Элеваторами называют машины непрерывного транспорта, предназначенные для перемещения насыпных грузов и реже штучных в вертикальном или крутонаклонном направлениях (наклон 70—75°).

Для транспортирования насыпных материалов применяют ковшовые элеваторы.

Ковшовый элеватор (рис. 111) состоит из приводного / и на­тяжного 2 барабанов (звездочек), тягового органа 3 (цепи или ленты) и ковшей 4. Верхняя часть с приводным устройством называется головной, нижняя часть с натяжным устройством — башмаком.

Перемещаемый материал, засыпаемый в загрузочный' башмак, частично попадает непосредственно в ковши, а частично на за­кругленное днище башмака, откуда зачерпывается ковшами.

При переходе ковшей через верхние звездочки или барабан материал высыпается из ковшей, поступая в загрузочный лоток, и отводится в бункера или к машинам.

Ковшовые элеваторы разделяют:

1) по характеру установки: а) вертикальные; б) наклонные;

2) по роду тягового органа: а) ленточные; б) цепные (одно - цепные и двухцепные);

3) по скорости движения ковшей: а) быстроходные с центро - бежно-самотечной разгрузкой; б) тихоходные с самотечной раз­грузкой;

4) по расположению ковшей: а) с расставленными ковшами; б) с сомкнутыми ковшами.

Основные параметры вертикальных ковшовых элеваторов при­ведены в ГОСТе 2036—53. 196

По сравнению с другими транспортирующими устройствами элеваторы занимают меньше места в плане и позволяют компактно расположить сооружения и агрегаты. Поэтому элеваторы, на­ряду с ленточными конвейерами, получили наиболее широкое рас­пространение на заводах строительных материалов, являясь основным видом меж­этажного транспорта.

Эффективность их применения зависит от физических свойств пе­ремещаемых материалов (крупности кусков, лип­кости). При зачерпыва­нии материала ковши и тяговые органы испы­тывают значительные ударные нагрузки, осо­бенно при крупнокуско­вом твердом материале, и быстро выходят из строя. Но при рацио­нальном устройстве пи­тателей, правильном выборе скорости дви­жения ковшей, их раз­меров и формы элевато­ры работают достаточно надежно, и область их применения весьма ши­рока.

Для штучных грузов применяют люлечные элеваторы (рис. 112), В которых груз перемешивается в люльках, шарнирно укреплен­Ных к тяговому органу. Люлечные элеваторы изготовляют двух - цепными (рис. 112, а) и одноцепнымн (рис. 112, б). В послед­Нем случае приводная звездочка установлена на консольном Валу.

' В быстроходных элеваторах на процесс разгрузки оказывает существенное влияние центробежная сила инерции, вследствие Чего материал из ковшей вылетает по кривой (рис. 113, а) и по­Падает в лоток, расположенный на некотором расстоянии от ков - Шей. Чтобы ковши не мешали друг другу при разгрузке, их уста­навливают на некотором расстоянии.

Рис.

11. Схемы ковшовых элеваторов: А — цепной; б — ленточный

О

В тихоходных элеваторах влияние центробежной силы незна­чительно и материал при выпадении из ковша падает почти верти - . кальио. Поэтому для улавливания материала в лоток необходимо Устраивать отклоняющие звездочки (рис. ИЗ, б), устанавливать ЗДеватор наклонно или монтировать ковши вплотную один к дру-

I ( '' ^ Л "

Рис, 112. Схемы люлечиых элеваторов: / — цепь; 2 и 3 — приводная и натяжная звездочки; 4 — люлька Г?; 5) 6) Рис. 113, Схемы разгрузки ковшовых элеваторов

Гому, чтобы предыдущий ковш являлся направляющим лотком для последующего (рис. 113, в)

В быстроходных элеваторах по сравнению с тихоходными большая оборачиваемость ковшей, поэтому при меньшей их ем­кости элеваторы имеют ту же производительность, меньший вес и стоят дешевле. Однако при зачерпывании в ковши крупных кус­ков толчки и удары ощущаются более сильно, что отрицательно сказывается на сроке службы ковшей и тягового органа. Поэтому быстроходные элеваторы приме­няют преимущественно для пере - мещения молотых и мелкокуско - вых материалов. Для крупноку - / сковых материалов применяют | обычно тихоходные элеваторы.

Контур тягового органа элева - C^mroj^ тора (рис. 114) состоит из прямо­линейных 1—2 и криволинейных участков 2—3. При движении ковшей по прямолинейному уча­стку на материал действует только сила тяжести. При движении же ковшей по криволинейным участ­кам, кроме силы тяжести, на ма­териал действует еще центробеж­ная сила инерции

С = Gra2 к, (216)

Где G — масса частицы в кг г — радиус вращения в м Со — угловая скорость бара­бана в рад! сек.

Сила тяжести постоянна по величине и направлению, центро­бежная сила постоянна по величине и направлена по радиусу. Складывая геометрически эти силы, получим равнодействую­Щую R, продолжая которую до пересечения с вертикальной осью (точка Р), получим два подобных треугольника ОРА и RAC, Из которых имеем

Рис. 114. Схемы сил, действующих на материал в ковше

OP __ CR OA " АС'

Учитывая, что CR = G, АС = Grto2

Я п Ж

И = const.

Получим (217)

Со

OP =

Gr _ 895 G cor ~ ti1

Так как ковш был рассмотрен в произвольном положении, то можно сделать вывод, что для любого положения ковша равно - Действующая R сил G и С пересекается с вертикальной осью

В одной точке Р, называемой полюсом. Таким образом, равнодей­ствующие будут направлены по радиусам окружности, центр которой находится в точке Р.

На некоторых заводах строительных материалов элевато­рами иногда поднимают жидкости, главным образом, в смеси с твердым материалом.

При заполнении ковша жидкостью поверхность ее всегда будет располагаться нормально действующим силам, т, е. примет форму цилиндра, след которого на плоскости — окружность, очерченная через кромку ковша из точки Р.

Зная точку Я, нетрудно определить, в каком положении жид­кость начнет выливаться из ковша, а также какое количество жид­кости будет оставаться еще в ковше. Чтобы жидкость не вылива­лась преждевременно, ковши должны иметь соответствующую форму.

Сыпучие материалы с некоторыми поправками подчиняются законам гидравлики. В отличие от жидкостей, у которых угол естественного откоса <р = 0, сыпучие материалы сопротивляются сдвигу (угол естественного откоса больше нуля). Поэтому по­верхность сыпучего материала в любой ф точке ковша займет положение, при котором след ее поверхности на плоскости будет составлять со следом жидкости угол, равный углу естественного откоса материала ф. Из курса аналитической геометрии известно, что кривая, касательные к которой в любой точке составляют с радиусом-вектором постоянный угол, называется логарифми­ческой спиралью.

Таким образом, сыпучий материал располагается в ковше по логарифмической спирали.

Если вычертить в масштабе логарифмическую спираль (лучике всего на кальке), то, установив начало ее в точке Р и приклады­вая ее к кромке ковша (на рис. 114 показано пунктиром), можно найти для любого положения ковша расположение в нем сыпучего груза.

Обычно скорость движений ковшей принимают такой, чтобы Grco2 = -|~G-9,81, (218)

Откуда

V = 2,56 'г мкек. (219)

Начало отрыва частицы материала от ковша можно определить графически (рис. 115, а).

Равнодействующая R силы тяжести н центробежной силы всегда может быть разложена на две составляющие—нормаль­ную к стенке ковша N и касательную Т.

Материал начнет двигаться, когда Nf Т, т. е. касательная сила Т будет равна силе трения Л/Д удерживающей частицу в ковше, где / — коэффициент трения.

Поэтому, если вычертить в некотором масштабе барабан и изобразить в произвольном положении ковш, а в нем частицу материала А, приняв силу N за единицу масштаба, то силой Т В том же масштабе будет отрезок Nf. Построив на этих силах парал­лелограмм, получим равнодействующую Если из центра бара­бана радиусом, равным полюсному расстоянию ОР и взятым в том же масштабе, сделать засечку на направлении равнодействующей,

Ватора: А — определение начала разгрузки; б— построение кривой полета

Кальном диаметре. Поворачивая рисунок так, чтобы точка Р совместилась с вертикалью, получим положение ковша, в котором начнется разгрузка материала.

Частица материала, оторвавшись от ковша (рис. 115, б), по инерции будет продолжать свое движение с постоянной скоростью (сопротивлением воздуха пренебрегаем); одновременно под дей­ствием силы тяжести она будет равноускоренно падать вниз. Кривую полета удобнее строить в косоугольных координатах, приняв за ось О—X направление касательной, а за ось О—У — Вертикаль.

Обычно построить точки траектории кривой полета достаточно Для промежутков AT = 0,05 сек. Откладывая по оси О—X путь (s = vAt), проходимый частицей по инерции за этот промежуток

Gt)

Времени, а по осп О—У — отрезок г/£ = м/сек, путь, про­ходимый свободно падающим телом, будет иметь ряд точек, со­единяя которые получим траекторию полета.

Расстояние между ковшами и форма головки элеватора должны быть такими, чтобы материал не ударялся о стенки и впереди идущие ковши, иначе эти элементы будут сильно изнашиваться. Из приведенного анализа видно, что в отличие от других транс­портных машин в элеваторах скорость ковшовой цепи или ленты нельзя брать произвольно, а нужно учитывать процесс разгрузки ковшей.