UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTIFACULTATEA INGINERIA
SISTEMELOR BIOTEHNICEINGINERIA DEZVOLTARII RURALE DURABILESISTEME
DE TRANSPORT (ST)ST ELEVATOARE CU CUPE
ELEVATOARE CU CUPE
Cuprins
1. Titlul temei : Elevator cu cupe2. Cerinte initiale pentru
proiect3. Memoriul de calcul. Studiul solutiilor constructive
similare3.1. Consideratii generale : definitie, functionare,
constructie si parti componente, clasificare, avantaje si
dezavantaje. 3.2 Calculul elevatoarelor cu cupe3.2.1 Constructia
carcasei superioare a elevatorului cu cupe 3.2.2 Determinarea
dimensiunilor si pasului cupelor3.2.3 Calculul puterii necesare
actionarii elevatorului cu cupe 4. Solutii constructive5. Data
primirii temei : 5.03.20146. Data predarii temei : 23.05.20147.
Material grafic
Bibliografie:David L, Voicu G, Rohan R, Lisovski A : Sisteme de
transport in agricultura - Indrumar de proiect I.P.B. 1992
2. Cerinte initiale pentru proiect
1. Capacitatea de lucru Q = 3 kg/s2. Materialul transportat:
sfecla3. Inaltimea de ridicare H = 5,5 m 4. Unghiul de inclinare:
85o
3. Memoriul de calcul. Studiul solutiilor constructive
similare3.1 Definitie. Functionare. Constructie si parti
componente. Clasificare. Avantaje si dezavantaje.
Elevatoarele sunt instalatii de transport continuu cu organ
flexibil de tractiune ce permit deplasarea materialelor in vrac, pe
verticala sau pe o directie apropiata de verticala ( 65 75 0 ).
Organul de tractiune este banda sau lantul, iar ca organe
purtatoare de sarcina sunt folosite niste cupe fixate de organul de
tractiune. Constructia unui elevator consta din organul flexibil de
tractiune pe care sunt fixate cupele, tamburul de antrenare montat
pe partea superioara, tamburul de intindere montat la partea
inferioara, totul fiind inchis in carcasa inferioara. Alimentarea
cu material se face prin cosul de alimentare, iar evacuarea prin
fereastra de evacuare.Cupele se executa din tabla de otel cu
grosimea de 2 8 mm. Din punct de vedere al formei se deosebesc doua
tipuri de cupe : cu fundul rotunjit si cu fundul ascutit.Cupele cu
fundul rotunjit se executa in doau variante : cu executie adanca,
cu unghiul la varf de 65o si cu executie redusa, cu unghiul la varf
de 45o . Primele se folosesc latransportul materialelor cu
granulatie fina si care curg usor, iar celelalte pentru materiale
care curg greu si au tendinta de a adera la peretii cupei.Cupele cu
fundul ascutit sunt prevazute cu fata anterioara sub forma de
jgheab ce usureaza descarcarea cupei. Se folosesc la transportul
materialelor cu granulatie mijlocie si mare.Cupele cu fundul
rotunjit se fixeaza pe organul de tractiune la un pas p = (2 3)h ,
iar cele cu fundul ascutit la un pas p = h . Organul de tractiune
este banda sau lantul . Latimea benzii este cu 35 40 mm mai mare
decat latimea cupei. Elevatoarele cu banda au un mers mai linistit,
ceea ce permite viteze mari, pana la 2 m/s. In schimb banda se
uzeaza repede, iar in atmosfera umeda scade coeficientul de frecare
dintre banda si tamburul de antrenare. Acestea se folosesc numai
pentru materiale cu granulatie mica, uscate si care nu au
componenti ce se lipesc de banda, cand inaltimea de ridicare nu
depaseste 40 50 m si cand cupele nu au capacitate mai mare de 15 l.
Prinderea cupelor de banda se face cu 2 8 suruburi M6 sau M8, cu
capul inecat, dispuse pe unul sau doua randuri. Elevatoarele cu
lanturi fac zgomot, iar pentru reducerea eforturilor dinamice si a
uzurii lanturilor au viteza mica, de 0,3 0,6 m/s. Ele pot lucra in
atmosfera cu umiditate ridicata si cand materialele sunt tari si in
bucati mari, iar cupele pot avea capacitatea pana la 130 l. Aceste
elevatoare pot ridica materialul pana la inaltimea de 75 m. Pentru
cupele cu latime mica ( pana la 350 mm ) se utilizeaza un singur
lant, iar pentru cele mai mari doua lanturi. Dispozitivul de
intindere este in majoritatea cazurilor cu surub si are o cursa de
200 - 500 mm , respectiv de 1 2 pasi de lant. Tamburul de intindere
are, uneori, diametrul mai mic decat tamburul de antrenare. Corpul
elevatorului este format din mai multe tronsoane cu lungimea de 2-3
m, asamblate prin flanse cu suruburi si sunt executate din tabla de
2- 4 mm grosime. Carcasa inferioara cuprinde dispozitivul de
intindere si sistemul de alimentare cu material. Carcasa superioara
trebuie sa aiba o forma corespunzatoare modului de descarcare a
cupelor, astfel incat sa fie asigurata scurgerea materialului prin
fereastra de evacuare, fara posibilitatea de cadere de-a lungul
ramurii incarcate sau descarcate a benzii cu cupe.
Elevatoarele cu cupe se pot clasifica dupa mai multe criterii :
a) Dupa directia de transport:- elevatoare inclinate - elevatoare
verticale b) Dupa modul de utilizare:- stationare- deplasabilec)
Dupa tipul organului flexibil de tractiune:- elevatoare cu banda-
elevatoare cu lantd) Dupa regimul de functionare:- rapide ( v
>1m/s )- lente ( v < 1 m/s ) e) Dupa modul de descarcare a
materialului:- cu descarcare centrifuga ( elevatoare rapide )- cu
descarcare gravitationala (elevatoare lente )- cu descarcare
centrifuga- gravitationala
Avantajele utilizarii elevatoarelor cu cupe sunt :gabaritul
transversal minim si inaltimea de ridicare mare.Dezavantajele
constau in incarcarea pe metru liniar redusa si pret de cost
ridicat. Fig.1. Constructia elevatorului cu cupe1. carcasa
inferioara; 2. tambur de intindere;3. cos de alimentare;4. carcasa
intermediara;5. lant;6. cupa;7. tambur de antrenare;8. carcasa
superioara;9. fereastra de evacuare.
3.2 Calculul elevatoarelor cu cupe3.2.1 Constructia carcasei
superioare a elevatorului cu cupe
Forma carcasei superioare a elevatorului depinde de modul in
care se realizeaza descarcarea cupelor, astfel incat sa fie
asigurata scurgerea materialului prin fereastra de evacuare.Dupa
umplerea cupei, asupra fiecarei particule de material actioneaza
urmatoarele forte: greutatea mg si forta centrifuga Fc. Rezultanta
acestor forte este R si suportul ei intersecteaza axa verticala in
punctual P numit polul miscarii. Distanta ho este distanta polara
(fig. 2 ) . Din asemanrea triunghiurilor AOP si AFcR rezulta :
Pozitia polului depinde numai de viteza de rotatie a benzii pe
tambur. In functie de marimea distantei polare se disting trei
regimuri de descarcare a cupelor : centrifuga, gravitationala,
centrifugo-gravitationala.Descarcarea centrifugaDescarcarea
centrifuga este carcaterizata printr-o distanta polara mica ho <
rt. In acest caz procesul de descarcare a cupelor este influentat
in mare masura de forta centrifuga. Materialul transportat se
dispune aproape de peretele exterior al cupei si dupa un unghi de
infasurare a benzii < /2 , datorita componentei tangentiale a
rezultantei care depaseste forta de frecare dintre material si
cupa, acesta paraseste cupa.
Fig 2. Schema de calcul a distantei polare si a gradului de
umplere a cupei cumaterial.Ecuatiile parametrice sunt:
Traiectoria este o parabola a carei origine poate fi oricare
punct dispus la o distanta r ( rt r ra ) si un unghi = 0 -/2 ( = 0
la intrarea benzii in contact cu tamburul de antrenare, = -/2 la
atingerea pozitiei anterioare a cupei ) . Forma carcasei superioare
va trebui sa corespunda infasurarii acestei familii de parabole (
1-2-3 , fig. 3 ).Trasarea infasuratoarei se poate face determinand
parametrii principali ai unor traiectorii caracteristice. Una din
parabole este cea corespunzatoare punctului A. Materialul aruncat
cu viteza va se va deplasa pe verticala atingand o inaltime maxima.
Inaltimea maxima o ating particulele ce parasesc cupa in punctual B
:
Fig. 3. Constructia infasuratoarei traiectoriilor descrise de
particulele de material.
Traiectoria cu bataia maxima corespunde parabolei cu originea in
punctul C:
Punctele inferioare ale ferestrei de descarcare se plaseasza la
cota y2 = ( 1,5 2 ) rt .Descarcarea gravitationala este
carcaterizata prin ho > ra , efectul gravitational este
preponderent si pentru orice punct rezultanta R este orientate in
jos. Materialul va cauta sa ocupe o pozitie apropiata de peretele
interior al cupei si nu va parasi cupa decat in ungiul d ( unghiul
format de axa verticala a tamburului de antrenare si raza vectoare
a punctuluimaterial r) , cand componenta greutatii pe directia
radiala va compune forta centrifuga :
Punctul M in care are loc evacuarea materialului corespunde
punctului in care R devine tangenta la cercul de raza r ( rt < r
< ra ) . Forma carcasei este determinata de cele doua parabole
corespunzatoare punctelor de la interiorul (i) si exteriorul cupei
(e) in sectiunea determinata de unghiul d . La acest tip de
descarcare, cupele ar trebui sa fie foarte distantate una de alta,
pentru a evita intalnirea curentului de material cu cupa
premergatoare de pe ramura descendenta. Pentru a putea monta cupele
cu un interval mai mic, marind astfel productivitatea elevatorului,
se monteaza o roata de abatere a ramurii descendente, fiind necesar
ca organul flexibil de tractiune sa fie format din doua lanturi
fixate de peretii laterali ai cupelor.
Descarcarea centrifugo-gravitationala este caracterizata prin r
t < h o< ra.Inainte de a ajunge cupa in pozitia superioara
maxima, rezultanta R este orientata spre fundul cupei, ceea ce face
ca materialul sa fie presat pe acesta, iar dupa ce a depasit
aceasta pozitie, forta este orientata spre deschiderea cupei, ceea
ce face ca materialul sa paraseasca cupa.Parabolele corespunzatoare
punctelor din interiorul si exteriorul cupei, de pe axa verticala a
tamburului de antrenare, vor delimita zona fluxului de material si
deci forma carcasei superioare a elevatorului. In acest caz nu mai
este necesara abaterea ramurii descendente.Cand granulatia mare sau
coeficientul de frecare interna al materialului nu permite
realizarea unor viteze necesare descarcarii gravitationale sau
centrifugo-gravitationale, deoarece s-ar produce prea repede uzura
cupelor, se ajunge la distante polare atat de mari incat forta
centrifuga devine neinsemnata si descarcarea din cupa se face
vertical. In acest caz se folosesc cupe cu fundul ascutit si cu
borduri laterale, montate in sir neintrerupt care, la trecerea pe
ramura descendenta, formeaza cu partea lor exterioara jgheaburi
care dirijeaza materialul in cadere spre fereastra de evacuare.
Acest tip de descarcare se numeste descarcare
gravitationala-dirijata.Descarcarea centrifuga se foloseste pentru
transportul semintelor de cereale cu umiditate sub 15% (h o= 0,33 -
0,75 rt ).Descarcarea centrifugo-gravitationala se foloseste la
transportul materialelor granulare sau pulverulente cu umiditate de
15-25%. In acest caz ho = (0,75 1,25) rt.Descarcarea gravitationala
se utilizeaza in transportul materialelor ce curg greu (cu
umiditati mai mari de 25%). In acest caz ho = (1,25 1,75) .
3.2.2 Determinarea dimensiunilor si pasului cupelor
Deschiderea cupei se calculeaza cu relatia:
In care: p distanta dintre cupe, m ;ku coeficinetul de umplere
al cupelor;v viteza elevatorului (benzii), m/s; - masa volumica a
materialului, kg/ m.3Valoarea obtinuta cu relatia de mai sus se
rotunjeste la o valoare standardizata.Dimensiunile cupei se exprima
in functie de deschiderea cupei L cu ajutorul relatiei:
In care B este latimea cupei :
Alegerea pasului cupelor :- in cazul descarcarii
centrifugo-gravitationale:
- la descarcarea gravitationala:
Diametrul tamburelor si rotilor de lant se alege in functie de
tipul regimului de descarcare si de viteza benzii:- descarcarea
centrifuga ;D t = ( 0,185 0,204 ) v2 ( m ) - descarcarea
centrifugo-gravitationala :D t =( 0,205 0,286 ) v2 ( m ) -
descarcarea gravitationala :D t = ( 0,306 0,612 ) v2 ( m) In toate
cazurile :D t = ( 100 125 ) Ni (mm)
In care Ni este numarul de insertii ale benzii.
3.2.3 Calculul puterii necesare actionarii elevatorului cu
cupe
Forta rezistenta ce apare la incarcarea cupelor in cazul in care
incarcarea acestora se face la deplasarea pe verticala, se
determina scriind ecuatia de echilibru dintre lucrul mecanic
efectuat intr-o secunda de forta rezistenta si variatia energiei
cinetice a materialului in acelasi interval de timp.In cazul in
care viteza initiala a materialului, v0 = 0 si forta se aplica
instantaneu, lucrul mecanic este dublu fata de cel al fortei
statice : F i = Q v ( N ) Daca cupa se incarca din vrac trebuiesc
invinse urmatoarele rezistente: socul dintre cupa si aterialul
aflat in repaos; fortele de inertie pentru aducerea materialului la
viteza cupei; fortele de frecare dintre material si peretii cupei.
In general, pentru calculul acestor rezistente se foloseste relatia
empirica : Fi= l Ls ( N ) in care Ls este lucrul mecanic specific
efectuat de fortele rezistente.Forta rezistenta datorata ridicarii
materialului pe verticala se calculeaza cu relatia:F2 =( l + tc ) g
H c ( N ) in care tc este masa pe metru liniar a organului de
tractiune cu cupe: tc = k Q ( kg/m ) Unde:Q capacitatea de
transport in t/h ;H inaltimea de ridicare a materialului m ;c =
1,25 3 , coeficient care tine seama de rezistentele suplimentare
datorate rigiditatii benzii.Forta rezistenta toatala se calculeaza
cu relatia : Ft = (F i + F 2) c1 c2 ( N ) in care c1 , c2 sunt
coeficienti care tin seama de rezistentele suplimentare la rotirea
tamburelor sau a rotilor de lant ;c1= c2 = 1,05 1,1 pentru benzi cu
cupe ;c1= c2 = 1,1 1,2 pentru lanturi cu cupe.
La elevatoarele cu banda forta minima din banda este : F min =
1,15tc H g ( N )
Un calcul mai precis al benzii se poate face folosind metoda
traseelor caracteristice. Tinand seama de notatiile din figura 1 se
obtine sistemul de ecuatii :FII = FI - l HFIII = k FII + Fi FIV =
FIII + (l + tc ) H g c FIV = FI ec = 1,1 1,2 ;k = 1,05 1,1.
Din rezolvarea sistemului de ecuatii (3.24) se determina F
I.....F IV si se verifica daca F II > F min; daca inegalitatea
nu este indeplinita se majoareaza F II si se recalculeaza celelalte
forte.Cunoscand forta maxima din organul de tractiune se poate face
dimensionarea benzii, respectiv alegerea si verificarea
lantului.Puterea necesara actionarii elevatorului se calculeaza cu
relatia :
c o = 1,25...1,3 coeficientul de suprasarcina ;
Pentru un calcul aproximativ se poate folosi relatia :
in care : Q - capacitatea de transport in t/h ; H inaltimea de
ridicare a materialului, m ; - randamentul elevatorului .
v viteza benzii, m/s.ELEMENTE DE CALCUL Kg m m/sKg/m3m/s2m
s-1m
m3mm
mmm
N JNKg/m
N
NN
KWKW
NN
NNN
4. Solutii constructive
Descriere i funcionare Elevatoarele se compun din: cap
antrenare, cap ntindere, tronsoane simple de egalizare, tronsoane
cu ui, plnie de alimentare, organul de transport (lan cu cupe) i
ghidaje. Alimentarea elevatorului se face prin plnia de alimentare
montat n partea inferioara pe capul de ntindere de unde materialul
este preluat de cupe i transportat pe vertical, descrcarea fcndu-se
centrifugo-gravitaional la elevatoarele de tip A i tip R i
gravitaional dirijat la cupele tip T n plnia de evacuare montat n
capul de antrenare.
Elevatoarele cu cupe Cimbria sunt ideale pentru transportul pe
verticala al produselor vrac (granulare, fainoase etc.) Se distinge
prin gradul ridicat de durabilitate, siguranta, si consumul de
energie scazut comparativ cu capacitatea de transport. Sunt
disponibile in 10 marimi avand capacitate de la 40 la 1300 m/h.
Rezistenta materialelor din care sunt confectionate le permit
montarea atat in interior cat si in exteriorTIP ELcA-M; ELcR-M;
ELcT-M
Elevatorul cu cupe AWILA
Dimensiunile principale ale elevatorului cu cupe AWILAStudent:
Stanciu Claudiu Grupa: 734 BProf.: Silviu MarcuANUL DE STUDIU: III
(2013 2014)
