Расчеты качающихся конвейеров

Производительность качающихся конвейеров всех типов может быть определена в зависимости от скорости транспортирования груза (см. параграф 15.3) по формуле (5.13) при площади сечения груза, находящегося в трубе, A = zpd²y/4 и при площади сечения груза, находящегося в прямоугольном желобе, А = Вh, где z — число труб; d — диаметр трубы; В — ширина желоба; h — высота слоя груза (в среднем 50...100 мм): h = h_бy, h_б — высота борта; y — коэффициент заполнения сечения (y = 0,5...0,6 для инерционных конвейеров; y = 0,6...0,9 для открытых желобов; y = 0,6...0,8 для прямоугольных труб и y = 0,5...0,6 для круглых труб вибрационных конвейеров).

В табл. 15.6 приводится рекомендуемая толщина слоя и скорость транспортирования на виброконвейерах некоторых типовых грузов.

По заданной производительности из формулы (5.13) можно определить требуемую площадь сечения груза А в трубе или желобе. Для вибрационных конвейеров размеры желоба должны быть согласованы с данными параграфа 15.2. Их можно использовать также при назначении размеров желобов инерционных конвейеров.

Необходимая мощность приводных двигателей (кВт) качающихся конвейеров определяется по формулам:

Табл. 15.6. Толщина слоя и скорость некоторых типовых грузов при транспортировке их на виброконвейерах

Наименование грузов	Крупность средняя, мм	Толщина слоя (средняя), мм	Средняя скорость транспортирования, м/с, для конвейеров
с амплитудой 12,5 мм и числом колебаний 470 в минуту	с амплитудой 2,5 мм и числом колебаний 825 в минуту
Гравий	9,5...12,7		0,325	0,11
Зерно	6,3...9,5		0,35	0,115
Известняк	9,5...31,7		0,35	0,115
Стружка стальная	6,3...12,7		0,275	0,09
Уголь	19...38		0,8	0,1

а) для инерционного конвейера с постоянным давлением груза на дно желоба

Р » 1,4 × 10-4 (mк + mг) g,

(15.12)

где m_к — общая масса движущихся частей конвейера, включая 0,67 массы шатуна и 0,25 массы опорных катков, кг; m_г — масса груза, находящегося на конвейере, кг: m_г = q_гL; L — длина конвейера, м; q_г — погонная масса груза [см. (5.12)], кг/м;

б) для инерционного горизонтального конвейера с переменным давлением груза па дно желоба

Р » (6 × 10-4 + 1),

(15.13)

где Q — производительность конвейера, т/ч; h — КПД механизмов привода: h = 0,8...0,85; b — угол наклона упругих опорных стоек к горизонту; r — радиус кривошипа, м; n_кр — частота вращения кривошипа, мин^-1; f_д — коэффициент трения груза по желобу [см. (4.7)];

в) для вибрационного конвейера длиной L £ 10 м

Р » (k1L + );

(15.14)

длиной L > 10 м

Р » ;

(15.15)

где k_тр — коэффициент транспортабельности груза: для кусковых и зернистых грузов (песок, уголь, шлак, зерно) k_тр = 1; для порошкообразных и пылевидных грузов (цемент, апатит, огарки) k_тр — 1,5...2,0; Н — высота подъема груза (при наклонном транспортировании), м; h — КПД механизмов привода: h = 0,95...0,97; k₃ и k₄ — коэффициенты, учитывающие удельные затраты мощности при перемещении груза массой 1 т на 1 м (табл. 15.7).

Для расчетов качающихся конвейеров должны быть заданы производительность, характеристика транспортируемого материала, длина конвейера и угол его наклона к горизонту.

Табл. 15.7.Значения коэффициентов k₃ и k₄ к формулам (15.14) и (15.15)

Тип вибрационного конвейера	Расчетная производительность конвейера, т/ч	Коэффициенты
k3	k4
Одномассный с центробежным приводом:
подвесной	5...50	6...7	¾
	более 50	7...10	¾
опорный на стойках	5...50	7...10	5...6
	более 50	5...6	3,5...4
Двухтрубный и однотрубный с эксцентриковым приводом	5...50	10...12*	8...10*
	4,5...5*	3,5...4**
	более 50	5...5**	3...3,5**

* Для конвейеров с жесткими шатунами;

** То же с упругими шатунами.

При расчете конвейера с постоянным давлением груза на дно желоба необходимо вначале выбрать радиус ведущего кривошипа и частоту вращения ведущего вала, а затем построить диаграммы скоростей и ускорений желоба и скорости груза за один оборот ведущего вала кривошипа (см. рис. 15.1). По формуле (15.5) определяется средняя скорость движения груза, при этом путь, проходимый за один оборот кривошипа, определяется по формуле (15.8). Из формулы (5.13) по заданной производительности находится требуемая площадь сечения груза в желобе или трубе (см. параграф 15.4). Мощность приводного двигателя определяется по формуле (15.12), а максимальная нагрузка, при которой рассчитывается шатун привода конвейера, — по формуле (15.3).

При расчете конвейера с переменным давлением груза на дно желоба вначале выбирается радиус и частота вращения кривошипа и угол наклона упругих стоек. Режим работы конвейера назначается с соблюдением условий (15.7) и (15.8). Средняя скорость движения груза определяется по формуле (15.9), ширина желоба и высота его бортов в зависимости от заданной производительности — по формуле (5.13), мощность приводного двигателя — по формуле (15.13).

Передаточное число привода инерционного конвейера (обычно используется клиноременная передача) определяется по формуле

и = п/пкр,

где п, п_кр — частота вращения вала соответственно двигателя и кривошипа.

При расчете вибрационного конвейера, конструкция которого предварительно выбирается по табл. 15.3, для эксцентрикового привода принимают коэффициент режима работы Г. Задавшись амплитудой колебаний (см. табл. 15.4), по формуле (15.4) определяют угловую скорость эксцентрикового вала со и частоту его вращения п_кр = 30 w/p. Скорость транспортирования находят по формуле (15.10) или (15.11). По формуле (15.13) определяется площадь сечения груза в трубе или желобе (учитывается количество труб в конвейере). Ширину желоба и диаметр трубы назначают с учетом размеров кусков грузов. Максимальный их размер а_mах не должен превышать: для несортированного груза ¹/₄, а для сортированного — ¹/₃ ширины желоба или диаметра трубы. Необходимая мощность приводного двигателя определяется по формуле (15.14) или (15.15). Для настройки упругой системы находят собственную круговую частоту колебаний w₀ загруженного конвейера [см. пояснения к формуле (15.3)]. Если в качестве вибропобудителя используются мотор-вибраторы или вибраторы, их характеристики можно выбрать из табл. 15.1 или 15.2.

Глава 16. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ МАШИН

ПРИМЕР РАСЧЕТА ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА

Рассчитать лоточным конвейер (рис. 16.1) для транспортирования несортированном) щебня с насыпном плотностью r = 1,6 т/м³ при заданной производительности Q = 400 т/ч. Максимальный размер куска а_mах = 70 мм, в общей массе

груза таких кусков до 10%. Длина наклонного участка конвейера Lн = 24 м, длина горизонтального участка Lгop = 26 м, высота подъема груза Н » 4 м. Конвейер установлен в закрытом неотапливаемом помещении. Привод конвейера осуществляется через головной барабан; разгрузка — плужковым разгрузчиком, установленным на расстоянии L12 = 6 м от приводного барабана.

Рис. 16.1. Схема к расчету наклонно-горизонтального ленточного конвейера

Принимаем скорость движения ленты u = 1,25 м/с (см. табл. 6.2) с учетом наличия плужкового разгрузчика.

По табл. 4.1 угол естественного откоса груза в движении 35°. Примем для рабочей ветви ленты желобчатую трехроликовую опору с углом наклона боковых роликов 30° (см. табл. 6.11). Определяем угол подъема наклонного участка конвейера b: sin b = Н/L_н= ⁴/₂₄ = 0,167; r = 9°35', т.е. меньше наибольшего угла наклона конвейера (b_maх = 18°) для принятой скорости движения ленты (см табл. 6.1).

Размер типичного куска транспортируемого рядового несортированного щебня [см. (4.2)] а' = 0,8×70 = 56 мм. Согласно табл. 4.2, транспортируемый щебень можно отнести к категории мелкокусковых насыпных грузов.

Требуемая ширина конвейерной ленты [см. (6.11)]

В = 1,1 = 0,72 м.

С учетом рекомендаций параграфа 4.2 выбираем (см. табл. 4.3) конвейерную ленту общего назначения типа 2 шириной (см. табл. 4.4) В = 800 мм с тремя тяговыми прокладками прочностью 100 Н/мм из ткани БКНЛ-100 (см. табл. 4.6), допускающими рабочую нагрузку (см. табл. 4.5) k_p — 12 Н/мм, с толщиной резиновой обкладки класса прочности Б (см. табл. 4.9) рабочей поверхности d_р = 4,5 мм, нерабочей поверхности d_н = 2 мм.

Обозначение выбранной ленты:

Лента 2—800—3—БКНЛ—100—4,5—2—Б ГОСТ 20—76.

Допускаемая минимальная ширина ленты [см. (6.1)] b_min = 2×56 + 200 = = 312 мм < 800.

Погонная масса ленты без защитной тканевой прокладки (d_п.з = 0) толщиной [см. (4.12)] d = 3×1,3 + 4,5 + 2= 10,4 мм (при числе тяговых прокладок z = 3, толщине прокладки без резиновой прослойки по табл. 4.7 d_п.т = 1,3 мм) согласно формуле (4.11): q_л = 1100×0,8×0,0104 = 9,15 кг/м.

Согласно рекомендациям табл. 6.12, принимаем диаметр роликов роликоопор d_p = 108 мм.

Погонная масса вращающихся частей роликов (см. табл. 6.18): рабочей ветви q = 18,4 кг/м, холостой ветви q = 7,8 кг/м.

Погонная масса движущихся частей конвейера, согласно формуле (6.12) и табл. 6.18,

qк = q + q = (qл + q ) + (qл + q ) = 9,15 + 18,4 + + 9,15 + 7,8 = 44,5 кг/м.

Для предварительного расчета определим тяговую силу конвейера по формуле (6.13), приняв: а) коэффициент сопротивления w = 0,04 (см. табл. 6.19); б) длину горизонтальной проекции конвейера L_г = L_н cos b + L_гор = 24×cos 9°35' + + 26 = 49,7 м; в) коэффициент k_к= 1,1×1,04×1×1×1 = 1,14 (см. табл. 6.21); г) сопротивление плужкового разгрузчика [см. (5.30)] F_п.р = (27...36)×89×0,8 = 1920...2560 Н; принимаем F_п.р = 2500 Н.

Тяговая сила конвейера F₀ = [0,04×49,7 (89+44,5) + 89×4] 9,81 ´ 1,14 + 2500 = = 9450 Н.

Из табл. 6.7 коэффициент сцепления между резинотканевой лентой и стальным барабаном (для влажного окружающего воздуха) f = 0,25. Приняв угол обхвата лентой приводного барабана a = 200°, из табл. 6.21 найдем k_s = 1,73.

Максимальное статическое натяжение ленты [см. (6.14)] F_mах = 1,73 9450 = = 16 348 Н.

Проверяем необходимое минимальное число тяговых прокладок в ленте [см. (6.16)]: z_min = 16 348/(12×800) = 1,7 < 3.

Наименьший диаметр приводного барабана [см. (6.3)]: D = 140 ´ 3 = = 420 мм. Принимаем D_п.б = 500 мм (из номинального ряда по ГОСТ 22644—77) (см. параграф 6.2).

Определим тяговое усилие конвейера методом обхода по его контуру. Разобьем трассу конвейера на отдельные участки (правила их нумерации см. в параграфе 5.2), пронумеровав их границы согласно схеме на рис. 16.1. Определим натяжение ленты в отдельных точках трассы конвейера. Обход начинаем с точки 1, натяжение ленты в которой обозначим F₁.

Сопротивление на отклоняющих барабанах F_пов [см. (5.26)] определим при k_п = 1,03 в предположении, что угол обхвата лентой отклоняющего барабана около 90°.

В соответствии с формулой (5.35) натяжение ленты в точке 2 F₂ = F₁ + + F_пов = F₁ + F_наб (k_п – l) = F₁ + F₁ (l,03 – l) = l,03F₁. Сопротивление на прямолинейном горизонтальном участке 2 холостой ветви [см. (5.22)]

F_2-3 = F_х = 0,04×9,81 (7,8×26 + 9,15×26) = 173 Н, при погонной массе движущихся частей холостой ветви конвейера q = 7,8 кг/м, q_т = q_л = 9,15 кг/м и L = L^х = L₂ » » L_гор = 26 м.

Натяжение в точке 3 F₃ = F₂ + F_2-3 = l,03 F₁ + 173 H.

Примем центральный угол криволинейного участка 3 a = 1,06 рад. При этом [см. (5.25)] k = 2,718^0,04×1,06 = 1,04. Сопротивление на криволинейном участке 3 (батарея роликов) по формуле (5.24) F_3-4 = F_кр = F₃ (l,04 – l) = 0,04 F₃.

Натяжение в точке 4 F₄ = F₃ + F_кр = F₃ + 0,04 F₃ = 1,04 F₃ = 1,04 ´ (l,03 F₁ + + 173) = l,07 F₁ + 173 H. Сопротивление на участке 4 [см. (5.22)] F_4-5 = = 0,04×9,81 (7,8×23,5 + 9,15×23,17) - 9,15×9,81×3,92 = – 495 Н.

Здесь принято: L₄ » 23,5; L = L₄ cos b = 23,5 × cos 9°35' = 23,17 м; Н^х = L₄ sin b = 23,5 × sin 9°35' = 3,92 м.

Второй член выражения со знаком минус учитывает составляющую веса движущихся масс на участке 4 холостой ветви конвейера, направленную в сторону движения.

Натяжение в точке 5 F₅ = F₄ + F_4-5 = l,07 F₁ + 173 – 495 = l,07 F₁ – 322 Н.

Натяжение в точке 6 F₆ = F₅ + F_пов = F₅ + F₅ (k – l) = F₅ + F₅ (l,03 – l) = = l,03 F₅ = 1,03 (1,07 F₁ – 322) = 1,1 F₁ – 322 Н.

Натяжение в точке 7 при k_п = 1,05 (a = 180°), F₇ = F₆ + F_пов = F₆+ F₆ (k – l) = F₆+ F₆ (l,05 – l) = l,05 F₆ = l,05(l,1 F₁ – 322) = l,15 F₁ – 349 Н.

Сопротивление на погрузочном пункте от сообщения грузу скорости тягового органа [см. (5.27)]

Fпогр » = 136 Н.

Сопротивление от направляющих бортов загрузочного лотка длиной l = 2 м [см. (5.28)] F_л » 50×2 = 100 H.

Общее сопротивление при загрузке F_7-8 = F_загр = F_погр + F_л = 136+100 = 236 Н.

Натяжение в точке 8 F₈ = F₇ + F_7-8 = l,15 F₁ – 349 + 236 = l,15 F₁ – 113 Н.

Сопротивление на участке 8 согласно (5.17)

F_8-9 = F_г = 0,04 × 9,81 [(89 + 9,15) 23,17 + 18,4 × 23,5] +

+ (89 + 9,15) 9,81 × 3,92 = 5520 Н,

где — погонные массы движущихся частей груженой части рабочей ветви конвейера q и q_т = q_л были определены выше; L = L₈ cos b » (L_н – 0,5) cos b = (24 – 0,5) cos 9°35' = 23,17 м; Н = 23,5 sin 9°35' = 3,92 м.

Натяжение в точке 9 F₉ = F₈ + F_8-9 = 1,15 F₁ – 113 + 5520= 1,15 F₁ + 5407 Н.

Сопротивление на криволинейном участке 9 (батарея роликов) F₁₀ = F_кр = = F_наб (k – l) = F₉ (l,04 – 1) = 0,04 F₉.

Натяжение в точке 10 F₁₀ = F₉ + F_9-10 = F₉ + 0,04 F₉ = l,04 F₉ = 1,04 (1,15 F₁ + + 5407) = 1,2 F₁ + 5623 Н.

Сопротивление на участке 10 F_10-11 = (q + q ) gwL₁₀ = (89 + + 27,55) 9,81×0,04×20 = 915 Н, где L₁₀ = L_гор - L₁₂ = 26 - 6 = 20 м.

Натяжение в точке 11 F₁₁ = F₁₀ + F_10-11 = l,2 F₁ + 5623 + 915 = 1,2 F₁ + 6538 Н.

Сопротивление в точке 12 от плужкового разгрузчика (см. выше) F_11-12 = = F_пр = 2500 Н.

Натяжение в точке 12 F₁₂ = F₁₁ + F_11-12 = 1,2 F₁ + 6538 + 2500 = 1,2 F₁ + + 9038 Н.

Сопротивление на участке 12 [согласно (5.21)]

F_12-13 = F_п = q gwL = 27,55 × 9,8 × 1 × 0,04 × 6 = 65 Н.

Натяжение в точке 13 F₁₃ = F₁₂ + F_12-13 = l,2 F₁ + 9038 + 65 = l,2 F₁ + 9103 H.

Натяжение в набегающей на приводной барабан ветви тягового органа с учетом сопротивления на поворотном пункте 13 (на приводном барабане) F_наб = F₁₃ + + F₁₃ (k_п – l) = F₁₃ + F₁₃ (1,03 – 1) = 1,03 F₁₃ = 1,03 (1,2 F₁ + 9103) = 1,24 F₁ + 9376 Н.

Согласно формуле Эйлера

F_наб = F_сбе^fa = F₁е^fa = F₁е^0,25×3,5 = 2,4 F₁.

где F_сб — натяжение в сбегающей с приводного барабана ветви ленты: F_сб = F₁; f — коэффициент сцепления между лентой и приводным барабаном (см. выше): f = 0,25; a — угол обхвата лентой приводного барабана (см. выше): a = 200° = = 3,5 рад.

При этом

1,24 F₁ + 9376 = 2,4 F₁ ; F₁ = 8083 Н.

Определяем натяжение (Н) конвейерной ленты в остальных точках трассы:

F₂ = 1,03 F₁ = 1,03 × 8083 = 8325;

F₃ = 1,03 F₁ + 173 = 1,03 × 8083 + 173 = 8498;

F₄ = l,07 F₁ + 173 = 1,07 × 8083 + 173 = 8822;

F₅ = 1,07 F₁ - 322 = 1,07 × 8083 - 322 = 8327;

F₆ = 1,1 F₁ - 349 = 1,1 × 8083 - 322 = 8569;

F₇ = 1,15 F₁ - 349 = 1,1 × 8083 - 349 = 8946;

F₈ = 1,15 F₁ - 113 = 1,15 × 8083 - 113 = 9182;

F₉ = l,15 F₁ + 5047 = 1,15 × 8083 + 5047 = 14703;

F₁₀ = l,2 F₁ + 5623= 1,2 × 8083 + 5623= 15323;

F₁₁ = l,2 F₁ + 6538 = 1,2 × 8083 + 6538 = 16238;

F₁₂ = 1,2 F₁ + 9038 = 1,2 × 8083 + 9038 = 18738;

F₁₃ = l,2 F₁ + 9103 = 1,2 × 8083 + 9103 = 18803;

F_наб = l,24 F₁ + 9376 = 1,24 × 8083 + 9376 = 19399.

Строим график натяжений ленты (рис. 16.2).

Рис. 16.2. К расчету натяжений ленты ленточного конвейера

По уточненному значению F_max = F_наб = 19 399 Н проверяем прочность ленты [см. (6.16)]. Необходимое минимальное число прокладок z_min = 19 399 / (12×800) = 2,02 < 3.

Проверяем правильность выбора диаметра приводного барабана по давлению между лентой и барабаном [см. (6.6)] D_п.б ³ 360 ´ 11 316 / (0,8×105 × 3,14 × 200 ´ ´ 0,25) = 0,324 м.

Принят D_п.б = 0,5 м.

Здесь тяговая сила F₀ = F_наб - F_сб = 19 399 - 8083 = 11 316 Н.

Мощность на приводном валу конвейера согласно (6.19) Р₀ = 10^-3 F₀u = 10^-3´ ´ 11 316 × 1,25 = 14,14 кВт.

Необходимая мощность двигателя [см. (6.21)] Р = 1,1 ´ 14,14 / 0,96 = = 16,2 кВт, КПД передачи h = 0,96 принят из табл. 5.1 в предположении, что в приводе будет использован двухступенчатый цилиндрический редуктор.

Из табл. III.3.1 выбираем электродвигатель типа 4А180М6УЗ номинальной мощностью Р_дв = 18,5 кВт при частоте вращения п = 975 мин^-1. Момент инерции ротора I_р = 0,22 кг×м². Кратность максимального момента y_тах = 2,0.

Частота вращения вала приводного барабана [см. (6.22)] п_п.в = 60×1,25 / (3,14×0,5) = 47,7 мин^-1.

Требуемое передаточное число привода [см. (6.23)] и = 975/47,7 = 20,44.

Для приближения фактической производительности конвейера к заданной, учитывая, что ширина ленты принята больше расчетной, примем передаточное число привода несколько большим. Согласно пояснениям к формуле (1.101), расчетная мощность на быстроходном валу редуктора для машин непрерывного действия принимается равной наибольшей статической мощности. В нашем случае Р_р = Р = 16,2 кВт.

Из табл. III.4.2 выбираем редуктор типоразмера Ц2-300 с передаточным числом и_р = 24,9, имеющий при частоте вращения быстроходного вала 1000 мин^-1 мощность Р = 18,3 кВт; КПД редуктора h = 0,96.

Для выбора соединительной муфты между двигателем и редуктором определяем номинальный крутящий момент двигателя Т_ном = 9550 Р_дв / п = 9550×18,5/975 = = 182 Н×м.

С учетом коэффициента кратности максимального момента двигателя примем расчетный момент муфты

T = y_mахТ_ном = 2 × 182 = 364 Н × М.

Предполагая, что для предотвращения обратного движения загруженной конвейерной ленты необходим тормоз, предусматриваем упругую втулочно-пальцевую муфту с тормозным шкивом. Из табл. III.5.9 выбираем муфту № 1 с наибольшим передаваемым крутящим моментом Т_м = 500 Н×м, большим T = 364 Н×м, с диаметром тормозного шкива D = 200 мм. Момент инерции муфты I_м = 0,125 кг×м².

Уточняем скорость ленты [см. (6.24)]: u_ф = 3,14×0,5×975/(60 ´ 24,9) = 1,02 м/с, при фактическом передаточном числе привода (передаточное число редуктора) и_ф = и_р = 24,9.

Фактическая производительность конвейера [см. (6.25)] Q_ф = 550×1× (0,9×0,8×0,05)²×1,02×1,6 = 403 т/ч > 400 т/ч.

Усилие натяжного устройства [см. (6.26)] F_н = F₆ + F₇ = 8569 + 8946 = = 17 515 Н.

Определяем диаметры барабанов (см. параграф 6.2): натяжного D_н = 0,8 D_п.б = 0,8×500 = 400 мм, что соответствует ГОСТ 22644—77; отклоняющего D_от = 0,65 D_п.б = 0,65×500 = 325 мм. Согласно размерному ряду ГОСТ 22644—77, принимаем D_от = 400 мм.

Требуемое минимальное натяжение в ленте [см. (5.32)] F_min = (50...100)×(89 + + 9,15) 1,3 = 6380...12 760 Н.

Фактическое минимальное натяжение ленты F = 8083 Н находится в требуемых пределах.

Время пуска конвейера (с) [см. (5.40)]

tп = = 0,91 с < 3 с.

Здесь момент инерции вращающихся масс на валу двигателя I = I_р + I_м = = 0,22 + 0,125 = 0,345 кг×м²; С = 9,55×0,65 (89 + 9,15) 44 + 9,15 (6 + 50) + (18,4×50 + + 7,8×50) + 610) 0,6×1,02² = 38 640; L^г = L_н + L_гор – L₁₂ = 24 + 26 - 6 = 44 м; L^п = L₁₂ = = 6 м; L^х = L_н + L_гор = 24 + 26 = 50 м; L^р = L_н + L_гор = 50 м.

Масса вращающихся частей барабанов конвейера т_б = т_п.б + т_н +2т_от » » 350 + 100 + 2×80 = 610 кг принята ориентировочно.

Средний пусковой момент двигателя (Н×м) [см.(1.90)]

Тср.п = 0,852 181,2 = 209,5 Н×м.

Номинальный момент двигателя Т_ном = 9550 Р_дв/п = 9550 ´ 181,2 Н×м.

Момент статических сопротивлений на валу двигателя [см. (5.42), (5.43)] Т_с = 0,5×11 316 × 0,5×1 / (24,9×0,96) = 118,3 Н×м. Момент сил инерции на валу двигателя (Н×м) при пуске конвейера [см. (5.41)] Т_ин = 242,2 - 118,3 = 123,9 Н×м.

Момент на приводном валу (Н×м) при пуске конвейера согласно (5.43)...(5.45) Т_пуск = Т_ин.в + Т_с.в = Т_иниh + 0,5F₀D = 123,9×24,9´0,96 + 0,5×11 316 × 0,5 = = 5791 Н×м.

Окружное усилие на приводном барабане (Н) при пуске конвейера [см. (5.46)] F_пуск = 2×5791/0,5 = 23 164 Н.

Усилие в набегающей на приводной барабан ленте конвейера (Н) при пуске [см. (5.47)]

F = 1,71 × 23 164 = 39 610 Н,

где коэффициент [см. (6.15)]

ks = = 1,71.

Коэффициент перегрузки конвейерной ленты при пуске [см. (5.49)] k_пep = 39 610/28 800 = 1,37 < 1,5 при F_доп = k_рBz = 12×800×3 = 28 800 Н. Момент сил инерции на валу двигателя при торможении [см. (5.50)]

Т = = 16,4 Н×м.

Время торможения [см. (5.51)] t_т = 2×2,5/1,02 = 4,9 с.

Момент статических сопротивлений на валу двигателя при торможении [см. (5.39), (5.53)]

Т = = -11,53 Н×м.

Расчетный тормозной момент на валу двигателя [см. (1.78)], необходимый для предотвращения засыпки узла перегрузки,

Т = 16,4 - 11,53 = 4,87 Н×м.

Таким образом, для предотвращения самопроизвольного обратного движения ходовой части конвейера при случайном выключении двигателя тормоз не требуется, так как Т < 0. Однако тормоз необходим для предотвращения засыпки узла перегрузки. Расчетный тормозной момент 4,87 Н×м. Из табл. III.5.11 выбираем тормоз ТКТ-200/100 с наибольшим тормозным моментом 40 Н×м, который следует регулировать на нужный тормозной момент. Выбор этого типоразмера тормоза обусловлен выбором муфты данного диаметра.

ПРИМЕР РАСЧЕТА КРУТОНАКЛОННОГО КОНВЕЙЕРА

Рассчитать крутонаклонный конвейер, имеющий ленту с перегородками, для транспортирования мелкокусковой сухой глины на расстояние L_г = 25 м (по горизонтали). Производительность конвейера Q = 250 т/ч, угол наклона b = 40°. Работа — круглосуточная (режим работы — тяжелый).

Из табл. 4.1 для мелкокусковой сухой глины плотность (насыпная) r = 1,0 т/м³, угол естественного откоса в покое j = 50°.

Скорость транспортирования примем равной u = 2 м/с (см. параграфы 6.2, 7.2).

По формуле (7.1) определяем ширину ленты:

В = = 0,68 м.

Здесь коэффициент k₁ » 270 принят из табл. 7.6 для угла естественного откоса груза j = 45° и угла наклона конвейера b = 40°.

Из табл. 4.3 выбираем в качестве тягового органа резинотканевую ленту общего назначения типа 3 с классом прочности резиновой обкладки С. Из табл. 4.4 выбираем ленту шириной В = 650 мм с пятью тяговыми прокладками прочностью 55 Н/мм, что соответствует (см. табл. 4.6) марке ткани прокладок БКНЛ-65. Максимально допустимая рабочая нагрузка тяговой прокладки (см. табл. 4.5) k_p = 6 Н/мм.

Толщина конвейерной ленты согласно (4.12) d = zd_п.т + d_р = 5×1,15 + 3 = = 8,75 мм. Здесь d_п.т = 1,15 мм (см. табл. 4.7); d_р = 3 мм (см. табл. 4.9).

Погонная масса ленты [см. (7.4)] q_л = 1,1×0,65 (8,75+ 0,8×150´5/600) = = 6,97 кг/м при высоте перегородки h_п = 150 мм, толщине d_п = 5 мм, шаге перегородок (см. табл. 7.2 для ленты с двумя перегородками), t_п = 600 мм.

По формуле (5.12) погонная масса груза q = Q/(3,6u) = 250/(3,6×2) = = 34,71 кг/м.

Принимаем шаг роликоопор рабочей ветви l_р = 1,5 м, холостой ветви l_х = 3 м (см. параграф 7.3). Погонная масса вращающихся частей роликоопор рабочей ветви (имеющей желобчатую форму сечения) по формуле (7.7)

q = (10 × 0,65 + 7) = 9 кг/м;

то же на холостой ветви (имеющей сечение плоской формы)

q = (10 В + k) (10 × 0,65 + 3) = 3,2 кг/м.

Тяговая сила конвейера, согласно (6.13), с учетом сопротивления на погрузочном пункте F₀ = [wL_г (q + q_к) + qH] gk_к + F_погр = [0,02×25 (34,71 + 26,14) + + 34,71×20,98] 9,81×1,2+140 = 9070 Н.

Здесь коэффициент сопротивления движению w = 0,02 (по рекомендациям параграфа 7.3); погонная масса движущихся частей конвейера согласно (6.12), (5.18) и (5.23)

qк = 2qл + q + q = 2 × 6,97 + 9 + 3,2 = 26,14 кг/м;

высота подъема груза Н = L tg b = 25 tg 40° = 20,98 м; коэффициент k_к = 1,2×1×1×1×1 = = 1,2; сопротивление в пункте погрузки по формуле (5.27) F_погр = 250×9,81×2/36 » » 140 Н

Мощность привода согласно (6.19) и (6.21) P = kF₀u / (10³ h_барh) = = 1,35×9070×2 / (10³×0,91×0,96) = 28,03 кВт.

В последней формуле коэффициент k принят равным 1,35, КПД барабана h_бар определен по формуле (6.20):

hбар = = 0,91

при

ks = = 2,15,

определенном по формуле (6.15) при коэффициенте сцепления барабана с лентой f = 0,2 (табл. 6.7) и угле обхвата лентой барабана a = 180° = p рад. Коэффициент сопротивления барабана w = 0,03 [см. пояснении к формуле (6.20)], КПД передачи h = 0,96 выбран из табл. 5.1 и предположении, что и приводе конвейера будет установлен двухступенчатый редуктор. Из табл. III.3.2 выбираем электродвигатель с повышенным пусковым моментом типа 4АР225М8УЗ мощностью 30 кВт при частоте вращения п = 735 мин^-1.

По формуле (6.14) максимальное статическое натяжение ленты F_mах = = 2,15×9070 = 19 500 Н.

По формуле (6.16) проверим прочность ленты. Требуемое число тяговых прокладок z = 19 500 / (6×0,65×10³) = 5, что соответствует ранее выбранному числу тяговых прокладок в ленте. Прочность ленты обеспечивается.

По формуле (6.3) определим наименьший диаметр приводного барабана D_п.б = 135×5 = 675 мм, где k — коэффициент, выбираемый из табл. 6.6, согласно которой k_min = 125. Примем k = 135.

Принимаем диаметр барабана из стандартного ряда по ГОСТ 22644—77 (см. параграф 6.2) равным D_п.б = 800 мм.

По формуле (6.6) проверим правильность выбора диаметра приводного барабана: D_п.б = 0,8 м > 360×9070/(0,65×10⁵×3,14×180×0,2) = 0,44 м, т.е. условие (6.6) обеспечивается.

Длину барабана (см. табл. 6.8) примем равной l_п.б = В + 100 = 650 + 100 = = 750 мм, стрела выпуклости барабана равна 2,0 мм (см. табл. 6.9).

Частоту вращения приводного барабана определим по формуле (6.22): n_п.в = 60×2/(3,14×0,8) = 47,75 мин^-1.

Передаточное число привода по формуле (6.23) и = 735/47,75 = 15,39.

Согласно пояснениям к формуле (1.101), расчетная мощность на быстроходном валу редуктора для машин непрерывного действия принимается равной наибольшей статической мощности: Р_р = Р_о = 28,03 кВт.

Из табл. III.4.2 принимаем редуктор цилиндрический двухступенчатый горизонтальный типоразмера Ц2-400 с передаточным числом и_р = 12,41 и мощностью на быстроходном валу при тяжелом режиме работы 31,3 кВт.

При этом фактическая скорость ленты [см. (6.24)] u_ф = 3,14 × 0,8 × 735 / / (60×12,41) = 2,48 м/с, что соответствует рекомендациям ГОСТ 22644—77 (см. параграф 6.2).

Фактическая производительность из формулы (7.1)

Qф = В k1uфr = 0,652 × 270 × 2,48 × 1,0 = 283 т/ч.

Согласно (5.12), определим фактическую погонную массу груза: q_ф = Q_ф /(3,6u_ф) = 283/(3,6×2,48) =31,7 кг/м. q_ф = 31,7 < q = 34,71 кг/м, следовательно, несколько меньшими будут необходимая тяговая сила конвейера [см. (6.13)] и максимальное статическое натяжение ленты [см. (6.14)].

Проверка двигателя на достаточность пускового момента, на перегрузку тягового органа при пуске и выбор тормоза производится аналогично расчету, приведенному в параграфе 16.1.

ПРИМЕР РАСЧЕТА ПЛАСТИНЧАТОГО КОНВЕЙЕРА

Рассчитать пластинчатый горизонтальный конвейер при заданной производительности Q = 130 т/ч (см. рис. 8.1, а) для перемещения штучных грузов плотностью r = 0,95 т/м³ с размером по диагонали 700 мм, массой т = 180 кг. Длина конвейера L = 45 м. Разгрузка — в конце загруженной ветви. Условия работы — средние.

На основании рекомендаций табл. 8.1 принимаем конвейер типа ПР плоский разомкнутый с ходовой частью с катками.

Исходя из размеров груза выбираем по формуле (8.2) ширину настила В = 700 + 100 = 800 мм.

По ГОСТ 22281—76 (табл. 8.2) принимаем ширину настила В = 800 мм. По табл. 8.6 принимаем шаг цепи t = 400 мм. В соответствии с данными табл. 8.3 и 8.7 принимаем скорость ходовой части u = 0,2 м/с.

В качестве тягового органа предварительно принимаем (см. параграф 4.4) две пластинчатые катковые с ребордами на катках (тип 4) разборные цени со сплошными валиками (исполнение 2) и разрушающей нагрузкой (табл. III.1.11) F_разр = 112 кН. Номер цепи — M112, обозначение цепи:

Цепь тяговая М112—4—400—2 ГОСТ 588—81.

Погонная масса груза, согласно (5.12), q = Q/(3,6u) = 130/(3,6 ´ 0,2) = = 180 кг/м.

Из формулы (5.11) найдем шаг расположения грузов на настиле t_г = m/q = = 180/180 = 1 м.

Приближенно погонная масса ходовой части конвейера по формуле (8.8) q_х.ч » 60×0,8 + 45 = 93 кг/м, где для легкого груза (r<1) из табл. 8.13 принят К = 45.

Из табл. 8.12 выбираем коэффициент сопротивления движению w = 0,l (диаметр валика цепи — менее 20 мм).

Приняв наименьшее натяжение цепей в точке их сбегания с приводных звездочек F_min = F₁ = 1000 Н (см. параграф 5.2), найдем из формулы (8.6) тяговую силу конвейера (F₆ и F_п.р равны нулю):

F0 = 1,05 [Fmin + q (wqL + 2wqх.ч Lг]= = 1,05 [1000 + 9,81 (0,1 × 180 × 45 + 2 × 0,1 × 93 × 45)]= 18 015 Н.

Из табл. 8.2 число зубьев звездочек для тяговых цепей z = 6.

Динамическая нагрузка на цепи по формуле (8.11)

Fдин » (180 + 1,5 × 93) = 2396 Н.

Определим натяжение в характерных точках конвейера методом обхода по контуру и уточним значение F₀. Обход начинаем от точки с наименьшим натяжением F_min = F₁ = 1000 Н.

Сопротивление на участке холостой ветви конвейера согласно (5.22) F_х = q_х.ч qwL = 93×9,81×0,l×45 = 4105 H; то же, на загруженной ветви согласно (5.17) F_г = (q + q_х.ч) qwL = (180 + 93) 9,81×0,1×45 = 12 052 Н.

Натяжение цепей в точке набегания цепей на натяжные звездочки согласно (5.35) F₂ = F₁ + F_х = 1000 + 4105 = 5105 Н.

Сопротивление на натяжных звездочках по формуле (5.26) F_пов = F₂ (l,05-l) = = 0,05F₂.

Натяжение цепей в точке сбегания с натяжных звездочек F₃ = F₂ + F_пов = F₂ + + 0,05F₂ = 1,05 × 5105 = 5360 Н.

Натяжение в точке набегания загруженных ветвей цепей на приводные звездочки F₄ = F₃ + F_г = 5360 + 12 052 = 17 412 Н.

Натяжение в набегающих на приводные звездочки тяговых цепях с учетом сопротивлений на поворотном пункте 4 (на приводных звездочках) F_наб = F₄ ++ F₄ (k_п - 1) = k_пF₄ = 1,05×17 412 = 18 283 Н.

Уточненное значение тяговой силы конвейера согласно (5.37) = F_наб - F₁ = 18 283 - 1000 = 17 283 Н, что отличается от полученного ранее на 4%.

Из формул (8.12) и (8.13) найдем расчетное натяжение одной цепи

F = 0,6 (Fmах + Fдин) = 0,6 (18,283 + 2396) = 12 407 Н,

где F_mах = F_наб.

Разрушающая нагрузка цепи при коэффициенте запаса прочности