Расчет конвейеров с тяговым элементом

Задачей расчета является выбор скорости и типоразмера тягового элемента, определение размеров грузонесущего элемента, определе­ние сил натяжения тягового элемента в характерных точках трассы и мощности привода, выбор электродвигателя и передаточного меха­низма.

Исходные данные на проектирование приводятся в техническом задании, где указывается характеристика транспортируемого груза, требуемая производительность конвейера, схема трассы транспорти­рования со всеми необходимыми размерами, сведения об условиях работы (график нагружения, срок службы машины, режим работы и др.). По этим данным проводится сначала предварительный (проект­ный) расчет основных параметров конвейера (размеров рабочих и тяговых элементов по производительности, выбор места установки приводных устройств, сопротивлений движению тягового элемента и др.), а затем поверочный расчет, где рассчитываются на прочность узлы и детали конвейера и уточняются значения параметров, опре­деленные в предварительном расчете.

Все конвейеры с тяговым элементом рассчитываются по единой методике, представленной в виде блок-схемы.

Для расчета отдельных параметров (производительности, сопро­тивления движению ходовой части конвейера, натяжений рабочего элемента, мощности и др.) нескольких типов конвейеров расчетные формулы носят общий характер.

Производительность.При перемещении насыпных грузов непре­рывным потоком массовая производительность (т/ч)

(5.14)

где q — среднее количество (масса) транспортируемого груза, приходящееся на 1 м длины рабочей (грузонесущей) ветви конвейера, кг/м; v — скорость груза, м/с; А — площадь поперечного сечения потока груза на конвейере, м²; р — насыпная плотность (объемная масса) груза, т/м³

При перемещении насыпных грузов непрерывным конвейерным потоком, грузонесущий элемент которого имеет форму желоба (трубы) с коэффициентом заполнения ψ

(5.15)

Если насыпной груз перемещается отдельными порциями (в ковшах, сосудах), то массовая нагрузка на 1 м длины

где i — вместимость сосуда, л; а — расстояние между сосудами, м.

Тогда

(5.16)

Производительность конвейеров (т/ч), перемещающих штучные грузы массой G (кг),

(5.17)

где а — шаг расположения грузов, м; Z_ш — количество штук или партий грузов, переме­щаемых в час:

Различают техническую и эксплуатационную производительность. Техническая (расчетная, паспортная) производительность Q - это количество груза, перемещаемого в единицу времени при полном заполнении грузонесущего элемента и сохранении паспортной рабочей скорости. По величине технической производительности рассчитывают конструктивные параметры машины.

Эксплуатационную производительность Q_Э определяют с учетом заполнения грузонесущего элемента и использования машины во времени. Если задана требуемая производительность машины за смену в течение Т часов, то средняя эксплуатационная производительность равна

где Q_см — производительность за смену, т.

Техническая и эксплуатационная производительность связаны между собой соотношением:

(5.18)

где К_э — общий эксплуатационный коэффициент использования машины; К_н — коэффи­циент неравномерности поступления груза на конвейер; К_в — коэффициент использования конвейера во времени (см. раздел 5.2).

Потребная мощность двигателя Р приводного устройства.Слагает­ся из мощности, расходуемой на преодоление сопротивлений движе­нию тягового элемента и груза по трассе конвейера, и мощности на преодоление сопротивлений в передаточных механизмах:

(5.19)

где F_o - окружное усилие, необходимое для преодоления сопротивлений, возникающих при движении ходовой части конвейера и груза, Н; v - скорость тягового элемента, м/с; η — среднее значение КПД передаточного механизма.

При предварительном расчете конвейеров с гибким тяговым элементом усилие на приводном элементе (барабане, звездочке) определяют по приближенной формуле

(5.20)

где k_п — коэффициент, учитывающий род привода и тип конвейера (для ленточных кон­вейеров k_п = 1,1...1,8; меньшие значения принимают при двухбарабанном приводе, при работе в сухой среде, большие — для однобарабанного привода при работе во влажной среде; для пластинчатых конвейеров к_п = 0,6; для ковшовых и люлечных элеваторов k_п = = 0,6.„0,8); Σα_i - сумма углов поворота тягового элемента по всей трассе, на которых гибкий элемент под действием натяжения прижимается к опорным, поворотным (кроме привода) или отклоняющим элементам, °; k_у = 2000...3000; меньшие значения при работе в тяжелых условиях, большие — при хороших условиях; w_x, w_p — коэффициенты сопротив­ления на холостой и рабочей ветвях конвейера; q_K — линейная нагрузка движущихся частей конвейера, Н/м; L_ГЭ — горизонтальная проекция общей длины тягового элемента, м; q - масса груза на один метр грузонесущей ветви конвейера, Н/м; L_Г - горизонтальная проекция пути перемещения груза, м; H — высота подъема груза с учетом высоты подъема на сбрасывающей двухбарабанной тележке, м.

При поверочном расчете величина усилия F_o, необходимого для перемещения ходовой части и груза в конвейерах с тяговым элемен­том, определяется методом "обхода" по контуру (трассе) конвейера. Для этого всю трассу конвейера (рис. 5.12, а) разбивают на прямолиней­ные и криволинейные участки, определяют сопротивление на каждом участке и натяжение тягового элемента в точках сопряжений участ­ков. При расчете натяжений используют следующее правило: натяже­ние F_i+1 тягового элемента в каждой последующей точке трассы равно сумме натяжения F_i, в предыдущей точке и сил сопротивления W_i...i+1 на участке между рассматриваемыми точками i и i + 1, т. е.

(5.21)

где F_i+1 и F_i — натяжения тягового элемента в двух соседних точках i +1 и i контура трассы, Н; W_i...(i+1) - сила сопротивления на участке, расположенном между этими точ­ками, Н.

Обход по контуру обычно начинают с точки сбегания тягового элемента с приводного элемента. Используя уравнение (5.20), можно получить натяжение в точке набегания тягового элемента на привод­ной элемент:

(5.21, а)

где F_сб — натяжение сбегающей ветви; зависит от типа конвейера и схемы трассы; ее задают или определяют расчетным путем по формуле расчета предварительной мощности; n — число участков трассы (прямолинейные, криволинейные, места погрузки и разгрузки).

При известных F_c6 и F_нб тяговое усилие (Н) на приводном элементе

(5.22)

где W_n.у — сила сопротивления движению тягового элемента на приводном элементе (барабан, блок, звездочка).

Тогда потребная мощность электродвигателя

Таким образом, для тягового расчета необходимо определить сопротивление движению ходовой части конвейера с грузом на отдель­ных участках трассы конвейера - прямолинейных горизонтальных и наклонных, криволинейных, поворотных, участках загрузки и раз­грузки и т. п.

Формулы для расчета сопротивлений движению в конвейерах с тяговым элементом приведены в табл. 5.21.

ЛЕНТОЧНЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

Ленточные конвейеры, являющиеся наиболее распространенным средством непрерывного транспорта в промышленности, на строи­тельстве, в сельском хозяйстве служат для перемещения как разно­родных насыпных, так и штучных грузов.

По конструкции и назначению различают ленточные конвейеры общего назначения (ГОСТ 22644 - ГОСТ 22647) и конвейеры специаль­ные.