Устройство лесотранспортера с гибким тяговым органом. Определение тягового усилия и полного натяжения тягового органа лесотранспортера.

Транспортеры подразделяются по типу тягового устройства, виду лесного груза и способу его перемещения. По типу тяго­вого устройства различают: транспортеры с гибким тяговым органом, винтовые, роликовые транспортеры, водяные транспортные лотки и пневматические транспортные установки.

Рис. 9.1. Схема транспортера с гибким тяговым органом: / — тяговый орган; 2 - рабочий орган,; 3 — тяговое (ведущее) колесо; 4 — неподвиж­ные опоры; 5 — направляющее колесо; 6 — натяжное устройство; 7 — привод

Наиболее распространенным типом транспортного устрой­ства непрерывного действия являются транспортеры с гибким тяговым органом, в качестве которого применяют цепь, ленту или канат. Общая схема транспортера с гибким тяговым орга­ном представлена на рис. 9.1 и включает замкнутый тяговый орган, два концевых колеса, натяжное устройство, неподвижные опоры и привод. Тяговый орган огибает концевые колеса, на нем для захвата груза закреплены рабочие органы. Концевое колесо приводящее в движение тяговый орган называется тяго­вым или ведущим, а колесо, только изменяющее направление движения тягового органа, носит название направляющего. Обе ветви тягового органа или одна из них поддерживаются непо­движной опорой. Для натяжения тягового органа применяют натяжное устройство. Движение ведущему колесу и через него тяговому органу передается от привода транспортера.

Тяговый орган приводит в движение перемещаемый груз. В процессе работы он огибает концевые колеса, поэтому дол­жен быть достаточно гибким, прочным, иметь малый вес и быть удобным для прикрепления к нему рабочего органа. Всем этим требованиям в той или иной мере отвечают цепи, ленты и про­волочные канаты. Наибольшее распространение имеют цепи, конструкцию которых приспосабливают к типу транспортного устройства. Они более гибки, чем канаты и ленты, более прочны и удобны для прикрепления к ним рабочих органов. К недостат­кам их относят сравнительно большой вес и неравномерность движения, что вызывает динамические нагрузки и ограничи­вает возможность применения больших скоростей. Ленты и ка­наты менее приспособлены к условиям работы тягового органа, к ним трудно прикреплять рабочие органы, они обладают боль­шей жесткостью* а ленты, кроме того, имеют и малую прочность.

Перед работой тяговый орган — цепь, канат или ленту натя­гивают с силой So, представляющей собой первоначальное, или монтажное, натяжение, создаваемое с помощью натяжного уст­ройства. К тяговому органу во время движения от ведущего колеса передается тяговое усилие Т, поэтому натяжение тяго­вого органа в любой точке по его длине равно

S_n = T_n + S₀, (9.52)

где Г_п и S_n — тяговое усилие и натяжение в точке п.

Тяговое усилие в конце какого-нибудь участка тягового ор­гана равно сумме сопротивлений на этом участке и тягового усилия в начале этого участка т. е.

(9.53)

Таким образом, тяговое усилие в какой-либо точке тягового органа есть сумма сопротивлений предшествующих участков этого органа. Тяговый орган работает на растяжение, поэтому тяговое усилие не может быть отрицательным, если даже сопро­тивления будут отрицательными, поэтому необходимо опреде­лить порядок суммирования сопротивлений. Для того чтобы тяговое усилие всегда было положительным, необходимо на­чать суммирование сопротивлений от той точки тягового органа, где тяговое усилие равно нулю, а натяжение тягового органа наименьшее, т. е. S_n = So.

В горизонтальных транспортерах такой нулевой точкой для тягового усилия будет точка сбегания тягового органа с веду­щего колеса. В транспортерах с наклонными участками, сопротивление на этих участках может быть по­ложительным и отрицательным. Если ца нижней ветви (см. рис. 9.7, а) сопротивление P_1-2 >0, т. е. положительно, то ну­левой точкой в этом случае будет точка 1 и Т₁ = 0. Напротив, если P_1-2 <0 и сопротивление P_1-2 отрицательно, то тяговое усилие будет равным нулю в точке 2, т. е. Т₂ = 0.

Таким образом, для определения тягового усилия и сумми­рования сопротивлений необходимо определить знак суммы со­противлений холостой ветви тягового органа и по этому знаку установить положение нулевого значения тягового усилия. От этой нулевой точки и суммируются сопротивления движению отдельных участков.

Для схемы на рис. 9.7, а нулевое значение тягового усилия возможно в точке / или 2. Для первого случая, когда P_1-2 >0 или wL>H,— нулевая точка 1, поэтому Т₁ = 0 и натяжение S₁ = S₀. Тяговое усилие в точке 2 T₂ = P_1-2 и натяжение S₂ = P_1-2 + S₀. Тяговое усилие в точке 3 равно сумме сопротивлений на криволинейном участке 2—3 и тягового усилия в точке 2, т. е. Тз = P_2-3 + Т₂ или Тз = P_1-2 + P_2-3. Так как участок 2—3 криво­линейный, то сопротивление на нем является сопротивлением направляющего колеса, т. е. P_2-3 =P_н и S_н = S₂ поэтому P_2-3= C_KS₂ или P_2-3= C_K(P_1-2 + So). Тяговое уси­лие в точке 4 Т₄=Т₃ + P_3-4, т. е.

Т₄= P_{1 - 2} + P_{2 - 3} + P_{3 – 4 или}

Т₄= P_{1 - 2} + C_K(P_1-2 + So). + P_{3 – 4}

Подставив значения P_{1-2 и} P_3-4 из и , получим

Т₄ = + + C_K [ +So] (9.54)

Наибольшее тяговое усилие будет в точке 4, т. е. в точке набегания тягового органа на ведущее колесо. График измене­ния тягового усилия по длине тягового органа между точками 1, 2, 3 и 4 приведен на рис. 9.8, а. Из него видно, что тяговое усилие в точке 4 для первого случая равно сумме сопротивле­ний на трех участках.

В формуле (9.54) первое слагаемое 2q_TwL представляет со­бой сопротивление движению самого тягового органа, коэф­фициент 2 указывает, что в расчет принята сумма длин обеих ветвей тягового органа. Второе слагаемое q_г{wL + H)—сопро­тивление движению перемещаемого груза, в котором q_гwL — со­противление трения и q_гH — сопротивление подъема. Третий и последний член с коэффициентом С_к представляет собой сопро­тивление направляющего колеса. Так как третье слагаемое составляет 1... 2 % от общего тягового усилия, то для приближенных расчетов можно принять С_к = 0 и тогда

Рис. 9.7. Расчетные схемы для определения сопротивления движению

T₄==2q wL + q_г(wL+H). (9.55)

Для второго случая, когда P_1-2 <0 или wL<H, суммирова­ние сопротивлений следует вести от точки 2, так как для нее тяговое усилие Т₂ = 0 и натяжение S₂ = S₀. Тяговый орган на участке 1—2, двигаясь вниз под действием силы тяжести, будет производить натяжение в точке 1, равное T₁ = P_1-2 или Т₂ = - q_т(wL - H).). Тяговое усилие в точке 3 Т₃ = P_{2 - 3}, где P_{2 - 3} — сопротивление криволинейного участка 2—3, т. е. сопротивление направляющего колеса, определяемое по формуле P_{2 - 3} = P_к = С_КS₂; так как S₂ = So, то P_{2 - 3} = C_KS₀ и T₃ = C_KSo.

Тяговое усилие в точке 4 при набегании тягового органа на ведущее колесо составит T₄ = Тз + P_{3 – 4} или Т₄ = P_{2 - 3} + P_{3 – 4 .}Под­ставив значение P_{3 – 4} из получим

Т₄= C_KSo+ (9.56)

Следовательно, для второго случая, когда P_1-2 <0, тяговое усилие в точке 4 равно сопротивлению только двух участков 2—3 и 3—4. График тягового усилия для этого случая пред­ставлен на рис. 9.8,6. Таким образом, при P_1-2>0 и P_1-2 <0 тя­говое усилие Т₄ в точке 4 имеет разное значение.

Более сложная схема транспортера представлена на рис. 9.8, в. Она отличается от предыдущей (см. рис. 9.7, а) тем, что на обеих ветвях для изменения направления движения тяго­вого органа имеются шины А и В выпуклого профиля. Вслед­ствие этого появляются дополнительные сопротивления движе­нию Р_а и Ръ, приложенные в точках А и В.

Приближенно можно принять, что натяжение в точке А равно S_a= Ta+So, где Т_а = P_{1- A}, или по формуле при S_a = 0 S_a = qTwL₁ + S_Q. Следовательно, принимая в формуле Р_ш= C_ш S_н, при Ра=Рш и Sn=S_a, получаем P_a=C_ш( wL +So). Для верхней ветви Pb = C_ш S_b, где S_b — натяжение тягового органа в точке В, т. е. S_b = Tb + S₀, или S_b = T₃ + P_{2 - b}+ S₀ где T₃ = C_н S₂ + T₂. Зна­чение усилия T₂ в точке 2 зависит от знака суммы сопротивле­ния движению на нижней ветви. Если Т₂ =P_1-а + P_а + P_а-2 и Т₁=0.

Так как P_1-а + P_а-2 = P_1-2 и P_3-b + P_b-4 = P_3-4 , то

Т₄= P_1-2 + P_2-3 + P_3-4 + Р_а + Ръ (9.57)

Если P_1-2 + Р_а + Ръ <0, то Т₂=0, T₃ = C_KSo

Т₄=P_2-3 + P_3-4+ Ръ (9.58)

Схема транспортера, представленная на рис. 9.8, г, отлича­ется от предыдущей наличием шин не только выпуклого А и В, но и вогнутого профиля С и D. Сопротивление движению по вогнутой шине будет отрицательным ипоэтому при расчете не учитывается. Расчет в этом случае ведется по спрямленному профилю 1—А—2 и3—В—4, как и при выпуклом профиле.

Если нижняя ветвь транспортера провисает (рис. 9.8, д) в связи с отсутствием на участке 1—2 неподвижной опоры, то на участке 1—2 =0и сопротивление P_1-2 всегда отрицательно, т. е. P_1-2 = -qТ_н и Т_l=q_TH. В точке 2 тяговое усилие Т₂=0, а тяговое усилие в точке 4 определяется по (9.56).

Рис. 9.8. Расчетные схемы для определения тягового усилия