Транспортирующие машины перемещают грузы по следующей трассе
Транспортирующие машины перемещают грузы по следующей трассе
ГЛАВА 5. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ
5.1. Назначение, область применения и классификация транспортирующих
машин
В современных транспортно-грузовых комплексах наряду с подъемно-транспортными машинами циклического действия, перемещающими груз отдельными порциями, погрузка и разгрузка которых, как правило, производится при остановке машины, широкое применение находят ПТМ непрерывного действия. Они характеризуются непрерывным перемещением навалочных, насыпных или штучных грузов по заданной трассе без остановок для загрузки или разгрузки. Такие машины называют по-разному: транспортирующими машинами, непрерывным транспортом, специальными видами транспорта.
Перемещаемый насыпной груз располагается сплошным слоем на несущем элементе машины или отдельными порциями в непрерывно движущихся последовательно расположенных на небольшом расстоянии один от другого вагонетках, ковшах и других емкостях. Штучные грузы перемещаются также непрерывным потоком в заданной последовательности один за другим. При этом грузовое и порожняковое движения грузонесущего элемента машины происходят одновременно.
Благодаря непрерывности перемещения груза, отсутствию остановок для загрузки и разгрузки и совмещению рабочего и обратного движений грузонесущего элемента транспортирующие машины имеют высокую производительность, что важно для современных предприятий с большими грузопотоками.
Основное назначение транспортирующих машин — перемещение грузов по заданной трассе. Одновременно с перемещением грузов они могут распределять их по заданным пунктам, складировать, накапливая в заданных местах, перемещать по технологическим операциям и обеспечивать необходимый ритм производственного процесса. Иногда процесс транспортирования совмещается с основными технологическими операциями (сушкой, спеканием, охлаждением и т.п.). Особую группу транспортирующих установок составляют работающие совместно с ними вспомогательные устройства: питатели, весы, погрузочные машины, бункера, затворы, дозаторы, желоба и т. п.
Высокопроизводительная работа современного предприятия невозможна без правильно организованных и надежно работающих средств промышленного транспорта. Например, на машиностроительном заводе получают и распределяют по цехам сотни тонн металла, топлива, полуфабрикатов и готовых изделий смежных производств и отправляют из цехов готовую продукцию и отходы производства. К доменным печам металлургического комбината ежедневно подают тысячи тонн агломерата, флюсов, кокса, а от печей отвозят в другие цеха и на склады готовый металл. Из угольной шахты, карьеров открытых разработок ежедневно транспортируют тысячи тонн добытого угля и вскрышной породы.
Подобного рода перемещения грузов на предприятиях выполняются средствами промышленного транспорта. Промышленный транспорт разделяют на внешний, внутренний (внутризаводской) и технологический. Внешний транспорт предназначен для доставки извне на предприятие сырья, топлива, полуфабрикатов, готовых изделий смежных производств и вывоза с предприятия готовой продукции и отходов. Эти операции выполняются средствами железнодорожного, автомобильного, реже водного транспорта.
При характерном для современных условий расположении перерабатывающих и энергетических предприятий вблизи источников сырья (до 10 … 20 км ) и больших грузопотоках (5…25 млн. т/ год, или 1250…6000 т/ч) для внешнего транспортирования успешно используют конвейеры. Конвейерный транспорт в этих условиях более экономичен, чем железнодорожный или автомобильный.
Внутренний (внутризаводской) транспорт включает межцеховый и внутрицеховый транспорт. Межцеховый транспорт предназначен для распределения поступающих грузов по предприятию и между цехами (например, между заготовительными и обрабатывающими, механическими и сборочными) и складами. Внутрицеховый служит для передачи грузов внутри цехов между отделениями, внутренними складами, отдельными агрегатами автоматических линий и рабочими местами по технологическому процессу производства, для межоперационного перемещения грузов-изделий при поточном методе производства. Операции внутрицехового транспортирования на современных предприятиях выполняются преимущественно конвейерами различного типа и только на отдельных предприятиях серийного производства с небольшими грузопотоками применяют тележки и грузоподъемные краны.
Технологический транспорт применяется там, где требуется специализированный подвижной состав для перевозки между технологическими агрегатами грузов с особыми свойствами: жидкого чугуна из доменного цеха в сталеплавильный, горячих слитков из сталеплавильного цеха в прокатный, горячего кокса от коксовых батарей на склад и т.п.
На современном предприятии транспортные и технологические линии взаимосвязаны и представляют собой единую производственно-транспортную систему, элементом которой является транспортно-грузовая подсистема. Правильная организация и бесперебойная работа промышленного транспорта являются таким же обязательным условием успешной работы предприятия, как и рациональная организация производственных процессов.
Факторами, определяющими область эффективного применения непрерывного транспорта, являются: характеристика грузов, величина грузопотоков, дальность транспортирования и др. На основе анализа большого разнообразия конструкций транспортирующих машин, применяемых и проектируемых в отечественной и зарубежной практике, описанных в различных литературных источниках, разработана общая классификация непрерывного транспорта по конструктивным и технологическим признакам (табл.5.1.).
Рис.5.1. Схема ленточного конвейера
К основным видам непрерывного транспорта относятся конвейерный и трубопроводный, канатные и монорельсовые дороги..
Конвейерный транспорт обладает рядом достоинств и прежде всего высокой производительностью, меньшей по сравнению с автомобильным и железнодорожным транспортом трудоемкостью, возможностью полной автоматизации управления работой. В том или ином виде конвейерные системы применяются
Классификация машин непрерывного транспорта.
Лекция 3.
Общие сведения о транспортирующих устройствах непрерывного действия
Назначение машин непрерывного транспорта (МНТ)
Транспортирующие машины применяют в качестве транспортных средств на заводах, фабриках, в горнодобывающей промышленности, строительстве, сельскохозяйственном производстве и других отраслях для перемещения различных насыпных (уголь, руда, агломерат, цемент, песок, щебень, гравий, грунт, зерно и т. п.) и штучных (кирпич, пиломатериалы, бревна, трубы, прокатные балки, слитки, детали машин и др.) грузов по заданной трассе.
Высокая производительность машин непрерывного транспорта обеспечивается:
— непрерывностью процесса перемещения;
— отсутствием остановок для загрузки или разгрузки;
— совмещением рабочего и обратного движений грузонесущего элемента.
Например, современный ленточный конвейер на открытых разработках угля может транспортировать до 30000 т/ч груза и заполнить десять вагонов за одну минуту.
Одновременно с перемещением грузов МНТ могут распределять их по заданным пунктам, складировать, накапливать в определенных местах, перемещать по технологическим операциям. Следовательно, конвейерный транспорт является составной и неотъемлемой частью современного технологического процесса – он устанавливает и регулирует темп производства, обеспечивает его ритмичность. Это обусловливает высокую ответственность МНТ и накладывает высочайшие требования к проектированию, изготовлению и эксплуатации оборудования. Нужно также иметь в виду, что МНТ по транспортно-технологическому назначению не имеют дублеров.
Особую группу транспортирующих машин и установок составляют работающие совместно с ними вспомогательные устройства: питатели, весы, погрузочные машины, бункера, затворы, дозаторы и др.
Выбор средства межцехового транспортирования определяется масштабом и типом производства. Рациональным решением является объединение межцехового и внутрицехового транспортирования, исключая промежуточные перегрузкиВыбор типа транспортирующей машины зависит от характера груза, требуемой производительности, схемы и размеров трассы транспортирования, допустимых габаритов машин, ее массы и стоимости.
Широкое распространение получили ленточные, пластинчатые, ковшовые, подвесные конвейеры. Эти конвейеры состоят из тягового и несущего органов с поддерживающими и направляющими элементами, ведущего (приводного) и ведомого барабанов или звездочек, натяжного устройства, загрузочного и перегрузочного устройств, рамы. В ленточном конвейере тяговый орган выполняет также функции несущего органа. Привод наиболее часто осуществляется от электродвигателя через редуктор. При необходимости в приводе имеется и тормозное устройство (тормоз или останов).
Тесная связь конвейеров с общим технологическим процессом предъявляет к ним высокие требования: надежность, прочность, долговечность, удобство в эксплуатации, способность работать в автоматическом режиме.
Конвейеры применяются во всех областях народного хозяйства благодаря высокой производительности, непрерывности перемещения и высокой степени автоматизации. Конструкции конвейеров очень разнообразны. Почти каждый из указанных типов машин имеет конструктивные разновидности, которые мы далее и рассмотрим.
К основным направлениям развития МНТ можно отнести следующее:
— создание конвейеров для бесперегрузочного транспортирования грузов по трассам большой протяженности;
— повышение производительности конвейерного транспорта;
— повышение надежности и упрощение обслуживания;
— автоматизацию управления, в том числе с применением микропроцессорных систем со специализированным программным обеспечением;
— снижение металлоемкости, массы и уменьшение габаритных размеров;
— улучшение условий труда обслуживающего персонала;
— унификацию и нормализацию оборудования.
Классификация машин непрерывного транспорта.
Рис. 1. Классификация транспортирующих машин непрерывного действия
Существуют следующие способы перемещения грузов:
— на непрерывно движущемся несущем элементе в виде сплошной ленты или настила (ленточные, пластинчатые, цепенесущие конвейеры);
— в непрерывно движущихся рабочих элементах в виде ковшей, коробов, подвесок, тележек и т.д. (ковшовые, подвесные, тележечные, люлечные конвейеры, эскалаторы, элеваторы);
— волочением по неподвижному желобу или трубе непрерывно движущимися скребками (скребковые конвейеры);
— волочением (проталкиванием) по неподвижному желобу вращающимися винтовыми лопастями (винтовые конвейеры);
— пересыпанием и продольным перемещением во вращающейся трубе – гладкой или с винтовыми лопастями (транспортные трубы);
— скольжением под действием сил инерции или перемещением микробросками по колеблющемуся желобу или трубе (качающиеся инерционные и вибрационные конвейеры);
— на колесах или на тележках по путям, уложенным на полу помещения вне конструкции конвейера (грузоведущие конвейеры);
— поступательный перенос на отдельные фиксированные участки по длине (шагающие конвейеры);
— в закрытой трубе непрерывным потоком во взвешенном состоянии в струе движущегося воздуха или отдельными порциями под действием струи воздуха (установки пневматического транспорта, пневмопочта, пневмоконтейнеры);
— в желобе или трубе под действием струи воды (установки гидравлического транспорта);
— перемещением ферромагнитных грузов в трубе или желобе под действием бегущего магнитного поля (соленоидные конвейеры).
Рис. 2. Схемы трасс перемещения грузов транспортирующими машинами:
а – вертикально замкнутая; б – горизонтально замкнутая; в – пространственная
Машины непрерывного транспорта
Классификация и основные виды транспортирующих машин
Транспортирующие машины различаются:
по способу передачи перемещаемому грузу движущей силы:
действующие при помощи механического привода;
самотечные устройства, в которых груз перемещается под действием собственной силы тяжести;
устройства пневматического и гидравлического транспорта, в которых движущей силой является поток воздуха или струя воды
по характеру приложения движущей силы и конструкции: с тяговым элементом (лентой, цепью, канатом); без тягового элемента
по роду перемещаемых грузов: для насыпных и для штучных грузов
по направлению и трассе перемещения грузов:
вертикально замкнутые, которые располагаются в вертикальной плоскости и перемещают грузы по трассе, состоящей из одного или нескольких прямолинейных отрезков;
горизонтально замкнутые, которые располагаются в одной горизонтальной плоскости на одном горизонтальном уровне по замкнутой трассе;
пространственные, которые располагаются в пространстве и перемещают грузы по сложной пространственной трассе с горизонтальными, наклонными и вертикальными участками
По характеру движения грузонесущего (рабочего) элемента различают конвейеры с непрерывным движением; с периодическим (пульсирующим) движением (поступательное, возвратно-поступательное, вращательное, колебательное)
Способы перемещения грузов
На непрерывно движущемся несущем элементе в виде сплошной ленты или настила (ленточные, пластинчатые, цепенесущие конвейеры);
В непрерывно движущихся рабочих элементах в виде ковшей, коробов, подвесок, тележек (ковшовые, подвесные, тележечные, люлечные конвейеры, эскалаторы, элеваторы);
Волочением по неподвижному желобу или трубе непрерывно движущимися скребками (скребковые конвейеры);
Волочением (проталкиванием) по неподвижному желобу вращающимися винтовыми лопастями (винтовые конвейеры);
Пересыпанием и продольным перемещением во вращающейся трубе – гладкой или с винтовыми лопастями (транспортные трубы);
Скольжением под действием сил инерции или перемещением микробросками по колеблющемуся желобу или трубе (качающиеся инерционные и вибрационные конвейеры);
На колесах или на тележках по путям, уложенным на полу помещения вне конструкции конвейера (грузоведущие конвейеры);
Поступательный перенос на отдельные фиксированные участки по длине (шагающие конвейеры);
В закрытой трубе непрерывным потоком во взвешенном состоянии в струе движущегося воздуха или отдельными порциями под действием струи воздуха (установки пневматического транспорта, пневмопочта, пневмоконтейнеры);
В желобе или трубе под действием струи воды (установки гидравлического транспорта);
Перемещением ферромагнитных грузов в трубе или желобе под действием бегущего магнитного поля (соленоидные конвейеры)
Характеристика производственных, температурных и климатических условий окружающей среды
При проектировании и эксплуатации машин непрерывного транспорта необходимо учитывать производственные, температурные и климатические условия окружающей среды. Окружающая среда характеризуется составом и массовой концентрацией пыли, влажностью воздуха, насыщением его парами химических веществ, газами, вредно действующими на детали конвейера; температурой (климатическими условиями); пожаро — и взрывоопасностью
Исполнения конвейеров для районов с климатом:
У – умеренным;
ХЛ – холодным;
ТВ – влажным тропическим;
ТС – сухим тропическим;
Т – сухим и влажным тропическим;
О – общеклиматическое исполнение (на суше).
Если конвейер располагается в нескольких помещениях с различными производственными и температурными условиями, то в качестве расчетной базы применяют наихудшие условия эксплуатации
Характеристика транспортируемых грузов
Насыпные грузы – это массовые навалочные кусковые, зернистые, порошкообразные и пылевидные материалы, хранимые и перемещаемые навалом (руда, уголь, торф, щебень, зерно, песок, цемент)
Свойства насыпных грузов: кусковатость (размер и форма частиц); плотность; влажность; угол естественного откоса; подвижность частиц; абразивность; крепость; коррозионность; липкость; ядовитость; взрывоопасность; способность самовозгораться, слеживаться, смерзаться
Кусковатость (гранулометрический состав) – это количественное распределение частиц груза по крупности
Насыпной груз подразделяется на следующие группы:
пылевидный (цемент) до 0,05 мм
порошкообразный (мелкий песок) 0,05–0,49 мм
зернистый (зерно) 0,5–9 мм
мелкокусковой (щебень) 10–60 мм
среднекусковой (уголь) 61–199 мм
крупнокусковой (руда) 200–500 мм
особо крупнокусковой (камни, валуны) более 500 мм
Плотность груза – это отношение его массы к занимаемому объему
Распределение насыпных грузов по плотности
| Группы грузов | Плотность ρ, т/м 3 |
| Легкие (торф, кокс, мука, древесные опилки) | До 0,6 |
| Средние (зерно, каменный уголь, шлак) | 0,6 – 1,6 |
| Тяжелые (порода, гравий, щебень, песок) | 1,6 – 2,0 |
| Особо тяжелые (руда, камень) | 2,0 – 4,0 |
Влажность насыпного груза ωв (%) – это отношение массы содержащейся в грузе воды к массе высушенного груза:
ωв = (mв – mс) 100 / mс,
где mв и mв – массы порций влажного и просушенного грузов
Угол естественного откоса груза φ0 – угол между образующей конуса из свободно насыпанного груза и горизонтальной плоскостью
Различают углы естественного откоса груза в покое φ0 и в движении φ, φ ≈ 0,35φ0
Подвижностью частиц груза определяется площадь сечения груза на движущейся опорной плоскости (лента или настил конвейера)
Группы подвижности частиц грузов
| Подвижность частиц груза | Насыпные грузы | Угол естественного откоса груза в покое φ0, град | Расчетный угол естественного откоса груза в движении φ, град |
| Легкая | Апатит, сухой песок, сухая галька, пылеуголь | 30 – 35 | 10 |
| Средняя | Влажный песок, формовочная земля, каменный уголь, камень, щебень, торф | 40 – 45 | 15 |
| Малая | Сырая глина, гашеная известь | 50 – 56 | 20 |
Абразивность – это свойство частиц насыпного груза изнашивать со-прикасающиеся с ним во время движения рабочие поверхности. По степени абразивности насыпные грузы делятся на группы:
А – неабразивные;
В – малоабразивные;
С – средней абразивности;
D – высокой абразивности
Крепость (крепкость) груза характеризуется коэффициентом крепости:
kкр = σсж / 10,
где σсж – предел прочности образца груза при сжатии (МПа)
Слеживаемость – способность насыпного груза (глина, соль, цемент) терять подвижность при длительном хранении
Липкость – способность насыпного груза (глина, мел) прилипать к твердым телам во влажном состоянии
Конвейерные ленты
Резинотканевая лента
Преимущества резинотканевой ленты: универсальность выполнения стыкового соединения; повышенная стойкость к продольным порывам; эластичность и высокая амортизационная способность при динамических нагрузках. Недостатки резинотканевой ленты: большое относительное удлинение (до 4%); увеличенные диаметры барабанов при большом числе прокладок
Резинотросовая лента
Преимущества резинотросовой ленты: высокая прочность; малое относительное удлинение при рабочих нагрузках (до 0,25%); повышенный срок службы. Недостатки резинотросовой ленты: большая масса; сложность выполнения стыкового соединения; склонность к продольным порывам и перегибам в вертикальной плоскости
Ленты серии WINPIPE — бесшовные резинотканевые ленты с гладкой и рифленой рабочей поверхностью, которые имеют абсолютно одинаковую толщину и прочность во всех частях ленты, исключительно прямолинейный пробег; улучшенную гибкость, которая позволяет использовать шкивы с меньшим диаметром. Бесшовные ленты выпускаются кольцами, длинной до 24 м, шириной до 2200 мм, прочность лент до 1250 Н/мм. Ленты серии WINPIPE применяются на конвейерных весах, магнитных сепараторах, ленточных питателях, дозаторах и другом оборудовании
Перфорированные ленты
Ленты-сито (перфорированные ленты) используются для обезвоживания сыпучих материалов, для пескоструйных и дробеструйных установок; усилены поперечными ребрами жесткости; изготавливаются из резины и полихлорвинила в открытом и в закольцованном исполнении
Металлические конвейерные ленты
Металлические конвейерные ленты выполняются сплошными стальными и проволочными (сетчатыми)
Стальные ленты изготавливают из углеродистой стали 65Г и 85Г и из коррозионностойкой стали и разделяют на: цельнокатанные шириной 400–1200 мм; продольно-стыкованные, соединенные из нескольких отдельных узких лент сваркой
Толщина стальных лент составляет 0,8–1,0 мм, прочность на разрыв 900 МПа. Стальную ленту из углеродистой стали применяют для транспортирования горячих грузов t = 120 ºС при неравномерном и до 500 ºС при равномерном нагреве в печи. Конвейеры со стальной лентой применяют на предприятиях пищевой промышленности; при производстве бетонных плит, листов пластмассы, в моечных, сушильных и холодильных установках; гладкая поверхность стальной ленты позволяет транспортировать на ней липкие и горячие грузы; концы стальной ленты соединяют внахлестку заклепками или сваркой. Стальная лента на 30% легче и почти в 5 раз дешевле прорезиненной (при равной ширине и прочности)
Сетчатые (проволочные) ленты применяются для транспортирования штучных и кусковых грузов через закалочные, нагревательные, обжиговые и сушильные печи; для выпечки хлебных и кондитерских изделий; в моечных, обезвоживающих, охладительных, сортировочных установках; в камерах шоковой заморозки продуктов; при производстве стеклянных и керамических изделий.
Сетчатые ленты выполняются плоскими без бортов и с бортами высотой 90–100 мм, собираются из отдельных проволочных элементов (звеньев), обладают высокой прочностью, малым удлинением, равной прочностью, как в стыках, так и в любом другом сечении и могут огибать барабаны малого диаметра. Металлические конвейерные сетки находят широкое применение в современной промышленности, широкий диапазон температур от –60°С до +1200°С и различные варианты конструкции позволяют использовать конвейерные сетки в тех условиях, когда другие материалы не работают
Полимерные конвейерные ленты имеют рельефную рабочую поверхность и предназначены для использования на наклонных транспортерах, так как имеют низкий коэффициент скольжения, основная область применения – конвейеры для упаковки, транспортирования грузов с неровной (необработанной) поверхностью и органических продуктов россыпью. Подбор материала ленты осуществляется в зависимости от области применения: полипропилен, полиэтилен, ацетат, нейлон
Различные добавки в состав полимеров позволяют подобрать ленту, которая будет соответствовать требуемым условиям эксплуатации: устойчивость к высоким (+150 °С) или низким (–70 °С) температурам, влажности, абразивности или возможности порезов; устойчивость к минеральным маслам и жирам, химическая устойчивость, антистатичность.
Полимерные конвейерные ленты применяются в различных областях промышленности: пищевой, текстильной, деревообрабатывающей, аэрокосмической, нефтехимической, в машиностроении
Преимуществами полимерных лент являются высокое качество, обеспечивающееся использованием высокотехнологичных материалов, которым могут быть заданы нужные свойства; экологически чистое сырье; широкий температурный диапазон (от –73 до +150 °С); удобство и легкость очистки
Модульные полимерные ленты применяются для транспортирования конвейерами продуктов пищевой, легкой, деревообрабатывающей, текстильной промышленности, полиграфического производства, упаковки и в кондитерской промышленности.
Модульные ленты выполняются из термопластичных пластмассовых модулей, которые соединены между собой прочными пластмассовыми стержнями, цельная конструкция из пластмассы обеспечивает долгий срок службы, кирпичное соединение создает возможность для сборки различной ширины и обеспечивает высокую боковую и диагональную прочность и жесткость
При использовании модульных лент имеется возможность изменения длины ленты добавлением или удалением модулей при ее постепенном вытягивании, наращивании или сокращении длины самого конвейера.
Преимуществами модульных полимерных лент являются большое количество и разнообразие их типов; широкий диапазон рабочих темпера-тур (от –70°С до +190°С); удобство монтажа и демонтажа; ремонтнопригодность; большой диапазон варьирования площади контакта продукта с лентой (от 10% до 90%); возможность обработки моющими горячими и активными растворами; допуск к контакту с пищевыми продуктами (нетоксичны); устойчивость к химическим веществам