Применение подъемно-транспортных машин для комплексной механизации производства (стр. 35 из 38)
аmaxgf1, (16.11)где f1 – коэффициент трения скольжения груза по роликам при буксовании.
16.3. Шагающие конвейеры
Шагающие конвейеры, созданные впервые в нашей стране, относятся к числу наиболее эффективных транспортных устройств циклического действия. Конвейер перемещает штучные крупные грузы на один шаг вперед через равные промежутки времени вдоль линии технологического процесса производства.
Они обслуживают литейные, сборочные, механические и термические цехи машиностроительной, судостроительной, авиационной и других отраслей промышленности. Шагающие конвейеры устанавливают на уровне пола цеха и легко встраивают их в автоматические линии в условиях мелкосерийного и единичного производства.
В шагающих конвейерах груз передвигается в двух плоскостях: горизонтальной – возвратно-поступательное движение рабочего органа и вертикальной – подъем и опускание. Цикл движения состоит из четырех этапов: подъем рамы с грузом, рабочий ход, опускание рамы с грузом и обратный ход рамы без груза.
Шагающий конвейер обычно выполняют с гидравлическим подъемом и электромеханическим приводом перемещения или полностью гидравлическим . На рис. 16.4 показан конвейер с гидравлическими механизмами подъема 18 и перемещения рамы 2 посредством рычага 7. При движении поршня цилиндра 11 рейка 10, прикрепленная к штоку 9, приводит во вращение шестерню 8, на валу которой насажены шестерни 6, входящие в зацепление с рейками 5 и поднимающие раму 2 одновременно с горизонтальным перемещением по опорным роликам 4. При этом изделие 1 снимается с неподвижной рамы 3 и перемещается на один шаг вперед. От конечных выключателей хода поршня цилиндра штоковая полость подъемных цилиндров 18 переключается со слива на нагнетание жидкости и поршни, сжимая пружины 12, опускают раму 2 с изделием на неподвижную раму 3. В конечном нижнем положении рама 2 включает конечный выключатель механизма перемещения и рабочая жидкость снова поступает в бесштоковую полость цилиндра 11. Цикл повторяется. Пружины 12 служат для подъема рамы при снятии давления в цилиндре.
Загрузка и разгрузка шагающих конвейеров осуществляются кранами, погрузчиками или роликовыми конвейерами. Длина конвейеров доходит до 100 м, масса единичного груза до 8 т, скорость перемещаемого груза до 0,1 м/с.
Шагающие конвейеры обладают рядом преимуществ перед другими типами конвейеров. Например, использование их в литейном и сборочном цехах вместо тележечных способствует повышению производительности на 15...20% при меньшей (в 1,6...2 раза) металлоемкости, резкому сокращению производственных площадей.
Рисунок 16.4– Шагающий конвейер:
1-ролики,2-рама,3-основание,4-опорные ролики,5-рейки,6-шестерни,7рычаг,8-шестерня,9-шток,10-рейка,11-цилиндр,12-пружины,13-цилиндры.
Приводы механизмов шагающего конвейера работают в тяжелых динамических режимах пуска и торможения. Поэтому, кроме силовых расчетов, необходимо проверять его на быстродействие, так как продолжительность каждого этапа работы оказывает влияние на производительность конвейера.
16.4. Инерционные конвейеры
По принципу действия инерционные конвейеры делятся на качающиеся , вибрационные и метательные машины. Перемещение груза в них происходит под действием сил инерции.
В вибрационном конвейере желоб совершает колебания с высокой частотой (450...3000 кол/мин), и груз перемещается микроскачками с малой амплитудой (0,5... 15 мм). В качающемся конвейере амплитуда значительно больше (10...150 мм), а частота меньше (40...400 кол/мин). Отличие между вибрационным и качающимся конвейерами заключается в характере перемещения груза: в первом груз отрывается от дна желоба и совершает микрополет, во втором – скользит по желобу. Качающиеся конвейеры обла-дают существенными недостатками: быстрый износ желоба и других деталей из-за трения груза; недостаточная надежность, так как возникают большие неуравновешенные динамические нагрузки; большая металло- и энергоемкость. Во многих случаях их заменяют другими типами конвейеров.
Вибрационные конвейеры находят все большее применение во многих отраслях производства вследствие малого износа, небольшого расхода энергии, возможности создания уравновешенных конвейеров, не передающих колебаний на фундамент. Они применяются в химической, металлургической, горнорудной промышленности, в машиностроении, в промышленности строительных материалов.
В герметически закрытых желобах можно транспортировать грузы с высокой температурой (500...700° С и до 1000° С), а также химически агрессивные грузы. По направлению транспортирования конвейеры бывают горизонтальные, наклонные и вертикальные.
Производительность до 400 м3/ч (для питателей до 3000 т/ч). Максимальная длина конвейера до 100 м. Максимальная скорость транспортирования 0,6 м/с – для кусковых, 0,2 м/с – для пылевидных грузов.
К а ч а ю щ и е с я к о н в е й е р ы выполняются в виде желоба, совершающего переменно-возвратное движение. Конвейеры бывают с постоянным и переменным давлением груза на желоб. Возвратно-поступательное колебательное движение желоба, получаемое от кривошипного механизма, передается за счет трения грузу. Под действием приобретенной кинетической энергии груз продвигается по желобу на некоторое расстояние в одном направлении (вперед), вследствие различия параметров движения желоба при прямом и обратном ходе.
В конвейерах с переменным давлением груза на желоб (рис. 16.5, а) желоб 1 получает колебательные движения от простого кривошипно-шатунного механизма 3, 4. Благодаря наклону опорных стержней 2, желоб с грузом при движении вперед несколько приподнимается, а при обратном ходе – опускается. В силу инерции, частицы материала в первый период больше прижимаются к желобу и, увеличивая трение, вместе с желобом движутся вперед. При ходе желоба назад и его опускании давление материала на желоб и сила трения уменьшаются, что приводит к раздельному движению материала и желоба.
Рисунок 16.5– Конвейер с переменным давлением груза на желоб
Выбрав радиус кривошипа малым по сравнению с длиной шатуна и длиной опорных стержней, можно считать закон изменения скорости желоба близким к синусоидальному, а само движение желоба рассматривать как прямолинейное, направленное по нормали к опорным стержням. Ускорение желоба меняется по косинусоидальному закону.
При движении желоба вперед (рис. 16.5, б)
Fтр = Fn f,
где Fn =m(g +jB) – давление груза на желоб.
Условие совместного движения груза и желоба
F гин < Fтр , mjг < m(g+jB)f или jг < (g+jB)f , (16.12)
где F гин - горизонтальная сила инерции.
При обратном ходе груз (рис. 16.5, в) движется без отрыва от желоба в сторону транспортирования
Fn = m(g – jB) >0 Fтр < mjгили (g – jB)f < jг , (16.13)
где m – масса частиц груза; jB ,jг–составляющие ускорения желоба.
Схемы в и б р а ц и о н н ы х к о н в е й е р о в показаны на рис. 16.6: с
электромеханическим приводом на подвесках (а), на опорах (б), с электромагнитным вибратором (в).
Рисунок 16.6– Вибрационные конвейеры
Особенностью вибрационного конвейера является наличие упругих элементов (рессор, пружин, резиновых амортизаторов), осуществляющих направленное движение желоба.
Рисунок 16.7– Схемы движения грузов
Виброконвейеры устойчиво работают при загрузке их равномерным потоком груза. Особую группу конвейеров составляют вибрационные питатели
(длина до 6...8 м).
В качестве приводов вибрационных конвейеров применяют инерционные, эксцентриковые, электромагнитные, поршневые (гидравлические и пневматические) вибраторы.
В вибрационном конвейере закон движения желоба должен быть таким, чтобы груз перемещался вперед не только при прямом, но и при обратном ходе желоба. Желоб начинает прямой ход с возрастающим замедлением. Скорость частицы груза растет, давление на желоб уменьшается, и в определенный момент давление становится равным нулю, частица отрывается от желоба и совершает последовательные микроскачки без скольжения по желобу (рис. 16.7, а).
Колебание желоба гармоническое и можно записать формулы для перемещенияскорости
и ускорения , (16.14)
где а, аω, аω2– амплитуды перемещений, скорости и ускорения; ω – угловая частота колебаний или угловая скорость вращения кривошипа. В период отрыва частицы груза можно написать равновесие сил: d2S
m 
dt2 sin( ) mg cos . (16.15)
Подставив значения (16.14) в (16.15) , получим выражение для безразмерного коэффициента режима работы конвейера
Ko=aω2 sin(β-α)/(g cosα) ,
где α – угол наклона желоба; β – угол направления колебаний.
Характер перемещения груза в колеблющемся по гармоническому закону желобе показан на рис. 16.7, б. Он зависит от ускорения, определяемого величиной коэффициента Ко. Идеальным был бы такой режим колебаний, при котором движение частиц груза состояло бы из непрерывных микроскачков, т.