Katedra Maszyn Górniczych, Przeróbczych i Transportowych

Przenośnik wibracyjnyDr inż. Piotr Kulinowski

pk@imir.agh.edu.pltel. (617) 30 74B-2 parter p.6

konsultacje: poniedziałek 11.00 - 12.00

Przenośnik wibracyjnyPrzenośnik wibracyjnyPrzenośnik wibracyjny

BudowaBudowa 11

Elementami składowymi przenośnika wibracyjnego są:• wibrator,• rynna,• elementy sprężyste podparcia, bądź podwieszenia rynny.

BudowaBudowa 22

Elementami składowymi przenośnika wibracyjnego są:• wibrator,• rynna,• elementy sprężyste podparcia, bądź podwieszenia rynny.

Zasada działaniaZasada działania

Materiał znajdujący się na rynnie przenośnika wibracyjnego, Materiał znajdujący się na rynnie przenośnika wibracyjnego, poddanej prostoliniowym drganiom harmonicznym na poddanej prostoliniowym drganiom harmonicznym na kierunku nachylonym względem jej osi pod kątem prostym, kierunku nachylonym względem jej osi pod kątem prostym, wskutek tych drgań jest okresowo podrzucany pod wskutek tych drgań jest okresowo podrzucany pod działaniem siły bezwładności i przez to przemieszczany działaniem siły bezwładności i przez to przemieszczany wzdłuż rynny. Rynna, której ślad pionowy wzdłuż rynny. Rynna, której ślad pionowy R R jest nachylony jest nachylony względem poziomu pod kątem względem poziomu pod kątem αα, wykonuje drgania , wykonuje drgania harmoniczne oharmoniczne o częstotliwości częstotliwości nn i amplitudzie i amplitudzie AA na kierunku na kierunku nachylonym do płaszczyzny nachylonym do płaszczyzny RR pod kątem pod kątem ββ. Drgania rynny . Drgania rynny można rozłożyć na składowe: styczne (wzdłuż osi można rozłożyć na składowe: styczne (wzdłuż osi OxOx) oraz ) oraz normalne (wzdłuż osi normalne (wzdłuż osi OyOy). ).

β

A

A α

Rozkład drgań rynny przenośnika wibracyjnego Rozkład drgań rynny przenośnika wibracyjnego -- składowe styczne i normalne do powierzchniskładowe styczne i normalne do powierzchni

Asinβ

AcosβA

tt

y

tx

)nt2sin(sinAy π⋅β⋅=

)nt2sin(cosAx π⋅β⋅=

R

Równania ruchu rynnyRównania ruchu rynny

)nt2cos(sinAn2y π⋅β⋅⋅π=�

normalna składowa prędkości rynny

n - częstotliwość drgań rynny równa częstotliwości zmian siły wymuszającej wibratora, [Hz],A - amplituda drgań rynny [m],αααα - kąt nachylenia rynny przenośnika względem poziomu,ββββ - kąt nachylenia kierunku drgań względem powierzchni rynny,B - siła bezwładnościG - siła ciężkości

�� )nt2sin(sinAn4y 22 π⋅β⋅⋅π−=normalna składowa przyspieszenia rynny

)nt2sin(sinAy π⋅β⋅=normalna składowa przemieszczenia rynny

Układ sił działających na ziarno transportowanego Układ sił działających na ziarno transportowanego materiału znajdujące się na powierzchni rynnymateriału znajdujące się na powierzchni rynny

( )222 tn2sinsinAn4cosg ⋅⋅π⋅β⋅⋅⋅π=α⋅

α

β

G

B

Gcosα

Bsinβ

β⋅=α⋅ sinBcosG

( )nt2sinAn4gGB 22 π⋅⋅⋅π⋅=

α⋅cosg=K

β⋅⋅⋅π sinAn4 22współczynnik podrzutu

K > 1 przenośnik wibracyjnyK < 1 przenośnik wstrząsany

t

t

t

t2 t3

gcosα

y

y.

y..

T

Fazy ruchu 1Fazy ruchu 1

Fazy ruchu 2Fazy ruchu 2

W ruchu ciała po rynnie przenośnika wibracyjnego można wyróżnićW ruchu ciała po rynnie przenośnika wibracyjnego można wyróżnićnastępujące fazy:następujące fazy:

1.1. ciało pozostaje nieruchome względem rynny i przemieszcza się wraciało pozostaje nieruchome względem rynny i przemieszcza się wraz z z nią,z nią,

2.2. w drugiej fazie siła tarcia między ciałem a rynną staje się mniew drugiej fazie siła tarcia między ciałem a rynną staje się mniejsza od jsza od siły bezwładności i ulega ono poślizgowi po powierzchni rynny,siły bezwładności i ulega ono poślizgowi po powierzchni rynny,

3.3. w fazie trzeciej składowa normalna przyspieszenia rynny staje siw fazie trzeciej składowa normalna przyspieszenia rynny staje się ę większa od składowej normalnej przyspieszenia ziemskiego, naciskwiększa od składowej normalnej przyspieszenia ziemskiego, naciskciała na rynnę maleje do zera i zaczyna ono lecieć swobodnie nadciała na rynnę maleje do zera i zaczyna ono lecieć swobodnie nadrynną; ta faza ma decydujący wpływ na przemieszczenie (prędkość)rynną; ta faza ma decydujący wpływ na przemieszczenie (prędkość)ziarna względem rynny,ziarna względem rynny,

4.4. czwarta faza następuje od chwili upadku ciała na rynnę i przez czwarta faza następuje od chwili upadku ciała na rynnę i przez kolejne odbicia i poślizgi wyrównuje swoją prędkość do prędkościkolejne odbicia i poślizgi wyrównuje swoją prędkość do prędkościruchu rynny. ruchu rynny.

y

t

T

p=1

p=2

p=3

t’3 - t2t’’3 - t2

t’’’3 - t2

T T T

K1sinarc

n21t2 π

=K1sinarc

n21

nmt3 π

+=)tt(nT

ttm 2323 −=−=

Współczynnik mWspółczynnik m

Wyznaczenie wsp. mWyznaczenie wsp. m

1m2sinm2

1m2m2cosK222

+���

����

�

π−π−π+π=

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0

m

K

K = 3.4

p = 1

)sinctg(cosn2

gms 2

2

l α−βα=

)sinctg(cospn2

gmpTsv

2l

t α−βα⋅ξ=⋅ξ=współczynnik uwzględniający takie zjawiska jak: poślizgi materiału, nierównomierna prędkość materiału na różnych głębokościach warstwy, opory powietrza itp. /0.6-1.1/

ξŚrednia prędkość transportowania [m/s]

Długość drogi lotu ziarna [m]

K = f(m)

Napędy przenośników wibracyjnych Napędy przenośników wibracyjnych -- wibratorywibratory

WibratoryWibratory wymuszają drgania rynny i w zależności od budowy i wymuszają drgania rynny i w zależności od budowy i sposobu działania dzielą się na następujące zasadnicze grupy:sposobu działania dzielą się na następujące zasadnicze grupy:

•• wibratory mimoosiowewibratory mimoosiowe, które wymuszają drgania o amplitudzie , które wymuszają drgania o amplitudzie zależnej od rozmiarów mechanizmu mimoosiowego, a siła zależnej od rozmiarów mechanizmu mimoosiowego, a siła wymuszająca zależy od wielkości masy pobudzanej do drgań i stałewymuszająca zależy od wielkości masy pobudzanej do drgań i stałej j sprężystości elementów zawieszenia rynny;sprężystości elementów zawieszenia rynny;

•• wibratory bezwładnościowe (masowe)wibratory bezwładnościowe (masowe),, w których siłą w których siłą wymuszającą drgania jest siła odśrodkowa masy wirującej dookoła wymuszającą drgania jest siła odśrodkowa masy wirującej dookoła osi nie przechodzącej przez jej środek ciężkości;osi nie przechodzącej przez jej środek ciężkości;

•• wibratory reakcyjnewibratory reakcyjne, , w których siłą wymuszającą jest reakcja masy w których siłą wymuszającą jest reakcja masy wprawianej w ruch postępowy;wprawianej w ruch postępowy;

•• wibratory ciśnieniowewibratory ciśnieniowe, w których siłę wymuszającą daje ciśnienie , w których siłę wymuszającą daje ciśnienie medium (najczęściej powietrze), działające na powierzchnię medium (najczęściej powietrze), działające na powierzchnię elementu połączonego z masa pobudzana do drgań. elementu połączonego z masa pobudzana do drgań.

Schemat napędu kinematycznegoSchemat napędu kinematycznego

1 – korba

2 – łącznik

rynna

silnik

kierunek drgań

Częstotliwość drgań wibratorów mimoosiowych można zmieniać przez zmianę prędkości obrotowej silnika napędowego. Wibratory mimoosiowe są stosowane w napędach stosunkowo długich przenośników (nawet do 30 m) pracujących przy niskich częstotliwościach (500÷1500 obr/min.) i przy odpowiednio dużych amplitudach.

Wibrator inercyjny 1Wibrator inercyjny 1

O – oś obrotu

S – środek masy niewyważonej

Zaletą wibratorów bezwładnościowych jest możliwość uzyskiwania stosunkowo dużych sił wymuszających i dużych mocy przy małych rozmiarach i masach;natomiast ich wadą – dość długi czas rozruchu i zatrzymania.Wibratory bezwładnościowe stosuje się do napędu przenośników o średniej częstotliwości 1000÷2000 drgań/ min.

Wibrator inercyjny 2Wibrator inercyjny 2wibrator z przekładnią synchronizującą

Wibrator elektromagnetycznyWibrator elektromagnetyczny

1 – masa reaktywna

2 – zwora

3 – sprężyny

4 – masa regulowana

Wibrator pneumatycznyWibrator pneumatyczny

1 – zwężka

2 – przestrzeń cylindryczna

3 – kula

4 – otwory

O - oś

RynnyRynny

RynnyRynny przenośników wibracyjnych powinny mieć konstrukcję lekką przenośników wibracyjnych powinny mieć konstrukcję lekką ii sztywną (by jej robocze drgania wymuszone nie były zniekształcansztywną (by jej robocze drgania wymuszone nie były zniekształcane e drganiami giętnymi) oraz zapewniającą osiąganie dużej wydajnościdrganiami giętnymi) oraz zapewniającą osiąganie dużej wydajnościii przekazywanie ruchu transportowanemu materiałowi. By rynna przekazywanie ruchu transportowanemu materiałowi. By rynna przenośnika nie wpadała w rezonans, jej częstotliwość drgań przenośnika nie wpadała w rezonans, jej częstotliwość drgań własnych musi być większa od częstotliwości drgań wibratora. własnych musi być większa od częstotliwości drgań wibratora. Stosuje się rynny Stosuje się rynny -- łączone ze sobą sztywno łączone ze sobą sztywno -- o nie płaskim o nie płaskim przekroju (szerokości 100przekroju (szerokości 100÷÷2300 mm i długości ciągu rynien 32300 mm i długości ciągu rynien 3÷÷50 m) 50 m) oraz rurowe ooraz rurowe o średnicy 100średnicy 100÷÷750 mm. 750 mm. Rynny są budowane jako proste i śrubowe. Rynny są budowane jako proste i śrubowe. •• Rynny proste mogą być przedzielone przegrodami wzdłużnymi Rynny proste mogą być przedzielone przegrodami wzdłużnymi

pozwalając na transport różnych materiałów. pozwalając na transport różnych materiałów. •• Rynny śrubowe pozwalają na transport pionowy po linii śrubowej.Rynny śrubowe pozwalają na transport pionowy po linii śrubowej.

Zastosowania 1Zastosowania 1

Zastosowanie przenośników wibracyjnych mimo ich niezbyt wysokichZastosowanie przenośników wibracyjnych mimo ich niezbyt wysokichparametrów pracy jest szerokie dzięki wielu zaletom parametrów pracy jest szerokie dzięki wielu zaletom -- takim jak: takim jak: •• niska energochłonność, niska energochłonność, •• cicha praca, cicha praca, •• łatwość automatyzacji, łatwość automatyzacji, •• możliwość równoczesnego transportowania różnych materiałów, możliwość równoczesnego transportowania różnych materiałów,

także wtakże w podwyższonych temperaturach podwyższonych temperaturach Są one stosowane wSą one stosowane w-- górnictwie, górnictwie, -- hutnictwie, hutnictwie, -- budownictwie, budownictwie, -- w elektrowniach w elektrowniach -- oraz woraz w przemysłach: chemicznym, cementowym, ceramicznym, przemysłach: chemicznym, cementowym, ceramicznym,

maszynowym, spożywczym i wielu innych. maszynowym, spożywczym i wielu innych.

ZastosowaniaZastosowania 22

ZastosowaniaZastosowania 33

Zastosowania 4Zastosowania 4