковша. Число прокладок в ленте определяется расчетами. Диаметры барабанов вычисляют как и для ленточных конвейеров. Можно применять и резинотканевые ремни (для малых элеваторов).

В цепных элеваторах как тяговый элемент используют поле- цюги из длинных колец за ГОСТ 588-81 с шагом 100 ... 630 мм. Для ковшей шириной до 250 мм применяется одна цепь, при большей ширине - два. Размеры цепей рассчитывают. Число зубьев звездочек принимают равным 6...20.

Натяжное устройство. В ленточных и цепных элеваторах натяжные устройства (только винту) устанавливают в башмаке (рис. 4); ход устройства 0,2...0,5 м отвечает 1,0...1,5 шага цепи в цепном элеваторе и 0,01...0,02 длины ленточного элеватора, потому что при большом перемещении натяжного барабана в башмаке постепенно скапливается материал и усложняется загрузки элеватора.
Усилие натяжения принимают минимальным, потому что при вертикальном расположении тягового элемента и ковшей их собственный вес обеспечивает достаточное натяжение.

Привод. Механизм привода размещаются на головке - верхней части элеватора (см. рис. 4). Барабан или звездочки приводятся электродвигателем через двухступенчатый редуктор. При больших передаточных числах применяют дополнительную зубчатую, реже - клиноременную передачу.

Предупредительные устройства. Для удержания тягового органа с ковшами от падения при обрыве и от обратного хода при случайном выключении двигателя применяют ограничители обратного хода.

В ленточных элеваторах используют ограничители храпового типа (рис. 5), устанавливаемые на ведущем вале барабана. При наличия открытых крупномодульных передач можно применять валику зупинники в виде свободно насаженного на промежуточному Валі и втянутого пружиной поводка, который заклинивается при обратном ходу между шестернями.

В цепных элеваторах, кроме ограничителя обратного хода, используют удерживающие цепь, которая оборвалась, односторонние поворотные кулачки, которые взаимодействуют с шарнирами цепи.

При срабатывании предупредительных устройств связанные с ними ричажкові конечные выключатели привода элеватора исключают электродвигатель.

4. Определение производительности и мощности привода ковшовых элеваторов.

Производительность ковшового элеватора определяется по приведенной раньше формуле: Пм = 3,6?pi?/t, причем, коэффициент наполнения ковшей ? может быть принятый в зависимости от материала и типа ковшей в пределах 0,5...0,9 (меньшие для крупно шматкових материалов). Исходя из этой формулы определяют распределенную вместительность ковшей, за которой и выбирают ковш, который характеризуется шириной и типом.

При транспортировке кусковых материалов максимального размера амах должен быть правильно избранный вылет ковша ?max , где ? -коэффициент, который характеризует число с группы самых больших кусков (необходимо принимать

2 при с< 10 %; ? = 2,5 при с = 11...25 %; ? = 3,25 при с = 26...50 %. ? = 4.5 при с = 51...80 %).

Превращая базовую формулу для определения мощности привода и обозначая угол наклона элеватора к горизонту ?, необходимую мощность (кВт) привода можно определить за формулой

N == 0,0027 ПмН [1 + ?c ctg ? + qT (7,4ctg ? + A) ?/Пм + c?2/H]

Для ленточных элеваторов ?c ? 0,07, для цепных ?c ? 0,11. Коэффициент А можно принять для ленточных элеваторов равным 1,5, для цепных с закругленными ковшами 1,1 и с остроугольными ковшами 0,85. Коэффициент, который характеризует потери на зачерпування, принимают равным 0,25 для сыпучих порошковидных и зернистых материалов и 0,65 для мелких и средне шматкових материалов.

Для предыдущих ориентированных расчетов масса элементов элеватора, которые двигаются, qт =ккпм (где кК ? 0,45 для ленточных элеваторов, кК ? 0,6 для одно цепных и кК ? 0,9 для двух цепных элеваторов). Для обеспечения нормальной работы элеватора электродвигатель должен иметь запас мощности:

Nдв =1.25N/?г.

Расчетное натяжение тягового элемента элеватора определяют так же, как для ленточных и пластинчатых конвейеров (см. п. 2.2.2 и п. 2.2.3), причем для цепных с учетом

динамического нагрузки.

5. Разгрузку ковшей элеваторов
Процесс разгрузки ковшей элеваторов подчиняется общим закономерностям, но имеет свои особенности. Во время вертикального или преклонного подъема на материал действует только сила веса, и он располагается в ковше произвольно, в пределах угла естественного откоса в движении. При повороте относительно верхнего барабана или верхней звездочки возникает центробежная сила, под действием которой материал может смещаться к внешней кромке ковша (рис. 6). Продолживши линию действия равнодействующей Т силы веса mg груза и центробежной силы m?2R к пересечению с вертикалью, получим подобные треугольники OAD и ВАЕ.

Итак, OD/OA = mg/(m?2R) = g/(?2R).

Тому що ОА = R, а ? = ?n/30, то OD =h = 895/?2.

Отрезок h при данной угловой скорости остается постоянным в процессе обхода ковшом или барабана звездочки и называется полюсным расстоянием.

Поверхность материала в ковше располагается под углом естественного откоса в движении к нормали, проведенной к линии AD, и представляет собой логарифмическую спираль, обусловленную уравнением

R = Rое+f?

где Rо - радиус, проведенный из полюса к кромке ковша;f - коэффициент внутреннего трения; ? - текущий угол.

Это позволяет построить линии уровня материала в ковше, установить возможный коэффициент его заполнения и определить характер движения материала в ковше при его разгрузке. ИЗ детального анализа процесса вытекает: 1) при набегании ковша на верхний барабан или звездочку высыпания материала возможное только через внешнюю кромку ковша, и для предотвращения обратного опадения материала в восходящую ветви элеватора довольно, чтобы материал не двигался к внешней кромке ковша в момент наскока его на верхний барабан;

2) при дальнейшем движении ковша и обгинання им верхнего барабана или звездочки, в случае, когда  h > rнар, весь материал в ковше может перемещаться только к внутренней стенке и, итак, будет иметь место гравитационная разгрузка; при h < rвн материал может перемещаться только к внешней стенке и, итак, будет иметь место центробежная разгрузка; при rвн < h
6. Список викорастинної литературы.

1 - Зенков Р.Л., Ивашов І.І., Колобов Л.Н. Машины непрерывного транспорта. М.: Машиностроение, 1977.

2 - Конвейеры: Справочник под редакцией Ю.А.Пертена. Л.: машиностроение, 1984.

3 - Шеффлер М., Пайер Г., Курт Ф. Основы расчета и констуирования подъемно- транспортных машин. Пер. с нем. М.: Машиностроение, 1980.

4 - Вайсон А. А. Подъемно- Транспортные машины М. 1989.