Общий метод определения мощности привода машин

Сущность расчета транспортирующих машин заключается в определении мощности привода и выбора электродвигателя, который необходимо установить, чтобы перемещать груз определенного объема на заданное расстояние [1; 2].

Рассмотрим общий случай, т.е. перемещение груза по наклонному участку. Определение мощности привода [4].

При транспортировании энергия расходуется на преодоление: силы тяжести (массы) материала при движении его наклонно вверх, сопротивлений передвижению транспортируемого материала и движущихся элементов конвейера, вредных сопротивлений в механизме привода.

Необходимая мощность N привода в общем случае, т. е. при перемещении груза по наклонному участку, может быть определена на основе следующего (рисунок 1).

Рисунок 1- Схема определения мощности транспортирующей машины

При длине конвейера L (м), (расстояние между крайними осевыми точками) вес находящегося на нем материала определяется по формуле:

G_м = q_м L g , (1)

где g = 9.81 м/с² – ускорение свободного падения;

q_м – погонная масса материала (кг/м), равна произведению поперечного сечения потока материала F (м²) на длину 1 (м) и на насыпную плотность материала (кг/м³).

Массу движущихся элементов самого конвейера, представляющих собой бесконечный замкнутый контур с рабочей и холостой ветвями, можно также учитывать как погонную массу q_к (кг/м)

q_к = q_л + q_р + q_х , (2)

где q_л, q_р, q_х – соответственно погонная масса ленты, вращающихся частей роликов рабочей ветви, холостой ветви.

Тогда вес движущихся элементов конвейера определяется:

G_к= 2 q_к L g (3)

Поскольку масса поднимающихся элементов конвейера уравновешивается массой спускающихся, общее сопротивление (Н) перемещению будет рассчитываться по формуле:

W = G_м sinα + G_м cosα ώ + G_к cosα ώ , (4)

где ώ- общий коэффициент сопротивления перемещению (таблица 1).

Потребная мощность (кВт) привода:

, (5)

где ν – скорость движения материала (м/с).

Так как длина горизонтальной проекции конвейера L_Г = L cosα

и высота транспортирования H = L sinα, то с учетом значенияG_миG_к мощность (кВт):

(6)

Учитывая, что погонная масса материала (кг/м) и ġ = 9,81 м/с²

где П – производительность конвейера (т/ч),

получаем после преобразования получаем базовую формулу для определения мощности (кВт) привода:

В этой формуле первый член представляет мощность, реализуемую на подъем материала на высоту H, второй член – мощность, реализуемую на перемещение материала, на расстояние L_г. А третий – мощность, реализуемую на перемещение движущихся частей конвейера, то есть мощность холостого хода.

При наличии на конвейере принудительно действующих загрузочных и разгрузочных устройств в формулу добавляется член, учитывающий мощность этих устройств. Эту мощность в общем случае можно считать функцией производительности конвейера. Следовательно, мощность привода, в кВт:

где k - эмпирический коэффициент, зависящий от конструкции и принципа действия загрузочных и разгрузочных устройств.

Необходимая мощность двигателя:

где η - КПД привода.

По этим, общим для всех транспортирующих машин непрерывного действия формулам, мощность привода конвейера может быть определена лишь в том случае, если известен общий коэффициент сопротивления, являющийся определенной величиной лишь для конвейеров простой конструкции.

Для конвейеров сложной конструкции, с перегибами, поворотами, промежуточными разгрузочными устройствами, определять необходимую мощность двигателя по этим формулам не рекомендуется, так как расчеты не будут достаточно точными.

В этом случае следует применять излагаемый далее метод обхода контура конвейера по точкам с определением потребного тягового усилия в каждой из них, по коэффициенту сопротивления на данном участке [4].