Тема 3. ЗАТВОРЫ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

 

Вопросы темы: Назначение и классификация затворов. Устройство, работа и расчет шиберных затворов. Секторные затворы.  Пальцевые затворы. Лотковые затворы.

 

Затворы – устройства, предназначенные для открывания или закрывания разгрузочных отверстий бункеров. Затворы чаще всего оборудуют механическими или гидравлическими приводами. Производительность (пропускная способность) затворов осуществляется либо изменением угла наклона выпускного лотка, либо частичным открыванием выпускного отверстия.

 

Шиберные затворы

Шиберные затворы имеют вид плоской задвижки, перемещающиеся в пазах, расположенных по сторонам прямоугольного выпускного отверстия. Приводятся в действие ручным рычажным одно- или двух- реечным механизмом с помощью механического привода или гидропневмоцилиндров. Затворы этого типа применяются для бункеров, работающих на хорошо сыпучих материалах.

Схема затвора с механическим приводом представлена на        рис. 3.1. Для затворов больших размеров и воспринимающих большие нагрузки вместо направляющих скольжения применяют роликовые опоры.

Расчет шиберных затворов сводится к определению усилия, необходимого для открытия шибера затвора, которое наибольшее в начальный момент трогания с места.

При открывании затвора по направляющим скольжения действуют следующие силы сопротивления (рис. 3.2).

Усилие открывания определяется

 

Р = (Р₁ + Р₂) ^. К₃.

 

Учитывая, что Р₁ = Р_у ^. а ^. в ^. f₁  и  Р₂ = (Р_у ^. а ^. в + m_ш ^. q)^. f₂, получим

 

Р = [Р_у ^. а ^. в ^. f₁ + (Р_у ^. а ^. в + m _ш ^. q) ^. f₂] ^. K₃,

 

 

Рис. 3.1. Схема шиберного затвора

1 – металлоконструкция; 2 – опорный ролик; 3 – шибер;

4 – рейка; 5 – вал; 6 - зубчатое колесо

 

 

Рис. 3.2. Схема действия сил на шибер

Р₁ – сила сопротивления от трения материала по шиберу;

Р₂ – сила сопротивления в направляющих шибера

 

где m _ш – масса шибера, кг;

f₁ и  f₂ – коэффициенты трения материала по шиберу и шибера по направляющим;

q –  ускорение силы тяжести;

Р_у  – вертикальное давление, действующее на затвор, Па;

К₃ – коэффициент запаса, учитывающий возможность перекоса и заедания затвора, К₃ = 1,25-1,5.

При движении шибера по направляющим качения усилие открывания (рис. 3.3.)

 

Р = (Р₁ + Р₃ + Р₄ ^. ) ^. К₃,

 

где Р₃ – сопротивление качению шибера по ролику,

 

Р₃ = Р ^. а ^. в ^. К,

 

где К = 0,01–0,012 – коэффициент сопротивления качению стали по стали;

Р₄ – сопротивление трения в оси ролика, которое определяется

 

Р₄ = (Р_у ^. а ^. в + m _ш ^. q) ^. f₃,

 

где  f₃ – коэффициент трения в оси ролика;

  d – диаметр оси, м;

D – диаметр ролика, м.

Скорость открывания затвора

 

,

 

где  t  –  время перемещения затвора в крайнее положение, с.

Мощность, затрачиваемая на перемещение затвора

 

  Вт.

 

 

Рис. 3.3.  Схема действия сил на ролик

 

Секторные затворы

Секторные затворы делятся на односекторные и двухсекторные (челюстные). Простой секторный затвор (рис. 3.4, а) представляет собой сектор 1, вращающийся на пальцах, закрепленных на боковых стенках корпуса 2, который имеет квадратное сечение и крепится к отверстию бункера. Управляется с помощью гидравлических или пневматических цилиндров 3, а также механической передачей. Такие затворы применяются преимущественно в бункерах для хорошо сыпучих материалов с мелкими и средними кусками.

Челюстной затвор состоит из двух секторов или челюстей 1 (рис. 3.4, б), которые соединены между собой зубчатыми секторами 2, находящимися в зацеплении. Обе челюсти открываются и закрываются одновременно. Челюстные затворы лучше приспособлены для частых открываний и закрываний бункеров и регулирования подачи материала.

При расчете секторного или челюстного затвора учитывается, что наибольший момент необходимо приложить в начале открывания затвора. Суммарный момент сопротивления складывается из потерь на трение в цапфах или подвесках  М₁ и от трения материала о сектор  М₂.

 

Рис. 3.4.  Схема затворов: а – секторный, б – челюстной

 

М = М₁ + М₂.

 

Момент М₁ = F₁ ^.  = (Р_у ^. а ^. в + m_c ^. q) ^. f_ц ^.  Н^.м,

 

где F₁ – сила трения в цапфе, Н;

Р _у – давление, действующее на затвор, Па;

  m_c – масса сектора, кг;

  f _ц – коэффициент трения в цапфе;

  d _ц – диаметр цапфы, м;

  а  и  в – размеры выпускного отверстия, м.

Момент

 

М₂ = F₂ ^. R = Р_у ^. а ^. в ^. f₁ ^. R,

 

где  F₂ – сила трения материала о сектор, Н;

   f₁ – коэффициент трения материала о сектор;

  R – радиус вращения сектора, м.

Усилие, необходимое для открывания секторного затвора

 

Р = М / R   Н.

 

Пальцевые затворы

Применяются для выпуска из бункеров кусковых и мелкокусковых материалов.

Работает по принципу перекрывания выпускных наклонных желобов (поз 1, рис. 3.5) бункера. Рабочим органом пальцевого затвора является пальцевая решетка 2, шарнирно закрепленная в желобе. Элементы решетки (пальцы) выполнены из круглого прямоугольного профиля и изогнуты под углом . Подъем и опускание решетки 2 осуществляется гидро или пневмоцилиндром через проушину 3.

 

 

Рис. 3.5. Пальцевый затвор

 

Расчет сводится к определению усилия Р, необходимого для подъема пальцевой решетки. Это усилие определяется при рассмотрении равновесия сил, действующих на затвор относительно        точки О.

Сумма моментов относительно точки О должна быть равна нулю

 

.

Отсюда

 

 Н,

 

где G  – усилие, действующее на пальцы от давления материала, Н;

G_p – сила тяжести решетки, Н;

  f   – коэффициент трения материала о пальцы;

 – плечи сил, м.

Усилие на пальцы

 

G = P ^. F  м,

 

где Р – давление, действующее со стороны материала на            пальцы, Па;     

   F – площадь соприкосновения пальцев с материалом, м².

При расчетах рекомендуются следующие соотношения конструктивных параметров: Н = (0,6–0,9) ^. В, м; длина пальцев принимается (1,8–2,5) ^. Н, м.

Лотковые затворы

 

Применяются для различных по крупности материалов, из-за чего они нашли широкое применение. Рабочим органом лоткового затвора является шарнирно закрепленный под выпускным отверстием лоток (рис. 3.6). При закрытом положении затвора лоток 1 находится в горизонтальном положении. При перемещении лотка относительно шарнира О на угол больший угла естественного откоса материала, последний скользит по дну лотка и удаляется из бункера. Кроме этого с увеличением угла наклона лотка соответственно увеличивается скорость движения материала и его производительность. Подъем и опускание лотка осуществляется с помощью пневмо или гидроцилиндра, связанных с проушиной 2. Для уменьшения нагрузок на привод в затворе имеется противовес 3.

Расчет затвора сводится к определению усилия Р, необходимого для подъема лотка с находящимся на нем материалом.

 

Рис. 3.6. Схема лоткового затвора

 

Для расчета затвора принимаем следующие обозначения:

В – сторона квадрата выпускного отверстия, м;

В₁ – ширина лотка, м;

L – длина лотка, м;

h _ср – средняя высота загрузки лотка, м;

 – плотность материала, кг/м³;

q – сила тяжести одного погонного метра лотка, Н;

Q – сила тяжести сыпучего материала на лотке, Н;

G₀ – сила тяжести контр груза, Н;

 – плечи сил, м.

Рассматривая действие сил относительно оси поворота О получим

 

                        Н^. м.                     (3.1)

 

Среднюю высоту загрузки лотка по его длине можно с запасом считать h _ср = 0,4 ^. В₁, следовательно, сила

 

           Q = B₁ ^. L ^. 0,4 ^. В₁ ^.  = 0,4 ^. В₁^{2 .} L ^.   Н.               (3.2)

Принимая ≈ 0,5L  и коэффициент запаса К = 1,3 получим  из (3.1)

 

Р =   Н.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Для чего применяются затворы сыпучих материалов?

2. Перечислите основные конструктивные элементы шиберного затвора.

3. Определите усилие для открывания шиберного затвора на направляющих скольжения.

4. Определите усилие для открывания затвора на направляющих качения.

5. Устройство и расчет секторного и челюстного затвора.

6. Дайте область применения пальцевого и лоткового затворов.

7. К чему сводится расчет пальцевого и лоткового затворов.

8. Рассчитайте усилие для подъема лоткового затвора.

 

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: