Метательные транспортеры
Назначение и
принцип действия
Метательные машины служат для транспортирования и обработки
сыпучих, связных и кусковых грузов, которые перемещаются благодаря сообщению
частицам груза больших скоростей пре помощи рабочих органов — метателей.
В сельском хозяйстве метательные машины применяют при
перевалке и погрузке зерна; при перемещении грузов на гидромелиоративных
работах, погрузке силоса и укрывании буртов; на распределительных работах —
разбрасывание извести, навоза, компостов и песка. Широкое распространение
метатели находят на зерноскладах и зернотоках. Достоинства метателей: малая
энергоемкость, компактность конструкции, большая маневренность, возможность
перемещать материал в любом направлении и в труднодоступные места. При
перевалке зерна метателем можно снизить влажность на 3...5%, температуру
нагретого зерна с 30...35 до 20єC.
Дальность полета на зерне не превышает 20...30 м, на
грунте — до 40 м. Производительность метателей от 10 до 200 т/ч и выше.
Основные рабочие органы метателей разделяются на ленточные,
лопастные, дисковые, кольцевые и вентиляторные.
Ленточные
метатели
Ленточные метатели — это ленточные транспортеры со
свободным полетом груза, большим, чем их длина. Они бывают одноленточные (рис.
77, а), двухленточные (рис. 77,б) и с изогнутой лентой (рис. 77,в).
Одноленточные метатели не нашли
распространения из-за большой длины, значительного износа ленты, ограничения
угла шетания (в < ц) и скорости метания до 3...4 м/с.
Метатель с изогнутой лентой
состоит из замкнутой ленты 4, огибающей
ведущий 5 и натяжной 3 барабаны и изогнутой барабаном 2,
имеющим вид катушки. Таким образом, между лентой и боковыми дисками барабана 2
создается канал для загрузки транспортируемого материала из загрузочного
бункера
1. Метательные машины, как и двухленточные питатели, обладая
высокой производительностью, нуждаются в питателях, обеспечивающих ^непрерывную
автоматическую загрузку.
Основы теории и расчета.
По
принципу действия метатели с изогнутой лентой относятся к инерционным
устройствам. Траектория полета (рис. 78, а) — параболическая кривая —
при конечной скорости хк описывается уравнением
Дальность и высота полета (теоретические) без учета влияния сопротивления воздуха равны
Очевидно, L = xmах будет при sin 2в =1 и в = 45°. Практически угол метания принимают в = 30...40°. При прицельном метании струей на определенную высоту Н угол метания после совместного решения (231)
Варьируя параметрами в, Н и L, можно найти оптимальные условия для прицельного метания.
Риc.
77. Схемы ленточных метателей: а —
однолекточный; б — двухленточный; в — с
изогнутой лентой: 1 — загрузочный бункер; 2 — барабан-катушка; 3 —
натяжной барабан; 4 — лента; 5 — ведущий барабан.
Определение скорости метания. Составив уравнение движения точки а (см. рис. 77, в), сократив его на т — масса и подставив элементарный путь частицы ds = хdt = Rdц, откуда dt = Rdц/х, получим
После интегрирования получим
Величина k =1,2....1,4
зависит от f, a1, а2
и R.
Для предварительных расчетов принимают
хк = хнеfб. (233)
Кинематическим параметром метателя является скорость
ленты хл, которая практически равна или несколько больше скорости
груза. Для ленточных метателей, применяемых в сельском хозяйстве,
рекомендуются скорости хл
=13...18 м/с; дальность полета зерна при этом L= 10...20 м.
Производительность
ленточного метателя (т/ч) при непрерывном и равномерном подводе
зерна
П = 3,6kпгBhхк. (234)
где В —
ширина ленты;
h —толщина слоя зерна; kп — 0,7...0,8 — коэффициент производительности;
г — плотность зерна.
Мощность
двигателя метателя расходуется на сообщение грузу скорости хк,
на преодоление трения внутри транспортируемого материала и сопротивления в
передаточном механизме при kт = 1,1...1,2:
Устранить процесс сепарации можно при выполнении
условия
хн
= (1 – 0,18б) хл,
где б =
б1 + б2 ≈ 3,14—
угол охвата лентой дисков.
Лопастные
метатели
Этот вид транспортера широко распространен в виде
самостоятельных машин и в качестве встроенных узлов в сельскохозяйственных
машинах: силосоуборочные комбайны, сеноуборочные машины, буртоукрывщики.
Рабочим органом метателя является лопастное колесо,
предназначенное для захвата порции груза и сообщения частицам скорости для
свободного полета на заданное расстояние. При этом начальная скорость полета
материала хk
больше скорости воздуха хв и последний только снижает
аэродинамические сопротивления. Подобное явление наблюдают в метателях с
небольшими расстояниями перемещения (до 4...5 м) при коротких трубопроводах
или открытых направляющих желобах. На создание воздушного потока расходуется
от 6 до 15% всей энергии.
При большой длине транспортирования в закрытых трубопроводах,
когда хk равно или меньше хв, транспортер превращается в пневматический с пропуском материала через
лопастное колесо.
Лопастные метатели различают по форме кожуха: открытого
и закрытого типа. В первом типе груз подается к лопастному колесу наездом
машины, во втором — специальным устройством или транспортером.
Основные конструктивные и кинематические
параметры: форма кожуха, его диаметр и ширина (D и
В), число лопастей (z),
частота вращения (п) и окружная скорость (х0).
Оптимальные условия работы метателя обеспечиваются правильным
выбором места подачи материала и концентрацией материала перед направленным
выбросом на конце лопатки. Это позволяет исключить уход материала в повторные
обороты. Такая зона ограничена на рисунке 79,б, она показана заштрихованной площадью.
Форму кожуха следует выбирать: при хR = 0 и тангенциальном
бросании (рис. 79, а) патрубок немного уширенный для снятия
сопротивления от трения о стенки; при большой окружной скорости х0 и значительной радиальной хR у места сброса делается
порог для улучшения условий полета частиц.
Рис. 79. К расчету пневмобросковых метателей: а - открытый лопастный метатель; б и в –
схемы очертания кожуха в зависимости от х0 и хк.
Геометрические размеры метателя зависят от окружной
скорости: для сыпучих грузов х0 = 9,0...20 м/с, для связных и
липких материалов (грунт, силос) х0 = 30...45 м/с, меньшая величина для многолопастных метателей.
Параметры применяемых метателей: диаметр лопастного колеса D = 0,4...1,3 м, ширина кожуха В =160...240
мм, диаметр трубопровода или его ширина (0,8...1,0) В, число лопастей z = 2...6. Частота вращения
лопастного колеса n = 200...1400 об/мин.
Лопатки располагают радиально и с отклонением вперед до 2° и назад до 12°.
Скорость метания хк = рDn можно определить по заданным длине L и высоте Н
метания по формуле (231). Диаметр D и частоту вращения п
лопастного метателя можно определить по формулам:
а) при наклонном метании (рис. 79, а) со свободным
полетом частиц
где k = 1,45...4,63 — коэффициент уменьшения дальности полета; f — коэффициент трения материала о лопасть; И = в - б — угол между скоростью и горизонталью;
б) при вертикальном подъеме (рис. 79, б и в) с движением частиц в трубопроводе или желобе
Мощность лопастного метателя, затраченная на разгон частиц груза и преодоление сил трения,
Вентиляторные метатели
По устройству и действию вентиляторные метатели (см. рис. 78, б) подобны нагнетательным пневматическим транспортерам. Сообщение кинетической энергии частицам материала и их разгон происходят под напором воздуха. Расчет вентиляторных метателей сводится к определению скорости частицы на участке разгона. Предельное значение скорости частицы