III. Расчет параметров конвейерного транспорта

Принимаем в качестве примера отвальный ленточный конвейер.

Исходные данные: заданная производительность V_З=760 м³/ч; плотность насыпного груза γ=1,5 т/м³; максимальный размер куска a_max =150 мм; угол естественного откоса груза в движении φ_Р=15º; длина наклонного и горизонтального участков l_H=80 м, l_Г=120 м; угол наклона участка l_H, β=7º. Схема отвального ленточного конвейера на рис. 3.1.а.

Расчетная часовая производительность конвейера (по пропускной способности) определится как

V=V_З ∙К_И=760∙1,25=950 м³/ч (3.1)

где К_И – коэффициент использования конвейера. В ориентировочных расчетах принимается К_И=1,0 – 1,5. При более точных исходных данных находится по (3.2).

, (3.2)

где К_Н – коэффициент неравномерности загрузки конвейера (К_Н=1,0 – 1,25); К_В – коэффициент использования конвейера во времени (К_В=0,8 – 1,0). Принимаем К_И=1,25.

Для конвейеров, работающих на открытых горных работах, скорости движения ленты указаны в таблице 3.1.[1].

Таблица 3.1

Рекомендуемые скорости движения ленты

Принимая для грузовой ветви ленты желобчатую трехроликовую опору с углом наклона боковых роликов 30º и скоростью движения ленты υ_л=2,5 м/с, определяем ширину ленты:

=0,94 м, (3.3)

где С – коэффициент пропорциональности, учитывающий геометрические параметры роликоопорной грузовой ветви и характеристику транспортируемого груза (принимается из табл. 3.2); К_β – коэффициент, учитывающий угол наклона конвейера (табл. 3.3)

Таблица 3.2

Значения коэффициента С

Таблица 3.3

Значение коэффициента К_β

Полученную ширину ленты проверяем по крупности транспортируемых кусков.

B_min=2a_max+0,2=2∙0,15+0,2=0,5 м (3.4)

Большее значение, полученное в (3.3) и (3.4), округляется до ближайщего большего значения из стандартного ряда: 800; 1000; 1200; 1400; 1600; 1800; 2000; 2500; 3000 мм. Принимаем В=1000 мм.

Погонная нагрузка транспортируемого груза

=158,3 кг/м (3.5)

Погонная нагрузка ленты, пока не выбран ее тип, может быть определена по формуле

q_л ≈(15 – 35)∙В=15∙1=15 кг/м (3.6)

Поскольку общая длина конвейера в практическом примере невелика, принимаем резинотканевую ленту с q_л=15 кг/м.

Погонная масса вращающихся частей роликоопор

=41,7 кг/м; (3.7)

=5,8 кг/м;

где G^|_p и G^||_p – массы вращающихся частей роликоопор грузовой и порожней ветвей; l^|_p и l^||_p – расстояния между роликоопорами грузовой и порожней ветвей.

В таблице 3.4 приведены массы вращающихся частей роликоопор [1].

Таблица 3.4

Массы вращающихся частей роликоопор

Расстояние между роликоопорами грузовой (l^|_p) ветви приведены в табли-це 3.5. Расстояние между роликоопорами порожней ветви l^||_p=(2 – 3)∙ l^|_p

Таблица 3.5

Расстояние между роликоопорами грузовой ветви (l^|_p), м

Для выбора типа и определения мощности привода проведем тяговый расчет конвейера методом обхода его по контуру с определением натяжения ленты в характерных точках. На рис. 3.1 приведена схема ленточного конвейера, трасса которого разбита на характерные точки:

Рис. 3.1. Схема отвального ленточного конвейера и диаграмма натяжения ленты.

Распределенные по длине сопротивления определяются:

- для грузовой ветви

, Н; (3.7)

- для порожней ветви

, Н; (3.8)

где q_Г,q_л,q^|_p,q^||_p – соответственно погонные массы груза, ленты, вращающихся частей роликоопор грузовой и порожней ветвей, кг/м; l – длина участка конвейера, на котором определяется сила сопротивления движению, м; ω^|, ω^|| – коэффициенты сопротивления движению ленты соответственно на грузовой и порожней ветвях (табл. 3.6); β – угол наклона участка трассы, град. Знак плюс принимается при движении ленты вверх под уклон, знак – при движении вниз под уклон.

Коэффициенты сопротивления движению ленты принимаются: для грузовой ветвей – ω^|=0,025 – 0,045, для порожней ветви – ω^||=0,03 – 0,05. При этом меньшее значение – для стационарных конвейеров, большее значение – для передвижных. Для рассматриваемого примера принимаем ω^|=0,03; ω^||=0,035.

Обход контура (рис. 3.1) начинается с точки сбегания ленты с приводного барабана. Обозначим натяжение ленты в этой точке S₁, которое неизвестно.

Натяжение ленты в точке 2 определится как

S₂=к_б∙ S₁=1,03∙ S₁,(3.9)

где к_б – коэффициент, учитывающий изменение натяжения ленты при обходе барабана (при угле обхвата α<90º, к_б=1,01 – 1,02; α=90º, к_б=1,02 – 1,03; α=180º, к_б=1,03 – 1,04).

Натяжение ленты в точке 3

S₃= S₂+W_2-3=1,03∙ S₁+857 Н (3.10)

Сила сопротивления движению ленты на горизонтальном участке 2 – 3 порожней ветви определится из выражения

W_2-3=(q_л+q^||_p)∙l_2-3∙ω^||∙g=(15+5,8)∙120∙0,035∙9,81=857 H (3.11)

Натяжение ленты в точке 4

S₄= S₃+W_3-4=к^/_б∙S₃=1,03∙ S₃=1,07∙ S₁+891 Н (3.12)

где к^/_б – коэффициент, учитывающий увеличение натяжения ленты при огибании батареи роликоопор к^/_б=1,04.

Натяжение ленты в точке 5

S₅= S₄+W_4-5=1,07∙ S₁+891-868=1,07∙ S₁+23 Н (3.13)

Сила сопротивления движению ленты на наклонном участке 4 – 5 порожней ветви определится как

W_4-5=[(q_л∙cosβ+q^||_p)∙ω^||- q_л∙sinβ]∙l_4-5∙g= (3.14)

=[(15∙0,993+5,8)∙0,035-15∙0,122]∙80∙9.81=-868 Н

Натяжение ленты в точке 6

S₆=к_б∙S₅=1,04∙(1,07∙ S₁+23)=1,11∙S₁+24 Н (3.15)

Натяжение ленты в точке 7

S₇= S₆+W_ЗАГ=1,11∙S₁+24+3215=1,11∙S₁+3239 Н (3.16)

Сила сопротивления движению ленты в месте загрузки определится [5]:

=3215 Н, (3.17)

где υ_о – продольная скорость поступления груза на ленту (в ориентировочных расчетах можно принимать υ_о=1,0 м/с); f₁ – коэффициент трения груза о борт загрузочного устройства (f₁=0,3 – 0,5); h_б – высота бортов (h_б=0,4 – 0,5); L_б – длина бортов загрузочного устройства (L_б=1,25 – 2 м).

Натяжение ленты в точке 8

S₈=S₇+W_7-8=1,11∙S₁+3239+21626=1,11∙S₁+24865 H (3.18)

Сила сопротивления движению ленты на наклонном участке 7 – 8 грузовой ветви

W_7-8={[(q_Г+q_л)∙cosβ+q^|_p]∙ω^|+(q_Г+q_л)∙sinβ}∙l_7-8∙g={[(158,3+15)∙0,993+41,7]∙0,03 +(158,3+15)∙0,122}∙80∙9,81=21626 H (3.19)

Натяжение ленты в точке 9

S₉=к_б∙S₈=1,04∙(1,11∙S₁+24865)=1,15∙S₁+25860 H (3.20)

Натяжение ленты в точке 10

S₁₀=S₉+W_9-10=1,15∙S₁+25860+7593=1,15∙S₁+33453 H (3.21)

Сопротивления движению ленты на горизонтальном участке 9 – 10 грузовой ветви определится из выражения

W_9-10=(q_Г+q_л+q^|_p)∙l_9-10∙ω^|∙g=(158,3+15+41,7)∙120∙0,03∙9,81=7593 Н (3.22)

Натяжение ленты в точке 11

S₁₁=S₁₀+W_РАЗГ=1,15∙S₁+33453+3106=1,15∙S₁+36559 Н (3.23)

Сопротивление от подъема груза на разгрузочной тележке

W_РАЗГ=q_Г∙h∙g=158,3∙2∙9,81=3106 Н, (3.24)

где h – высота подъема груза на разгрузочной тележке (в ориентировочных расчетах можно принимать h=1,75 – 2,5 м).

Натяжение ленты в точке 12

S₁₂= к^/_б∙S₁₁=1,04∙(1,15∙S₁+36559)=1,2∙S₁+38021 H (3.25)

Натяжение ленты в точке 13

S₁₃= к^/_б∙S₁₂=1,04∙(1,2∙S₁+38021)=1,25∙S₁+39542 H (3.26)

Натяжение ленты в точке набегания на приводной барабан S_нб=S₁₃

Для определения неизвестной величины S₁ применяется формула Эйлера, связывающая натяжение набегающей (S₁₃) и сбегающей (S₁) с приводного барабана ветвей ленты

, (3.27)

где е^μα – тяговый фактор привода, принимаемый по таблице 3.6; μ – коэф-фициент сцепления ленты с барабаном; α – угол обхвата барабана лентой; к_t – коэффициент запаса по сцеплению (к_t=1,2 – 2,0)

Таблица 3.6

Тяговый фактор привода

Для рассматриваемого примера принимаем е^μα=4,81, к_t=1,5.

Решая систему уравнений (3.26) и (3.27) определяем значение S₁

{ (3.28)

S₁=20175 H

Если при определении S₁ окажется, что S₁<0, это означает, что конвейер работает в генераторном режим и S₁ нужно определять из системы уравнений аналогичной (3.28), но формула Эйлера будет иметь такой вид

(3.29)

Далее, подставляя полученное значение S₁=20175 Н в формулы тягового расчета, получим натяжение ленты в характерных точках контура:

S₂=1,03∙ S₁=1,03∙20175=20780 Н,

S₃=1,03∙ S₁+857=21637 H,

S₄=1,07∙ S₁+891=22478 H,

S₅=1,07∙ S₁+23=21610 H,

S₆=1,11∙ S₁+24=22418 H,

S₇=1,11∙ S₁+3239=25633 H,

S₈=1,15∙ S₁+24865=47259 H,

S₉=1,15∙ S₁+25860=49061 H,

S₁₀=1,15∙ S₁+33453=56654 H,

S₁₁=1,15∙ S₁+36559=59760 H,

S₁₂=1,2∙ S₁+38021=62231 H,

S₁₃=1,25∙ S₁+39542=64761 H,

Минимальное натяжение ленты на грузовой ветви проверяется по допус-тимому провесу (S_min) с позиции сохранения её желобчатой формы

S_min=(8 – 10)(q_Г+q_л)∙l^|_p∙g=9(158,3+15)∙1,2∙9,81 (3.30)

=18361<S₆=22418 H.

То есть минимальное значение натяжения ленты на грузовой ветви (т.6 на контуре) больше значения S_min (3.30), что удовлетворяет сохранению ленты желобчатой формы. Если минимальное значение натяжения ленты на грузовой ветви, полученное в тяговых расчетах, окажется меньше S_min, то в этой точке принимается S_min, определенное по (3.30), и тяговый расчет повторяется исходя из вновь полученного натяжения ленты.

В соответствии с результатами тягового расчета строится график натяжений в характерных точках.

Поскольку общая длина конвейера относительно невелика, применяем тканевую многопрокладочную ленту, количество прокладок которой определяется по выражению

=2,9, (3.31)

где n^| – запас прочности ленты, принимаемый для бельтинговых лент – 10, для синтетических лент – 9; K_P – предел прочности на разрыв 1 мм ширины прокладки (табл. 3.7); В – ширина ленты, мм.

Таблица 3.7

Разрывная прочность некоторых резинотканевых лент (K_P)

Принимая ленту ТЛК – 200, получим количество прокладок в ленте i=3

Имея количество прокладок определим уточненную погонную массу ленты

q_л=B(δ^|∙i+δ_B+δ_H)∙γ_л= (3.32)

= 1(0,0016∙3+0,006+0,0035)∙1000=14,3 кг/м³

где δ^|,δ_B,δ_H – соответственно толщина рабочей прокладки, верхней (рабочей) и нижней (нерабочей) обкладок (принимаем δ^|=0,0016 м, δ_B=0,006 м, δ_H=0,0035 м); γ_л – плотность ленты, кг/м³ (для синтетических лент γ_л=1000 кг/м³).

Полученное уточненное значение q_л от ориентировочного значения, полученного в (3.6), отличается на 0,7 кг/м, что составляет 0,32% от общей погонной нагрузки на грузовой ветви и, следовательно, выполненный ранее тяговый расчет.

При большой длине и производительности конвейера целесообразно применять резинотканевую ленту, погонную массу которой можно определить из выражения [1]

q_л=m_л∙В, кг/м (3.33)

где m_л – масса 1 м² резинотросовой ленты, кг/м² (табл. 3.8); В – ширина ленты, м.

Таблица 3.8

Характеристики резинотросовых лент

Наименьший диаметр приводного барабана

D_п.б=k∙i=160∙3=480 мм, (3.34)

где k – коэффициент, зависящий от типа лент (табл. 3.9).

Таблица 3.9

Значение коэффициента k

Принимаем D_п.б=500 мм.

Тяговое усилие

W₀=S_нб-S_сб=64761-20175=44586 Н (3.35)

Необходимая мощность привода

=164 кВт, (3.36)

где к_З – коэффициент запаса мощности (к_З=1,2 – 1,3); η – КПД механической передачи привода (η=0,8 – 0,85).

Общая необходимая мощность двигателей двухбарабанного привода N распределяется между барабанами в соответствии с принятым коэффициентом соотношения мощностей

,

, (3.37)

,

где – коэффициент соотношения мощностей электродвигателей на первом и втором барабанах. Принимаем коэффициент к_Ф = 1 – 3.

Для унификации оборудования принимаем к_Ф=2. Подставляя данное знач-ение в (3.37), получим N₁=109 кВт; N₂=55 кВт. На первом барабане устанав-ливаем два одинаковых приводных механизма и два электродвигателя, на втором – один приводной механизм и двигатель. По таблице 9. Приложения 1 выбираем для каждого из трех приводов электродвигатель типа 4А250М6УЗ с номинальной мощностью 55 кВт, при частоте вращения n=985 мин^-1. Момент инерции ротора I_p=1,25 кг∙м². Кратность максимального момента ψ_max=2,0.

Проведем расчет приводного механизма, который будет аналогичен для трех приводов.

Частота вращения вала приводного барабана

=95,5 мин^-1 (3.38)

Требуемое передаточное число привода

=10,3 (3.39)

Расчетную мощность на быстроходном валу редуктора для машины непре-рывного действия принимаем равной наибольшей статистической мощности. В нашем случае N_p=N=55 кВт.

Из таблицы 10. Приложения 1 выбираем редуктор типоразмера Ц2 – 350 с передаточным числом n_p=9,8, имеющего при частоте вращения быстроходно-го вала 1000 мин^-1 мощность 61,2 кВт.

Для выбора соединительной муфты между двигателем и редуктором опре-деляется номинальный крутящий момент двигателя

=533 Н∙м (3.40)

С учетом коэффициента кратности максимального момента двигателя принимаем расчетный момент муфты

=1066 Н∙м (3.41)

Уточняем скорость движения ленты

=2,63 м/с (3.42)

То есть отличие от принятой скорости ~5%, что допустимо.

Фактическая производительность конвейера

V_Ф=С∙υ_Ф∙к_β∙(0,9∙В-0,05)²= (3.43)

=585∙2,63∙1∙(0,9∙1-0,05)²=1112 м³/ч > 950 м³/ч

Усилие натяжного устройства определится как

S_H=S₅+S₆=21610+22418=44028 H (3.44)

Диаметры концевых и натяжных барабанов

D_K=D_H=0,8∙D_п.б=0,8∙0,5=0,4 м (3.45)

Список использованной литературы:

1. Расчет карьерного транспорта. Ю.А. Яхонтов. Методические указания к выполнению курсовых и дипломных проектов по дисциплине «Транспортные машины». Часть 2. Открытые горные работы. Москвы 2011.

Поиск по сайту: