Расчет ленточных конвейеров

Расчет ленточного конвейера

 

1. Определение ширины ленты

 

    Скорость конвейерной  ленты при транспортировании  влажного фрезерного торфа принята  1,25 м/с.

     Ширина  ленты при транспортировании  насыпных грузов, м:

 

                                     ,                                               (1)

    где Q – производительность конвейера ( Q = 40 т/ч.);

         - скорость конвейерной ленты;

        - насыпная плотность влажного фрезерного торфа ( );

        k=325 – коэффициент, зависящий от угла естественного откоса

                 груза [2];

        =0,935 – коэффициент, зависящий от угла наклона транспортера[2].

       .

      Минимальная ширина ленты с учетом максимальных размеров кусков торфа:

                                                   В≥(2,7…3,2)∙а^/_мах ,                                                 (2)

   где а^/_мах – размер типичного куска, мм (а^/_мах = 200 мм);

           В  = 2,7∙200 = 540 мм.

    Окончательно принята стандартная ширина ленты В_с = 650 мм.

    Так как принятая ширина  ленты больше расчетной, уточнена  скорость движения ленты:

                                             ,                                                                 (3)                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          

   .

      По [1] принимаем конвейерную ленту:

 Лента 4-650-1-БКНЛ-65-2-1-Б ГОСТ 20-76

(лента тип 4, шириной 650 мм, с одной прокладкой прочностью 55 Н/мм из ткани БКНЛ-65, с толщиной резиновой обкладки рабочей поверхности 2 мм и нерабочей 1 мм из резины класса Б) [2].

 

2. Определение параметров роликовых опор и расчет распределенных масс

 

     Шаг роликовых опор выбран с учетом плотности насыпного груза и ширины конвейерной ленты. Шаг для верхней ветви l_р = 1,4 м, для нижней - l_р1 = 2,5 м.

   Диаметр роликов опор выбран с учетом ширины и скорости ленты, плотности груза и исключения резонансных явлений. В данном случае приняты ролики одинакового диаметра, D = 63 мм.

   Масса вращающихся частей однороликовой опоры m_р:

                                        m_р≈[6+14∙(В-0,4)]∙D²_P∙10^-4,                                              (4)

m_р = [6+14∙(0,65-0,4)]∙63²∙10^-4 = 3,77 кг.

    Распределенная масса транспортируемого груза: 

                                                    q = Q/(3,6∙

),                                                       (5)

q = 40/(3,6∙1,0) = 11,1 кг/м.

     Распределенная  масса  вращающихся  частей  опор  верхней ветви:

                                                      q_p = m_р/ l_p,                                                           (6)

q_p = 3,77/1,4 = 2,7 кг/м.

       Распределенная масса вращающихся опор нижней ветви:

                                                      q_p^/ = m_р^// l_p1,                                                        (7)

где т_р^/ = т_р.

q_p' = 3,77/2,5 = 1,5 кг/м.

Толщина конвейерной  ленты:

                                                

                                                  (7^/)

где i_п - число прокладок; - толщина прокладок;

- толщина рабочей обкладки; - толщина нерабочей обкладки.

 

  Распределенная масса ленты:

                                              q₀ = 1,13 ∙10^-3 ∙ В ∙

,                                                (8)

q₀ = 1,13 ∙10^-3 ∙ 650 ∙ 4,15 = 3,05 кг/м.

 

3. Выбор коэффициентов и определение местных сил сопротивлений движению

 

   Силы сопротивления движению на отдельных участках трассы зависят от величины коэффициентов сопротивления w. Коэффициент сопротивления движению отличается для грузовой и холостой ветвей. Для средних условий работы приняты: w = 0,025 - для грузовой ветви и w^/ = 0,022 - для холостой ветви.

   Для наклонного участка конвейера w и w^/ приняты одинаковыми,

w = w'= 0,025.

Предварительно трасса конвейера  разбита на характерные участки  и определены типы отклоняющих устройств: при переходе ленты с наклонного участка на горизонтальный на обеих ветвях установлена батарея роликоопор.

Соответственно приняты следующие коэффициенты: w_П = 0,03 - приводного барабана,  w_Н = 0,06 — натяжного барабана. [1]

   Сила сопротивления в пункте загрузки W_з.у.

                                                                      

,                                                                     (9)

где f_л - коэффициент трения груза о ленту; ₁ - скорость материала при загрузке; - угол наклона конвейера к горизонту; к — коэффициент бокового давления груза на направляющие борта; f — коэффициент трения груза о направляющие борта.

 

 

  Поскольку в нашем случае = ₁, то W_з.у. = 0.

 

4. Определение  натяжений в характерных точках  трассы

   На рисунке  1 представлена схема к расчету конвейера обходом по контуру.

Рисунок 1 – Схема к  расчету наклонно – горизонтального  ленточного  конвейера

Для рабочей и холостой ветвей конвейера определяем минимальные  натяжения ленты при отсутствии их провиса.

    Условие ограничения  стрелы провиса холостой ветви:

                                                   S_min ≥10∙q₀∙l_P1∙g,                                                    (10)

S_min =10∙3,05∙2,5∙9,81=748 Н.

    Условие ограничения  стрелы провиса грузовой ветви:

                                                   S_Гmin ≥10∙(q₀+q)∙l_P∙g,                                         (11)

 S_Гmin =10∙(3,05+11,1)∙1,4∙9,81=1943 Н.

Принимаем  S_Гmin =2000 Н.

    Минимальное  натяжение холостой ветви находится в точке 2, а грузовой ветви в точке 5. Первоначально был произведен расчет при S₂ = S_min = 750 Н. Но при обходе по контуру по ходу движения конвейера в точке 5 получилось натяжение ленты меньшее, чем минимально допустимое 2000 Н. Следовательно принимаем S₅ =2000 Н в качестве исходного значения.

                                         S₆= S₅ + (q + q_p + q₀)∙g∙L₁∙w,                                        (12)

S₆= 2000 + (11,1 + 3,05 + 2,7)∙9,81∙10∙0,025 = 2041 Н.

 

Так как сопротивление на вогнутом участке равно нулю, то S₇ = S₆ = 2041 Н.

                           S₈= S₇ + (q + q_p + q₀)∙g∙L₂∙w + (q + q₀)∙g∙Н₂,                               (13)

S₈= 2041+ (11,1+3,05+2,7)∙9,81∙15∙0,025 + (11,1 + 3,05)∙9,81∙15∙sin15⁰ = 2642 Н.

    Натяжение в точке 8 является наибольшим, по которому определяется число прокладок резинотканевой ленты.

Минимальное число прокладок резинотканевой ленты:

                                               

,                                                 (14)

где с_П — коэффициент запаса прочности, с_П = 9;

 к_р — предел прочности для прокладки ленты типа БКНЛ-65 с толщиной прокладки  = 1,2 мм, к_р = 55 Н/мм.

.

   Предварительно выбранная лента типа БКНЛ-65 с одной прокладкой выбрана правильно.

    Для определения натяжения на нижней ветви ленты произведем обход трассы против направления движения ленты.

                                                 S₄ = S₅ / (1 + w_Н),                                                  (15)

S₄ = 2000 / 1 ,06 = 1887 Н.

                                             S₃= S₄ - (q_p^/ + q₀)∙g∙L₁∙w^/,                                           (16)

S₃= 1887 - (1,5 + 3,05)∙9,81∙10∙0,022 = 1877 Н.

    На вогнутом участке трассы сопротивление равно нулю. Поэтому

S₂ = S₃ = 1877 Н.

                                     S₁= S₂ - (q_p^/ + q₀)∙g∙L₂∙w^/ + q₀∙g∙Н₂,                                 (17)

S₁= 1877 - (1,5 + 3,05)∙9,81∙15∙0,025 +  3,05∙9,81∙15∙sin15⁰ = 1976 Н.

На рисунке 2 представлена диаграмма натяжений конвейерной  ленты.

 

 

 

 

5. Определение тягового коэффициента, схемы фрикционного привода

 

    Для исключения пробуксовывания ленты при всех режимах работы конвейера коэффициент запаса привода по сцеплению  должен быть в пределах 1,3-1,4.

                             

.                          (18)

Отсюда тяговый коэффициент:

Для средних условий  работы на барабане без футеровки  = 0,3 [1].

     Такой угол  обхвата реализуется на однобарабанном  приводе без дополнительных мер.

 

6. Выбор двигателя  и редуктора 

 

Мощность привода транспортера определяется по зависимости, кВт [1]:

                                           ,                                                             (19)

   где  к_з – коэффициент запаса мощности, к_з=1,3;

          =0,93 – КПД приводного барабана;

           =0,9 – КПД привода.

    Принимаем  электродвигатель типа 4А80А4У3 номинальной мощностью

 Р_ДВ = 1,1 кВт при частоте вращения n = 1420 мин^-1 [2].

  Диаметр барабана, мм:

                                                  

,                                                             (20)

   где к=125 – коэффициент для приводного барабана;

     

      z=1 – число прокладок ленты.

     

  По [2] принимаем диаметр,  соответствующий ряду по ГОСТ 22644-77, т. е. D=160мм.

    Проверяем  правильность выбора диаметра  приводного барабана по давлению  между конвейерной лентой и  барабаном по зависимости:

                                             

,                                                (21)

Где F₀ – тяговая сила, Н;

       В  – ширина ленты, м;

       [р]  – допустимое среднее давление  между лентой и барабаном, Па ( для резинотканевых лент [р] = 10⁵ Па);

       - угол обхвата барабана лентой, град;

       f – коэффициент сцепления между лентой и барабаном ( f = 0,25 [2]).

Условие (21) выполняется.

   Частота вращения  вала приводного барабана конвейера,  мин^-1:

                                               

,                                                        (22)

   Требуемое передаточное  число привода:

                                                     

                                                           (23)

    Для приближения  фактической производительности  конвейера к заданной, учитывая, что ширина ленты принята больше  расчетной, примем передаточное  число привода несколько большим.  Расчетная мощность на быстроходном валу редуктора для машин непрерывного действия

 

принимается равной наибольшей статической мощности. В нашем  случае