ПРИМЕР РАСЧЕТА ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА

Рассчитать лоточным конвейер (рис. 16.1) для транспортирования несортированном) щебня с насыпном плотностью r = 1,6 т/м³ при заданной производительности Q = 400 т/ч. Максимальный размер куска а_mах = 70 мм, в общей массе

груза таких кусков до 10%. Длина наклонного участка конвейера Lн = 24 м, длина горизонтального участка Lгop = 26 м, высота подъема груза Н » 4 м. Конвейер установлен в закрытом неотапливаемом помещении. Привод конвейера осуществляется через головной барабан; разгрузка — плужковым разгрузчиком, установленным на расстоянии L12 = 6 м от приводного барабана.

Рис. 16.1. Схема к расчету наклонно-горизонтального ленточного конвейера

Принимаем скорость движения ленты u = 1,25 м/с (см. табл. 6.2) с учетом наличия плужкового разгрузчика.

По табл. 4.1 угол естественного откоса груза в движении 35°. Примем для рабочей ветви ленты желобчатую трехроликовую опору с углом наклона боковых роликов 30° (см. табл. 6.11). Определяем угол подъема наклонного участка конвейера b: sin b = Н/L_н= ⁴/₂₄ = 0,167; r = 9°35', т.е. меньше наибольшего угла наклона конвейера (b_maх = 18°) для принятой скорости движения ленты (см табл. 6.1).

Размер типичного куска транспортируемого рядового несортированного щебня [см. (4.2)] а' = 0,8×70 = 56 мм. Согласно табл. 4.2, транспортируемый щебень можно отнести к категории мелкокусковых насыпных грузов.

Требуемая ширина конвейерной ленты [см. (6.11)]

В = 1,1 = 0,72 м.

С учетом рекомендаций параграфа 4.2 выбираем (см. табл. 4.3) конвейерную ленту общего назначения типа 2 шириной (см. табл. 4.4) В = 800 мм с тремя тяговыми прокладками прочностью 100 Н/мм из ткани БКНЛ-100 (см. табл. 4.6), допускающими рабочую нагрузку (см. табл. 4.5) k_p — 12 Н/мм, с толщиной резиновой обкладки класса прочности Б (см. табл. 4.9) рабочей поверхности d_р = 4,5 мм, нерабочей поверхности d_н = 2 мм.

Обозначение выбранной ленты:

Лента 2—800—3—БКНЛ—100—4,5—2—Б ГОСТ 20—76.

Допускаемая минимальная ширина ленты [см. (6.1)] b_min = 2×56 + 200 = = 312 мм < 800.

Погонная масса ленты без защитной тканевой прокладки (d_п.з = 0) толщиной [см. (4.12)] d = 3×1,3 + 4,5 + 2= 10,4 мм (при числе тяговых прокладок z = 3, толщине прокладки без резиновой прослойки по табл. 4.7 d_п.т = 1,3 мм) согласно формуле (4.11): q_л = 1100×0,8×0,0104 = 9,15 кг/м.

Согласно рекомендациям табл. 6.12, принимаем диаметр роликов роликоопор d_p = 108 мм.

Погонная масса вращающихся частей роликов (см. табл. 6.18): рабочей ветви q = 18,4 кг/м, холостой ветви q = 7,8 кг/м.

Погонная масса движущихся частей конвейера, согласно формуле (6.12) и табл. 6.18,

qк = q + q = (qл + q ) + (qл + q ) = 9,15 + 18,4 + + 9,15 + 7,8 = 44,5 кг/м.

Для предварительного расчета определим тяговую силу конвейера по формуле (6.13), приняв: а) коэффициент сопротивления w = 0,04 (см. табл. 6.19); б) длину горизонтальной проекции конвейера L_г = L_н cos b + L_гор = 24×cos 9°35' + + 26 = 49,7 м; в) коэффициент k_к= 1,1×1,04×1×1×1 = 1,14 (см. табл. 6.21); г) сопротивление плужкового разгрузчика [см. (5.30)] F_п.р = (27...36)×89×0,8 = 1920...2560 Н; принимаем F_п.р = 2500 Н.

Тяговая сила конвейера F₀ = [0,04×49,7 (89+44,5) + 89×4] 9,81 ´ 1,14 + 2500 = = 9450 Н.

Из табл. 6.7 коэффициент сцепления между резинотканевой лентой и стальным барабаном (для влажного окружающего воздуха) f = 0,25. Приняв угол обхвата лентой приводного барабана a = 200°, из табл. 6.21 найдем k_s = 1,73.

Максимальное статическое натяжение ленты [см. (6.14)] F_mах = 1,73 9450 = = 16 348 Н.

Проверяем необходимое минимальное число тяговых прокладок в ленте [см. (6.16)]: z_min = 16 348/(12×800) = 1,7 < 3.

Наименьший диаметр приводного барабана [см. (6.3)]: D = 140 ´ 3 = = 420 мм. Принимаем D_п.б = 500 мм (из номинального ряда по ГОСТ 22644—77) (см. параграф 6.2).

Определим тяговое усилие конвейера методом обхода по его контуру. Разобьем трассу конвейера на отдельные участки (правила их нумерации см. в параграфе 5.2), пронумеровав их границы согласно схеме на рис. 16.1. Определим натяжение ленты в отдельных точках трассы конвейера. Обход начинаем с точки 1, натяжение ленты в которой обозначим F₁.

Сопротивление на отклоняющих барабанах F_пов [см. (5.26)] определим при k_п = 1,03 в предположении, что угол обхвата лентой отклоняющего барабана около 90°.

В соответствии с формулой (5.35) натяжение ленты в точке 2 F₂ = F₁ + + F_пов = F₁ + F_наб (k_п – l) = F₁ + F₁ (l,03 – l) = l,03F₁. Сопротивление на прямолинейном горизонтальном участке 2 холостой ветви [см. (5.22)]

F_2-3 = F_х = 0,04×9,81 (7,8×26 + 9,15×26) = 173 Н, при погонной массе движущихся частей холостой ветви конвейера q = 7,8 кг/м, q_т = q_л = 9,15 кг/м и L = L^х = L₂ » » L_гор = 26 м.

Натяжение в точке 3 F₃ = F₂ + F_2-3 = l,03 F₁ + 173 H.

Примем центральный угол криволинейного участка 3 a = 1,06 рад. При этом [см. (5.25)] k = 2,718^0,04×1,06 = 1,04. Сопротивление на криволинейном участке 3 (батарея роликов) по формуле (5.24) F_3-4 = F_кр = F₃ (l,04 – l) = 0,04 F₃.

Натяжение в точке 4 F₄ = F₃ + F_кр = F₃ + 0,04 F₃ = 1,04 F₃ = 1,04 ´ (l,03 F₁ + + 173) = l,07 F₁ + 173 H. Сопротивление на участке 4 [см. (5.22)] F_4-5 = = 0,04×9,81 (7,8×23,5 + 9,15×23,17) - 9,15×9,81×3,92 = – 495 Н.

Здесь принято: L₄ » 23,5; L = L₄ cos b = 23,5 × cos 9°35' = 23,17 м; Н^х = L₄ sin b = 23,5 × sin 9°35' = 3,92 м.

Второй член выражения со знаком минус учитывает составляющую веса движущихся масс на участке 4 холостой ветви конвейера, направленную в сторону движения.

Натяжение в точке 5 F₅ = F₄ + F_4-5 = l,07 F₁ + 173 – 495 = l,07 F₁ – 322 Н.

Натяжение в точке 6 F₆ = F₅ + F_пов = F₅ + F₅ (k – l) = F₅ + F₅ (l,03 – l) = = l,03 F₅ = 1,03 (1,07 F₁ – 322) = 1,1 F₁ – 322 Н.

Натяжение в точке 7 при k_п = 1,05 (a = 180°), F₇ = F₆ + F_пов = F₆+ F₆ (k – l) = F₆+ F₆ (l,05 – l) = l,05 F₆ = l,05(l,1 F₁ – 322) = l,15 F₁ – 349 Н.

Сопротивление на погрузочном пункте от сообщения грузу скорости тягового органа [см. (5.27)]

Fпогр » = 136 Н.

Сопротивление от направляющих бортов загрузочного лотка длиной l = 2 м [см. (5.28)] F_л » 50×2 = 100 H.

Общее сопротивление при загрузке F_7-8 = F_загр = F_погр + F_л = 136+100 = 236 Н.

Натяжение в точке 8 F₈ = F₇ + F_7-8 = l,15 F₁ – 349 + 236 = l,15 F₁ – 113 Н.

Сопротивление на участке 8 согласно (5.17)

F_8-9 = F_г = 0,04 × 9,81 [(89 + 9,15) 23,17 + 18,4 × 23,5] +

+ (89 + 9,15) 9,81 × 3,92 = 5520 Н,

где — погонные массы движущихся частей груженой части рабочей ветви конвейера q и q_т = q_л были определены выше; L = L₈ cos b » (L_н – 0,5) cos b = (24 – 0,5) cos 9°35' = 23,17 м; Н = 23,5 sin 9°35' = 3,92 м.

Натяжение в точке 9 F₉ = F₈ + F_8-9 = 1,15 F₁ – 113 + 5520= 1,15 F₁ + 5407 Н.

Сопротивление на криволинейном участке 9 (батарея роликов) F₁₀ = F_кр = = F_наб (k – l) = F₉ (l,04 – 1) = 0,04 F₉.

Натяжение в точке 10 F₁₀ = F₉ + F_9-10 = F₉ + 0,04 F₉ = l,04 F₉ = 1,04 (1,15 F₁ + + 5407) = 1,2 F₁ + 5623 Н.

Сопротивление на участке 10 F_10-11 = (q + q ) gwL₁₀ = (89 + + 27,55) 9,81×0,04×20 = 915 Н, где L₁₀ = L_гор - L₁₂ = 26 - 6 = 20 м.

Натяжение в точке 11 F₁₁ = F₁₀ + F_10-11 = l,2 F₁ + 5623 + 915 = 1,2 F₁ + 6538 Н.

Сопротивление в точке 12 от плужкового разгрузчика (см. выше) F_11-12 = = F_пр = 2500 Н.

Натяжение в точке 12 F₁₂ = F₁₁ + F_11-12 = 1,2 F₁ + 6538 + 2500 = 1,2 F₁ + + 9038 Н.

Сопротивление на участке 12 [согласно (5.21)]

F_12-13 = F_п = q gwL = 27,55 × 9,8 × 1 × 0,04 × 6 = 65 Н.

Натяжение в точке 13 F₁₃ = F₁₂ + F_12-13 = l,2 F₁ + 9038 + 65 = l,2 F₁ + 9103 H.

Натяжение в набегающей на приводной барабан ветви тягового органа с учетом сопротивления на поворотном пункте 13 (на приводном барабане) F_наб = F₁₃ + + F₁₃ (k_п – l) = F₁₃ + F₁₃ (1,03 – 1) = 1,03 F₁₃ = 1,03 (1,2 F₁ + 9103) = 1,24 F₁ + 9376 Н.

Согласно формуле Эйлера

F_наб = F_сбе^fa = F₁е^fa = F₁е^0,25×3,5 = 2,4 F₁.

где F_сб — натяжение в сбегающей с приводного барабана ветви ленты: F_сб = F₁; f — коэффициент сцепления между лентой и приводным барабаном (см. выше): f = 0,25; a — угол обхвата лентой приводного барабана (см. выше): a = 200° = = 3,5 рад.

При этом

1,24 F₁ + 9376 = 2,4 F₁ ; F₁ = 8083 Н.

Определяем натяжение (Н) конвейерной ленты в остальных точках трассы:

F₂ = 1,03 F₁ = 1,03 × 8083 = 8325;

F₃ = 1,03 F₁ + 173 = 1,03 × 8083 + 173 = 8498;

F₄ = l,07 F₁ + 173 = 1,07 × 8083 + 173 = 8822;

F₅ = 1,07 F₁ - 322 = 1,07 × 8083 - 322 = 8327;

F₆ = 1,1 F₁ - 349 = 1,1 × 8083 - 322 = 8569;

F₇ = 1,15 F₁ - 349 = 1,1 × 8083 - 349 = 8946;

F₈ = 1,15 F₁ - 113 = 1,15 × 8083 - 113 = 9182;

F₉ = l,15 F₁ + 5047 = 1,15 × 8083 + 5047 = 14703;

F₁₀ = l,2 F₁ + 5623= 1,2 × 8083 + 5623= 15323;

F₁₁ = l,2 F₁ + 6538 = 1,2 × 8083 + 6538 = 16238;

F₁₂ = 1,2 F₁ + 9038 = 1,2 × 8083 + 9038 = 18738;

F₁₃ = l,2 F₁ + 9103 = 1,2 × 8083 + 9103 = 18803;

F_наб = l,24 F₁ + 9376 = 1,24 × 8083 + 9376 = 19399.

Строим график натяжений ленты (рис. 16.2).

Рис. 16.2. К расчету натяжений ленты ленточного конвейера

По уточненному значению F_max = F_наб = 19 399 Н проверяем прочность ленты [см. (6.16)]. Необходимое минимальное число прокладок z_min = 19 399 / (12×800) = 2,02 < 3.

Проверяем правильность выбора диаметра приводного барабана по давлению между лентой и барабаном [см. (6.6)] D_п.б ³ 360 ´ 11 316 / (0,8×105 × 3,14 × 200 ´ ´ 0,25) = 0,324 м.

Принят D_п.б = 0,5 м.

Здесь тяговая сила F₀ = F_наб - F_сб = 19 399 - 8083 = 11 316 Н.

Мощность на приводном валу конвейера согласно (6.19) Р₀ = 10^-3 F₀u = 10^-3´ ´ 11 316 × 1,25 = 14,14 кВт.

Необходимая мощность двигателя [см. (6.21)] Р = 1,1 ´ 14,14 / 0,96 = = 16,2 кВт, КПД передачи h = 0,96 принят из табл. 5.1 в предположении, что в приводе будет использован двухступенчатый цилиндрический редуктор.

Из табл. III.3.1 выбираем электродвигатель типа 4А180М6УЗ номинальной мощностью Р_дв = 18,5 кВт при частоте вращения п = 975 мин^-1. Момент инерции ротора I_р = 0,22 кг×м². Кратность максимального момента y_тах = 2,0.

Частота вращения вала приводного барабана [см. (6.22)] п_п.в = 60×1,25 / (3,14×0,5) = 47,7 мин^-1.

Требуемое передаточное число привода [см. (6.23)] и = 975/47,7 = 20,44.

Для приближения фактической производительности конвейера к заданной, учитывая, что ширина ленты принята больше расчетной, примем передаточное число привода несколько большим. Согласно пояснениям к формуле (1.101), расчетная мощность на быстроходном валу редуктора для машин непрерывного действия принимается равной наибольшей статической мощности. В нашем случае Р_р = Р = 16,2 кВт.

Из табл. III.4.2 выбираем редуктор типоразмера Ц2-300 с передаточным числом и_р = 24,9, имеющий при частоте вращения быстроходного вала 1000 мин^-1 мощность Р = 18,3 кВт; КПД редуктора h = 0,96.

Для выбора соединительной муфты между двигателем и редуктором определяем номинальный крутящий момент двигателя Т_ном = 9550 Р_дв / п = 9550×18,5/975 = = 182 Н×м.

С учетом коэффициента кратности максимального момента двигателя примем расчетный момент муфты

T = y_mахТ_ном = 2 × 182 = 364 Н × М.

Предполагая, что для предотвращения обратного движения загруженной конвейерной ленты необходим тормоз, предусматриваем упругую втулочно-пальцевую муфту с тормозным шкивом. Из табл. III.5.9 выбираем муфту № 1 с наибольшим передаваемым крутящим моментом Т_м = 500 Н×м, большим T = 364 Н×м, с диаметром тормозного шкива D = 200 мм. Момент инерции муфты I_м = 0,125 кг×м².

Уточняем скорость ленты [см. (6.24)]: u_ф = 3,14×0,5×975/(60 ´ 24,9) = 1,02 м/с, при фактическом передаточном числе привода (передаточное число редуктора) и_ф = и_р = 24,9.

Фактическая производительность конвейера [см. (6.25)] Q_ф = 550×1× (0,9×0,8×0,05)²×1,02×1,6 = 403 т/ч > 400 т/ч.

Усилие натяжного устройства [см. (6.26)] F_н = F₆ + F₇ = 8569 + 8946 = = 17 515 Н.

Определяем диаметры барабанов (см. параграф 6.2): натяжного D_н = 0,8 D_п.б = 0,8×500 = 400 мм, что соответствует ГОСТ 22644—77; отклоняющего D_от = 0,65 D_п.б = 0,65×500 = 325 мм. Согласно размерному ряду ГОСТ 22644—77, принимаем D_от = 400 мм.

Требуемое минимальное натяжение в ленте [см. (5.32)] F_min = (50...100)×(89 + + 9,15) 1,3 = 6380...12 760 Н.

Фактическое минимальное натяжение ленты F = 8083 Н находится в требуемых пределах.

Время пуска конвейера (с) [см. (5.40)]

tп = = 0,91 с < 3 с.

Здесь момент инерции вращающихся масс на валу двигателя I = I_р + I_м = = 0,22 + 0,125 = 0,345 кг×м²; С = 9,55×0,65 (89 + 9,15) 44 + 9,15 (6 + 50) + (18,4×50 + + 7,8×50) + 610) 0,6×1,02² = 38 640; L^г = L_н + L_гор – L₁₂ = 24 + 26 - 6 = 44 м; L^п = L₁₂ = = 6 м; L^х = L_н + L_гор = 24 + 26 = 50 м; L^р = L_н + L_гор = 50 м.

Масса вращающихся частей барабанов конвейера т_б = т_п.б + т_н +2т_от » » 350 + 100 + 2×80 = 610 кг принята ориентировочно.

Средний пусковой момент двигателя (Н×м) [см.(1.90)]

Тср.п = 0,852 181,2 = 209,5 Н×м.

Номинальный момент двигателя Т_ном = 9550 Р_дв/п = 9550 ´ 181,2 Н×м.

Момент статических сопротивлений на валу двигателя [см. (5.42), (5.43)] Т_с = 0,5×11 316 × 0,5×1 / (24,9×0,96) = 118,3 Н×м. Момент сил инерции на валу двигателя (Н×м) при пуске конвейера [см. (5.41)] Т_ин = 242,2 - 118,3 = 123,9 Н×м.

Момент на приводном валу (Н×м) при пуске конвейера согласно (5.43)...(5.45) Т_пуск = Т_ин.в + Т_с.в = Т_иниh + 0,5F₀D = 123,9×24,9´0,96 + 0,5×11 316 × 0,5 = = 5791 Н×м.

Окружное усилие на приводном барабане (Н) при пуске конвейера [см. (5.46)] F_пуск = 2×5791/0,5 = 23 164 Н.

Усилие в набегающей на приводной барабан ленте конвейера (Н) при пуске [см. (5.47)]

F = 1,71 × 23 164 = 39 610 Н,

где коэффициент [см. (6.15)]

ks = = 1,71.

Коэффициент перегрузки конвейерной ленты при пуске [см. (5.49)] k_пep = 39 610/28 800 = 1,37 < 1,5 при F_доп = k_рBz = 12×800×3 = 28 800 Н. Момент сил инерции на валу двигателя при торможении [см. (5.50)]

Т = = 16,4 Н×м.

Время торможения [см. (5.51)] t_т = 2×2,5/1,02 = 4,9 с.

Момент статических сопротивлений на валу двигателя при торможении [см. (5.39), (5.53)]

Т = = -11,53 Н×м.

Расчетный тормозной момент на валу двигателя [см. (1.78)], необходимый для предотвращения засыпки узла перегрузки,

Т = 16,4 - 11,53 = 4,87 Н×м.

Таким образом, для предотвращения самопроизвольного обратного движения ходовой части конвейера при случайном выключении двигателя тормоз не требуется, так как Т < 0. Однако тормоз необходим для предотвращения засыпки узла перегрузки. Расчетный тормозной момент 4,87 Н×м. Из табл. III.5.11 выбираем тормоз ТКТ-200/100 с наибольшим тормозным моментом 40 Н×м, который следует регулировать на нужный тормозной момент. Выбор этого типоразмера тормоза обусловлен выбором муфты данного диаметра.