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

Подождите немного. Документ загружается.

2.6. Ориентировочные значения линейных масс

для ленточных конвейеров

Ширина резинотканевой ленты, мм

Распределенные

массы роликовых

опор и ленты, кг/м

400 500 650 800 1000 1200 1400 1600 2000

3,7 4,7 6,2 8,2 14,3 17,4 20,4 27,5 34,2

гр

8,2 8,4 9,8 19,6 22,6 27,1 32,6 34,1 63,7

2,5 2,75 4,3 7,2 8,7 12,5 17,4 18,4 29,0

Распределенные массы ленты и вращающихся частей предва-

рительно можно выбрать по табл. 2.6.

При транспортировании сыпучего груза его распределенная

масса

= Q/v, (2.5)

при транспортировании штучных грузов

= G/t, (2.6)

где G – масса одной единицы груза, кг; t – средний шаг уложенно-

го груза, м.

Тяговый расчет конвейера производится с целью определения

натяжения ленты в отдельных точках трассы. Он необходим для

определения прочности тяговых органов. Его удобнее всего вы-

полнять методом обхода по контуру, начав расчет натяжения лен-

ты с какой-то точки, возвращаются к ней при полном обходе по

контуру трассы конвейера.

В большинстве случаев эта точка находится в месте набегания

ленты на концевой барабан, где ожидается наименьшее натяжение

ленты. Если в самом начале тягового расчета место нахождения

точки наименьшего натяжения ленты установить невозможно, то

за начало отсчета можно принять любую из точек.

На рис. 2.2 приведена схема трассы ленточного наклонно-

горизонтального конвейера и отмечены точки, в которых следует

определять натяжение ленты. Предположим, что минимальное на-

тяжение ожидается в точке 1, с которой и начнем тяговый расчет.

ЛЕНТОЧНЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

Рис. 2.2. Схема трассы ленточного конвейера

Наименьшая сила натяжения ленты равна силе предварительного

натяжения ленты:

= F

min

. (2.7)

В ленточных конвейерах невозможно задать предварительное

натяжение, так как оно зависит от тяговой силы на ведущем бара-

бане, которое находится только после тягового расчета. Оставим

пока численное значение F

неизвестным, и будем выражать натя-

жение ленты в последующих точках.

Сила натяжения ленты в точке 2 (набегания холостой ветви на

отклоняющий барабан) будет складываться из сил натяжения F

сопротивлений движению ленты W

1–2

по холостым роликоопорам

на участке 1–2 длиной L

= F

+ W

1–2

= F

+ (q

+ q

)gL

ϖ, (2.8)

где ϖ – коэффициент сопротивления движению (табл. 2.7).

Сила натяжения ленты в точке 3 (схода ленты с отклоняющего

барабана)

= k F

, (2.9)

где k – коэффициент увеличения силы натяжения при огибании

барабана; k = 1,05…1,06 при угле обхвата 180°; k = 1,03…1,04

при угле обхвата 90° и более; k = 1,02…1,03 при угле обхвата

менее 90°.

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

2.7. Коэффициент сопротивления движению ленты ϖ

Желобчатые роликоопоры

Условия работы конвейера

Прямые

роликоопоры

L ≤ 100 м L ≥ 100 м

Хорошие (в сухом, чис-

том помещении, без пыли)

Средние (в сухом поме-

щении с небольшим содер-

жанием абразивной пыли)

Тяжелые (летом, на от-

крытом воздухе)

То же, зимой

0,018

0,022

0,03

0,04

0,02

0,025

0,035

0,045

0,018

0,022

0,032

0,042

Натяжение ленты в точке 4

= F

+ W

3–4

. (2.10)

Сопротивление W

3–4

включает составляющие, связанную с

преодолением трения на роликовых опорах W'

3–4

и веса ленты на

участке 3–4 W"

3–4

= W'

3–4

± W"

3–4

= (q

+ q

)g L

ϖ ± q

g. (2.11)

Знак «+» ставится при движении ленты на подъем, а знак «–»

при движении ленты на спуск.

Сила натяжения ленты в точке 5 (сбегания ленты с концевого

барабана)

= k F

. (2.12)

Сила натяжения в точке 6 (точке загрузки материала на ленту)

= F

+ F

заг

. (2.13)

Сопротивление при загрузке материала на ленту зависит от

производительности Q, скорости v ленты, начальной скорости v

груза, трения частиц груза о ленту, о борта направляющего лотка

воронки и других факторов. Особенно велика сила сопротивления

для конвейеров большой производительности с высокой скоро-

ЛЕНТОЧНЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

стью движения ленты. С некоторыми допущениями F

заг

можно оп-

ределить по уравнению

(

)

заг

vvvQF −= (2.14)

Скорость v

падения груза на ленту рассчитывают по прибли-

женной формуле

()

β+ααλ≈

жжгн

cossin2,3 gRv

, (2.15)

где λ – коэффициент истечения; для сухого сахара-песка, сортиро-

ванных мелкокусковых материалов и зерна λ = 0,55…0,65; R

–

гидравлический радиус отверстия истечения; R

= А

от

/ П

от

; А

от

– соответственно площадь и периметр отверстия истечения;

– угол наклона спускного желоба; α

= ϕ

+ (10…15°); ϕ

= arctg f; f – коэффициент внешнего трения (см. прил. П11).

При выборе или проектировании загрузочного устройства

следует стремиться, чтобы v

≈ v, тогда F

заг

= 0.

Сила натяжения ленты в точке 7

= F

+ W

5–6

+ (q

+ q

гр

+ q

)g L

ϖ ± (q

+ q

) g. (2.16)

Сила натяжения ленты в точке 8

= kF

. (2.17)

Сила натяжения в точке 9 набегания ленты на приводной барабан

= F

+ W

8–9

= F

+ (q

+ q

гр

+ q

г.

) g L

ϖ. (2.18)

Подставив в последнее выражение последовательно F

, F

,…,F

, получим

= K

+ ΣW, (2.19)

где K

– произведение всех коэффициентов k; ΣW – сумма сопро-

тивлений движению ленты на всех участках.

Для определения силы натяжения F

воспользуемся формул-

лой Эйлера, связывающей натяжение набегающей F

и сбегающей

ветвей ленты,

= F

fα

. (2.20)

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

Значения α, f и e

fα

приведены в прил. П11.

Значение F

получается совместным решением уравнений

(2.19) и (2.20):

−

≥

∑

Зная F

, можно определить силы во всех точках контура и по-

строить эпюру натяжения ленты.

Натяжение тягового элемента проверяется, исходя из величи-

ны допустимого провисания ленты на груженной ветви:

н min

≥ (4...5)(q

гр

+ q

) g l

, (2.21)

где F

н min

– наименьшее значение силы натяжения прорезиненной

ленты на грузовой ветви.

Толщина конвейерной ленты определяется толщиной и коли-

чеством тканевых прокладок, а также толщиной резиновых обкла-

док (верхней и нижней). Количество прокладок ленты подсчиты-

вается из условия прочности тканевой ленты на разрыв:

= F

max

/σ

, (2.22)

где F

max

– максимальная сила натяжения ленты. Обычно это натя-

жение набегающей на приводной барабан ветви F

; K

– коэффици-

ент запаса прочности ленты (табл. 2.8); σ

– предел прочности на

разрыв одной прокладки ленты (см. прил. П8.2).

Полученное значение i

уточняется по прил. П8.1, а затем оп-

ределяется толщина ленты

δ =δ

+ δ

, (2.23)

2.8. Коэффициент запаса прочности ленты K

Вид трассы конвейера

Лента

горизонтальная наклонная

Бельтинговая

Синтетическая

Резинотросовая

11…12

9…10

ЛЕНТОЧНЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

где δ

– толщина прокладки; δ

– толщина верхней (рабочей) об-

кладки; δ

– толщина нижней обкладки. Значения δ

, δ

и δ

приве-

дены в прил. П8.1.

2.1.3. Проектирование привода конвейера

Проектирование привода конвейера заключается в расчете и

выборе двигателя, редуктора, муфт и других элементов приводной

станции. Приводную станцию целесообразнее компоновать на об-

щей раме.

Выбор электродвигателя. Потребная мощность электродви-

гателя конвейера, кВт,

1000

дв

≥

(2.24)

где W

= F

max

– F

– окружная (тяговая) сила на приводном бара-

бане, Н; v – скорость конвейера; η – КПД передаточного меха-

низма привода конвейера; предварительно можно принять η =

= 0,9…0,95.

По полученной мощности выбираем стандартный электродви-

гатель (см. прил. П2). В конвейерах используют двигатели общего

назначения серии АИР. Выбирая двигатель, следует учитывать,

что при одной и той же мощности двигатели с большей частотой

вращения имеют меньшую массу, поэтому они предпочтительнее.

Окончательный выбор частоты вращения проводят после кинема-

тического расчета.

Определение размеров барабанов конвейера. При изгибе

ленты на барабане (приводном, натяжном, поворотном и откло-

няющем) внутренние слои ленты подвергаются сжатию, а наруж-

ные – растяжению. Между слоями возникают касательные напря-

жения, которые тем больше, чем меньше диаметр барабана D

Максимальное натяжение лента имеет на приводном барабане, по-

этому для уменьшения напряжений изгиба его диаметр желатель-

но принимать наибольшим. При использовании резинотканевой

ленты

= K

, (2.25)

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

где K

– коэффициент, зависящий от типа барабана; для приводно-

го K

= 1,0…1,1, для натяжного K

= 0,8…0,9, для отклоняющего

= 0,5; K

– коэффициент, зависящий от прочности тканевых

прокладок (см. прил. П8.1). Меньшие значения K

принимают для

лент малой ширины.

При использовании стальной ленты

= (800...1200)δ,

где δ – толщина ленты.

Диаметры барабанов округляют до стандартных значений (см.

прил. П9), длину всех барабанов принимают на 0,1…0,12 м боль-

ше ширины ленты.

Правильность выбора диаметра барабана проверяют по сред-

нему давлению q

ср

= 100…110 кПа:

ср

360

πα

qfB

≥

, (2.26)

где W

– окружная, тяговая сила на приводном барабане, кН; α –

угол обхвата барабана лентой, °; f – коэффициент сцепления ленты

с барабаном, см. прил. П11; B – ширина ленты.

Кинематический расчет. Частота вращения приводного ба-

рабана

= 60v/(πD

). (2.27)

Передаточное число привода определяется для каждой часто-

ты вращения выбранного по мощности электродвигателя:

u = n

дв

. (2.28)

В качестве передаточного механизма привода конвейера об-

щего назначения используют стандартные редукторы, поэтому по

полученному передаточному числу выбирается стандартный ре-

дуктор. При этом мощность, которую может передать редуктор,

должна быть больше мощности электродвигателя на 15...25 %.

Схему исполнения редуктора выбирают в зависимости от компо-

новки приводной станции. Если расположение привода не стесне-

но габаритными размерами, то экономически целесообразно при-

ЛЕНТОЧНЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

менение цилиндрического редуктора. Когда невозможно ограни-

читься одним редуктором, полученное передаточное число следует

разделить между несколькими ступенями:

u = u

ред

где по u

, u

и т.д. обычно рассчитывают открытые передачи.

Для анализа кинематической схемы привода расчеты жела-

тельно свести в таблицу (форма 2.1).

Отклонение передаточного числа принятого стандартного ре-

дуктора от заданного не должно превышать ±7 %. Если эта разни-

ца больше, то определяют фактическую скорость ленты и уточня-

ют ранее выполненный расчет (в крайнем случае, изменяют диа-

метр приводного барабана, это изменение следует производить,

соблюдая нормативные значения, обеспечивающие заданную про-

изводительность).

Анализируя полученные параметры электродвигателя и ре-

дуктора (массу, габаритные размеры, и т.п.), окончательно выби-

рают электродвигатель и редуктор и выписывают их технические

характеристики, габаритные и присоединительные размеры.

Форма 2.1

Частота

вращения

электро-

двигателя,

мин

-1

(синхронная/

фактическая)

Передаточ-

ное число

привода u

Типо-

размер

редук-

тора

Переда-

точное

число

редук-

тора u

Вращаю-

щий

момент на

тихоходном

валу ре-

дуктора,

Н⋅м

Масса

редукто-

ра, кг

750/

1000/

1500/

3000/

Проверка электродвигателя на пусковой режим. Пусковой

момент, приведенный к валу двигателя,

пуск

= Т

ст

+ Т

ин 1

+ Т

ин 2

, (2.29)

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

где Т

ст

– статический момент, приведенный к валу двигателя; Т

ин 1

–

момент от сил инерции вращающихся деталей привода, приведенный

к валу двигателя; Т

ин 2

– момент от сил инерции поступательно дви-

жущихся груза и ленты, приведенный к валу двигателя.

Статический момент, приведенный к валу двигателя,

0б

ст

2η

, (2.30)

где W

– тяговая сила на барабане; u – общее передаточное число

привода; η – КПД привода; D

– диаметр приводного барабана.

Момент Т

ин 1

определяется по зависимости:

рм

ин1 дв

1,15

375

GD GD

Тn

= , (2.31)

где GD

– маховый момент ротора; GD

– маховый момент муф-

ты; t

– время пуска конвейера, рекомендуется принимать t

= 5...7 с.

Момент от сил инерции поступательно движущихся груза и

ленты

гб

ин 2

(2)

2η

qqLvD

gu t

, (2.32)

где L – общая длина конвейера, м.

Проверка электродвигателя на перегрузку в период пуска.

Коэффициент перегрузки выбранного электродвигателя

ψ = (Т

пуск

/Т

ном

) ≤ [ψ], (2.33)

где Т

ном

= 9450 P

дв

– номинальный момент двигателя; [ψ] =

= Т

/Т

– коэффициент перегрузки (см. прил. П2.6).

Выбор тормоза (останова). Для наклонных и плосконаклон-

ных конвейеров в некоторых случаях приводы должны включать

тормоз или останов для остановки конвейера после выключения

электродвигателя. Стопорные устройства в приводах наклонных

конвейеров применяют для предотвращения самопроизвольного

ЛЕНТОЧНЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

обратного движения ленты под действием составляющей веса мате-

риала на груженой ветви; а в горизонтальном конвейере – для

уменьшения периода выбега во избежание засыпки узла перегрузки.

Тормоз (или останов) необходимо предусматривать при условии

g(q

+ q

) L

sin β >Σ W, (2.34)

где g(q

+ q

) L

sin β – вертикальная составляющая весов груза и

ленты на наклонном участке конвейера; Σ W – суммарное сопро-

тивление движению на всех участках конвейера; Σ W = F

нб

– F

сб

Вращающий момент от веса груза, по которому подбирается

тормоз (или останов) и проводится его проверочный расчет,

= [(q

+ q

) g L

sin β – Σ W]D

/2. (2.35)

2.1.4. Прочностные расчеты

Отдельные элементы конвейера не могут быть подобраны по

стандартам и нормалям, поэтому их основные параметры получа-

ют из проектного (иногда проверочного) расчета. К таким элемен-

там относятся: узлы приводного барабана, концевого барабана,

отклоняющих барабанов, роликовых опор; натяжное устройство.

Рама привода и металлоконструкция конвейера несут небольшие

нагрузки, поэтому размеры этих элементов конвейера получают

конструктивно.

Расчет узлов приводного и концевого барабанов. Прежде

чем приступить к расчету деталей узла приводного барабана, не-

обходимо четко представить конструкцию рассматриваемого узла.

Наиболее нагруженными деталями, подлежащими расчету, явля-

ются вал барабана, подшипники и шпонки.

Вал барабана рассчитывают в такой последовательности.

1. Составляют монтажную и расчетную схемы нагружения ва-

ла. Монтажная схема определяет конструкцию вала, размещение

опор, наличие и размещение деталей, передающих нагрузку, на-

правление действующих нагрузок. Без монтажной схемы расчетная

схема вала не связана с конструкцией. При составлении расчетной

схемы вал представляют как балку на двух опорах, нагруженную

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ