Тарнопольский А.В., Курносов Н.Е. и др. Проектирование ленточного конвейера

Подождите немного. Документ загружается.

венно оказывать влияние на конструкцию машины. Плотность грузов не-

обходимо учитывать при расчета машин на прочность, а абразивность –

при расчете на износостойкость. Для борьбы со слеживаемостью в маши-

нах устраиваются механические или вибрационные рыхлители. Взрыво-

опасность, самовозгораемость и ядовитость грузов учитываются по специ-

альным техническим нормам и условиям безопасности.

При разработке и выборе типа конвейера необходимо учитывать ус-

ловия производства работ и, в частности, характеристику трассы и транс-

портируемых грузов.

Табл. 2.1 – Характеристика насыпных грузов

Грузы

Насыпная

плотность

, т/м

Угол есте-

ственного от-

коса в покое,

град

Коэффициент трения

в состоянии покоя

Группа

абра-

зивно-

сти

по стали

по резине

Опилки древесные сухие

0,2…0,3

40…45

0,8

0,65

Торф кусковой сухой

0,3…0,5

32…45

0,6

0,7

Пшеница, ячмень, рожь

0,6…0,8

30…35

0,6

0,7

Овес

0,5…0,6

28…35

0,58

0,65

Мука пшеничная

0,5…0,6

50…55

0,6…0,7

0,75

Зола сухая

0,6...0,9

40…50

0,65

0,75

Картофель

0,6…0,8

30…40

0,51

0,58

Цемент сухой

1,0…1,5

30…40

0,65

0,64

Земля- грунтовая сухая

1,1…1,6

30…40

0,8

0,82

Гипс порошкообразный

1,2…1,4

30…40

0,78

0,61

Песок сухой

1,4…1,65

35…40

0,7…0,8

0,56

Глина сухая

1,6…1,8

40…45

0,75

0,8

Гравий рядовой

1,5…1,8

30…45

0,8

0,9

Уголь каменный кусковой

0,65…0,8

30…45

0,5…0,8

0,6

Шлак каменноугольный

0,6…0,9

35…40

0,7

0,6

Земля формовочная

1,25…1,3

30…45

0,7

0,6

Кокс среднекусковой

0,4…0,5

30…50

0,9

0,8

Известняк мелкокусковой

1,4...1,7

35…40

0,6

0,7

Щебень сухой

1,5…1,8

35…45

0,74

0,6

Агломерат железной руды

1,6…2,0

30…50

0,8…1,0

0,9

Руда железная, мелко- и

среднекусковая

2,0…3,5

35…40

1,2

1,0

3 Общая теория расчета производительности и мощности

транспортирующих машин

В практической инженерной деятельности часто встают задачи про-

ектирования или выбора типа конвейера для транспортирования грузов.

Важнейшими критериями при этом являются технические факторы (харак-

теристика груза, требуемая производительность, трасса транспортирова-

ния).

Производительность транспортно-технологических машин опреде-

ляется количеством груза, перемещаемого за единицу времени. Количество

насыпного груза может определяться в объемных или массовых единицах

измерения. Поэтому производительность может быть объемная или массо-

вая. Основными параметрами, определяющими производительность, яв-

ляются удельный объем (м

/м) или удельная масса груза (кг/м) -

среднее количество груза, приходящееся на единицу длины грузонесущего

элемента, а также рабочая скорость перемещения груза . Различают так-

же техническую и эксплуатационную производительность. При определе-

нии эксплуатационной производительности кроме технических параметров

дополнительно учитывают степень заполнения грузонесущих органов, эф-

фективность использования машины по времени, свойства грузов и т.п.

Производительность техническая объемная определяется как

, м

/ч

где – удельный объем перемещаемого груза, м

/м;

– скорость перемещения груза, м/с.

Массовая техническая производительность конвейера вычисляется

, т/ч (3.1)

где – удельный объем перемещаемого груза (на 1 метр длины),

/м;

- плотность груза, т/м

;

– скорость перемещения груза, м/с.

Производительность эксплуатационная уменьшается на величину

эксплуатационного коэффициента , учитывающего условия транс-

портирования (угол наклона трассы, коэффициент трения и др.)

, т/ч. (3.2)

Таким образом, производительность транспортирующей машины яв-

ляется функцией двух величин: линейной нагрузки грузонесущего органа и

рабочей скорости. Для обеспечения требуемой производительности можно

выбрав рабочую скорость определить параметры грузонесущего органа:

форму и размеры ленты.

Транспортирование груза в общем случае является его перемещени-

ем, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Причем,

конечная точка трассы перемещения может быть выше или ниже началь-

ной. Поэтому в качестве показателя, характеризующего механические

свойства транспортирующих машин, принимают коэффициент сопротив-

ления движению , представляющий собой отношение всех сил сопротив-

ления, возникающих при перемещении груза, к действующей на него силе

тяжести

где – суммарная сила сопротивления движению грузонесущего

органа, кН;

G – сила тяжести груза, кН.

Пользуясь коэффициентом сопротивления, отдельно учитывают по-

ложительную работу на преодоление сил трения, а также на работу по пе-

ремещению груза по высоте, которая может быть положительной, отрица-

тельной или равной нулю.

Мощность привода конвейера определится по формуле

, кВт

где – мощность, необходимая для подъема груза, кВт;

– мощность, необходимая для преодоления сил сопротивления

движению ленты, кВт.

Мощность, затрачиваемая на подъем груза, определяется по форму-

ле:

, кВт

где - производительность эксплуатационная массовая, т/ч,

Н – высота подъема груза, м.

Мощность на преодоление сил сопротивления зависит от скорости

перемещения груза и величины сил сопротивления движению ленты

где W

– суммарная сила сопротивления движению ленты на всех

участках трассы, кН;

V – скорость перемещения груза, м/с.

Сопротивление движению ленты определяют как

, кН,

где – удельный объем перемещаемого груза, м

/м;

- плотность груза, т/м

;

L – длина трассы конвейера, м;

- коэффициент сопротивления движению.

Если начальная и конечная точки транспортирования лежат в одной

горизонтальной плоскости, то мощность привода расходуется только на

преодоление сил сопротивления N

пр

= N

. В действительности мощность

привода транспортирующей машины определяется в зависимости от ре-

жима ее работы. Существует пять режимов работы: весьма легкий, легкий,

средний, тяжелый и весьма тяжелый. Они устанавливаются с учетом клас-

сов использования машины по времени (5 классов), по производительно-

сти и величине тягового усилия (по 3 класса).

4 Последовательность и методика расчета ленточного конвейера

Исходными данными для проектирования являются: характеристики

транспортируемого груза, требуемая производительность конвейера (объ-

емная или массовая), схема трассы с необходимыми размерами (длины

участков, угол наклона к горизонту каждого участка).

4.1 Выбор типа и материала ленты

Для транспортирования сыпучих, кусковых и штучных грузов чаще

всего применяют ленты с тканевым тяговым каркасом и наружными рези-

новыми обкладками с плоскими поверхностями. Типы лент в зависимости

от условий эксплуатации регламентируются ГОСТ 20-76. Характеристики

ряда лент общего назначения и материалов, используемых для их изготов-

ления, приведены в табл. 4.1.

Выбор типа ленты производится в зависимости от вида и характери-

стик транспортируемого груза (см. табл. 1.1):

ленты типа 2 применяются для транспортирования средне и мел-

кокусковых сыпучих грузов групп абразивности А, B, C, D;

ленты типа 3 - для транспортирования средне и мелкокусковых су-

хих сыпучих грузов групп абразивности А, B, а также штучных грузов;

ленты типа 4 - для транспортирования мелкокусковых сыпучих

грузов групп абразивности А, B, C и мелких штучных грузов.

Табл. 4.1 – Характеристики резинотканевых лент общего назначения

Тип

ленты

Характери-

стика ленты

Вид тягового каркаса

Проч-

ность тя-

гового

каркаса,

Н/мм

ширины

каркаса

Класс

прочно-

сти ре-

зины

наруж-

ных об-

кладок

Предел

прочно-

сти ре-

зины

обкла-

док на

разрыв,

МПа

Основа и

уток из ком-

бинирован-

ных нитей

(полиэфир и

хлопок)

Основа и уток

из полиамид-

ных нитей

Двусторонняя

резиновая об-

кладка

БКНЛ-65

БКНЛ-65-2

БКНЛ-100

БКНЛ-150

ТА-100, ТК-100

ТА-150, ТК-150

ТК-200-2

100

150

200

Односторон-

няя резиновая

обкладка

БКНЛ-65

БКНЛ-65-2

БКНЛ-100

100

Двусторонняя

резиновая об-

кладка, одна

или две про-

кладки карка-

са

БКНЛ-65

БКНЛ-65-2

БКНЛ-100

ТА-100, ТК-100

100

4.2 Определение ширины ленты

Ширина грузонесущей ленты определяется исходя из производи-

тельности конвейера, вида груза и условий работы конвейера.

При транспортировании штучных грузов ширина ленты принимается

равной

, мм, (4.1)

где - наибольший габаритный размер груза, мм.

При транспортировании насыпных грузов ширина ленты опреде-

ляется профилем поперечного сечения рабочей ветви ленты, уложенной на

роликоопоры. На ленте, расположенной на прямых роликах (рис. 4.1) по-

перечное сечение груза преставляет собой равнобедренный треугольник с

основанием и высотой, определяемой в зависимости от угла естественно-

го откоса груза при его движении .

1 – ролик опорный, 2 – лента, 3 – насыпной груз.

Рис. 4.1 – Расположение груза на ленте с прямыми роликоопорами

При расположении ленты на опорах в виде желоба площадь попе-

речного сечения груза складывается из суммы площадей равнобедренного

треугольника и трапеции, стороны которой определяются шириной ленты

, длиной роликов и углом их наклона α (рис 4.2).

Рис 4.2 – Профиль поперечного сечения груза на ленте

с желобчатыми роликоопорами

Ширина поперечного сечения насыпного груза на ленте принима-

ется меньше ее ширины , чтобы исключить просыпание груза

, м. (4.2)

Используя формулу (4.2) и формулу для определения производи-

тельности конвейера

, (4.3)

где - площадь поперечного сечения груза на ленте, м

;

- скорость движения ленты, м/с;

– насыпная плотность груза, т/м

;

- коэффициент, учитывающий угол наклона конвейера,

и обозначив , как - коэффициент, связывающий площадь

поперечного сечения груза на ленте с его шириной , формой ленты и

свойствами груза, получим выражение для расчета требуемой ширины

ленты

, м (4.4)

где – требуемая производительности конвейера, т/ч;

- скорость движения ленты, м/с;

– насыпная плотность груза, т/м

;

– коэффициент, связывающий площадь попе-

речного сечения груза на ленте с его шириной , формой ленты и свойст-

вами груза;

- коэффициент, учитывающий угол наклона конвейера.

Расчетная производительности конвейера определяется по формуле

, (4.5)

где – номинальная производительность, т/ч;

= 1,25…2,0 - коэффициент неравномерности загрузки;

= 0,8…0,95 - коэффициент использования по времени;

= 0,96 - коэффициент готовности

Скорость движения ленты принимается в зависимости от свойств

груза по табл. 4.2. Коэффициенты и принимаются по таблицам 4.3 и

4.4.

Полученное расчетное значение ширины ленты округляют до стан-

дартного значения из ряда: 300, 400, 500, 650, 800, 1000, 1200 мм и т.д.

(ГОСТ 20-76).

Табл. 4.2 – Рекомендуемые скорости движения ленты при транспор-

тировании насыпных грузов

Характер груза

Скорость движения ленты, м/с при ее

ширине, м

0,4

0,5 0,65

0,8 1,0

1,2

Группы абразивности А, B; допускается

их крошение (торф, уголь, глина, песок)

1,0…1,6

1,25…2,0

1,6…2,5

2,0…4,0

Зерновые и бобовые (рожь, пшеница, го-

рох)

1,25…1,6

1,6…2,5

2,5…3,0

3,0…4,0

Группы абразивности С, D; мелко- и

среднекусковые (щебень, шлак)

1,0…1,25

1,25…1,6

1,6…2,0

2,0…3,0

Группы абразивности С, D; крупнокус-

ковые (камень, руда)

0,6…0,8

0,8…1,0

1,0…1,25

1,25…1,6

Хрупкие, не допускающие крошения

(кокс, фрукты, овощи)

0,8…1,0

1,0…1,25

1,25…1,6

1,6…2,0

Сильно пылящие (цемент, мел, мука)

0,8…1,0

1,0…1,25

1,25…1,6

Штучные грузы

0,5…1,0

При наличии плужковых сбрасывателей

не более 1,25…1,6

Табл. 4.3 - Значения коэффициента

Угол откоса в движении

, град.

Подвижность частиц

груза

Угол наклона конвейера , град.

1...5

6...10

11...15

16...20

21...24

10…15

Легкая

0,95

0,9

0,85

0,8

15…20

Средняя

1,0

0,97

0,95

0,9

0,85

20…25

Малая

1,0

0,98

0,97

0,95

0,9

Примечание: - угол естественного откоса груза в движении при-

нимается равным , где - угол естественного откоса

груза в покое.

Табл. 4.4 - Значения коэффициента

Роликоопора

Угол наклона боко-

вых роликов α

, град.

Подвижность частиц груза

легкая

средняя

малая

Прямая

158

240

328

Желобчатая

трѐхроликовая

393

470

550

480

550

625

580

633

692

4.3 Предварительное определение толщины ленты

Выбрав тип ленты, и задавшись ее материалом (п. 4.1), рассчитывают

толщину ленты

, мм (4.5)

где - расчетная толщина тяговой тканевой прокладки, мм

(табл. 4.5);

- количество тяговых тканевых прокладок, мм (табл. 4.6);

- толщина резиновых обкладок, соответственно, рабочей и

нерабочей поверхностей ленты, мм (табл. 4.7).

Табл. 4.5 - Толщина тяговых тканевых прокладок каркаса ленты

Номинальная

прочность про-

кладки на основе,

Н/мм, не менее

Толщина тканевой прокладки t, мм

с резиновой прослойкой

без резиновой прослойки

Основа и уток из син-

тетического волокна

Основа и уток из комби-

нированных нитей

200

1,4

1,6

150

1,3

1,4

100

1,2

1,3

1,2

Табл. 4.6 - Количество тяговых прокладок для лент различных типов

Ширина

ленты В,

мм

Количество тяговых прокладок для лент типов 2, 3, 4

при различной удельной номинальной прочности, Н/мм

200

150

100

300…500

3…5

1…2

650

3…4

3…5

3…6

3…4

3…6

1…2

800

3…6

3…8

3…5

3…8

1…2

1000

3…6

3…8

3…6

3…8

1…2

Табл. 4.7 - Толщина наружных резиновых обкладок

Тип

ленты

Поверхность

ленты

Номинальная толщина наружных обкладок для

различных классов прочности резины, мм

рабочая

8,0

6,0

4,5

3,0

6,0

4,5

3,0

нерабочая

2,0

1,0

1,5

рабочая

2,0

3,0; 2,0

рабочая

3,0

2,0

1,0

нерабочая

1,0

4.4 Выбор опорных устройств

В качестве опор ленты по длине конвейера используют ролики, на-

стил или их сочетание. При транспортировании штучных грузов в основном

применяют прямые роликоопоры, реже – настил или комбинированные опо-

ры. Для транспортирования насыпных грузов на рабочей ветви, как правило,

используют желобчатые роликоопоры, трех- или пятироликовые в зависи-

мости от ширины ленты (для узких лент шириной В = 300…400 мм -

двухроликовые опоры). Прямые роликоопоры применяют на холостой ветви,

на рабочей ветви при разгрузке плужковыми сбрасывателями, а также при

малой производительности конвейера (до 25 м

/ч); Центрирующие ролико-

опоры устанавливают на длинных конвейерах (L>40...50 м). Они служат для

автоматического выравнивания хода ленты при случайных отклонениях ее

от центрального положения относительно роликов.

Основные типы роликоопор и область их применения приведены в табл. 4.8,

а типы роликов - в табл. 4.9.

Табл. 4.8 – Типы роликоопор

Роликоопора

Обозна-

чение

ролика

Назна-

чение

Область применения в конвей-

ерах

тип

обозначе-

ние

Верхняя:

прямая

Для

поддер-

жания

рабочей

ветви

ленты

С плоской лентой шириной

В=300...2000 мм

Желобчатая

С желобчатой лентой шириной

В = 400...3000мм

Желобчатая

центри рующая

ЖЦ

С желобчатой лентой шириной

В = 400...3000мм

для центрирования хода ленты

Нижняя:

прямая

Н, НЛ

Н и НЛ

Для

поддер-

жания

холо-

стой

ветви

С лентой шириной

В = 300...2000 мм

Прямая цен-

трирующая

НЦ, НЛ

С лентой шириной

В = 400...2000мм для центри-

рования хода ленты

Желобчатая

НЖ

НЖЛ

С лентой шириной

В =800…3000 мм

Дисковая

НД

НДЛ

ДиДЛ

С лентой шириной

В = 400...3000 мм

Специальные амортизирующие роликоопоры устанавливают под за-

грузочными устройствами, с целью амортизации ударов груза.