Строительные машины и оборудование, справочник






Исследования вибрационных погрузочных органов непрерывного действия


Категория:
   Погрузочные машины для сыпучих материалов


Исследования вибрационных погрузочных органов непрерывного действия

Применение вибрации в погрузочных органах непрерывного действия необходимо рассматривать не только как вспомогательное техническое средство, обеспечивающее значительное облегчение условий работы механического рабочего органа машины, но и как основной технический метод захвата насыпного груза из штабеля и перемещения его до передаточного конвейера погрузочных машин ступенчатой погрузки.

Ниже приводятся результаты проведенных Институтом Гипроникель экспериментальных исследований по вибрационному носку погрузочной машины с рабочим органом типа нагребающих лап и по вибропогрузочному лотку.

Виброносок к рабочему органу типа нагребающих лап



Исследования по виброноску были выполнены на натурной стендовой установке с использованием головки погрузочной машины С-153. Эксперименты проводились на погрузке рядового состава финского гранита с кусками максимальной крупностью до 450 мм.

Предварительно была отработана рациональная конструкция виброноска с зубьями длиной 50 мм и расстоянием между зубьями 150—170 мм. Испытываемый носок был разделен на две части со смещением колебаний частей по фазе на 180°.

Оказалось, что эффективность внедрения виброноска в штабель определяется не только параметрами вибрации, но существенно зависит и от угла наклона виброноска к почве выработки, оптимальная величина которого была найдена равной 65°. При дальнейших исследованиях постоянными выдерживались, кроме оптимального угла наклона носка, также траектория нагребающих лап и угол наклона приемной плиты (30°).

С увеличением амплитуды колебаний (при постоянном напорном усилии 1000 кГ и частоте колебаний 660 в минуту) интенсивность внедрения виброноска в штабель насыпного груза увеличивается; оптимальная величина размаха колебаний А лежит в пределах 20—26 мм. При уменьшенном значении А до 10—16 мм интенсивность внедрения виброноска резко снижается; при А более 26 мм возрастает динамичность работы с передачей больших вибраций на корпус машины. При работе виброноска с размахом колебаний 26 мм и частотой 660 в минуту средняя полезная мощность, потребляемая приводом виброноска, составила 1,55 квт, максимальная мощность 4,3 квт.

Влияние частоты колебаний проверялось также при постоянном напорном усилии 1000 кГ и числе нагребаний лапами 25 в минуту. При снижении частоты колебаний с 660 до 450 в минуту скорость внедрения носка снижалась в 2,3 раза (до 0,4 м/мин), а производительность погрузки — в 1,6 раза (до 37 т/час). При этом мощность, потребляемая приводом виброноска, оставалась прежней. Увеличение частоты колебаний до 860 в минуту вызывало значительное повышение динамических нагрузок, а потребляемая мощность приводом виброноска достигала 17 квт, т. е. в 3 раза выше, чем при частоте 660 колебаний в минуту и в 6,3 раза выше, чем при частоте 450 в минуту. Таким образом оптимальной частотой следует считать частоту 600—650 колебаний в минуту.

Определение наивыгоднейшего числа ходов нагребающих лап производилось при оптимальных параметрах вибраций носка и напорном усилии 1000 и 2000 кГ исследовалась работа виброноска при 25, 35 и 45 ходах лап в минуту. В результате экспериментов установлено, что при напорном усилии 1000 кГ оптимальным числом ходов лап пл является 35 в минуту. При пл =25 в минуту лапы не успевали перегружать материал, а при пл =35 резко возрастала динамичность.

Длительные эксперименты показали, что работа погрузочной машины с виброноском отличается надежностью и спокойным режимом; при этом обеспечивается высокая производительность Q машины с одновременным снижением мощности N.t привода лап и рабочих усилий Рмакс на пальце ведущего диска более чем в 3 раза в сравнении с работой без виброноска. Измерение мощности привода вибропоска показало, что с увеличением числа ходов лап потребляемая мощность NeU6p возрастает.

Разработанная на основании опытных работ принципиальная схема новой малогабаритной погрузочной машины с рабочим органом типа «нагребающие лапы с виброноском» показана на рис. 2. Насыпной груз штабеля, приобретая «вибротекучесть» под действием виброноска, поступает на приемную плиту. Виброносок, образующий переднюю кромку плиты, приводится в колебательное движение от кривошипно-шатунного вибратора, обеспечивая постоянное поступление груза к нагребающим лапам. Учитывая небольшие габариты и вес, машина оборудована одним конвейером специальной конструкции. Наклонная приемная часть конвейера монтируется на тележке гусеничного хода при помощи кронштейна и двух гидравлических цилиндров; хвостовая часть конвейера устанавливается при помощи второй пары гидроцилиндров. Привод конвейера осуществляется от ведущей звездочки через редуктор 6. Большую маневренность машины обеспечивает применение гусеничного хода. Двигатели и редукторы ходовой части устанавливаются на раме гусеничного хода.

Рис. 1. Графики зависимости производительности машины, усилия на пальце ведущего диска, мощности привода лап и привода виброноска от числа нагреваний.

Погрузочная машина с виброноском может иметь значительно меньший вес, чем обычная машина с рабочим органом типа «нагребающие лапы» (при одинаковой производительности), в связи с чем наиболее целесообразно виброносок применять в малогабаритных машинах легкого типа с ограниченным напорным усилием.

Разработкой конструкции подобного типа машины в настоящее время занимается Копейский машиностроительный завод.

Рис. 2. Погрузочная машина с виброноском.

Вибропогрузочный лоток

Вибропогрузочный лоток представляет собой комбинированный рабочий орган, выполняющий одновременно захват насыпного груза из штабеля и его транспортирование на короткое расстояние. Исследования работы вибропогрузочного лотка имели целью выявить целесообразность и эффективность применения этого нового рабочего органа на погрузке различных насыпных грузов, а также установить оптимальные параметры вибрации (частоту, амплитуду и направленность колебаний). Кроме того, экспериментально проверялась работоспособность отдельных конструктивных элементов (подвесок, демпферных устройств и др.) и выявлялось влияние вибрации на конструкцию погрузочной машины и на условия ее обслуживания.

Опытами установлено, что наиболее рационально переднюю приемную часть лотка выполнять прямолинейной или с большим радиусом закругления и располагать относительно почвы выработки горизонтально или с очень слабым наклоном (3°—5°), так как в этом случае скорость перемещения материала намного выше, чем по лотку с подъемом. Это улучшает захват материала и в целом условия погрузки, и кроме того, почти исключает возможность заклинивания кусков между днищем лотка и почвой выработки. Армирование передней кромки лотка зубьями рационально лишь при работе на крупнокусковом материале, а оптимальная величина зазора между лотком и почвой выработки должна быть менее половины размера куска средней крупности. При работе вибролотка отсутствует зона (ядро) уплотнения материала в штабеле впереди внедряющейся кромки вибролотка.

Сравнительные графики изменения скорости движения vs..t различных материалов вверх по вибролотку в зависимости от частоты колебаний п вибратора (рис. 102) показывают, что при увеличении угла подъема лотка ал скорость перемещения груза резко падает (в меньшей степени для щебня, песка и угля и в большей степени для сортового и рядового галечника). Наибольший эффект обеспечивает применение лотков с рифленой поверхностью (ступеньками или «порожками»). Опыты показали, что рифленый вибролоток (длина ступеньки 6,5 мм, высота 2 мм) наиболее устойчиво работает при амплитуде 5 мм и частоте колебаний 850—950 в минуту, перемещая материалы вверх по плоскости с наклоном: а) до 22—24° — для щебня, гранита рядового состава; б) до 15—18° — для галечника рядового состава с песком.

Выбор длины ступеньки («порожка») должен согласовываться с задаваемой величиной размаха колебаний и по величине быть не более двойной амплитуды колебаний.

Опыты по транспортированию рядового щебня по лотку с «порожками» показали, что для данных условий исследования (угол подъема лотка 5—24°, размах колебаний 10 мм, и частота 650—1000 в минуту) оптимальный угол направленности колебаний заключен между 30 и 50° к горизонту.

Рис. 3. Графики зависимости скорости перемещения различных насыпных грузов по вибролотку от частоты его колебаний.

Максимальный угол подъема груза по вибролотку достигался при частоте колебаний порядка 1000 в минуту и размахе колебаний 10 мм. При дальнейшем повышении частоты нормальная работа по перемещению материала нарушалась (происходило интенсивное подбрасывание груза и его хаотическое движение с большими возвратными импульсами). Аналогичная картина была получена при опытах с галечником (рядового состава), однако оптимальный угол направленности колебаний для этого материала изменялся в более узких пределах: от 37—40° до 45—47°.

Рис. 4. Графики зависимости скорости перемещения щебня по вибролотку от размаха колебаний.

Результирующий график исследований влияния амплитуды вибрации А на изменение скорости движения иг.л материала вверх по вибрирующему лотку (на примере рядового щебня) приведен на рис. 4. С увеличением амплитуды колебаний или частоты колебаний скорость движения щебня по вибролотку растет. При размахе колебаний более 5 мм вибрационный лоток с порожками обеспечивает более высокую скорость движения материала в сравнении с гладким лотком.

С целью получения более точных данных для проектирования погрузочной машины с вибролотком были проведены испытания натурного вибропогрузочного лотка с инерционным вибратором на пружинных пластинчатых подвесках и лотка с эксцентриковым вибратором с различными подвесками и формами передней кромки лотка, а также с различным расположением амортизирующих пружин. В результате были найдены наиболее целесообразные конструкции амортизаторов, шатуна и других элементов, предотвращающие гашение колебаний при значительных нагрузках на лоток. Это позволило обеспечить спокойную и надежную работу вибролотка с большой скоростью транспортирования материала по лотку при одновременном снижении потребляемой мощности.

Исследования по вибропогрузочному лотку, выполненные в 1959—1960 гг. СКВ Александровского машиностроительного завода совместно с Институтом горного дела Сибирского отделения Академии наук СССР, подтвердили целесообразность использования вибролотка в качестве рабочего органа погрузочной машины. Здесь также исследовался неуравновешенный вибролоток, подвешенный на специальных торсионах; ширина лотка составляла 600 мм, длина 1470 мм и угол наклона к горизонту 15°. При погрузке известняка рядового состава максимальной крупности до 450 мм были получены практически аналогичные выводы о влиянии параметров вибрации, угла наклона лотка и угла направления колебаний на скорость перемещения вверх по лотку как единичных кусков, так и массы насыпного груза. Установлено, что значительное увеличение частоты колебаний (свыше 600 в минуту) и амплитуды (свыше 10 мм) вызывает резкое увеличение динамических нагрузок на рабочий орган и требует значительного увеличения мощности привода. Увеличение высоты штабеля обусловливает резкий рост производительности за счет осыпания большого объема насыпного груза на вибрирующий лоток и лучшего «подпора» со стороны штабеля, Влияние высоты штабеля на величину усилий внедрения сказывается незначительно. Усилия внедрения вибролотка растут с увеличением глубины внедрения в штабель при всех режимах вибрации; максимальные значения усилий наблюдаются в конце внедрения.

На рис. 5, а представлена зависимость мощности Ne.A привода вибролотка (с исключением мощности холостого хода) от глубины внедрения LeH лотка при различных частотах его колебаний п. Грузился известняк с крупностью кусков 120—450 мм из штабеля высотой 0,8 м. Частота колебаний лотка при этом была 620 в минуту, амплитуда колебаний 10 мм, угол направленности колебаний 45° к горизонту, угол наклона лотка 15° к горизонту. Увеличение глубины внедрения от 0 до 0,8—0,9 м вызывает пропорциональный рост мощности и лишь в конце внедрения (на глубину 1 м) эта пропорциональность нарушается. Увеличение частоты колебаний также связано с ростом потребляемой мощности. Примерно аналогичный характер имеют кривые зависимости потребляемой мощности от глубины внедрения при разных амплитудах колебаний А, за исключением кривой при амплитуде 5 мм, которая, начиная с глубины внедрения 0,4 м, идет менее круто.

Рис. 5. Графики зависимостей мощности привода вибролотка от глубины внедрения лотка при различной:
а — частоте колебаний; б—амплитуде колебаний; в — высоте штабеля; г —скорости внедрения лотка.

Замер мощности при вибрационной погрузке из штабелей различной высоты Ншт показал, что сравнительно небольшая мощность (порядка 0,7 — 0,8 кет) расходуется при погрузке из штабеля высотой 0,35 м. При увеличении высоты штабеля более чем в 2 раза (до 0,8 м) потребляемая вибролотком мощность возрастает в 5 раз, причем в этом случае отчетливо наблюдается прямо пропорциональная зависимость увеличения мощности и глубины внедрения.

Влияние скорости veH внедрения погрузочного вибролотка на потребляемую мощность при высоте штабеля 0,G м показано на рис. 104, г. Погрузка из штабеля со скоростью внедрения лотка 0,016 м/сек происходит при небольшой затрате мощности. После внедрения на глубину 0,5—0,6 м и более мощность практически не превышает 1 кет. Довольно резко и почти с самого начала внедрения возрастает мощность при скорости внедрения лотка 0,15 м/сек, но далее кривая идет более полого и затрата мощности в конце внедрения не превышает 3,8 кет.

Исследования вибропогрузочного лотка, проведенные в Институте Гипроникель, показали, что при постоянном напорном усилии скорость внедрения изменяется волнообразно. Это можно объяснить последовательным возникновением и разрушением ядер уплотнения насыпного груза перед вибрирующей кромкой лотка. Полученные данные позволяют рекомендовать величину рабочей скорости подачи погрузочной машины с вибролотком в пределах 0,08—0,12 м/сек.

Проведенные исследования по вибролотку позволили выявить следующие положительные стороны этого нового погрузочного органа:
1. Вибропогрузочный лоток осуществляет одновременно две функции погрузки — захват и перемещение материала. В других рабочих органах эти функции разделены между двумя конструктивными элементами погрузочной машины.
2. Значительно снижаются необходимые усилия внедрения рабочего органа в штабель насыпного груза по сравнению с обычным (невибрационным) лотком.
3. Вибролоток прост по конструкции и нечувствителен к перегрузкам, которые в этом случае могут отразиться лишь на производительности машины, не вызывая поломок.

На основе экспериментальных исследований Институт Гипроникель разработал проект и изготовил два опытных образца малогабаритной погрузочной машины типа 2ПНВ-1. Вибролоток машины состоит из собственно лотка и носка, соединенных между собой шарнирно. Носок имеет в передней части небольшой выположенный до 5° участок с целью облегчения первоначального движения материала. В транспортном положении носок откидывается и прикрепляется к раме с помощью двух цепей. Вибролоток подвешивается к раме на четырех рычагах-качалках, в корпуса которых включены резиновые амортизаторы, исключающие жесткую связь вибролотка с рамой. Рама с вибролотком крепится к ходовой части через водило, закрепленное с помощью сферического роликоподшипника на поворотной оси ходовой части. Груз, захватываемый и перемещаемый вибролотком, сбрасывается непосредственно в приемную воронку перегрузочного конвейера.

Рис. 6. Схема погрузочной машины типа 2ПНВ-1.

Рис. 7. Буропогрузочная машина БПМ-1.

Для смягчения динамических нагрузок и обеспечения устойчивой работы вибролотка в заданном режиме в систему подвески вибролотка введены пружины растяжения-сжатия, работающие в резонансном режиме.

Экспериментальные исследования позволили обосновать также схему более тяжелой модели погрузочной машины с вибрационным рабочим органом, предназначенной для погрузки горной массы в очистных и подготовительных выработках сечением 7,5 м2 и более, на рудничных складах и в других перегрузочных пунктах. Образец такой машины типа БПМ-1 изготовляется на Александровском машиностроительном заводе и предназначен для комплексной механизации буровых и погрузочных работ при прохождении горизонтальных выработок буровзрывным способом.

Таким образом экспериментальными исследованиями доказана несомненная целесообразность использования вибраций в рабочих органах погрузочных машин. Под действием вибраций в значительной степени уменьшается величина угла внутреннего трения материала, происходит интенсивное поступление горной массы 194 к рабочему органу машины и существенно уменьшаются сопротивления внедрению.

Применение вибраций наиболее целесообразно для погрузочных машин с малой скоростью внедрения рабочего органа (гребок, приемный лоток машины с нагребающими лапами, вибролоток).

Применение вибрационных рабочих органов позволяет создать высокопроизводительные, малогабаритные погрузочные машины с малой энергоемкостью. Использование вибрации в значительной степени расширит область применения машин непрерывного действия, а также позволит механизировать погрузку в условиях особо жестких габаритных ограничений (например, в геологоразведочных выработках малого сечения, при нарезных работах, в судовых трюмах и т. д.), где до настоящего времени зачастую приходится применять погрузку вручную.

Читать далее:

Категория: - Погрузочные машины для сыпучих материалов

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины