10.4.10. Гравитационный транспорт

Гравитационный транспорт предназначен для перемещения продукта сверху вниз под действием силы тяжести (фавитации) без затраты механической энергии. К гравитационным устройствам относят трубопроводы, лотковые и винтовые спуски. Рассмотрим движение материальной точки по плоскости, которая наклонена к горизонту под углом а > j (рис. 10.20).

Угол у — угол трения покоя, т.е. такой угол, при котором тело под действием силы тяжести начинает двигаться вниз (а > /). Разложив силу тяжести mg на силы В hN, видим, что тело будет двигаться под действием силы В, которой противодействует сила трения Т =fN. Известно, если В > Т, то тело под действием силы, равной (В - Т) > 0, движется с ускорением.

Работа этой силы на участке пути S движения тела равна (В - T)S. Эта же работа в конце участка равна кинетической энергии, приобретенной телом в момент достижения им конца участка, т.е. mvs2/2. Таким образом (Н х м),

Формула справедлива для всех значений углов а от 0 до 90°. При а = 90° (плоскость вертикальна) sina = 1, а cosa = 0. В этом случае получим скорость vs = -^2gS, т.е. известную формулу скорости для свободного падения тела. Если a = 0 (плоскость горизонтальна), sina = 0, а cosa = 1, получаем квадратный корень из отрицательного значения (мнимое число), т.е. движение невозможно. Если тело в начале участка имело уже скорость v0, то

Практически скорость движения тела несколько меньше из-за сопротивления воздуха. При движении продукта в трубопроводах он вытесняет воздух, создавая разрежение, на поддержание которого расходуется часть энергии. Поэтому скорость продукта в конце участка S будет равна vnp = cvs, где с — коэффициент, учитывающий торможение продукта в трубопроводе; с = 0,65. Самотечные транспортеры перемещают штучные и сыпучие грузы под действием силы тяжести. Для этого используют спускные устройства, скаты, роликовые и винтовые спуски, а для сыпучих грузов — лотки, желоба и трубы.

Роликовые спуски представляют собой поверхность из роликов, свободно вращающихся вокруг своей оси. Поверхность такого транспортера наклонена к горизонту под углом, что позволяет материалу передвигаться под действием собственного веса.

Винтовые спускные устройства перемещают груз по винтовой поверхности за счет сил притяжения, центробежной и трения.

Лотковый спуск представляет собой пассивный направляющий элемент в виде лотка, желоба или трубы (рис. 10.21). Движение материала по лотку называется связным, если оно происходит без внутреннего перемещения частиц относительно друг друга. При смещении частиц возникают силы внутреннего трения, и такое движение называется несвязным.

Угол наклона самотечных труб и лотков р4 назначают большим, чем угол внутреннего трения транспортируемого груза: для зерна р = 21-27°, при повышенной влажности р" = 45°; для муки, жмыха и отрубей р = 32-48°; для картофеля, корнеплодов и плодов Р = 36-43°. Потоки грузов в самотечных устройствах разделяют на активные — ускоряющие и самотормозящие — замедляющие движение.

Гидравлический транспортер (лоток) представляет собой канал определенного сечения, установленный с определенным уклоном к плоскости, для перемещения в потоке жидкости определенных материалов (в основном сельскохозяйственного сырья). Особенность транспортирования продукта в потоке жидкости — непостоянство его движения; продукт может двигаться по дну, периодически перемещаться во взвешенном состоянии и может находиться непрерывно в этом состоянии.

В реальных условиях в гидротранспортере тела перемещаются в так называемом стесненном падении, т. е. движение каждого тела подвержено воздействию соседних тел. Лотки транспортера изготовляют из бетона, железобетона, стали и дерева. У бетонных лотков шероховатость больше, что является их недостатком.

Кроме того, бетонные лотки невозможно строить индустриальными способами. При малых уклонах и небольшой скорости движения воды в лотке корнеплоды оседают на дно и теряют подвижность; при больших уклонах и скоростях возникает значительное торможение корнеплодов, вследствие чего вода опережает корнеплоды. В обоих случаях увеличивается расход воды. Гидротранспортирование плодов имеет следующие преимущества: надежность в работе, простота конструкции устройства и обслуживания его, очистка поверхности плодов от загрязнений. Однако такой вид перемещения сырья имеет и недостатки: высокая стоимость (большой расход воды), потери водорастворимых веществ продуктов. В гидравлических транспортерах крупные плоды и овощи перемещаются в открытых руслах (лотках), а небольшие плоды — в трубах при помощи насосов.