Степыгин В.И., Чертов Е.Д., Елфимов С.А. Проектирование подъемно-транспортных установок

Подождите немного. Документ загружается.

111

Тяговый расчет конвейера проводят методом обхода его кон-

тура по характерным точкам, подобно рассмотренному выше.

Следует отметить, что для расчета цепных конвейеров необходимо

знать положение точки с минимальной силой натяжения F

min

Для горизонтальных пластинчатых конвейеров F

min

= F

сб

(в

точке сбегания цепи с приводной звездочки). Если конвейер имеет

наклонный участок, то наименьшее натяжение цепи возможно в

точке 1 или 4. Для выяснения положения точки с наименьшим на-

тяжением выполняется приближенный расчет:

min

= F

при q

+ L

) ϖ

> q

min

= F

при q

+ L

) ϖ

< q

H. (2.51)

Определив положение точки с наименьшей силой натяжения,

для пластинчатых конвейеров принимают F

min

= 1000…2000 Н на

одну цепь и методом обхода по контуру вычисляют

последовательно силы сопротивления на всех участках трассы

конвейера. Если наименьшее натяжение F

min

будет определено в

точке 4, то сила натяжения в точке 5

= F

+ W

4–5

= F

min

+ F

зв

– 1), (2.52)

где k

зв

– коэффициент сопротивления на звездочках; для звездочек

на подшипниках качения k

зв

= 1,03…1,04; на подшипниках сколь-

жения k

зв

= 1,05…1,07 (большие значения берутся для тяжелых

условий работы).

Сила натяжения в точке 6

= F

+ W

5–6

= F

+ (q

+ q

) g (L

+ H). (2.53)

Коэффициент сопротивления движению настила для уточнен-

ного расчета

= с (f d

вт

+ 2k)/d

, (2.54)

где с = 1,1…1,2 – коэффициент, учитывающий трение реборд кат-

ков о направляющие; d

вт

– наружный диаметр втулки или валика,

на котором вращается каток или ролик; d

– диаметр катка или ро-

лика; f – коэффициент трения в ступице катка (табл. 2.11); k – ко-

эффициент трения качения (табл. 2.11).

ПЛАСТИНЧАТЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

112

2.11. Значения коэффициентов f и k

f k

Катки

Условия

работы

конвейера

на втулке

(трение

скольжения)

на подшип-

никах каче-

ния

кокильного

литья

с обрезным

ободом

Хорошие

Средние

Тяжелые

0,15

0,20

0,25

0,025

0,040

0,06

0,07

0,09

0,12

0,05

0,06

0,08

Сила натяжения в точке 7 при огибании тяговой цепью криво-

линейной направляющей шины

= F

+ W

6–7

= F

+ F

αϖ

– 1), (2.55)

где e

αϖ

– коэффициент сопротивления на криволинейных шинах

при угле перегиба α.

Сопротивление для загруженной ветви на прямолинейном

участке

7–8

= (q

+ q

)g L

. (2.56)

Сила натяжения набегающей на приводную звездочку ветви

тягового элемента

нб

= F

+ W

7–8

. (2.57)

Силу натяжения в точках 1–4 определяют в обратном по-

рядке:

= F

– W

4–3

= F

min

– g q

+ g q

H; (2.58)

ϖα

. (2.59)

Сила натяжения сбегающей с приводной звездочки ветви тя-

говой цепи

сб

= F

– g q

. (2.60)

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

113

Рассчитав натяжения в характерных точках конвейера, строят

(в масштабе) диаграмму натяжения цепей конвейера.

Определение окружной силы на приводных звездочках

и мощности привода. Окружная сила на ведущих звездочках

является основным параметром для определения мощности

привода. В общем случае окружная сила на приводных звез-

дочках

= F

нб

– F

сб

+ W

зв

+ W

, (2.61)

где W

зв

– сопротивление на ведущих звездочках;

зв

= (F

нб

– F

сб

)(k

зв

– 1); (2.62)

– сопротивление от трения груза о неподвижные борта (только

для конвейеров с неподвижными бортами); приближенно

= h

g ρ ; (2.63)

h – высота неподвижных бортов, м; L

– длина бортов, м; f

– ко-

эффициент трения груза о борта, принимается на 10…30 %

меньше коэффициента трения в состоянии покоя.

Мощность двигателя (кВт) привода при коэффициенте запаса

(ориентировочно k

= 1,15…1,2)

дв

= k

v/(1000η), (2.64)

где η – КПД передачи от двигателя к приводному валу конвейера.

Выбор по каталогу электродвигателя, определение передаточ-

ного числа передаточных механизмов, выбор редуктора, кинема-

тический расчет и расчет режимов пуска проводят в соответствии

с указаниями, приведенными в разд. 2.1.3.

Определение расчетного натяжения тяговой цепи и про-

верка выбранной цепи на прочность. В тяговых цепях вследст-

вие неравномерного их движения, вызванного кинематикой зацеп-

ления цепи со звездочкой, возникают динамические нагрузки. Ди-

намические нагрузки незначительно влияют на мощность привода

пластинчатых конвейеров, но должны быть учтены при расчете

цепи на прочность. С достаточной степенью точности динамиче-

ская сила

ПЛАСТИНЧАТЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

114

дин

= 3j

max

+ q

)L, (2.65)

где j

max

– ускорение движущихся масс и груза, возникающее

вследствие неравномерности движения цепи, м/с

max

2π v

; (2.66)

– коэффициент, учитывающий уменьшение приведенной ходо-

вой части; К

= 1,5 при L < 60 м; К

= 1,0 при L > 60 м; Z – число

зубьев звездочки, определяемое при ориентировочном расчете; t

–

шаг тяговой цепи, м.

При заданной схеме трассы конвейера по результатам

тягового расчета выбирается наибольшая сила натяжения тягового

элемента F

max

= F

) и определяется расчетное значение силы

натяжения тяговой цепи

расч

= F

max

+ F

дин

. (2.67)

Расчетная сила цепей двухцепного конвейера F

расч 2ц

= 0,6 F

расч

По значению расчетной силы, полученной при тяговом расче-

те, проверяют принятые цепи по условию

разр

≥ F

расч

, (2.68)

где F

разр

– разрушающая нагрузка одной цепи (см. прил. П12.1);

– коэффициент запаса прочности цепи; для горизонтальных кон-

вейеров k

= 6…8; для наклонных k

= 8…10.

Затем определяется фактическая скорость движения настила:

= Z t

дв

/(60 u), (2.69)

где n

дв

– частота вращения вала двигателя, мин

–1

; u – передаточное

число привода. В конце уточняется производительность конвейера.

Выбор тормоза. Для наклонных конвейеров тормоз необхо-

димо предусматривать при условии

g(q

+ q

)H > W

. (2.70)

Статический тормозной момент при самопроизвольном об-

ратном ходе ходовой части при выключенном электродвигателе

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

115

т.с

= 0,5

[]

гт0гзв

()ηqH C W qH D−−

, (2.71)

где С

– коэффициент возможного уменьшения сопротивления

движению; С

= 0,6…0,75; D

зв

– диаметр начальной окружности

звездочки, м; η – КПД привода.

Расчетный тормозной момент определяется по формуле

т.р

= К

т.с

, (2.72)

где К

– коэффициент запаса торможения; К

= 1,5…1,75.

Исходя из расчетного тормозного момента по каталогам вы-

бирается тормоз (см. прил. П4).

2.2.3. Рекомендации по расчету валов, осей, выбору

натяжного устройства и проектированию конвейера

При определении нагрузок, действующих на валы и оси, сле-

дует иметь ввиду, что эти нагрузки отличаются от нагрузок на

валы приводных передач аналогичных конструкций. Если в

приводных передачах давление на вал определяется через ок-

ружную силу, то в транспортирующих машинах нагрузки на вал

зависят от натяжения тяговых элементов у соответствующих

звездочек, например, для пластинчатых конвейеров (см. рис.

2.9) приводной вал находится под воздействием радиальной си-

лы F

+ F

и вращающего момента Т = (F

– F

зв

/2; на ось

натяжных звездочек действует только радиальная нагрузка

нат

= F

+ F

Рис. 2.10. Схема к расчету вала цепного конвейера

ПЛАСТИНЧАТЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

116

Расчету вала и оси предшествует их эскизная компоновка с

размещением опор и деталей (звездочек и т.п.). Если на приводной

вал передается вращение через дополнительные (помимо редукто-

ра) передачи, то при расчете валов необходимо учитывать нагруз-

ки от них. Дополнительные нагрузки определяются согласно ме-

тодике расчета соответствующей передачи. Для выяснения на-

правления сил, действующих на вал, составляется схема взаимного

расположения тяговой и приводной передач (рис. 2.10).

Дальнейший порядок расчета вала и оси соответствует реко-

мендациям, приведенным в разд. 2.1.4.

При выборе типа натяжного устройства исходят из того,

что в пластинчатых конвейерах наибольшее распространение по-

лучили винтовые и пружинно-винтовые натяжные устройства. Ход

натяжки l

н.у

= (1,6…2,0)t

или принимается в пределах l

н.у

= 320..1000 мм. При вытяжке цепи в указанных пределах у нее

обычно удаляют два звена. Предварительную силу натяжения цепи

определяют по эмпирической формуле, и она должна быть больше

динамической силы F

дин

нат

= 6000В + 40L, (2.73)

где В и L, м.

Расчет винтового натяжного устройства приведен в разд. 2.1.4.

Проектирование конвейера рекомендуется начинать с разра-

ботки чертежей привода. На конвейерах, имеющих наклонную или

сложную трассу, необходимо предусматривать тормозное устрой-

ство (останов или тормоз). Приводные звездочки изготовляют из

стали, реже чугуна, иногда комбинированными. Профиль зуба

звездочек выполняется согласно ГОСТ 592–81. Для двухцепных

конвейеров, во избежание перекосов цепей, звездочки закрепляют

на валу со строго одинаковым расположением зубьев. Длинные и

тяжело нагруженные конвейеры могут иметь несколько однотип-

ных приводов.

Вначале выполняется чертеж общего вида, на котором про-

ставляют габаритные размеры, указывают взаимное расположение

механизмов и узлов с размерами опорных конструкций. При про-

ектировании натяжного устройства необходимо иметь в виду, что

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

117

у двухцепных конвейеров одна звездочка натяжного устройства

закреплена на валу с помощью шпонки, а другая – свободна для

обеспечения самоустановки по положению шарниров цепи.

2.3. Скребковые конвейеры

Весьма широкое распространение на предприятиях пищевой

промышленности получили скребковые конвейеры, в которых

груз передвигается по неподвижному желобу скребками, соеди-

ненными с движущейся цепью. Их применяют для транспорти-

рования пылевидных, зернистых и кусковых грузов, например

сахара, соли, жома, комбикорма и др. В зависимости от принци-

па перемещения груза и конструктивного исполнения различа-

ют конвейеры с высокими скребками (рис. 2.11, а) и сплошного

волочения, или с погруженными скребками, в которых груз дви-

жется не отдельными порциями перед каждым скребком, а

сплошной массой, заполняющей часть сечения желоба

(рис. 2.11, б).

Рис. 2.11. Схема скребкового конвейера:

а – с высокими скребками; б – с погруженными скребками;

1 – натяжное устройство; 2 – тяговая цепь; 3 – скребки; 4 – приводная

звездочка; 5 – задвижка разгрузочного устройства; 6 – желоб рабочей

ветви конвейера

СКРЕБКОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

118

2.3.1. Скорость цепи. Размеры желоба и скребков

Выбор скорости скребковой цепи. Скорость полотна при-

нимают с учетом свойств груза (абразивности), производительно-

сти и типа конвейера (табл. 2.12).

Определение геометрических размеров желоба и скребков

конвейера. По заданной производительности, выбранной скоро-

сти и физико-механическим свойствам перемещаемого материала

для конвейеров порционного волочения определяют размеры

скребка, а для конвейеров сплошного волочения (с погруженными

скребками) – размеры желоба.

Конвейеры порционного волочения материала. Основные раз-

меры скребков выбирают в зависимости от рода груза и его

свойств, производительности и направления транспортирования.

Задавшись коэффициентом ширины желоба К

, вычисляют

ширину скребка b′

, м:

3600 ψ ρ

КQ

′

, (2.74)

где ψ – обобщенный коэффициент использования сечения желоба;

ψ = 0,01 (β' – β); β' – условный угол; β' = 60° для хорошо сыпучего

2.12. Рекомендуемые скорости скребковых конвейеров

Скорость цепи, м/с,

конвейера волочения

Транспортируемый

материал

порционного сплошного

Мелкозернистые грузы,

зерно

1…2 0,1…0,11

Пылевидные грузы,

мука, крахмал

0,5…1,0 0,25…0,3

Кусковые грузы,

корнеплоды

0,3…0,5 –

Примечание. Меньшие значения относятся к конвейерам с тяговыми

пластинчатыми цепями с большим шагом, бόльшие – к конвейерам,

оснащенным втулочно-роликовыми или круглозвенными цепями.

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

119

груза; β' = 85° для плохо сыпучего; β – угол наклона конвейера;

= b

/ h

= 1,7…6; меньшее значение принимают для сыпучих

грузов и одноцепных конвейеров; К

– коэффициент снижения

производительности в зависимости от угла наклона конвейера

(табл. 2.13).

Полученные значения b

округляют до ближайшего боль-

шего по нормальному ряду 120, 200, 250, 320, 400, 500, 650,

800, 1000 и 1200 мм. При этом проводят проверку ширины

скребка по гранулометрической характеристике транспорти-

руемого груза:

при транспортировании сортированных грузов со средним

размером куска а

ср

– b

≥ (5...7)а

ср

для одноцепных конвейеров,

≥ (3...4)а

ср

для двухцепных конвейеров;

при транспортировании рядовых грузов с наибольшим

размером куска а

max

– b

≥ (3...3,5)а

max

для одноцепных конвейеров,

≥ (2...2,5)а

max

для двухцепных конвейеров.

Скребки для порционного транспортирования бывают высо-

кие и низкие. По форме различают прямоугольные, прямоуголь-

ные со скошенными углами, трапециевидные и дисковые скребки.

Их изготовляют из чугуна, стали, дерева, резины, пяти- или шес-

тислойного резинотканевого ремня и пластмассы. Расстояние ме-

жду скребками принимают равным (3…6)h

Для сыпучих пищевых и сельскохозяйственных грузов разме-

ры скребков рекомендуется выбирать из ряда: 120×71; 150×75;

160×90; 200×100; 260×100.

Желоб конвейера в поперечном сечении изготовляют по фор-

ме скребка из листовой стали, дерева, пластмассы. Зазор между

кромкой скребка и стенкой желоба 2...8 мм.

2.13. Среднее значение К

для скребковых конвейеров

Угол наклона β, °

Транспортируемый

материал

0 10 20 30 35

Легкосыпучий

Плохосыпучий,

кусковой

0,85

0,65

0,5

0,75

–

0,6

СКРЕБКОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

120

Конвейеры с погруженными скребками. В отличие от конвей-

ера с высокими скребками для порционного перемещения груз в

конвейерах с погруженными скребками перемещается сплошным

потоком. Скребковые конвейеры сплошного волочения можно ис-

пользовать при любом направлении транспортирования, при этом

при наклоне до 12° применяются плоские скребки, при наклоне

больше 12° – С-, Г-, Н-образные контурные скребки.

Площадь поперечного сечения желоба, м

жж

3600 ρ

(2.75)

где b

и h

– соответственно ширина и высота желоба; опти-

мальное значение h

= 0,4…0,8; К

= К

– коэффициент

производительности; К

= 0,85…0,9 – коэффициент, учитывающий

объем желоба, занимаемый скребками и цепью; К

= = 1,05…1,1 –

коэффициент уплотнения груза в желобе; К

– коэффициент, учи-

тывающий отставание груза от цепи со скребками (табл. 2.14).

При наклонном транспортировании зернистых грузов, как по-

казывают результаты опытов, коэффициент производительности

= 0,75…0,9 и зависит от скорости конвейера. При скорости

v > 0,8 м/с нарушается сплошность потока, снижается производи-

тельность и увеличивается энергоемкость. Рекомендуемая скорость

2.14. Значение коэффициента К

Угол наклона конвейера, °,

при v = 0,3 м/с

Транспортируемый

материал

0…20 20…90

Пылевидный (мука,

крахмал, цемент)

Зернистый (сахарный

песок, зерно, соль, сода)

Мелкокусковой

(комбикорма,

гранулированный жом)

0,8

0,9

0,1

0,5

0,75

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ