Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Роликовые конвейеры - транспортирующие устройство для разнообразных массовых штучных грузов: опок, профильного проката, ящиков, досок, грузов на поддонах, мелких деталей, подаваемых россыпью в стандартной таре (тарные грузы) или уложенных в ней в специальных приспособлениях, грузов в коробках и т.д. Грузы перемещается по стационарным опорным вращающимся роликам или дискам. Необходимым условием транспортирования является наличие у грузов основания с гладкой опорной плоскостью или прямолинейных ребер (для труб образующих). Роликовые конвейеры разделяют на приводные и неприводные. У неприводных конвейеров груз движется самоходом при небольшом уклоне роликового настила под действием составляющей силы тяжести (гравитационные конвейеры) или принудительным способом от приложенной извне силы. У приводных конвейеров груз перемещается под действием сил сцепления с вращающимися опорными роликами от группового или индивидуального приводного устройства.

Роликовые конвейеры используют в качестве средства межоперационного внутрицехового транспорта, а также для погрузочно-разгрузочных и складских работ. Элементы роликовых конвейеров часто применяют в виде составных частей во многих погрузочных машинах, в технологических линиях на приеме и выдаче штучных грузов в сочетании с другими подъемно-транспортными машинами и технологическим оборудованием.

При использовании неприводных роликовых конвейеров можно создавать склады подвижного хранения, различные по длине секции и другие устройства. Приводные роликовые конвейеры на отдельных участках прокатного производства считаются единственно возможным транспортным средством.

Роликовые конвейеры могут составлять сложные транспортные системы, имеющие большую длину, многочисленные разветвления и пересечения трасс, прямолинейные и криволинейные секции, передающие и отборочные устройства, накопители, тормозные ролики, подъемные устройства и столы, а также другие элементы, служащие целям создания полной комплексной механизации и автоматизации производства.

Удобство примыкания роликовых конвейеров к грузоподъемным устройствам и другим видам машин непрерывного транспорта, к технологическому оборудованию, легкость изменения транспортирующих систем по конфигурации трасс, длине участков и типам используемых элементов открывают широкие перспективы применения этих конвейеров в гибких автоматизированных системах (ГАС) и перелаживаемых производствах. Возросшее благодаря этим качествам значение роликовых конвейеров требует совершенствования конструкции их элементов с использованием модульного принципа, разработки уточненных методов расчета и проведения комплексных исследований закономерностей движения груза на конвейеры с учетом податливости роликов, погрешностей их изготовления и монтажа, возможности применения современных неметаллических материалов.

1. Типы и конструкции неприводных роликовых конвейеров

Роликовые конвейеры разделяют на стационарные или переносные (рисунок 1, а) и передвижные, монтируемые на колесах (рисунок 1, б). Конвейер собирают из секций, состоящих из опирающейся на стойки рамы и укрепленных на ней роликов. Для регулирования угла наклона конвейера стойки выполняют выдвижными (рисунок 1, а).

роликовый конвейер транспортирующий неприводной

Рисунок - 1. Секции неприводных роликовых конвейеров

а) стационарные или переносные; б) передвижные, монтируемые на колесах.

Ролики имеют, как правило, цилиндрическую формы и вращается на шарикоподшипниках на неподвижных осях. При транспортировании грузов цилиндрической формы, например труб, круглой стали и т.п., применяют коноидальные либо парные наклонные ролики. Парные ролики устанавливают также в тех случаях, когда грузы передвигаются цепью с захватами. Обечайки роликов обычно изготовляют из стальной трубы. При нетяжелых условиях работы применяют ролики из синтетических материалов. Они имеют меньшую массу, повышенную кислотоупорность и коррозионностойкостью и бесшумны при движении по ним грузов.

Во многих случаях вместо цилиндрических применяют дисковые ролики, устанавливаемые на специальных шарикоподшипниках на неподвижных осях. Такие ролики бывают разной конструкции, например с наружными и внутренними кольцами из пластмассы, с рядным или двурядным подшипником, стальными ступицей и закладными кольцами (рисунок 2) и др. Дисковые ролики имеют преимущества перед цилиндрическими; например, на криволинейных в плавне конвейерах, при прохождении грузов диски на радиально расположенных осях вращаются с неодинаковой угловой скоростью (скорость с внешней стороны больше, чем с внутренней), и скольжение по ним грузов практически отсутствует. При грузах небольших размеров оси дисковых роликов, расположенных в шахматном порядке, могут устанавливаться ближе друг к другу, что обеспечивает более спокойный ход грузов.

Рисунок - 2. Конвейер с дисковыми роликами с трассой:

а - прямой; б - изогнутой.

Неприводные роликовые конвейеры допускают пересечения и разветвления, на которых специальные переходные секции можно переставлять подобно стрелке рельсовых путей. На пересечениях специальная секция конвейера монтируется на поворотном круге и может располагаться продольной осью поворотных головках и самоустанавливающиеся по ходу грузов, и шаровые опоры, допускающие движение грузов любую сторону (рис. 3, в, узел 1). Для уменьшения сопротивления скольжению на криволинейных участках с цилиндрическими роликами устанавливают по два раздельных ролика на каждой оси или конические ролики.

Рисунок - 3. Неприводные роликовые конвейеры:

а - конвейеры с криволинейными секциями; б - стрелка; в - узел пересечения га поворотном круге, на шариках.

На рисунке 4 показан продольный распределительный роликовый конвейер с четырьмя примыкающими к нему боковыми приемными конвейерными секциями, на которые движущиеся грузы передаются с помощью автоматически или вручную включаемых ленточных разгружателей. С боковых секций грузы попадают на электротележки.

Рисунок - 4. Неприводной распределительный роликовый конвейер с четырьмя приемными секциями:

1 - электротележка; 2, 4, 5, 7 - приемник секции; 3 - управление экранами; 6 - распределительный конвейер.

Пример устройств автоматического адресования находящихся в специальных контейнерах грузов на специальных контейнерах грузов на ответвленные роликовые конвейеры показан на рис. 5 а. В днище каждого контейнера заделаны несколько металлических пластинок по числу ответвлений от главного конвейера. На одной из пластинок устанавливается с помощью электромагнитной головки кодированный адрес конвейера. Перед каждым ответвлением ниже роликов крепится считывающее устройство. Если кодовая комбинация на конвейере совпадает с комбинацией данного считывающего устройства, то посылается команда на отклоняющее устройство в виду поворотного рычага, переводящего контейнер на боковой конвейер; при несовпадении кодовых комбинаций контейнер беспрепятственно проходит данное ответвление и продолжает движение по главному конвейеру до соответствующего ответвления.

Рисунок - 5. Схемы автоматических устройств на стрелках:

а - передачи груза на ответвленный конвейер; б и в - блокирующие устройства; 1 - конвейер; 2 - считывающий датчик; 3 - ответвленный конвейер; 4 - переводной рычаг; 5 - считывающее устройство; 6 - колонка с двуплечим рычагом; 7 - электрические выключатели; 8 - стопор.

На сходящихся под острым углом конвейерах во избежание столкновения грузов устанавливают блокирующие механические или электрическое устройства. Механическое устройство в виду колонки с поворотным двуплечим рычагом показано на рис. 5, б. Проходящий по одному конвейеру груз не допускает на время своего провода движение по второму конвейеру. При электрическом способе блокирования (рис. 5 в) на конвейерах монтируют электрические выключатели и соединенный с ними, установленный на сопряженном конвейере стопор. При прохождении грузов по одному из сопряженных конвейеров на втором с помощью конвейеров выключателей выдвигается стопор.

Параметры изготовляемых с обечайками из стальных бесшовных или электросварных труб цилиндрически роликов неприводных роликовых конвейеров нормированы по ГОСТ 8324-71. Им устанавливаются диаметры ролика и конца его оси, длина ролика, расчетная нагрузка на него и масса. Кроме того, нормируется биение наружной рабочей поверхности роликов, которое для обработанных роликов может составлять 0,2 0,5 мм в зависимости от диаметра, и предельное отклонение от плоскости, которое недолжно превышать 0,4 1,2 мм в зависимости от диаметра ролика. Длина цилиндрических роликов принимается из размерного ряда чисел 160, 200, 250, 320, 400, 500, 650, 800, 1000, 1200 мм, шаг роликов из размерного ряда 50, 60, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630 мм.

Расчетная нагрузка на ролик P принимается приближенно в зависимости от отношения l_гр/l _р длины груза к шагу роликов; она уменьшается с возрастанием этой величины, так как повышается вероятность распределения силы тяжести груза G_гр на большее количество роликов. При 2l_р < l_гр < 3l_р принимают P = 0,5G; при 3l_р < l_гр < 4l_р P = 0,33G; при 4l_р < l_гр < 5l_р P = 0,25G.

Таблица - 1. Параметры ролика [4]

При свободном движении груза под уклон возможен разгон его до недопустимо большой скорости. Для ограничения или регулирования скорости вплоть до полной остановки груза на роликовом настиле устанавливают тормозные устройства, отличающиеся исключительным разнообразием конструкция и принципов действия. Наиболее простые устройства (см. рис. 6) регулируются вручную и рассчитаны на постоянной тормозной момент, создаваемый колодкой 6, воздействующей на два соседних ролика с помощью штыря 9, пружины 8 и гаек 7. Тормозной момент в герметичном ролике (см. рис 7), заполненном вязким маслом и имеющем на неподвижной оси две лопасти, возникает вследствие неуравновешенности масс и действия сопротивления перемешивания масла, продавливаемого через зазор между обечайкой ролика и лопастями. В усовершенствованных конструкциях предусмотрена пропорциональная зависимость тормозного усилия от скорости движения груза. Например, к таким сложным системам относится электромеханический тормозной ролик и др. Самые распространенные цилиндрические ролики имеют обечайки из стальных бесшовных сварных труб с нормированными по ГОСТ 8324-83 параметрами (табл. 1).

Рисунок - 6. Схема колодочного тормозного устройства.

Рисунок - 7. Ролик с эксцентриковым выравнивателем уровня установки.

2. Пример расчета неприводного конвейера

Конвейеры могут быть с цилиндрическими и дисковыми роликами, а также шариковые. Расстояние между роликами принимается равным не более 1/3 длины груза.

Стационарные неприводные роликовые конвейеры (рольганги) общего назначения (ГОСТ 8324-71) имеют следующие основные параметры и размеры: длину ролика - от 160 до 1200 мм; диаметр ролика от 40 до 155 мм [5].

Шаги роликов выбираются в пределах от 50 до 630 мм. Радиусы поворотных (криволинейных) секций - от 400 до 4000 мм [5].

Неприводные дисковые переносные конвейеры (ГОСТ 12846-67) имеют ширину ходовой части конвейеры: 160; 250; 400; 650 мм; диаметры дисков 40 и 60; шаг установки: 40; 80; 160. В приводных конвейерах ролики приводятся во вращение приводом; в неприводых - силой трения между роликами и лежащим на них грузом, которому сообщается поступательное движение. В неприводных роликовых конвейерах грузы перемещаются под действием непосредственно приложенной к ним силы и, накатываясь на ролики силой трения между роликами и грузом, приводят их во вращение. В этом случае в конвейерах с углом наклона вниз движущей силой является составляющая веса груза.

Общее усилие сопротивления F передвижению груза по неприводному роликовому конвейеру определяется по формуле [2]:

где - сопротивление трения в цапфах роликов,

приведенное к наружному диаметру D ролика, м, при силе тяжести груза G, лежащем на роликах, да Н; - сопротивление качения груза по роликам, Н; м - коэффициент трения качения, м; - сопротивление, возникающее вследствие скольжения груза по роликам и сообщения роликам кинетической энергии, даН; - коэффициент трения в подшипниках ролика; - сила тяжести вращающихся частей одного ролика, Н; d - диаметр цапфы оси ролика, м; б - угол наклона конвейеры, ...^о; - номинальная окружная скорость роликов (равная скорости перемещения груза), м/с; - коэффициент, учитывающий, что не вся масса ролика расположена на окружности с диаметром D, (); - число роликов на длине конфейера, шт.; L - длина конвейера, м.

Определим угол наклона конвейера, при котором будет обеспечиваться спуск груза под действием собственной массы.

При установившемся движении груза по конвейеру момент движущей силы равняется моменту силы сопротивления F [2]:

, (2)

отсюда

.

Приняв вследствие малости угла б, после преобразования получим выражеие для определения угла наклона конвейера, при котором груз будет спускаться под действием собственной массы [2]:

. (4)

В случае, когда грузы по конвейеру следуют непрерывно один за другим и нет необходимости затрачивать энергию на изменение (увеличение) частоты вращения роликов, необходимый угол наклона б для спуска груза может быть определен из соотношения [2]:

. (5)

Обычно угол б равен 2 - 7^о, но при транспортировании неровных кип мягкого материала он может достигать 12 - 14^о. При спуске груза с большой высоты с целью экономии места применяют спиральные роликовые гравитационные конвейеры. При этом ролики ставятся с наклоном оси по спирали или делают их коническими.

3. Сила сопротивления движению груза

Передвижение грузов по стационарным роликами конвейера представляют собой способ "перемещения на колесах", при котором имеет место трение качения грузов по роликами и трение скольжения или качения в подшипниках роликов. В общем случае коэффициент сопротивления при движении грузов по роликам может быть определен по формуле [1]:

w = C(мd + 2k)/D, (6)

где С - коэффициент увеличения сопротивления на катках с ребордами из-за трения реборд о направляющие; м - коэффициент трения в цапфах; d - диаметр цапф осей катков (роликов); k - коэффициент трения качения; D - диаметр катков (роликов.)

Определим силу W, необходимую для перемещения груза по горизонтальному неприводному конвейеру, и необходимый угол наклона в гравитационного конвейера для движения груза со скоростью v (м/с).

Ролики конвейера, как указывалось, вращаются накатывающимися на них грузами. После прохождения груза (если непосредственного за ним не следует новый груз) ролики под действием сил трения в подшипниках вращаются с замедлением и перед накатыванием следующего груза могут полностью остановиться.

Диаграмма скорости по окружности ролика, а следовательно, и его угловой скорости, приведена для этого случая на рисунке 8, а. В начальный период , пока скорость на окружности ролика не остановится равной скорости поступательного движения груза v, которую можно считать постоянной, груз по ролику одновременно скользит и катится. Скорость ролика, находящегося под действием постоянной силы трения скольжения от накатывающегося груза, возрастает по закону прямой (OA на рисунке 6, а) Затем ролик вращается грузом с постоянной окружной скоростью v (прямая АВ). Далее освобожденный от груза ролик вращается замедленно (прямая ВС) и затем остается в покое (прямая CD) до накатывания следующего груза. После этого цикл возобновляется. При перемещении z грузов в час, время (с) одного полного циклы t₁ = 3600/z.

Рисунок - 8. Диаграмма скорости ролика на неприводном роликовом конвейере [1]

а) диаграмма скорости по окружности ролика; б) интервал времени между грузами.

Если G` - сила давления груза на ролик и м<sub>о</sub> - коэффициент трения скольжения в движении, то сила трения между ними в период ускорения ролика равна G`м_о, и путь, на котором она действует, vt₁` (на рис. 8, а - площадь OEAF); следовательно, работы груза равна G`м_о vt₁`. Путь любой точки по окружности ролика в этот же период равен vt<sub>1</sub>`/2 (площадь OAF), отсюда путь скольжения тоже равен vt₁`/2 (площадь OEA). Таким образом, половина всей работы груза в период вращения ролика с ускорением превращается в работу трения, а вторая половина - в кинетическую энергию ролика. Иначе говоря, работа груза равно удвоенной кинетической энергии ролика 2А, где для вращающихся частей ролика с силой тяжести P [1]:

A = KPv²/(2g), (7)

где K<1 - коэффициент, учитывающий, что не вся масса вращающейся части ролика расположена на его окружности; практически можно считать K = 0,8 -0,9; g - ускорение свободного падения, м/с².

Таким образов, полная сила сопротивления движения груза с силой тяжести G по роликовому конвейеру складывается из следующих составляющих.

1. Сопротивление качения груза по роликам [1]:

W₁ = G2k/D, (8)

где k - коэффициент трения качения груза по роликами.

2. Сопротивление вследствие трения в цапфах роликов; если груз лежит на z`роликах [1]:

W₂ = (G+Pz`)мd/D, (9)

где м- коэффициент трения в шейке ролика; d - диаметр шейки ролика.

3. Сопротивление вследствие скольжения груза по роликам и сообщения им кинетической энергии. Для одного ролика соответственная работа равна 2А, а для всех z роликов на конвейере 2Az; следовательно, составляющая сопротивления при длине конвейера L (м) (пути перемещения груза) [1]:

W₃ = 2Az/L = KPzv²/(g•L) .(10)

Полная сила сопротивления движению. груза или сила, необходимая для передвижения груза по горизонтальному неприводному роликовому конвейеру [1],

W = W₁ + W₂ + W₃ = G2k/D + (G+Pz`)мd/D + KPzv²/(gL).(11)

Отсюда находится коэффициент сопротивления движение груза w` и равный ему тангенс угла в наклона гравитационного конвейера, на котором груз движется с постоянной скоростью v [1]:

w` = tgв = W/G = 2k/D + (1+Pz`/G)мd/D + KPzv²/gLG. (12)

Если, как показано на диаграмме рисунок 8, б, интервал времени между грузами t₁ меньше периода вращения ролика под грузом t₁`` (t<sub>1</sub>< t<sub>1</sub>``), то ролик не останавливается, и сообщаемая ему кинетическая энергия меньше, чем в предыдущем случае, так что и сила сопротивления, и потребный угол наклона конвейера получаются меньшими. Если интервал времени t₁ равен периоду равномерного вращения роликов FH, то сила сопротивления и потребный угол наклона достигают минимума [1]:

w_min` = tg в<sub>min</sub> = 2k/D + (1+Pz`/G)мd/D = (2k+мd)/D + Pz`/G - мd/D. (13)

Независимо от режима подачи грузов на роликовый конвейер угол его наклона может быть тем меньше, чем меньше сила тяжести вращающихся частей роликов и больше вес грузов, т.е. меньше отношение P/G. Поэтому на конвейерах с роликами, имеющими одинаковые характеристики, с уменьшением сила тяжести грузов приходится увеличивать угол наклона конвейера. Немалое значение имеет также состояние опорной поверхности груза и определяемый ею коэффициент рения качения k, а также тип и состояние подшипников и диаметр роликов D. В качестве средних величин наклона на основании данных практики можно принять данные таблицы 2. На криволинейных участках конвейера наклон увеличивается на 0,5 - 1 %.

Таблица - 2. Наклон роликовых конвейеров [1]

Список использованных источников

1. Спиваковский, А.О. Транспортирующие машины: учебник для машиностроительных вузов / А.О. Спиваковский, В.К. Дьячков. - М.: Машиностроение, 1983. - 487 с.

2. Волков, Р.А. Конвейеры: Справочник /Р.А. Волков [и др.]. Под общ.ред. Ю.А.Пертена. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ник, 1984. - 367 с.

3. Зенков, Р.Л. Машины непрерывного транспорта: Учебник для студентов вузов, обучающих по специальности "Подъемно-транспортные машины и оборудование" / Р.Л. Зенков, И.И. Ивашков, Л.Н. Колобов, - М.: Машиностроение, 1987. - 432 с.

4. ГОСТ 8324-83 Конвейеры роликовые неприводные. Технические условия.

5. ГОСТ 8324-71 Конвейеры роликовые (рольганги) стационарные неприводные общего назначения.

Размещено на Allbest.ru