MASINI SI SISTEME DE TRANSPORTAT SI RIDICAT

MASINI SI SISTEME DE TRANSPORTAT SI RIDICAT

1. Generalitati

Procesele de lucru din industria alimentara si din agricultura sunt in stransa dependenta tehnica si economica de lucrarile de transport. Procesul de productie incepe si continua cu transportul materiilor prime pentru realizarea tehnologiilor de lucru pentru transportul produselor intermediare si finale la depozitare si livrare.

Cantitatea de materiale si produse agricole este deosebit de mare, acestea fiind in acelasi timp foarte diverse. Ca urmare apare necesitatea existentei unor mijloace tehnice specifice in numar sporit, cu caracteristici adecvate tehnologiilor diverse. Perfectionarea transportului trebuie sa includa organizarea corespunzatoare a transporturilor marfurilor containerizate a lucrarilor de manipulare si transport.

Continua imbunatatire a bazei materiale impune realizarea productiei la un inalt nivel tehnic si organizatoric, legata de reducerea pretului de cost pe unitatea de produs sau lucrare.

Transportul are o pondere tehnico-economica foarte mare, orice activitate din intreprindere nu se poate realiza, fara importante lucrari de transport.

Transportul in industria alimentara si in agricultura prezinta o serie de particularitati:

diversitatea mare a produselor manipulate;

intreprinderile agricole transporta o gama vasta de materiale, in cantitati mai reduse din fiecare produs;

sarcini zilnice de mare volum;

distante relativ mici si viteze reduse de transport in incinta intreprinderii;

diversitatea mare de mijloace de transport;

trafic de sarcini (cantitatea mare de produse ce trebuie transportate in unitatea de timp, t/h) neuniform in timpul zilei;

influenta factorilor de mediu in care se efectueaza transporturile (temperatura, umiditatea, presiunea, poluarea chimica sau bacteriana etc.), asupra calitatii produselor.

Clasificarea transporturilor si a mijloacelor de transport si ridicat

Clasificarea se poate efectua in functie de mai multe criterii dintre care se mentioneaza:

Dupa locul unde se efectueaza transportul

transport exterior, executat in afara unitatii si lucrari de transport interior, executate intre obiectivele din interiorul intreprinderii.

Dupa natura produselor transportate

de volum mare si greutate specifica mica sau materiale dense.

Dupa felul si starea produsului transportat

lichide, gaze, semilichide, solide in vrac, saci, lazi, bidoane, containere, palete, tocat, macinat, brichetat, granulat, ambalat.

Dupa tipul sau termenul cand se executa:

zilnic, sezonier, intamplator.

Dupa natura transportului

lucrari de transport curent al materialelor in vrac sau ambalate, lucrari de transport tehnologic si lucrari de transport speciale.

Dupa caracteristicile constructive ale masinilor si instalatiilor

masini de ridicat, instalatii pentru transportul continuu, instalatii pentru transporturi terestre si pe cai suspendate.

Masini de ridicat

mecanisme de ridicat (scripeti, palane, trolii, cricuri mecanice sau hidraulice). Acestea au actionare periodica si sunt utilizate la ridicarea si transbordarea sarcinilor;

macarale si poduri rulante sunt constructii obtinute prin montarea unor mecanisme de ridicat pe un schelet mecanic, destinate ridicarii sau ridicarii si deplasarii sarcinii;

ascensoarele sunt aparate cu functionare intermitenta destinate sa deplaseze sarcini pe ghidaje.

Instalatii pentru transport continuu

transportoare mecanice

instalatii pneumatice;

instalatii hidraulice.

Instalatii pentru transporturi terestre si pe cai suspendate

carucioare fara sina;

vagoneti de cale ferata ingusta

instalatii de manevra si deplasare prin rulare pe cai suspendate (funiculare);

instalatii de graifar si schipuri pentru transport prin apucare si tarare.

Dupa operatiile ce se executa si in functie de modul cum se executa procesul de lucru

mijloace de transport si mijloace de incarcare-descarcare.

1. Mijloace de transport

Pentru executarea lucrarilor de transport se utilizeaza doua grupe mari de mijloace de transport autodeplasabile si tractate.

1. Mijloace de transport autodeplasabile

Din aceasta categorie fac parte autocamioanele, automotocare, autotractoarele si electrocarele.

Autocamioanele sunt principalele mijloace de transport pentru parcursuri mai mari de 5 km.

In tabelul 1 sunt prezentate caracteristicile principalelor tipuri de autocamioane din dotarea actuala.

Tabelul 1.

Caracteristicile principalelor tipuri de autocamioane

Autotractoarele (Fig. 1.) reprezinta o constructie care imbina avantajele autocamionului (comoditatea, manevrabilitatea, viteza) cu a tractorului (universalitatea, forta de tractiune, capacitatea de trecere) asigurand astfel posibilitati mai mari de folosire. Ele se obtin prin echiparea autosasiurilor de la autocamioane cu sea, sau cu semiremorci sau remorci.

Fig. 1. Diferite posibilitati de utilizare a autotractorului.

Motocarele sunt destinate pentru transporturi fiind caracterizate prin sarcina utila de pana la 3 tone, dimensiuni reduse, care le confera manevrabilitate buna si acces usor. Constructiv se aseamana cu autocamioanele.

Electrocarele (Fig. ) sunt destinate deplasarii sarcinilor de pana la 5 tone la distante de maxim 500 m. Ele au platforme sau furci putand efectua si stivuirea materialelor in depozite. Propulsia se realizeaza cu motor electric de curent continuu, alimentat de la bateriile de acumulatoare.

Sunt avantajoase la transporturi interioare, fiind nepoluante, lipsite de zgomot, dar necesita statii de incarcare a acumulatorilor.

Automacaralele sunt destinate transportului si ridicarii sarcinilor in flux discontinuu.

Fig. Electrocare:

a -electrocar tractor; b -electrocar platforma; c -electrocar cu furci fixe; d -electrocar cu furci telescopice; f -electrocar cu furci contrabalansate.

1. Mijloace de transport tractate

Acestea cuprind remorcile, carucioarele, vagonetii de cale ferata sau suspendata.

Mijloacele de transport pe sina terestra sau suspendata cuprind vagonetii de cale ferata ingusta sau suspendata (monorai).

Remorcile sunt vehicule tractate, destinate transportului curent, tehnologice sau speciale. Pot fi cu doua axe sau monoax, basculate. Sunt formate din bena, sasiu, suspensie, roti si mecanisme de directie si franare.

Remorcile pentru transport tehnologic si special sunt destinate atat transportului cat si unor lucrari de incarcare-descarcare sau distribuire din mers a materialelor.

Mijloace de incarcare descarcare

Marea diversitate de produse si materiale care sunt incarcate si descarcate a determinat aparitia unui numar mai mare de utilaje, care prezinta un inalt grad de universalitate, fiind dotate cu mai multe echipamente. Pentru reducerea tipurilor de mijloace, in ultimul timp s-a extins utilizarea paletizarii si containerizarii produselor.

Criteriul principal de clasificare:

Dupa modul de desfasurare a procesului de lucru

mijloace de incarcare-descarcare cu flux de lucru discontinuu si utilaje cu flux continuu.

Mijloace de incarcare cu flux discontinuu (Fig. 3.) cuprind masinile al caror proces de lucru are un caracter ciclic, materialul fiind preluat de catre organele active in cantitati distincte. Din aceasta categorie fac parte macaralele, podurile rulante, incarcatoarele frontale, pivotante sau rotitoare.

In tabelul 2 sunt prezentate caracteristicile principalelor mijloace de incarcare cu flux de lucru discontinuu.

Fig. 3. Mijloace de incarcare cu flux de lucru discontinuu.

a -cu graifar; b -incarcator frontal; c -stivuitor

Tabelul

Caracteristicile principalelor mijloace de incarcare cu flux de lucru discontinuu

Tabel (continuare)

Mijloacele de incarcare descarcare cu flux de lucru continuu cuprind utilaje sau dispozitive care preiau sau transporta materialele in mod continuu. Din aceasta categorie fac parte:

Transportoare gravitationale

In figura 4. sunt prezentate transportoare care au la baza principiul planului inclinat, cum sunt:

jgheaburi cu sectiunea in U, V sau semicirculara;

tuburi de sectiune patrata sau circulara;

toboganul spiral;

transportorul cu role;

POZAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

Fig. 4. Transportoare gravitationale:

a -toboganul spiral; b -transportor pe role c, d - conducte de transport; e -plan inclinat.

Pentru a asigura alunecarea unui corp pe planul inclinat (Fig. 4. e) trebuie respectata conditia: T > µ · N, adica G · sin α > G · cos , in care:

α - unghiul de inclinare al planului inclinat;

µ - tg - tangenta unghiulara de frecare dintre material si planul inclinat.

S-au determinat valorile minime ale unghiului α pentru diferite produse ca sa fie respectata conditia de alunecare, astfel: pentru radacinoase α_min = 40⁰; pentru graunte α_min = 25.27⁰; pentru macinisuri si uruieli α_min = 32.35⁰.

Transportoare mecanice

Sunt utilizate pentru deplasarea sarcinilor pe distante limitate. In tabelul 3. sunt prezentate principalele caracteristici ale transportoarelor mecanice.

Transportorul cu banda

Este utilizat pentru transportul produselor in vrac sau ambalate. Transportoarele cu banda (Fig. 5.) pot fi fixe, cu lungimea benzii de pana la 600 m si mobile cu lungimea benzii de pana la 30 m. Transportoarele mobile pot transporta produse pana la un unghi de inclinare de 30⁰.

Banda transportoare este confectionata din elemente metalice, cauciuc cu insertie de fibre textile de materiale plastice, putand fi neteda sau casetata, prevazuta cu racleti sau in cazul benzilor metalice din elemente articulate de tipul placilor plane, placi tip lentila, placi ondulate sau casete metalice articulate.

Elementele transportorului cu banda sunt urmatoarele: banda fara sfarsit, toba de actionare, toba de inchidere, rolele de sustinere a benzii (role superioare, inferioare si laterale), sasiul metalic, palnia de incarcare si dispozitivul de descarcare.

Capacitatea de transport gravimetrica (Q) se poate determina cu relatia:

Q = 3600 · F · · v · k,  [t/h] (1.)

in care: F - suprafata sectiunii stratului de material;

γ - greutatea volumica aparenta, in t/m³;

v - viteza de deplasare a benzii in m/s;

k - coeficient care tine seama de inclinatia benzii (pentru α = 0, k = 1; la α = 10⁰, k = 0,85 si pentru α = 20⁰, k = 0,80).

Tabelul 3

Caracteristicile principalelor transportoare mecanice

Fig. 5. Transportoare cu banda:

1 -cos de alimentare; 2 -banda transportoare; 3 -role de sustinere; 4 -tambur de sustinere;

6 - sistem de intindere; 7 -cadru; 8 - gura de descarcare.

F = 2/3 · b · h

b - latimea stratului de material, in m,

h - inaltimea stratului de material, in m.

Transportoare cu cupe

Se utilizeaza pentru transportul pe verticala a materialelor solide pana la inaltimi maxime de 30 m. Elevatorul cu cupe (Fig. 6.) se compune dintr-o banda pe care se fixeaza cupele de tabla, o carcasa tubulara prevazuta cu cos de alimentare la partea inferioara si o gura de evacuare la partea de sus, un tambur superior antrenat de un motor electric prin intermediul unui reductor. Viteza liniara a cupelor este de 0,5 m/s in cazul fainurilor si 2-4 m/s pentru graunte.

Procesul de descarcare al cupelor are loc la partea superioara si se pot distinge trei moduri de descarcare: centrifugala, centrifugal-gravitationala si gravitationala.

Fig. 6. Elevator cu cupe: 1 - banda; 2 - cupe; 3, 4 - tamburi; 5 - jgheab, 6 - cos de alimentare; 7 - dispozitiv de intindere; 8 - gura de evacuare.

Cele trei moduri se diferentiaza dupa distanta polara h (Fig. 7.), care reprezinta distanta dintre polul rezultantelor C pe unde trec toate fortele F rezultate din compunerea fortei de inertie F_i = m · ω² · R si al greutatii G = m · g.

Fig. 7. Directia rezultantei F pentru diferite pozitii ale cupei.

Astfel daca se exprima ecuatia de momente al fortelor ce actioneaza asupra produsului din cupa:

m · g · R m · ω² · R · h,  ()

rezulta:

, [m] (3.)

unde :  g - acceleratia gravitationala, g 9,81 m/s²;

ω - viteza unghiulara, in rad/sec;

n - turatia rotii motoare, in rot/min.

Daca h < R polul C se situeaza in interiorul rotii superioare si in acest caz se produce o descarcare centrifugala. Daca h = R, cupa intalneste polul C si asistam la o descarcare mixta centrifugal-gravitationala, produsul fiind aruncat pe marginea inferioara si exterioara a cupei. Daca h > R polul C se va situa in exteriorul rotii si descarcarea va fi gravitationala, cu aruncarea boabelor peste marginea interioara a cupei.

Capacitatea de lucru se poate determina cu relatia:

, [t/h] (4.)

in care: i - capacitatea cupei, in dm³;

a - distanta intre doua cupe pe banda, in m;

ψ - coeficient de umplere (0,7 - 0,8 pentru graunte, 0,8 - 0,9 pentru fainuri si 0,3 - 0,5 pentru cartofi, sfecla etc.);

γ - greutatea volumetrica a produsului, in kg/dm³;

v - viteza de deplasare a benzii, in m/s.

Transportoare cu racleti

Au ca principiu de functionare alunecarea materialului intr-un jgheab fix sub actiunea unor elemente mobile care pot avea o miscare de rotatie fara sfarsit (Fig. 8.).

Din punct de vedere constructiv, transportoarele cu racleti pot asigura circulatia materialului intr-un singur plan orizontal in circuit plan orizontal in circuit inchis (Fig. 8. a) sau cu circulatia in doua planuri orizontale suprapuse, suprafata purtatoare fiind planul superior (Fig. 8. b) sau planul inferior (Fig. 8. c).

In general materialul este deplasat cu ramura inferioara a lantului, pozitia transportoarelor cu racleti poate fi inclinata sau orizontala.

In cazul in care descarcarea produsului se face printr-o fereastra situata in partea superioara a jgheabului, lungimea ei se poate determina cu relatia:

, [m]  (5.)

in care: g - acceleratia gravitationala, in m/s²;

α - unghiul de inclinare al transportorului fata de orizontala;

φ - unghiul de frecare al produsului pe racleti;

H - viteza liniara al produsului pe racleti, in m/s.

In relatia (5.) valoarea timpului de deplasare a racletului pe distanta se determina astfel (Fig. 9.):

Fig. 9. Schema fortelor ce actioneaza asupra produsului.

Conditia de alunecare a particulei pe suprafata racletului este:

m · g · sin α µ · m · g · cos α, (6)

,

unde: v - viteza in m/s;

t - timpul parcurgerii distantei , in s.

Timpul in care racletul se deplaseaza intre punctele A si B de deschidere a ferestrei trebuie sa fie cel putin egal cu timpul in care particula de material situata in varful racletului de inaltime H va ajunge la fereastra de descarcare alunecand sub influenta fortei de greutate G si a fortei de frecare cu suprafata racletului µ · G · cos α.

Astfel:

, (8.)

de unde:

, (9.)

Capacitatea de lucru a transportoarelor cu racleti se determina cu relatia:

, [t/h]  (10.)

in care: i - volumul de material intre doi racleti, in dm³;

a - distanta intre doi racleti, in m;

k - coeficient de neuniformitate (k = 0,6-0,9);

γ - greutatea volumetrica a produsului, in kg/dm³;

v - viteza liniara a racletilor (0,2-1,0) m/s.

Transportoare cu melc (elicoidale)

Sunt utilizate pentru transportul materialelor pe orizontala sau intr-un plan inclinat.

Elementele componente ale unui transportor elicoidal (Fig. 10.) sunt suprafata purtatoare, organul de transport si grupul de actionare.

Suprafata purtatoare se poate prezenta sub forma unui jgheab semicilindric inchis (Fig. 10. a), deschis (Fig. 10. b) sau carcasa cilindrica (Fig. 10. c).

Fig. 10. Tipuri constructive de suprafete purtatoare ale transportoarelor elicoidale:

a - semicilindrica inchisa; b - semicilindrica deschisa; c - cilindrica inchisa.

Fig. 11. Tipuri constructive privind spirele melcului:

a - melc plin; b - melc cu banda; c - melc cu palete.

Organul de transport se compune dintr-o infasuratoare elicoidala cu suprafata plina si continua (Fig. 11. a), discontinua, de forma unei benzi elicoidale (Fig. 11. b) sau a unor palete (Fig. 11. c).

Viteza de rotatie n a melcului se incadreaza intre 30 si 60 rot/min pentru materiale cu insusiri plastice, umede aderente sau 60 - 125 rot/min pentru graunte si materiale neaderente.

Capacitatea de lucru a transportorului elicoidal se stabileste cu relatia:

[t/h] (11.)

in care:  D - diametrul interior al carcasei, in m;

d - diametrul axului, in m;

- greutatea volumetrica a produsului, t/m³ ;

C - coeficient de umplere

(C = 0,28-0,35 pentru graunte ; 0,20-0,25 pentru sfecla, cartofi ; 0,25-0,30 pentru produse macinate) ;

k - coeficient de corectie in functie de inclinarea transportorului

(k = 1 pentru 0⁰; 0,90 pentru 5⁰ si 0,65 pentru 20⁰ inclinare).

Transportoare pneumatice

Sunt mijloace de transport care de regula intra in componenta unor instalatii complexe, fiind intrebuintate pentru transportarea macinisurilor, grauntelor sau a materialelor fibroase tocate.

Transportoarele pneumatice sunt caracterizate printr-o constructie simpla fiind lipsite de piese in miscare, prezinta pierderi minime de produse, exploatare usoara si reparatie usoara, dar au consum de energie de 1-4 kWh/t.

Un transportor pneumatic este format dintr-un ventilator, un cos de alimentare, conductele de transport si filtrul pentru sedimentarea (ciclon) materialului transportat de curentul de aer.

Functional se deosebesc trei tipuri:

aspirante (Fig. 1 a);

refulante (Fig. 1 b)

aspiro-refulante (Fig. 1 d si e).

Fig. 1 Tipuri de transportoare pneumatice:

a - aspirant; b, c - refulant; d, e - aspiro-refulant.

Functionarea transportorului pneumatic se bazeaza pe realizarea unei viteze de transport a curentului de aer capabila sa antreneze si sa deplaseze pe conducte particule materiale solide. Conditia functionarii este ca viteza de transport (v_t) sa fie mai mare decat viteza limita de plutire (v_s) a corpurilor solide de material. Aceasta este dependenta si de concentratia in produs a curentului de aer, exprimata prin raportul:

, (1)

in care: µ - concentratia amestecului;

G_prod - masa de produs transportata in unitatea de timp;

G_aer - masa aerului care transporta produsul.

Pentru transportul fainilor si a grauntelor µ = 2÷5.

In functie de concentratie se recomanda urmatoarele viteze de transport:

v_t = (1,25 ÷ 1,3) · v_s pentru µ < 1

v_t = 1,5 · v_s pentru µ = 1 ÷ 2;

v_t = (2 ÷ 2,5) v_s pentru µ = 10 ÷ 15.

Tabel 4.

Viteza aerului pentru transportul pneumatic al produselor

Ventilatorul folosit este de tip centrifugal de presiune cuprinsa intre 400-1000 mm H₂O.

Conducta de transport se confectioneaza din tabla sub forma de tronsoane de 1-3 m lungime, cu diametre diferite in functie de produsul ce se transporta: 100-300 mm pentru fibroase tocate.

Transportorul hidraulic

Este destinat transportului de produse in curent de apa (de exemplu sfecla de zahar).

Elementele unei instalatii de transport hidraulic sunt: statia de pompare, conducta de aductiune a apei, conducte (sau jgheaburi) de transport si amestecare a fazelor apa-produs, bazinul de decantare si separare a fazelor si bazinul de alimentare a pompelor de refulare a apei.