Взаимодействие сыпучих грузов со скребками в цепных транспортёрах,наиболее распространенными типами конвейерного цепного оборудования являются горизонтальные цепные транспортёры и пологонаклонные цепные конвейеры. Более подробно рассмотрим взаимодействие сыпучих грузов со скребками в цепных транспортёрах данного типа.
К горизонтальным и пологонаклонным цепным транспортерам условно относятся конвейеры, которые осуществляют перемещение насыпных грузов с углами наклона меньше угла внутреннего их трения. Для анализа физической сущности процесса реальной насыпной груз и рабочий орган цепного транспортера требуется представить в виде идеально сыпучего материала и ряда плоскостей, ограниченных размеров, которые устанавливаются с определенным шагом и перемещаются в материале.
При этом взаимодействие сыпучих грузов со скребками в цепных транспортерах в этом случае можно представить в виде плоскости, перед которой формируется своя призма выпирания. В каждом конкретном случае призма выпирания может быть построена с помощью описанных графоаналитических или аналитических методов построения.
Призмы выпирания, которые формируются перед соседними плоскостями соответственно расстоянию между ними, могут влиять одна на другую. При этом в предельных случаях можно ожидать независимого образования перед каждой плоскостью выпирания образования груза или же слияние его в единый поток сыпучего материала, который вместе с плоскостями перемещается сплошной массой.
Специальные экспериментальные теоретические исследования позволили производить анализ сущности процесса и выделить максимально характерные физически обоснованные расстояния между соседними плоскостями, а также целесообразные значения шага установки скребков. При этом нормальный или средний шаг установки скребков соответствует длине призм выпирания, вершины которых попадают соответственно на верхнюю и нижнюю кромку предыдущего скребка.
В этом случае вышележащий слой сыпучего груза как бы покоится на свободных поверхностях призм выпирания, погружая их в скребки с сыпучим материалом, расположенным между ними, может быть условно уподоблен сплошному рабочему органу ленточного типа.
В случае перемещения скребков, с установкой их со средним шагом, под слоем сыпучего груза, высота которого не превышает предельной высоты слоя, последний перемещается сплошным потоком вместе с ними. Если же высота слоя сыпучего материала больше предельной высоты слоя, то скребки, которые устанавливаются с нормальным шагом, протягиваются под слоем вышележащего материала и при этом как бы прорезают его.
Свободные поверхности проскальзывают под вышележащим слоем, а в движение вовлекается лишь определённая часть сыпучего груза, который располагается между скребками. Монтаж скребков с максимальным шагом соответствует тому максимально возможному расстоянию между скребками, при котором сыпучий груз способен транспортироваться рабочим органом непрерывным слоем без проявления вспучивания поверхности.
Максимальным шагом между скребками можно считать тот шаг расстояния между скребками при котором соседние призмы выпирания соприкасаются одна с другой. Для описанного случая характерно интенсивное перемешивание сыпучего материала, который находится между нижними частями призмы выпирания. Это несколько увеличивает общее сопротивление перемещению сыпучего груза. Это сопротивление имеет существенные показатели при протягивании рабочего органа в сыпучем материале.
В случае дальнейшего увеличения шага установки скребков происходит некоторое вытягивание каждой из призм выпирания вперёд и в дальнейшем к полной локализации призмы выпирания образующихся перед каждым скребком. В соответствие с этим резко увеличивается интенсивность перемешивания груза, который находится между призмами вдоль всей высоты слоя.
При этом высота слоя, который выносится из навала в максимальной степени снижается и в процессе транспортирования поверхность этого слоя становится волнообразной. В дальнейшем производительность транспортирования посредством цепного конвейера существенно снижается вплоть до уровня транспортирования сыпучего груза порционно.
Уменьшение шага размещения скребков на цепном полотне меньше нормального при перегруженном рабочем органе тоже нецелесообразно, так как, в конечном счете, приводит к увеличению линейной массы рабочего органа и не оказывает существом влияния на характер транспортирования сыпучего груза.
Осуществляя дальнейший анализ на взаимодействие сыпучих грузов со скребками в цепных транспортёрах можно сделать вывод, что наиболее целесообразным является нормальный шаг установки скребков. Нормальному шагу установки скребков соответствует тот факт, что даже в случае протягивания рабочего органа в сыпучем материале призмы выпирания сливаются на уровне верхних кромок, образуя сплошную плоскость, которая аналогична сплошному рабочему органу.
При осуществлении перемещением груза высоким слоем в отдельных случаях можно увеличивать шаг установки скребков вплоть до максимального значения. При этом максимальный шаг установки скребков можно определить посредством сложения максимальной длины и длины области за скребком призмы выпирания.
Во время осуществления расчёта относительные величины соотношения нормального и максимального шагов установки скребков в зависимости от угла транспортирования можно рассчитать по номограммам. Достаточно серьёзный интерес во время осуществления проектирования скребковых транспортёров представляет определение пассивного сопротивления, а также в вертикальной и горизонтальной составляющей усилия, которые действуют на каждый скребок рабочего органа скребкового транспортера.
Исходя из того, что определение их аналитическим путём весьма сложно, в максимальной степени целесообразно применять описанный ранее графоаналитический метод. С целью определения составляющих усилий, которые действуют на каждый скребок, установленный со средним или же нормальным шагом, с помощью характеристических кругов осуществляется вычерчивание призмы выпирания. Вершины этих призм должны соответствовать нижней кромке первого скребка при транспортировании слоя насыпного груза или верхней кромке при протягивании его под насыпным грузом.
Далее осуществляется определение силы тяжести основных объёмов призм выпирания насыпного груза, а также груза, который лежит над ними. В дальнейшем производится построение силовых многоугольников для ненагруженных призм выпирания, и определяются вертикальные составляющие усилия, которые действуют на скребок при транспортировании насыпного груза или при протягивании скребков в потоке.
Вертикальная составляющая усилия для транспортирования насыпного груза соответствует небольшой высоте слоя над свободной поверхностью призмы. В случае увеличения высоты слоя до определённого значения вертикальная составляющая усиленно закономерно возрастает до величины, которая получается при протягивании скребков.
Горизонтальную составляющую от нагруженной призмы выпирания, но без учёта сил бокового трения, определяют путем построения силового многоугольника. В этом случае сила бокового трения определяется аналитически. При транспортировании сыпучего груза или при осуществлении протягивании скребков в нём, силы сопротивления движения и усилия, которые развиваются на каждом из скребков, устанавливаемых с нормальным или средним шагом, разнятся, и могут быть определены путём графического построения или же рассчитаны по формулам.
С учётом небольшой разницы между значениями нормального и среднего шага установки скребков при расчётах с небольшой погрешностью можно применять только более предпочтительный нормальный шаг, как в случае транспортирования груза кучей, так и при протягивании рабочего органа в нём.
Горизонтальную составляющую усилий, которые действуют на каждый скребок, можно определить по номограммам, которые строятся в соответствии со значениями, найденным по формуле для нормального шага установки скребков.
