Поддерживающие и отклоняющие устройства

В качестве поддерживающих и отклоняющих устройств в ПТМ используются блоки, барабаны, ролики, роликоопоры, катки, направляющие, шины, роликовые батареи, звездочки и т.д.

Блоки

Вращающийся элемент с ручьем для направления каната называется блоком (Рис. 45).

Рис. 45 Блоки.

Блоки изготавливаются литыми, сварными или штампованными из стали. Требования по выбору и применению материалов блоков изложены в [33]. Конструкция блоков должна обеспечивать спокойное набегание гибкого тягового органа. Кроме того, профиль ручья блока должен иметь достаточную глубину, исключающую выпадение каната из ручья блока.

По характеру изменения направления движения каната и выравнивания усилий блоки бывают направляющие (меняют направление движения тягового органа), приводные (приводят в движение тяговый орган), поддерживающие (поддерживают гибкий орган от провисания) и уравнительные (выравнивают усилия в ветвях гибкого органа).

По способу установки различают неподвижные и подвижные блоки. Неподвижным называют такой блок, ось которого при работе остается неподвижной. Подвижным блоком называют такой, ось которого опускается или поднимается вместе с грузом.

При изменении направления движения или линейном перемещении канат перекатывается по направляющему блоку, при этом блок установлен на подшипниках и вращается вокруг оси (Рис. 46), а канат перегибается.

Рис. 46. Блок в сборе в разрезе.

При этом возникает сила трения в подшипниках, а также сопротивление от перегиба каната. Эти силы сопротивления, вернее, потери на них учитывает КПД блока. При стальном канате и установке блока на подшипниках качения КПД блока .

Приводные блоки передают окружное усилие за счет сцепления каната с ободом блока (Рис. 47 а). Для предотвращения буксования необходимо, чтобы выполнялось условие

60)

где — коэффициент сцепления каната с блоком; — коэффициент запаса (1.2—1.5 в зависимости от условий работы и надежности обеспечения сцепления), и – натяжения в сбегающей и набегающей ветви каната, соответственно, – угол обхвата блока канатом в радианах.

Величина зависит от материала обода и формы канавки. Для повышения сцепления вместо полукруглой применяют полукруглую канавку с прямоугольным подрезом (Рис. 47 б). Диаметр приводного блока следует брать в пределах .

а) б)

Рис. 47 Приводные блоки.

Поддерживающие блоки предназначаются для ограничения провеса каната, имеют весьма малый угол обхвата и наименьший диаметр до (диаметра каната). Давление каната на блок должно обеспечить силу сцепления, необходимую для вращения блока.

Диаметры отклоняющих и уравнительных блоков определяются как и диаметр канатных барабанов.

Барабаны

Барабан – это элемент ПТМ, предназначенный для сматывания гибких органов: канатов или цепей (канатный или цепной), или же использующийся в ленточных конвейерах и элеваторах.

Барабаны изготовляют сварными или литыми из стали и чугуна.

По форме барабаны, предназначенные для сматывания гибких органов, бывают трех типов: цилиндрические (Рис. 48 а), конические (Рис. 48 б) и гиперболические (Рис. 48 в).

В большинстве случаев для навивки гибких элементов используют цилиндрические барабаны с винтовой канавкой и однослойной навивкой каната (для режимных групп 4М и выше).

а) б) в)

Рис. 48 Барабаны.

Конические барабаны применяют для выравнивания вращающего момента в тех случаях, когда натяжение каната в процессе навивки постепенно изменяется от наименьшего до наибольшего, что происходит, например, при подъеме стрелы крана или консоли перегружателя; диаметры барабана при этом назначают из условия равенства крутящих моментов на барабане.

Гладкие гиперболические барабаны применяют в шпилях и брашпилях. При наматывании витки каната соскальзывают в среднее положение.

Барабаны, использующиеся в ленточных конвейерах и элеваторах, имеют гладкую цилиндрическую или слегка бочкообразную форму ( а) б)

Рис. 49 а). Для незначительного отклонения траектории ленты используют роликовые батареи ( а) б)

Рис. 49 б). Иногда они покрываются слоем резины или фанеры, чтобы повысить запас сцепления с лентой, т.к. усилие, приводящее ленту в движение, передается барабаном за счет силы трения. Такой процесс называется футеровкой. В случае с роликовой батареей движение передается в обратном направлении, от ленты на нее.

а) б)

Рис. 49 Барабан

Вращающий момент передается на барабан с помощью зубчатой муфты или посредством зубчатого венца.

Для крепления конца каната на барабане наиболее часто применяют прижимные планки по периметру барабана (Рис. 50 а), а при необходимости сокращения длины барабана крепление с помощью клиновых втулок или прижимными планками с торца барабана (Рис. 50 б). При использовании прижимных планок по периметру барабана под них должно отводиться от 2.5 до 3-х витков нарезки.

а) б)

Рис. 50 Виды креплений каната к барабану.

При наинизшем возможном положении грузозахватного органа на барабане должны оставаться навитыми не менее 1.5 витков каната или цепи, не считая витков, находящихся под зажимным устройством.

Минимальный диаметр барабана определяется по формуле

, 61)

где - коэффициент выбора диаметра барабана в зависимости от режима работы механизма (Ошибка! Источник ссылки не найден.).

Таблица 17

Минимальные коэффициенты для выбора

диаметров барабана (h₁), блоков (h₂) и уравнительных блоков(h₃).

Выбор диаметра барабана подобным образом обусловлен обеспечением оптимального срока службы канатов. Диаметр барабана округляется до ближайшего большего значения из стандартного ряда размеров. Для значений, лежащих в пределах от 100 до 1000 мм, можно приближенно считать таковыми числа кратные 10.

Барабаны ленточных конвейеров и элеваторов в зависимости от назначения бывают 3-х видов: просто отклоняющие, натяжные и приводные.

Просто отклоняющие предназначены для изменения направления движения ленты конвейера. Приводные барабаны приводят ленту в движение. Натяжные служат для натяжения ленты, необходимого для обеспечения отсутствия провеса и должного запаса сцепления ленты с приводным барабаном. Для этого используются специальные натяжные устройства. В качестве натяжных устройств используются барабаны, имеющие возможность перемещаться и натягивать ленту. Установка натяжных устройств обычно производится в таком месте трассы конвейера, в котором натяжение ленты будет минимальным и которое наиболее пригодно с конструктивной или технологической точки зрения.

Натяжные устройства классифицируют по следующим признакам.

- по расположению в пространстве: горизонтальные, наклонные, вертикальные;

- по принципу срабатывания: неавтоматические, полуавтоматические, автоматические;

- по принципу действия: грузовые, гидравлические, пневматические, механические;

грузовые в зависимости от места размещения: размещаемые в хвостовой части, промежуточные;

механические: винтовые, пружинно-винтовые, реечные, лебедочные, лебедочно-грузовые. Различные виды натяжных устройств с необходимыми пояснениями представлены на

Рис. 51 Натяжные устройства.

Длина барабана для одинарного полиспаста складывается из длины нарезной части и длин двух гладких концов

,62)

где - длина нарезной части, - расстояние до начала нарезки.

Расстояние до начала нарезки

,63)

где – шаг нарезки, принимается либо по справочным данным, либо в интервале .

Длина нарезной части определяется по зависимости

, 64)

где – число рабочих витков, – число витков на крепление каната, - число запасных витков.

Число рабочих витков определяется по зависимости

. 65)

Полученное значение округляется до ближайшего большего целого числа.

Барабаны для лент имеют длину большую на 150-200 мм чем ширина ленты.

Диаметр приводного барабана определяется по зависимости

, 66)

где - число прокладок ленты, для лент из комбинированных тканей , для лент из синтетических. Полученное значение округляется до ближайшего большего стандартного диаметра, мм: 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500.

Диаметр натяжного барабана определяется по зависимости

67)

Диаметр отклоняющего барабана определяется по зависимости

68)

Полученные значения также округляется до ближайших больших стандартных диаметров.

Звездочки

Для цепных конвейеров и элеваторов звездочки и шины (Рис. 52) являются отклоняющими устройствами. Шина представляет собой направляющую криволинейной формы, радиус которой , где – шаг цепи.

Диаметр звездочки (по центру шарниров) рассчитывается по формуле

, 69)

где –число зубьев звездочки

Рис. 52 Звездочка

Поддерживающие устройства – элементы конвейера, обеспечивающие поддержку тягового органа по длине трассы. Под действием собственного веса, веса грузонесущих органов, веса груза тяговые органы провисают. Величина провеса оказывает влияние на нагрузки, действующие в тяговом элементе, и, в конечном итоге, на все элементы конвейера. Увеличение стрелы провеса (величины провеса) приводит к повышенному износу тяговых и прочих элементов конвейера, возрастанию энергозатрат привода, снижению производительности и может привести к обрыву тягового элемента и выходу конвейера из строя. Для обеспечения допустимых значений стрелы провеса тягового элемента на трассе устанавливаются поддерживающие устройства. В качестве таковых используются прямолинейные направляющие или роликоопоры.

роликоопоры, которые бывают нескольких типов, однороликовые (Рис. 53 б) и многороликовые (Рис. 53 а).

а) б)

Рис. 53 Роликоопоры.

Назначение роликоопор - поддержка ленты и задание формы ленты на трассе конвейера. Однороликовые опоры задают плоскую форму ленты и используются обычно для перегрузки штучных грузов или для поддержки ленты на негруженой (холостой) части трассы конвейера (той части трассы, где лента перемещается без груза). Многороликовые: трех-, четырех- и пятироликовые опоры задают желобчатую форму ленты и используются для поддержки ленты на груженой (рабочей) части трассы конвейеров для перегрузки навалочных грузов. Желобчатая форма ленты позволяет увеличить площадь поперечного сечения штабеля груза на ленте, что приводит к увеличению производительности конвейера при сохранении скорости и ширины ленты неизменными.

Роликоопоры состоят из основания, которое крепится к станине, опор, в которых устанавливаются ролики, и самих роликов, которые могут быть различных типов. Ролики, как правило, стандартизованы.

Полиспасты

Полиспаст - блочно-канатная система для изменения силы и скорости передвижения каната. Для удобства при изображении полиспаста (Рис. 54 а) блоки разворачивают в плоскости листа и размещают друг за другом слева направо, при необходимости (для сдвоенных полиспастов) сечения барабана с закрепленным канатом разносят по разные стороны полиспаста (Рис. 54 б).

а) б)

Рис. 54 Сдвоенный полиспаст.

Полиспасты бывают прямого (Рис. 55 а) и обратного действия (Рис. 55 б). Полиспаст прямого действия служит для выигрыша в силе. При этом груз висит на m ветвях каната, натяжение в канате (без учета сопротивления в блоках) S и кратность полиспаста m (передаточное отношение) равны S=G_гр/m, m=V_к/V_п.

Полиспаст обратного действия служит для выигрыша в скорости и пути. В этом случае S=G_гр и тяговое усилие Р=mG_гр; m~V_к/V_п. Такие полиспасты применяют в механизмах подъема с гидро- и пневмодилиндрами.

Полиспаст сдвоенный - полиспаст, оба конца каната которого закреплены на одном или двух барабанах.

Сдвоенный полиспаст представляет собой два параллельных одинарных полиспаста, соединенных на уравнительном блоке. Число ветвей подвеса груза в нем 2m при кратности полиспаста m.

а) б)

Рис. 55 Схемы полиспастов.

КПД полиспаста кратностью m определяется зависимостью

, 70)

где – КПД блока. Для блоков на подшипниках скольжения ,

на подшипниках качения (наиболее распространены) .

Тогда, максимальное статическое усилие в канате

. 71)

А вес груза

, 72)

где м/с² – ускорение свободного падения.