Плютов Ю.А., Карепов В.А., Щелконогов П.В. Транспортные машины. Учебное пособие для практических занятий

Подождите немного. Документ загружается.

3. КОНВЕЙЕРНЫЙ ТРАНСПОРТ



Расчеты транспортных машин открытых горных разработок. Учеб. пособие для практических занятий

-101-

Целью расчета является определение параметров крутонаклонного

конвейера в зависимости от заданных условий эксплуатации.

Исходные данные: годовая производительность карьера; параметры,

характеризующие режим работы предприятия; физико-механические свойст-

ва транспортируемых грузов; расстояние транспортирования груза; условия

работы конвейера.

Особенности конструкций. Конвейеры, способные транспортировать

насыпные грузы под углами более 18°, называются крутонаклонными.

Применение на открытых разработках крутонаклонных конвейеров в

качестве подъемных из карьеров и расположение их на нерабочем борту, в

траншее или в пройденном по породам наклонном стволе позволяет при той

же требуемой высоте подъема сократить длину транспортирования и значи-

тельно уменьшить объем горно-капитальных работ. Однако, несмотря на

большое число разработанных типов крутонаклонных конвейеров, универ-

сальные и вполне надежные в эксплуатации конструкции этих конвейеров

пока не созданы. Вместе с тем имеющиеся и проверенные на практике типы

крутонаклонных конвейеров могут, в первую очередь, найти достаточно эф-

фективное применение в качестве транспортного средства на расположенных

на поверхности карьеров обогатительных и агломерационных фабриках,

складах полезного ископаемого и пр.

Основными отличительными признаком крутонаклонных конвейеров

является способ удержания груза на ленте от скатывания и скольжения вниз.

По этому признаку различают конвейеры:

1) с повышенным коэффициентом трения груза о ленту (рис. 3.7

);

2) с повышенным нормальным давлением между грузом и лентой

(рис. 3.8

, рис. 3.9);

3) с элементами подпора (рис. 3.10

, рис. 3.11).

Примером конвейерных лент с повышенным коэффициентом трения

являются ленты с привулканизированными на их рабочей поверхности невы-

сокими (обычно до 20−30 мм) резиновыми выступами-рифами (рис. 3.7

Взаимное расположение рифов выполняется таким образом, чтобы на по-

рожняковой ветви лента могла свободно катиться по роликоопорам.

В зависимости от рода перемещаемых грузов рифленая лента позволяет

увеличивать угол наклона конвейера на два-три или несколько градусов. По-

вышение нормального давления между слоем груза и лентой достигается на

конвейерах с глубоким лотком, образуемым многороликовыми (дисковыми)

подвесными роликоопорами (рис. 3.8

). В пункте погрузки роликоопоры крепят-

ся на раздвинутых точках подвеса (1-1), а затем лента переходит на линейные

роликоопоры со сближенными точками подвеса (2-2), вследствие чего сила,

сжимающая слой груза, возрастает. Однако остающаяся открытой поверхность

слоя груза ограничивает возможность значительного увеличения угла наклона.

3. КОНВЕЙЕРНЫЙ ТРАНСПОРТ

3.4. Расчет крутонаклонных конвейеров



Расчеты транспортных машин открытых горных разработок. Учеб. пособие для практических занятий

-102-

Рис. 3.7. Типы рифленых лент

Рис. 3.8. Шарнирно-подвесные роликоопоры для ленточного

конвейера с повышенным углом наклона

Конвейеры второй группы находят применение в легких условиях работы

и при небольшой производительности. На рис. 3.10

показаны поперечные и

продольные сечения по ленточному конвейеру с привулканизированными пар-

ными резиновыми лопастями. Порожняковая ветвь поддерживается роликами в

виде трех закрепленных на оси дисков. Производительность конвейера зависит

не только от размеров и формы лопастей, но и от угла наклона и угла откоса пе-

ремещаемого груза, уменьшаясь с увеличением первого и возрастая с увеличе-

нием второго. К той же группе ленточных конвейеров с привулканизированны-

ми поперечными перегородками и гофрированными бортами относится «ящич-

ный» конвейер (рис. 3.11

). При огибании приводного и натяжного барабанов

бортовые гофры распрямляются, порожняковая ветвь катится свободными

краями по роликоопорам, состоящим из двух закрепленных на оси боковых

дисков. На конвейерах этого типа высота перегородок составляет 400 мм.

3. КОНВЕЙЕРНЫЙ ТРАНСПОРТ

3.4. Расчет крутонаклонных конвейеров



Расчеты транспортных машин открытых горных разработок. Учеб. пособие для практических занятий

-103-

Рис. 3.9. Схемы ленточных конвейеров с прижимными лентами:

а − конвейер УкрНИИпроекта для угля;

б − конвейер на стреле роторного экскаватора для породы;

1, 2 − соответственно, грузонесущая и прижимная лента;

3 − прижимные ролики; 4, 5 − соответственно, натяжные

и приводные барабаны

Рис. 3.10. Сечения крутонаклонного ленточного конвейера

с привулканизированными лопастями: а − лента шириной 800 мм;

б − лента шириной 1000 мм; в − порожняковая ветвь конвейера;

г − график теоретической производительности конвейера с лентой шириной 1000 мм

в зависимости от угла наклона β и угла естественного откоса груза φ

3. КОНВЕЙЕРНЫЙ ТРАНСПОРТ

3.4. Расчет крутонаклонных конвейеров



Расчеты транспортных машин открытых горных разработок. Учеб. пособие для практических занятий

-104-

Рис. 3.11. Ленточный крутонаклонный конвейер

с привулканизированными перегородками и гофрированными бортами

Особенности расчета. Расчет крутонаклонных конвейеров с рифле-

ными лентами и глубоким лотком ничем не отличается от расчета ленточного

конвейера (см. § 3.1). Коэффициент К

принимается равным 0,92−0,83

(меньшее значение соответствует большому углу наклона конвейера).

При расчете крутонаклонного конвейера с прижимной лентой значения

коэффициента К

= 0,70−0,56. Необходимое давление р прижимных роликов

на ленту, отнесенное к 1 м длины конвейера, определяется из условия

,βcosω

ω2

)βcos

ωβ(sin

п.л

⋅

′

⋅−

′

⋅

′

−

≥ q

(108)

где q

п.л

− линейная сила тяжести прижимной ленты, Н/м; ω

′′

− коэффициент

трения между грузом и лентами, ω

′′

= 0,3−0,5.

Наибольшее тяговое усилие, которое может передать прижимная лента

и по которому рассчитывается мощность привода, вычисляют по формуле

ω)βsin(

п.лло

п.л

′

⋅⋅⋅+= LqрW

. (109)

Конвейеры с подпорными элементами используют на коротких (до

100 м) трассах перемещения грузов с а

max

≤ 150 мм. Рекомендуемые значения

высоты перегородок h

= 0,2−0,4 м, угла наклона конвейера β ≤ 45°, скорости

движения груза υ ≤ 2 м/с при расстоянии между перегородками l

= 0,3−0,7 м.

По результатам расчетов ленточных, ленточно-канатных, ленточно-

тележечных и крутонаклонных конвейеров с помощью справочников и ката-

логов выбирается стандартное оборудование приводных и натяжных стан-

ций, опорных устройств и т. д.



Расчеты транспортных машин открытых горных разработок. Учеб. пособие для практических занятий

-105-

По принципу действия и типу применяемого оборудования гидро-

транспортные установки делятся на напорные и самотечные. В первых пере-

мещение гидросмеси осуществляется по трубам при давлении выше атмо-

сферного, создаваемого насосами. Во вторых перемещение гидросмеси про-

изводится по желобам, лоткам или канавам при атмосферном давлении. Гид-

ротранспорт применяется как при экскаваторном, так и при гидромонитор-

ном способе разрушения забоя. Основными достоинствами гидротранспор-

тирования являются высокая производительность, непрерывность и автома-

тичность действия. К недостаткам относят высокую энергоемкость, ограни-

чение области применения по физико-механическим свойствам грузов и

климатическим условиям.

Целью расчета является определение производительности, напора и

мощности двигателя насосной установки для заданных условий транспорти-

рования груза.

К исходным данным относятся: часовая производительность по твер-

дой фракции; физико-механические свойства груза; расстояние транспорти-

рования и высота подъема груза.

Расчет напорного транспорта включает:

1) определение расхода гидросмеси;

2) установление диаметра трубопровода;

3) расчет сопротивления движению гидросмеси по трубопроводу;

4) определение напора и мощности двигателя насосной станции.

Определение расхода гидросмеси. Объемный расход гидросмеси V

/ч, вычисляют по формуле

⋅

, (110)

где Q − производительность по твердой фракции, т/ч; γ − насыпная плотность

твердой фракции, т/м

; S − концентрация гидросмеси.

Концентрация гидросмеси (отношение объема твердой фракции к об-

щему объему гидросмеси) зависит от крупности и плотности твердой фрак-

ции. Она уменьшается с увеличением той и другой. Так, при транспортиро-

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТРАНСПОРТ

4.1. Расчет напорного транспорта



Расчеты транспортных машин открытых горных разработок. Учеб. пособие для практических занятий

-106-

вании крупно- и мелкозернистого угля максимальная концентрация достига-

ет 0,4−0,5, а для гравийно-песчаных грунтов − 0,15−0,2.

Определение диаметра трубопровода. Ориентировочное значение

диаметра трубопровода Д

ор

, мм, рассчитывается по максимальному размеру

куска:

maxор

)0,35,2( аД ÷≥

. (111)

Полученное значение Д

ор

округляют до ближайшего стандартного Д и

в зависимости от вида транспортируемого материала определяют критиче-

скую скорость гидросмеси υ

кр

(табл. 4.1).

Таблица 4.1

Значения критической (минимальной) скорости гидросмеси, м/с

Стандартный

диаметр

трубопровода

Д, мм

Вид транспортируемого груза

Глинистые

материалы

Песчанисто-

глинистые

материалы

Песок (50

)

и гравий

с небольшим

содержанием

глинистых

материалов

Гравий,

щебень

Рядовой

уголь

200

1,6

1,9

2,4

3,0

2,0

300

1,8

2,1

2,9

3,6

2,5

400

2,2

2,4

3,4

4,3

3,0

500

2,5

3,0

3,8

4,8

3,3

600

2,7

3,2

4,1

5,3

3,6

700

3,0

3,5

4,4

5,7

3,8

800

3,2

3,7

4,9

6,1

4,1

Для нормальной работы гидротранспортной установки (обеспечение

турбулентности потока) рабочую скорость гидросмеси принимают равной

кр

1,2)υ(1,15υ −=

. (112)

При υ < υ

кр

происходит заиливание труб, а при υ > 1,2υ

кр

возрастает

расход энергии и ускоряется износ трубопровода.

Принятый стандартный диаметр трубопровода Д, м, проверяют по ус-

ловию обеспечения заданной производительности:

019,0

Д =

, (113)

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТРАНСПОРТ

4.1. Расчет напорного транспорта



Расчеты транспортных машин открытых горных разработок. Учеб. пособие для практических занятий

-107-

)1,1

1( ДД ÷=

. (114)

Если данное условие не выполняется, то необходимо выбрать другое

значение диаметра трубопровода и произвести пересчет рабочей скорости

гидросмеси.

Определение сопротивления движению гидросмеси по трубопрово-

ду. Удельные потери напора i

, м/м, при движении чистой воды на 1 м длины

трубопровода вычисляют по формуле Дарси-Вейсбаха:

Дg

⋅

υλ

, (115)

где λ

− коэффициент гидравлических сопротивлений при движении по тру-

бопроводу чистой воды:

Д, м

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,018 0,0165 0,0155 0,015 0,0145 0,0135 0,013

Удельные потери напора при движении гидросмеси на 1 м длины тру-

бопровода составят

вг

ог

γυ

)γγ(

⋅⋅ϕ⋅

−⋅

Дg

, (116)

где γ

− плотность гидросмеси, т/м

;1)1γ(γ

+−= S

(117)

− плотность воды, т/м

; k

−

эмпирический коэффициент (для породы

k = 1,4, для угля k = 1,9); φ

−

коэффициент сопротивления при свободном па-

дении частиц твердого в воде,

1γ

66,0

65,0

−

=ϕ

(118)

Определение напора и мощности двигателя насосной установки. Не-

обходимый напор Н

нап

, м, для перемещения гидросмеси находят по формуле

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТРАНСПОРТ

4.1. Расчет напорного транспорта



Расчеты транспортных машин открытых горных разработок. Учеб. пособие для практических занятий

-108-

нап

НН ⋅⋅+⋅±=

, (119)

где Н − геодезическая высота подъема «+» (глубина спуска «−»), м; ε − коэф-

фициент, учитывающий местные потери в трубопроводе, ε = 1,05−1,10.

Потребную мощность двигателя напорной установки N

дв

, кВт, опреде-

ляют по формуле

НV

КN ⋅

⋅

⋅⋅

η6003

напгг

здв

, (120)

где К

− коэффициент запаса мощности, К

= 1,10−1,15; η − КПД двигателя,

η = 0,92−0,94.

С помощью справочной литературы по найденным значениям V

, Н

нап

дв

выбирают типоразмер рабочей насосной установки.

Пример расчета. Выполнить расчет напорной гидротранспортной ус-

тановки, используя следующие исходные данные:

производительность по твердой фракции Q = 1500 т/ч;

вид транспортируемого материала − гравийно-песчанистый с содержа-

нием глины;

насыпная плотность твердой фракции γ = 2,5 т/м

;

плотность воды γ

= 1,0 т/м

;

максимальный размер куска а

max

= 85 мм;

расстояние транспортирования груза L = 600 м;

высота подъема груза Н = 25 м.

1. Объемный расход гидросмеси составляет

/чм0003

2,05

5001

⋅

где S = 0,2 − концентрация гидросмеси для гравийно-песчанистых грунтов.

2. Рассчитываем ориентировочное значение диаметра трубопровода:

2558533

maxор

=⋅=⋅=

аД

мм.

По табл. 4.1

для данного типа груза и Д = 300 мм принимаем критиче-

скую скорость гидросмеси υ

кр

= 2,9 м/с.

3. Определяем рабочую скорость гидросмеси:

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТРАНСПОРТ

4.1. Расчет напорного транспорта



Расчеты транспортных машин открытых горных разработок. Учеб. пособие для практических занятий

-109-

5,348,39,22,1υ ≈=⋅=

м/с.

Осуществляем проверку диаметра трубопровода по условию обеспече-

ния заданной производительности:

556,0

5,3

0003

019,0

===

м;

300 < 556 − условие не выполняется.

Принимаем диаметр трубопровода Д = 600 м, критическую скорость

кр

= 4,1 м/с (табл. 4.1) и определяем рабочую скорость гидросмеси:

592,41,42,1υ ≈=⋅=

м/с.

Вновь производим проверку:

465,0

0003

019,0

==Д

м;

512,0465,0)1,11(

÷=÷= ДД

м − условие не выполняется.

Принимаем диаметр трубопровода Д = 500 мм, критическую скорость

кр

= 3,8 м/с и повторяем расчеты:

56,48,32,1υ =⋅=

м/с;

487,0

56,4

0003

019,0

==Д

м;

536,0487,0)1,11(

−=÷= ДД

м − условие выполняется.

Для последующих расчетов окончательно принимаем Д = 500 мм и

υ = 4,56 м/с.

4. Удельные потери напора при движении гидросмеси на 1 м длины

трубопровода определяем по формуле

м/м,217,0

156,459,04,1

)13,1(5,081,9

3,1

032,0

γυ

)γγ(

вг

ог

⋅⋅⋅

−⋅

+⋅=

⋅⋅ϕ⋅

−⋅

Дg

где

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТРАНСПОРТ

4.1. Расчет напорного транспорта



Расчеты транспортных машин открытых горных разработок. Учеб. пособие для практических занятий

-110-

032,0

5,081,92

56,4015,0

υλ

⋅⋅

⋅

Дg

м/м;

;/м3,11)15,2(2,01)1γ(γ

=+−=+−= S

.59,0

15,2

66,0

65,0

1γ

66,0

65,0

−

=ϕ

5. Рассчитываем напор насосной установки:

169217,060005,1

3,1

25ε

нап

=⋅⋅+⋅=⋅⋅+⋅+= iLНН

м.

6. Вычисляем мощность привода насосной установки:

147281,9

92,06003

1693,10003

1,1

η6003

напгг

здв

=⋅

⋅

⋅⋅

=⋅

⋅

⋅⋅

⋅= g

НV

КN

кВт.

По полученным расчетным значениям V

, Н

нап

и N

дв

выбираем тип и ко-

личество насосов.

Целью расчета является определение производительности гидротранс-

портной установки и минимального уклона гидропривода.

К исходным данным относятся: часовая производительность по твер-

дой фракции; физико-механические свойства груза; тип гидропровода.

Расчет самотечного транспорта включает определение расхода гидро-

смеси и минимального уклона гидропровода.

Определение расхода гидросмеси. Расчет производится по формуле

(110)

Определение минимального уклона гидропровода. Преобразовав из-

вестную формулу Шези, получают

⋅

(121)