Тяговый расчет транспортера

Для выполнения тягового расчета необходимо знать схему трассы с размерами характерных участков и местами расположения сосредоточенных сил сопротивлений; распределенные массы ленты груза и вращающихся частей роликоопор; коэффициенты сопротивлений движению ленты. Ниже приведен один из способов тягового расчета ленточного транспортера, представленного на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 – Схема транспортера с характерными точками:

1 – точка сбегания ленты с приводного барабана; 2 – точка набегания ленты на натяжной барабан; 3 – точка сбегания ленты с натяжного барабана; 4 – точка начала загрузочной воронки; 5 – точка конца направляющего лотка; 6 – точка центра плужкового сбрасывателя;

7 – точка набегания ленты на приводной барабан

1.7.1 Определение распределенных масс

Для дальнейшего расчета необходимо знать распределенную массу груза:

(1.18)

1.7.2 Силы сопротивления движению

Силы сопротивления движению тягового органа транспортера бывают распределенными (по длине транспортера) и сосредо­точенными.

К распределенным силам относятся:

1) сила сопротивления от веса груза и ленты при
высоте подъема Н (знак «плюс» относится к случаям, когда рабочий
орган движется вверх, а «минус» – вниз):

W_Г + W_JI = ±(q_Г + q_J1)·g·H, (1.19)

2) сила сопротивления стационарных опор:

- для холостой ветви (ненагруженной)

W_СОН = (q_Л + q_РХ)·g·L_Г ·ω_Н , (1.20)

- для верхней ветви

W_СОВ = (q_Л + q_РВ + q_Г)·g·L_Г ·ω_В , (1.21)

- для верхней ветви в зоне загрузки

W_СОВЗ = (q_Л + q_РЗ + q_Г)·g·L_Г ·ω_В , (1.22)

где L_Г – горизонтальная проекция рассматриваемого участка;

ω_Н и ω_В – коэффициенты сопротивления соответственно нижних и верхних роликов (для средних условий работы и длине транспортера до 100 м ω_Н = 0,022, ω_В = 0,025).

К сосредоточенным силам относятся:

1) сила сопротивления плужкового сбрасывателя

W_ПЛ = К_ПЛ · q_Г · g · В, (1.23)

где К_ПЛ = 2,7-3,6 – эмпирический коэффициент (для легкосыпучих материалов принимают меньшее значение);

2) сила сопротивления очистительных устройств

W_ОЧ = ω_ОЧ · В, (1.24)

где ω_ОЧ – удельная сила сопротивления очистительного устройства,

ω_ОЧ = 400 Н/м ;

3) сила сопротивления отклоняющих и натяжных барабанов

W_Б = ω_ОТ · S_i, (1.25)

где ω_ОТ – коэффициент сопротивления, ω_ОТ = 0,03 – 0,1 (при большем диаметре барабана принимается меньшее значение);

S_i – натяжение ленты в набегающей на барабан ветви;

4) сила сопротивления резинотканевой ленты при изгибе

W_ИЗ = К_Л · В · i , (1.26)

где К_Л – коэффициент изгибной жесткости (К_Л = 20 Н/м при D_б < 0,6 м; К_Л = 15 Н/м при D_б > 0,6 м);

5) сила сопротивления груза в пункте загрузки

W_З =Q (1.27)

1.7.3 Определение натяжения ленты

При известной схеме привода тяговый расчет выполняют с помощью метода обхода трассы по характерным точкам транспортера. Обычно обход начинают с точки сбегания ветви с приводного барабана (т. 1 на рисунке 1.3) и проводят его по ходу движения ленты, суммируя все силы сопротивлений, возникающие при движении ленты.

Натяжение ленты в точке сбегания ветви с приводного барабана при проектировочном расчете определяют по формулам:

- при однобарабанном приводе

S_СБ = W₀ / (1.28)

- при двухбарабанном приводе

S_СБ = W₀ / (1.29)

где W₀ – предварительное тяговое усилие на приводном барабане;

µ₀ – коэффициент трения между лентой и барабаном;

α_Б,α_Б1,α_Б2 – углы обхвата приводных барабанов, приведенные в радианах.

Предварительное тяговое усилие определяется по формуле:

W₀ = (1.30)

где k_Р – коэффициент, учитывающий род привода и особенности трассы транспортера, k_Р = 1,1-1,8 (меньшие значения принимают при работе в сухой среде, двухбарабанном приводе, футерованных барабанах и одинаковом числе перегибов ленты на нижней и верхней ветвях транспортера);

– сумма эффективных углов поворота тягового элемента по всей трассе, кроме приводов, в градусах, причем учитываются только те повороты, на которых гибкий элемент под действием натяжения прижимается к опорным или отклоняющим элементам;

L_Г – горизонтальная проекция ленты;

L_ГП – горизонтальная проекция пути перемещения груза;

А – коэффициент, учитывающий условия работы транспортера, А=2000-3000 (меньшие значения выбирают при работе в тяжелых условиях).

Таблица 1.2 – Значения коэффициента трения µ₀

Вид футеровки	Поверхность барабана
Сухая	Влажная	Мокрая
Резиновая	0,40	0,15-0,30	0,15
Текстильная	0,40	0,30	0,13
Без футеровки	0,30	0,20	0,07-0,10

Для ленточного транспортера, схема которого представлена на рисунке 1.3, натяжения ленты в характерных точках равны:

S₁ = S_СБ; S₂ = S₁ + W_СОН12 – W_Л12; S₃ = S₂ + W_ИЗ + W_Б;

S₄ = S₃ + W_Л34; S₅ = S₄ + W_СОВЗ + (W_Г45 + W_Л45) + W_З;

S₆ = S₅ + W_СОВ56 + (W_Г56 + W_Л56); S₆ ^‘ = S₆ + W_ПЛ;

S_МАХ = S_НБ = S₇ = S₆ + W_СОВ67 + W_Л67 .

По полученным значениям натяжения ленты строится в масштабе (например, (µ= 10 Н/мм) диаграмма ее нагружения, рисунок 1.4.

Рисунок 1.4 – Диаграмма нагружения ленты

По максимальному натяжению ленты определяется расчетное количество прокладок:

, (1.31)

где С_П – коэффициент запаса прочности ленты, С_П = 7-8.

1.7.4 Определение тягового усилия и мощности двигателя

Тяговое усилие на приводном барабане определяется по формуле:

F₀ = S_ПБ – S_СБ . (1.32)

Необходимая мощность привода определяется по формуле:

, (1.33)

где k_ЗАП – коэффициент запаса мощности, k_ЗАП = 1,1-1,2;

η₀ – КПД передач привода, η₀ = 0,9;

η_б – КПД барабана, η_б = 0,94.

1.8 Заданиепо расчету ленточного транспортера

В соответствии с условиями, представленными в таблице 1.4, определить основные параметры ленточного транспортера. Провести тяговый расчет транспортера и построить диаграмму нагружения ленты.

Построить траекторию движения груза в разгрузочном устройстве. Провести расчет параметров транспортера на ЭВМ и сопоставить с полученными данными. Представить схему ленточного транспортера с основными размерами на формате A3.

Таблица 1.4 – Исходные данные для расчета ленточного транспортера

Вариант задания	Производи- тельность Q, т/ч	Длина трансп. L, м	Высота подъема Н, м	Колич. роликов в опоре	Материал
			0,5		Отруби
			2,5		Почва
			5,0		Пшеница
			6,0		Силос
			4,0		Ячмень
			7.5		Овес
			12,5		Кукуруза
			10,0		Рис
			8,0		Свекла кор.
			13,0		Сено
			0,5		Ячмень
			1,0		Овес
			0,5		Отруби
			2,5		Почва
			5,0		Пшеница
			10.0		Рожь
			4,0		Ячмень
			7,5		Овес
			12,5		Солома
			10,0		Почва
			3,0		Комбикорм
			3,5		Рожь
			4,0		Отруби
			4,5		Ячмень
			5,0		Овес
			5,5		Силос
			6,0		Торф

2 СКРЕБКОВЫЕ ТРАНСПОРТЕРЫ

Скребковые транспортеры применяют для транспортирования хорошо сыпучих грузов: зерна, муки, удобрений и т.д., а также для уборки навоза на животноводческих фермах (скреперы).

Основные элементы скребковых транспортеров – тяговый элемент, рабочие и вспомогательные органы /3,4,5,6,7/.

Рисунок 2.1 – Схема скребкового транспортера:

1 – желоб; 2 – скребок; 3 – тяговый элемент (цепь);

4,5 – приводная и натяжная звездочки; тт. 1,2,3,4 – характерные точки тягового элемента

Тяговыми органами скребковых транспортеров служат цепи, реже канаты и ленты. Различают рабочую ветвь, которая перемещает груз, и холостую, совершающую движение в обратную сторону без груза. В сельскохозяйственном производстве применяют роликовые длиннозвенные цепи. Цепи состоят из специальных звеньев с лапками, предназначенными для крепления рабочих органов (скребков).

Скребки применяют для порционного и сплошного волочения. Скрёбки сплошного волочения называют погруженными. Преимущество этих транспортеров – снижение дробления и истирания материала. Скребки изготавливают из чугуна, стали, дерева, резины и пластмасс. Желоб в поперечном сечении выполняют в форме скребка.

Скребковые транспортеры характеризуются небольшими скоростями транспортирования груза. Их длина не превышает 100 м (чаще 3 - 15 м), а производительность 350 т/ч (чаще 10 - 50 т/ч).

Преимущества скребковых транспортеров: простота конструкции; возможность транспортирования под углом к горизонтали (с обычными скребками до 40°, а с контурными скребками – 90°); герметичность; отсутствие пыления, потерь и загрязнения груза.

К недостаткам можно отнести измельчение груза, значительный расход энергии, повышенный износ движущихся частей и желоба, повышенный уровень шума, возможность образования заторов в транспортерах с закрытыми желобами.

2.1 Исходные данные

К исходным данным при расчете скребкового транспортера относятся: вид транспортируемого материала, производительность транспортера, производственные условия размещения.

2.2 Проработка задания

В этом пункте приводят:

1) физико-механические свойства материала (объемную
массу γ (кг/м³), коэффициент трения по стали f и по резине f_Jl , коэффициент внутреннего трения материала f_BH, типичный размер частиц а' );

2) в зависимости от транспортируемого материала выбирают рекомендуемую скорость скребков V_C:

для зерновых материалов............ ………………...1,0-2,0 м/с;

для корнеклубнеплодов................ ………………..0,3-0,5 м/с;

для пьшевидных (муки), навоза, земли……………0,5-1,0 м/с;

для сухих кормов и концентратов…………………0,4-0,6 м/с;

для сено-соломистых материалов ………………..0,7-0,8 м/с;

на скреперных установках для удаления навоза….0,25-0,28 м/с.

3) определяют недостающие размеры схемы расположения транспортера;

4) принимают количество тяговых цепей (для транспортера, имеющего производительность до 30 т/ч – одна цепь);

5) выбирают материал, из которого изготавливаются скребки (например, стальной скребок с приклепанными резиновыми пластинами).

2.3 Определение параметров транспортера

Основным конструктивным параметром транспортера считают ширину скребков В_С, которую определяют при заданной произво­дительности и принятой скорости материала по формуле:

, (2.1)

где Q – производительность транспортера;

k – коэффициент отношения ширины скребка к его высоте, k =1,7-6,0 (меньшие значения берут для сыпучих материалов);

С – коэффициент снижения производительности транспортера в зависимости от угла его наклона, принимается по таблице 2.1;

γ – коэффициент заполнения транспортера, принимается по таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Значения коэффициентов заполнения транспортера и снижения производительности в зависимости от наклона транспортера

Материал	γ	Угол наклона транспортера α,0
Легкосы­пучий	0,5 - 0,6	0,85	0,65	0,50	0,30
Плохосы-пучий	0,7 - 0,8	1,00	0,85	0,75	0,60
Связный	1,0	1,00	0,97	0,92	0,89

Ширину скребков В_C округляют до ближайшего стандартного значения – 200, 250, 320, 400, 500, 650, 800, 1000, 1200 мм. Для крупнокусковых материалов проверяют условие:

В_C > 3 · а'. (2.2)

Высоту скребков h_C определяют по формуле:

h_C = В_C /k , (2.3)

а затем округляют до ближайшего значения – 30, 40, 50, 60, 70, 80, 100, 120, 140, 150, 175, 180, 200, 250, 320, 400 мм.

Расстояние между скребками определяют по формуле

l_C =(3...6) - h_C, (2.4)

причем l_C должно быть кратным шагу цепи t. Это условие проверяется после выбора тяговой цепи, который приведен ниже.

Ширину желоба рассчитывают по формуле:

B_Ж = B_С + 2 · S, (2.5)

где S – зазор между скребком и желобом, S = 5 - 10 мм.

Длину разгрузочного отверстия определяют по формуле:

, (2.6)

где f – коэффициент трения материала по поверхности скребка.

2.4 Тяговый расчет скребкового транспортера

2.4.1 Расчет распределенных масс и коэффициентов

сопротивления

Распределенную массу материала определяют по формуле:

(2.7)

Распределенную массу ходовой части транспортера
определяют по формуле:

, (2.8)

где k₀ – эмпирический коэффициент, k₀ = 0,5-0,6 – для одноцепных транспортеров, k₀ = 0,6-0,8 – для двухцепных транспортеров.

Различают коэффициент сопротивления перемещению груза сои ходовой части ω.

Коэффициент сопротивления перемещению груза определяют по формуле:

(2.9)

где h_Г – средняя высота груза, h_Г = h_С · ψ ;

п_б – коэффициент бокового давления,

, (2.10)

где k_С – эмпирический коэффициент, для стационарных транспор­теров k_С =1, для передвижных – k_С = 1,1-1,2.

Коэффициент сопротивления перемещению ходовой части зависит от наличия поддерживающих катков и от нагружения ветви. При наличии поддерживающих катков ω = 0,1-0,15, в транспортере без поддерживающих катков: для холостой ветви ω = 0; для нагруженной (нижней) ветви ω = 0,25.

2.4.2 Определение точки с наименьшим натяжением цепи

Наименьшее натяжение тягового элемента принимают из условия предотвращения поворота скребков S_MIN = 500-3000 Н.

Принимают, что S_MIN находится в верхней точке наклонного участка при tgα ≤ ω (в точке сбегания цепи с приводной звездочки для транспортера, представленного на рисунке 2.1) и в нижней – при tgα > ω (в точке набегания цепи на натяжную звездочку).

2.4.3 Силы сопротивления перемещению полотна

Силу сопротивления перемещению полотна на прямолинейном участке определяют по формуле:

W = [(q₀ · ω + q_Г · ω_Г )L ± (q₀ + q_Г) · H] · g , (2.11)

где знак «плюс» ставится при движении полотна вверх, знак «минус» – вниз.

Заметим, что формула (2.11) для различных участков транспортера изменяется. Так, для холостой ветви с поддерживающими роликами q_Г = 0 и ω_Г = 0 , поэтому

W = [q₀ · ω · L ± q₀ · H] · g , (2.12)

а для холостой ветви без поддерживающих роликов q_Г = 0, ω_Г = 0, ω = 0, поэтому

W = ± q₀ · H · g , (2.13)

2.4.4 Определение натяжения цепи в характерных точках трассы

Тяговый расчет скребкового транспортера начинают с точки наименьшего натяжения тягового элемента и движутся к приводной звездочке.

Натяжение тягового элемента при обходе трассы по направлению движения полотна определяют по формулам:

S_i = S_{i - 1} + W_i ,

S_i = k_i · S_{i – 1} , (2.14)

где S_{i - 1}, S_i – натяжение тягового элемента в начале и в конце рассматриваемого участка;

W_i – сила сопротивлению движения на прямолинейном участке;

k_i = k_ЗВ – коэффициент сопротивления движению при огибании отклоняющих устройств (натяжная или отклоняющая звездочки), при угле обхвата примерно 180° k_ЗВ =1,08.

Натяжение тягового элемента при обходе трассы против движения полотна определяют по формулам:

S_{i - 1} = S_i - W_i ,

S_{i – 1} = S_{i – 1}/ k_i. (2.15)

Пусть для скребкового транспортера, представленного на рисунке 2.1, выполнено условие tgα > ω, т. е. точка с наименьшим натяжением находится в т.2 (точке набегания цепи на натяжную звездочку). Поэтому принимаем S₂ = S_MIN .

Для данного транспортера можно выделить четыре точки, натяжение цепи в которых равно:

S₁ = S_СБ = S₂ - W₁₂ ,

S₃= S₂ · k_ЗВ,

S₄ = S_НБ = S_МАХ = S₃/ W₃₄. (2.16)

По полученным значениям натяжения цепи строится диаграмма ее нагружения.

2.4.5 Выбор цели

При выборе цепи кроме статической нагрузки следует учитывать динамические нагрузки S_ДИН, возникающие при движении тягового элемента:

S_РАС = S_МАХ + S_ДИН , (2.17)

где S_РАС – расчетная нагрузка.

Динамическое усилие определяется по формуле:

, (2.18)

где К_И = 0,7-1,5 – коэффициент, учитывающий интерференцию упругих волн (с увеличением длины транспортера принимают большее значение коэффициента);

k', k" – коэффициенты участия в колебательном процессе массы перемещаемого груза и массы ходовой части транспортера (k' = 0,7-0,9 для крутонаклонных транспортеров при α > 20° и k' = 1 дня прочих транспортеров; k" = 1 при длине контура цепи L_K < 50 м, k" = 0,75 при L_K = 50-120 м; k" = 0,5 при L_K > 120 м);

т_Г – масса груза, находящегося на транспортере, т_Г = q_Г · L_Г (здесь L_Г – путь материала, перемещаемого в транспортере);

т_Х – масса ходовой части транспортера, т_Х = q₀ · L_К;

z_3B – число зубьев приводной звездочки;

t – шаг тяговой цепи.

Предварительно принимают шаг цепи t = 0,1 м. Число зубьев z_3B лучше принимать меньшим и четным, но при z_3B < 10 в передаче возрастают динамические усилия. Обычно число зубьев звездочки находится в интервале от 6 до 20 (6,7,8,10,12,13,14,16,20).

Расчетное натяжение тяговой цепи для одноцепных транспортеров совпадает с расчетным натяжением тягового элемента, вычисленным по формуле (2.17), а для двухцепного транспортера

S_РАС.Ц = S_РАС / С_Н , (2.19)

где С_Н – коэффициент неравномерности натяжения, С_Н = 1,8.

Расчетную разрушающую нагрузку определяют по формуле:

Q_РАС.Ц = k_ЗЦ · S_РАС.Ц , (2.20)

где k_ЗЦ – коэффициент запаса прочности выбранной цепи (k_ЗЦ = 6-7 – для горизонтальных транспортеров, k_ЗЦ = 8-10 – для наклонных транспортеров).

Тяговая цепь выбирается по таблице В.1, причем должно быть выполнено условие:

Q_Р ≥ Q_РАС.Ц . (2.21)

При необходимости уточняется шаг и число зубьев приводной звездочки, а затем вновь определяется расчетная разрушающая нагрузка и по ней выбирается цепь.

Диаметр делительной окружности звездочки определяют по формуле:

. (2.22)

2.4.5 Расчет тягового усилия на приводной звездочке и требуемой мощности

Тяговое усилие на приводной звездочке определяется по формуле:

F₀ = S_HБ - S_CБ +(S_HБ+S_СБ)( k_ЗВ - 1). (2.23)

Необходимая мощность привода равна

, (2.24)

где η₀ – КПД передач привода, η₀ = 0,8.

2.5 Задание по расчету скребкового транспортера

В соответствии с условиями, представленными в таблице.2.2, определить параметры скребкового транспортера. Провести тяговый расчет и построить диаграмму нагружения цепи. Провести расчет параметров транспортера на ЭВМ и сопоставить с полученными значениями параметров. Вычертить схему транспортера с основными размерами на формате A3.

Таблица 2.2 - Исходные данные для расчета скребкового транспортера

Вари ант	Производ. Q, т/ч	Длина тр-ра L, м	Высота подъема Н, м	Тип*	Наличие поддер. катков	Материал
			0,5		нет	Пшеница
			2,5		нет	Почва
			5,0		нет	Отруби
			10,0		да	Силос
			4,0		да	Ячмень
			7,5		да	Овес
			12,5		да	Кукуруза
			18,0		да	Мука
			8,0		да	Комбикорм
			13,0		да	Солома
			0,5		нет	Ячмень
			1,0		нет	Овес
			0,5		нет	Отруби
			2,5		да	Почва
			5,0		да	Пшеница
			10,0		да	Рожь
			4,0		да	Ячмень
			7,5		да	Овес
			12,5		да	Сено
					да	Торф
			3,0		нет	Овес
			4,0		да	Рожь
			5,0		да	Отруби
			6,0		да	Ячмень
			7,0		да	Известняк
			8,0		да	Силос
			9,0		да	Рис
*Примечание – 1 – передвижной транспортер, 2 – стационарный транспортер

3 КОВШОВЫЕ ЭЛЕВАТОРЫ

Ковшовые элеваторы (или нории) применяют в кормоцехах, зернохранилищах, на зернотоках для перемещения зерна, муки, корнеклубнеплодов и других мелкокусковых и сыпучих грузов /2,3,4,5,6,7/.

Транспортируемый материал поступает в загрузочную часть (башмак) элеватора, в котором ковши наполняются и вместе с тяговым органом поднимаются вверх. В верхней части (головке) элеватора ковши разгружаются.

Основные преимущества элеваторов: компактность (малые поперечные габариты); возможность подавать грузы на значительную высоту (до 100 м); большой диапазон производительности – 1 - 350 т/ч.

Недостатки элеваторов: ударное воздействие на материал; сравнительная сложность конструкции; чувствительность к перегрузке.

Рисунок 3.1 – Схемы ковшовых элеваторов:

а – с центробежной разгрузкой; б – с гравитационной разгрузкой;

1,2 – приводной и натяжной элементы соответственно (барабан или звездочка); 3 – тяговый элемент (лента или цепь); 4 – ковши;

5 – башмак; 6 – головка элеватора;

тт. 1,2,3,4 – характерные точки тягового элемента

3.1 Исходные данные

К исходным данным при расчете ковшового элеватора относятся: вид транспортируемого материала; производительность элеватора Q; высота подъема материала Н; условия работы.

3.2 Проработка задания

В этом пункте:

1) приводят физико-механические свойства транспортируемого материала (объемную массу у, типичный размер частиц а);

2) по таблице 3.1 выбирают тип и коэффициент заполнения
ковша, тип и скорость движения тягового элемента, вид
разгрузки.

Таблица 3.1- Рекомендуемые параметры элеватора

Материал	Тип ковша1	ψ	V, м/с	Вид разгрузки 2
Лента	Цепь
Пылевидный (мука, цемент)	Г	0,7- 0,9	1,25 - 1,80	0,60 - 1,25	См, Ц
Зернистый (пшеница, овес, ячмень, рожь)	Г	0,7 - 0,8	1,2 - 3,0	(1,2 - 1,6)	Ц
Зернистый абразивный (земля, песок)	О, М, С	0,7 - 0,8	0,8 - 1,8	0,8 - 1,0	Сн, Св
Корнеклубнеплоды	О, М, С	0,3 - 0,6	0,6 - 1,0	0,5 - 0,8	Сн, Св
Торф	Г	0,6 - 0,7	-	0,8 - 1,6	Ц
Средне- и крупнокусковый малоабра­зивный (кукуруза в початках, силос)	О, М, С	0,5 - 0,8	0,6 - 1,4	0,5-1,2	Сн, Св, К
Примечания: 1 – тип ковша: Г – глубокий, М – мелкий, О – остроугольный с бортовыми направляющими, С – скругленный с бортовыми направляющими; 2 – вид нагрузки: Ц – центробежная, См – смешанная, Сн – свободная (гравитационная) направленная, Св – свободная (гравитационная); 3 – размеры в скобках применять не рекомендуется

3.3 Определение конструктивных параметров элеватора

Основным параметром элеватора является погонная емкость ковшей V_l , которую определяют по формуле:

, (3.1)

где V_K – емкость ковшей, м³;

l_K – шаг ковшей, м.

В дальнейшем погонную емкость округляют до ближайшего значения по таблице приложения Г.1, по которому принимают ширину ковша В_К и шаг ковша l_К . Затем в зависимости от типа и ширины ковша выписывают остальные конструктивные параметры ковша – вылет l, высоту h, радиус скруглений r, вместимость V_K (в м³), массу ковша т_К .

Проверяют выполнение условия загрузки ковшей:

l > (3…4) · а'. (3.2)

Уточненную скорость тягового элемента определяют по формуле:

(3.3)

Если выбран тяговый элемент в виде ленты, то ее ширину В принимают равной ширине ковша или большей на 30-60 мм.

При цепном тяговом элементе количество цепей принимают в зависимости от ширины ковшей – при В_К > 250 мм выбирают двухцепной тяговый элемент.

Внутреннюю ширину желоба определяют по формулам:

- для ленточного тягового элемента

B_Ж = B + 2 · S; (3.4)

- для цепного тягового элемента

B_Ж = B_К + 2 · S , (3.5)

где S – зазор между желобом и ковшом или лентой, S = 10-15 мм.

Диаметр приводного устройства (барабана для ленточного тягового элемента или звездочки – для цепного) принимают исходя из двух условий:

1) обеспечения требуемого вида разгрузки;

2) обеспечения прочности тягового элемента.

Вид разгрузки обеспечивается соблюдением соотношения
между диаметром приводного устройства D и скоростью тягового
элемента: -

- для высокоскоростного элеватора с центробежной

разгрузкой

D < 0,204 · V ²; (3.6)

- для быстроходного элеватора со смешанной разгрузкой

D = (0,205... 0,286) · V ²; (3.7)

- для среднескоростного элеватора со смешанной разгрузкой

D = (0,306... 0,286) · V ²; (з.8)

- для тихоходного элеватора с гравитационной разгрузкой

D > 0,612· V ². (3.9)

Условие прочности тягового элемента проверяется тяговым расчетом, который приведен ниже. Предварительно принимают количество прокладок в ленте не менее четырех, а диаметр барабанов определяют по формуле:

D_б > K_T · K_б · i , (3.10)

где K_T – коэффициент, зависящий от типа тканевых прокладок, мм/шт;

K_б – коэффициент, зависящий от типа барабана, K_б = 1,0-1,1.

Значение коэффициента K_T зависит от прочности прокладок К_Р (см. приложение Б): при прочности К_Р = 55 Н/мм K_T = 125...140; К_Р = 100 Н/мм K_T = 141...160; К_Р = 150 Н/мм K_T =161...170; К_Р = 200 Н/мм K_T = 171...180; К_Р = 300 K_T = 181...190.

Диаметр барабана округляют в соответствии с рядом – 250, 315, 400, 500, 630, 800 мм, а его длину принимают на 100...120 мм больше ширины ленты.

При цепном тяговом элементе диаметр делительной окружности приводной звездочки зависит от числа зубьев звездочки и шага цепи. Шаг цепи t принимают равным 0,1 м, а число зубьев звездочки z_ЗВ рассчитывают с учетом диаметра D, который определен по формулам (3.6 -3.10):

, (3.11)

В дальнейшем величину z_ЗВ округляют до ближайшего большего значения при гравитационном виде разгрузки, до ближайшего меньшего значения при центробежном и до ближайшего значения при смешанном виде разгрузки. Следует помнить, что количество зубьев z_ЗВ лучше принимать четным и при z_ЗВ < 10 в передаче возрастают динамические усилия. Обычно число зубьев звездочки принимают из ряда: 6; 7; 8; 10; 12; 13; 14; 16; 20. Диаметр делительной окружности звездочки определяют по формуле (2.22).

После определения диаметра приводных элементов следует проверить вид разгрузки, для чего необходимо определить полюсное расстояние h_П и сопоставить его значение с конструктивными параметрами разгрузочной части элеватора.

Полюсное расстояние определяется по формулам:

- для ленточного тягового элемента

(3.12)

- для цепного тягового элемента

(3.13)

где R_б, R_д – радиусы приводного барабана и делительной окружности звездочки соответственно.

Вид разгрузки определяется при выполнении следующих условий:

h_П ≤ R – центробежная;

R ≤ h_П ≤ R_A – смешанная; (3.14)

h_П ≥ R_A – гравитационная,

где R = R₆, R = R_д – соответственно для ленточного и цепного тяговых элементов;

R_A – радиус, определяемый по наиболее удаленной точке ковша.

Для ленточного тягового элемента

R_A = R_б + δ_Л + l , (3.15)

для цепного тягового элемента

R_A = R_д + l , (3.16)

Для обеспечения нормальных условий загрузки ковшей высоту верхнего уровня загрузочного лотка (расстояние h_З рисунке 3.1) определяют по эмпирической формуле:

, (3.17)

где V_K – объем ковша, л;

k – количество ковшей на погонном метре длины тягового элемента.

3.4 Построение очертания головки кожуха

Вид разгрузки и связанные с ней траектории полета частиц материала требуют соответствующего очертания головки кожуха. Траектория полета частицы описывается уравнениями х = V · t и у = 0,5 · g · t² с началом координат на окружности радиуса R_A. Координату х откладывают по касательной к этой окружности в точке построения, а координату у – вертикально вниз. Интервал времени при построении принимают Δt = 0,1 с, а траекторию строят до ее пересечения с горизонтальной осью, проходящей через ось барабана. Таких траекторий необходимо построить несколько, причем первую траекторию строят при начальном угле φ₀ = 30° при центробежной разгрузке и φ₀ = 45° – при смешанной, а остальные строят с шагом Δφ = 30° (точки построения – а₁, а₂, а₃, а₄ на рисунке 3.2). Последняя траектория должна быть получена в горизонтальном положении оси х.

Рисунок 3.2 – Построение очертания головки элеватора

Полученное семейство парабол характеризует вид разгрузки и контур очертания кожуха головки, который проводится по вершинам парабол. Для улучшения технологичности изготовления головки ее очертание может быть выполнено из отрезков (показано штриховыми линиями на рисунке 3.2).

3.5 Тяговый расчет элеватора

Мощность в элеваторе расходуется на подъем материала, движение ходовой части, загрузку и выгрузку материала.

Распределенная масса груза определяется по формуле:

. (3.18)

В зависимости от типа тягового элемента различают: тяговый расчет с гибким элементом в виде ленты и тяговый расчет с гибким элементом в виде цепи.

3.5.1 Тяговый расчет с гибким элементом в виде ленты

Расчет начинают с определения распределенной массы ленты и ковшей:

. (3.19)

Тяговый расчет проводится с помощью метода обхода по контуру, причем расчет начинается с т.2 (см. рисунок 3.1), т.е. с точки набегания ленты на натяжной барабан. Натяжение ленты в этой точке минимальное. Принимают S_MIN = S₂ = 1000 - 2000 Н.