Изучение конструкции и работы ковшового элеватора

Изучение конструкции 

и работы ковшового элеватора

Методические указания 

к выполнению лабораторной работы 

Московский государственный технический университет 

имени Н.Э. Баумана

УДК 621.86 
ББК 39.9
          И39

Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru 
по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/227/book1693.html

Факультет «Робототехника и комплексная автоматизация» 
Кафедра «Подъемно-транспортные системы»

Рекомендовано Редакционно-издательским советом 
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебно-методического пособия

Авторы: 
А.Л. Носко, С.Г. Гнездилов, Е.В. Сафронов, Д.Б. Пармузин

Рецензент канд. техн. наук Б.Н. Абрамов

Изучение конструкции и работы ковшового элеватора. Методиче-

ские указания / [А. Л. Носко и др.]. — Москва : Издательство МГТУ 
им. Н. Э. Баумана, 2017. — 25, [3] с. : ил.

        ISBN 978-5-7038-4731-2

Представлены сведения о действующей модели ковшового элеватора, 
работающего по замкнутому циклу. Приведены описание конструкции 
и работы элеватора, порядок разборки и сборки, настройки и регулировки 
основных узлов и механизмов элеватора; последовательность 
экспериментального и расчетного определения его производительности 
и основных технических характеристик. Даны основные тео- 
ретические положения лабораторной работы, порядок ее выполнения 
и содержание отчета.
Для студентов, обучающихся в МГТУ им. Н.Э. Баумана по специальности «
Наземные транспортно-технологические средства» (специализация «
Подъемно-транспортные, строительные, дорожные средства 
и оборудование»).

УДК 621.86
ББК 39.9

 
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017

 
© Оформление. Издательство 

ISBN 978-5-7038-4731-2 
     МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017

И39

Предисловие

Изучение устройства, принципа действия, технических характеристик 
ковшовых элеваторов и их экспериментальное определение 
входит в учебный план дисциплины «Конструкции наземных 
транспортно-технологических средств» (часть 2 «Машины непрерывного 
транспорта»). Проведение лабораторной работы позволит 
студентам: 

– изучить устройство и принцип действия ковшового элеватора; 
– использовать методику расчета ковшового элеватора для 

определения его основных технических характеристик;

– приобрести навыки использования лабораторного оборудования, 
а также разборки и сборки, настройки и регулировки основных 
узлов ковшового элеватора. 
Освоение материала пособия закрепляет знания основ теории 
и расчета машин непрерывного транспорта общего назначения, 
полученные из предыдущих разделов указанной дисциплины, и 
формирует базу для изучения дисциплины «Методы расчета и проектирования 
наземных транспортно-технологических средств» 
(часть 2 «Машины непрерывного транспорта»).
Цель работы — приобретение практических умений и навыков 
для самостоятельного изучения устройства и принципа действия 
ковшового элеватора; экспериментального и расчетного определения 
основных технических характеристик ковшового элеватора; 
разборки и сборки, настройки и регулировки основных узлов ковшового 
элеватора. 

Теоретическая часть

Ковшовыми элеваторами (нориями) (рис. 1) называют погрузочно-
разгрузочные машины непрерывного действия, предназначенные 
для перемещения насыпных грузов в круто наклонном (более 
60°) или вертикальном направлениях [1]. Производительность 
(подача) ковшовых элеваторов 
5…500 м3/ч, высота 
подъема не превышает 60 м. 
Скорость движения полотна 
тихоходных элеваторов до  
1 м/с, быстроходных — до  
4 м/с.
Ковшовый элеватор оснащается 
вертикально замкнутым 
тяговым элементом, 
к которому прикреплены 
грузонесущие 
органы 
— 
стальные ковши. Расположение 
ковшей на тяговом 
органе определяется характером 

транспортируемого 
груза и способом загрузки и 
разгрузки ковшей.
В настоящее время ковшовые 
элеваторы нашли 
широкое 
применение 
в 
различных отраслях промышленности 
и применяются 
для транспортирования 
цемента, земли, песка, 
торфа, угля, зерна, муки и 
других сыпучих, пылевидных 
и кусковых материалов.


Рис. 1. Общий вид элеватора:

1 — натяжное устройство; 2 — башмак;  
3 — загрузочный бункер; 4 — тяговый орган 
(лента); 5 — ковши; 6 — головка элеватора; 
7 — привод (мотор-редуктор); 8 — натяжное 
устройство; 9 — разгрузочный патрубок;  
10 — кожух (силовой каркас); 11 — станина; 
12 — колеса (4 шт.)

Конструкция и принцип работы ковшовых элеваторов

Ковши. Применяют ковши нескольких типов (рис. 2): со скруг- 
ленным днищем (глубокие и мелкие) и остроугольные (с направляющими 
бортами).
Основными параметрами ковша являются (рис. 3): ширина Вк, 
высота h, вылет (зев) Ак, максимальная вместимость (емкость) ковша 
i0 и расстояние (шаг) между ковшами aк. 

Рис. 2. Типы ковшей элеваторов:

а — со скругленным днищем (глубокие); б — со скругленным днищем (мелкие); 
в — с бортовыми направляющими и остроугольным днищем

Рис. 3. Основные параметры ковша (а) и крепление ковшей к ленте (б)

Быстроходные элеваторы имеют расставленные глубокие и 
мелкие ковши, для которых aк = (2,5…3,0)h, в качестве тягового 
органа в них используют конвейерную резинотканевую ленту или 
короткозвенную цепь. 
На тихоходных элеваторах применяют сомкнутые (aк = h) с 
бортовыми направляющими остроугольные и со скругленным 
днищем ковши, прикрепленные боковыми стенками к двум тяговым 
цепям.
Глубокие ковши (рис. 2, а) предназначены для транспортирования 
зерна, мелкого угля, песка, земли и других сухих легкосыпучих 
материалов. Обрез передней кромки под углом 65° и большая глубина 
ковша обеспечивают хорошую вместимость (емкость) ковша.
Мелкие ковши (рис. 2, б) применяют для транспортирования 
слеживающихся и влажных материалов. Крутой обрез передней 
кромки под углом 45° и небольшая глубина обеспечивают хорошее 
опорожнение этого типа ковшей.

Глубокие и мелкие ковши с цилиндрическим дном устанавливают 
на расстоянии один от другого, а остроугольные ковши с 
направляющими бортами (рис. 2, в) — плотно друг к другу. Ковши 
этого типа применяют для транспортирования тяжелых кусковых 
и абразивных материалов.
Ковши изготовляют штамповкой или сваркой из листовой стали 
толщиной 2…6 мм, реже отливают из ковкого чугуна. Для повышения 
прочности зачерпывающую кромку ковшей элеваторов 
иногда усиливают накладкой из полосовой стали (см. рис. 2, а и б).
Тяговый элемент. В качестве тягового элемента используют 
ленты, канаты или цепи.
В наклонных элеваторах незагруженная ветвь тягового органа 
с ковшами поддерживается опорами или свободно свисает.
Если тяговым органом элеватора является лента, то ковши 
обычно крепят к ней задней стенкой. Для крепления ковшей к 
ленте применяют болты с круглой головкой и усом (рис. 3, б). Для 
того чтобы головка болта не выступала над поверхностью ленты, 
на задней стенке ковша предусматривают углубления. Толщину 
ленты и число прокладок в ней рассчитывают по значению силы, 
растягивающей ленту, аналогично расчету прочности конвейерной 
ленты [2].
В цепных вертикальных элеваторах для крепления ковшей используют 
цепи: пластинчатые втулочные и втулочно-роликовые, 
сварные, комбинированные разборные и литые. В наклонных 
элеваторах применяют пластинчатые втулочно-катковые цепи, 
причем катки цепей опираются на станину элеватора и поддерживают 
ковши. Ковши крепят задней стенкой к одной цепи или задней 
и боковыми стенками к двум тяговым цепям.
При использовании ленты в качестве тягового органа следует 
иметь в виду, что ленты выдерживают меньшую тяговую силу, чем 
цепи; крепление ковшей к ленте менее прочно, но лента позволяет 
назначать большие скорости движения ковшей.
Ленту применяют в элеваторах, перегружающих пылевидные, 
зерновые или мелкокусковые грузы и имеющих производительность 
60…80 т/ч, высоту подъема груза 30…40 м, скорость ленты 
0,8…2,5 м/с.
В элеваторах с большей производительностью при высоте 
подъема груза более 30 м, транспортирующих грузы при скоростях 
тягового органа 0,40…1,25 м/с, используют цепи.
Привод и натяжное устройство. Привод элеваторов редукторный, 
его размещают в верхней части элеватора. Для соединения 

электродвигателя с редуктором используют муфту, чаще всего 
упругую втулочно-пальцевую (МУВП). При малой мощности привода (
до 10 кВт) применяют мотор-редуктор [3].
В верхней части элеватора, так называемой головке, расположен 
верхний (приводной) барабан, а в нижней части — башмаке 
расположен нижний барабан.
Приводной барабан, как правило, имеет фрикционную футеровку. 
Валы приводного барабана или звездочки (для элеваторов 
с цепями) вращаются в самоустанавливающихся подшипниках 
качения. Для предохранения от самопроизвольного обратного 
движения тягового элемента с ковшами при остановке элеватора 
приводы снабжают стопорными устройствами (остановами), в качестве 
которых применяют бесшумные храповые или роликовые 
остановы, устанавливаемые на валу приводного барабана (звездочки) 
или размещаемые в упругой муфте между электродвигателем 
и входным валом редуктора.
Ширину приводного барабана элеватора назначают в зависимости 
от ширины ленты, при этом ширину барабана принимают на 
25…100 мм больше ширины ленты. Для ленточных элеваторов натяжной 
барабан иногда выполняют с решетчатым ободом для устранения 
налипания на него груза. Диаметр натяжного барабана (или звездочки) 
обычно равен или несколько меньше диаметра приводного.
На ковшовых элеваторах наиболее часто применяют натяжное 
устройство винтового типа, реже пружинно-винтового, рычажно-
грузового и грузового типов. Выбор типа натяжного устройства 
зависит от типа тягового элемента и привода, высоты элеватора.
Натяжное устройство размещают на валу нижнего барабана 
(или звездочки) и крепят к боковым стенкам башмака элеватора. 
Ход натяжного устройства составляет 0,03…0,05 расстояния между 
осями приводного и натяжного барабанов. 
Кожух является силовым каркасом элеватора, воспринимающим 
статические и динамические нагрузки.

Загрузка (способы наполнения) и разгрузка ковшей элеватора

Загрузка элеватора. Наполнение (загрузку) ковшей осуществляют 
через загрузочный бункер либо зачерпыванием груза из нижней 
части кожуха элеватора — башмака (рис. 4, а), либо непосредственным 
засыпанием груза в ковши (рис. 4, б и в). Практически 
ковши наполняют тем и другим способом одновременно при преимущественном 
преобладании одного из них. 

Рис. 4. Схемы загрузки, разгрузки и расположения ковшей элеватора:

а — загрузка зачерпыванием, разгрузка центробежная; б — загрузка засыпанием 
в ковши, разгрузка самотечная направленная; в — загрузка засыпанием в ковши, 
разгрузка самотечная свободная

Наполнение ковшей зачерпыванием применяют в ленточных 
и цепных элеваторах с расставленными ковшами при 
транспортировании сухих хорошо сыпучих, пылевидных и мелкокусковых 
насыпных грузов (например, угольной пыли, торфа, 
зерна, цемента, земли, песка, опилок, дробленого угля, фосфоритной 
муки и т. п.). В этом случае при зачерпывании не создается 
значительных сопротивлений, а сам процесс зачерпывания 
может происходить при повышенной скорости движения ковшей (
0,8…4,0 м/с).
Крупнокусковые и абразивные грузы (гравий, руда, кусковой 

уголь и т. п.) затруднительно черпать ковшом со дна кожуха элеватора, 
поскольку вследствие больших сопротивлений возможен 
отрыв ковшей и даже обрыв тягового элемента. Наполнение ковшей 
крупнокусковыми и абразивными грузами осуществляется непосредственно 
засыпанием их в ковши. Применение этого способа 
возможно только при непрерывном, сомкнутом расположении ковшей (
что не позволяет грузу просыпаться между ковшами) и при 
пониженных скоростях движения (не более 1 м/с), так как при повышенной 
скорости ковши плохо заполняются и отбрасывают груз.
Разгрузка элеватора. По типу разгрузки ковшей элеваторы 
подразделяют на быстроходные (разгрузка ковшей происходит под 
действием центробежной силы) и тихоходные (груз высыпается из 

ковшей под воздействием силы тяжести). Также может иметь место 
смешанный тип разгрузки.
Очертания и геометрические размеры верхнего (разгрузочного) 
бункера головки элеватора, а также место расположения и гео- 
метрические размеры разгрузочного патрубка, отводящего груз, 
существенно влияют на работу и производительность элеватора. 
Так, высота головки элеватора должна быть такой, чтобы груз, выброшенный 
из ковшей, не ударялся о стенки и полностью ссыпался 
в разгрузочный патрубок.
Разгрузку ковшей можно подразделить на центробежную (см. 
рис. 4, а), самотечную направленную (см. рис. 4, б) и самотечную 
свободную (см. рис. 4, в). 
При центробежной разгрузке ковши разгружаются главным образом 
под действием центробежной силы, возникающей во время 
прохождения ковшей через приводной барабан (или звездочку). 
Транспортируемый груз выпадает непосредственно в разгрузочный 
патрубок головки элеватора. Для соблюдения условия центробежной 
разгрузки и исключения просыпания груза необходимо 
правильно выбрать частоту вращения приводного барабана и 
расположение разгрузочного патрубка элеватора в верхней части 
кожуха — головке элеватора.
Центробежную разгрузку применяют для быстроходных (преимущественно 
ленточных, реже — цепных) элеваторов с расставленными 
ковшами при транспортировании легкосыпучих пылевидных, 
зернистых и мелкокусковых насыпных грузов. Скорость 
движения ковшей элеваторов обычно принимают равной 1…4 м/с. 
Расстояние между ковшами в быстроходных элеваторах выбирают 
таким, чтобы выброшенные из ковша частицы груза не попадали 
на впереди идущий ковш.
Самотечная направленная разгрузка характерна для вертикальных 
и наклонных элеваторов (ленточных и цепных) с непрерывным 
сомкнутым (чешуйчатым) расположением ковшей. При 
прохождении верхнего (приводного) барабана груз высыпается 
из ковша под воздействием силы тяжести на заднюю стенку предыдущего 
ковша и направляется ею и боковыми бортами ковша 
в разгрузочный патрубок элеватора. Этот способ разгрузки применяют 
в тихоходных элеваторах при скорости движения ковша  
0,4…0,8 м/с для транспортирования кусковых, тяжелых, абразивных 
и малоабразивных грузов (гравий, руда, шлак, крупнокусковой 
уголь и т. п.), а также хрупких грузов (торф, древесный уголь, 
кокс и т. п.), измельчение которых понижает их качество.