Проектирование ленточного конвейера: Методические указания

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА Методические указания для студентов специальности 190205 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование»

Пенза 2009

1

УКД 621.9.(075) Проектирование ленточного конвейера. Методические указания для студентов специальности 190205 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» / А.В. Тарнопольский, Н.Е. Курносов, Л.П. Корнилаева, Ю.К. Измайлов – Пенза : ПензГУ, 2009. – 60 с. Утверждены на заседании кафедры «ТТМиО» 19.02.2009 г., протокол № 6. Печатаются по решению редакционно-издательского совета университета. В учебном пособии приведена методика проектирования ленточных конвейеров для транспортирования штучных и насыпных грузов. Приведены справочные данные о насыпных грузах, резинотканевых лентах, роликоопорах, а также расчетные зависимости, достаточные для выполнения проектировочных расчетов. Методические указания предназначены студентам, обучающимся по специальности 190205 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование». Составители: Тарнопольский А.В., Курносов Н.Е., Корнилаева Л.П., Измайлов Ю.К. Рецензент: Скрябин В.А., д.т.н., зав. кафедрой «Бытовые машины и приборы» ПензГУ, Редактор Подписано в печать «___» _____ 200__ г. Формат 60х84 1/16 Бумага писчая. Усл. п.л. ____ Тираж 100 экз. Заказ № _____ Пензенский государственный университет 2

ПРЕДИСЛОВИЕ Высокопроизводительная работа современного предприятия часто обеспечивается устройствами непрерывного транспорта. Одним из наиболее распространенных типов является ленточный конвейер, отличающийся простотой конструкции, надежностью работы и возможностью транспортировать большинство видов как штучных, так и насыпных грузов. Машины непрерывного транспорта часто комплектуются различными вспомогательными устройствами, позволяющими механизировать погрузочноразгрузочные работы. Методические указания содержат основные сведения о назначении и области применения устройств непрерывного транспорта, знакомят с конструкцией основных узлов ленточных конвейеров, характеристиками транспортируемых грузов. Рассмотрены основы теории расчета ленточных конвейеров. Приведенная в методических указаниях информация поможет студентам получить практические навыки проектирования транспортнотехнологического оборудования, обосновывать целесообразность принимаемых технических решений и подготовиться к предстоящей преддипломной практике и дипломному проектированию.

3

1 Характеристика, назначение и область применения машин непрерывного транспорта Машины непрерывного транспорта предназначены для непрерывного перемещения насыпных и штучных грузов по заданной трассе. Одновременно с транспортированием грузов они могут распределять их по заданным пунктам, складировать, накапливая в обусловленных местах, перемещать по технологическим операциям, обеспечивая необходимый режим производственного процесса. Высокопроизводительная работа современного предприятия часто обеспечивается устройствами непрерывного транспорта. На машиностроительных заводах с поточным методом производства такие устройства перемещают по цехам заготовки, комплектующие, полуфабрикаты и готовые изделия. Работа автоматических линий также основана на конвейерной передаче изделий от одной технологической операции к другой. Закалка, отпуск, очистка, охлаждение, механическая обработка, сборка, окраска, сушка и упаковка деталей – все это последовательно может выполняться на движущихся конвейерах. Следовательно, конвейеры являются составной частью современного технологического процесса. Они устанавливают и регулируют темп производства, обеспечивают его ритмичность, способствуют повышению производительности труда и увеличению выпуска продукции. В зоне действия конвейера обустраиваются места загрузки и выгрузки. По способу приложения движущей силы к грузу транспортирующие машины могут быть с тяговым рабочим органом (лентой, цепью, канатом, штангой) и без тягового рабочего органа (винтовые и роликовые конвейеры, вращающиеся трубы). Грузонесущий элемент может иметь поступательное, возвратно-поступательное, вращательное и колебательное движения. Одним из наиболее распространенных типов является ленточный конвейер, отличающийся простотой конструкции, надежностью работы и возможностью транспортировать большинство видов как штучных, так и насыпных грузов. Принцип действия ленточного конвейера (рис. 1.1) заключается в следующем. Натяжным барабаном 1 создается необходимое натяжение тягового органа 2 – резинотканевой ленты, которая одновременно является и грузонесущим элементом. Тяговый орган 2 за счет сил сцепления с приводным барабаном 3 приводится в движение. 4

1 – натяжной барабан; 2 – тяговый и грузонесущий рабочий орган (лента); 3 – приводной барабан; 4 – роликоопоры рабочей ветви конвейера; 5 – роликоопоры обратной ветви конвейера; 6 – батарея роликоопор; 7 – загрузочное устройство; 8 – отклоняющие роликоопоры.

Рис. 1.1 - Схема принципиальная ленточного конвейера При проходе грузонесущего элемента 2 под питателем 7 осуществляется загрузка конвейера. Привод при этом не выключается. Ветвь тягового органа, на которой находится груз, называется рабочей ветвью. Другая ветвь получила название обратной ветви. Лента перемещается по роликоопорам 4 и 5. Для изменения траектории движения ленты используется батарея роликоопор 6. Для увеличения угла охвата лентой приводного барабана 3 используются отклоняющие роликоопоры 8. Разгрузка конвейера производится, как правило, в конце трассы транспортирования, где устанавливается приемный бункер. Иногда создаются специальные устройства для промежуточной разгрузки конвейера в различных точках трассы. Все узлы конвейера смонтированы на поддерживающей металлоконструкции, которая воспринимает нагрузки от перемещаемого груза. Устройство поддерживающей металлоконструкции зависит от трассы транспортирования и конструкции конвейера в целом. Как правило, ее изготавливают из прокатной профильной стали в виде отдельных одинаковых секций длиной 3…6 м. Привод и натяжное устройство располагаются на секциях несколько иной конструкции, что обусловлено необходимостью крепления названных элементов. Все секции между собой соединяются болтовыми креплениями. К рамам конвейеров предъявляются такие требования, как высокая прочность и жесткость, малая масса и обеспечение унификации, простота и безопасность обслуживания. 5

Ленты бывают прорезиненные, стальные и проволочные. Наибольшее применение находят прорезиненные ленты: резинотканевые и резинотросовые. В общем случае такие ленты имеют тяговый каркас и эластичный защитный наполнитель (рис. 1.2).

1 – тяговый каркас (тканевые прокладки); 2 – резиновая обкладка

Рис. 1.2 - Резинотканевая лента Тяговый каркас воспринимает продольные растягивающие усилия в ленте и обеспечивает ей необходимую поперечную жесткость. Обкладка предохраняет каркас от влаги, механических повреждений и объединяет ленту в единое целое. В соответствии с ГОСТ 22644-77 ширина лент колеблется в пределах 300…3000мм. К лентам предъявляются такие требования, как прочность, малая масса, незначительное относительное удлинение, эластичность, износостойкость и др. При конструировании конвейеров расчет лент, как правило, не производится. Они подбираются по стандартам из условия обеспечения прочностных характеристик. Натяжное устройство служит для создания первоначального напряжения тягового элемента, ограничения его провисания между опорными устройствами и для компенсации величины вытягивания в процессе эксплуатации. Во многих типах конвейеров натяжным устройством достигается необходимая сила нормального давления ленты на приводной барабан, за счет чего обеспечивается передача крутящего момента с барабана на ленту за счет сил трения. На рис. 1.3 приведены некоторые наиболее распространенные схемы натяжных устройств. Возможны также различные комбинации схем натяжных устройств, например, пружинно-винтовое. В современных машинах все чаще начинают использоваться устройства с автоматическими регуляторами натяжения. Ходовые опорные устройства предназначены для восприятия нагрузок от перемещаемых грузонесущих элементов с грузом и уменьшения тягового усилия. В качестве ходовых опорных устройств используются роликовые опоры различных типов, настилы, плоские направляющие и т.п. Они устраиваются на рабочей и обратной ветвях тягового элемента. 6

а) винтовое: 1 – тяговый элемент; 2 – барабан; 3 – рама; 4 – винт; б) грузовое: 1 – тяговый элемент; 2 – барабан; 3 – рама; 4 – груз; в) пружинное: 1 – тяговый элемент; 2 – барабан; 3 – рама; 4 – пружина; г) гидравлическое: 1 – тяговый элемент; 2 – барабан; 3 – рама; 4 – гидроцилиндр.

Рис. 1.3 - Схемы натяжных устройств Привод предназначен для сообщения движения тяговому элементу. Конвейеры большой длины могут быть многоприводными. Машины непрерывного транспорта часто комплектуются различными вспомогательными устройствами, позволяющими механизировать погрузочно-разгрузочные работы. Они, как правило, служат для изменения направления движения груза или его временного хранения на погрузочных, разгрузочных и перегрузочных пунктах транспортирующих систем, состоящих из нескольких машин. Наиболее распространены гравитационные устройства: желоба, лотки, бункеры, затворы, питатели, весы, дозаторы. В гравитационных устройствах насыпные и штучные грузы движутся вниз по наклону или вертикали под действием силы тяжести. Бункеры представляют собой промежуточные грузохранилища в виде сосудов большого объема, устанавливаемых в общей цепи транспортного или технологического оборудования. Они предназначены для временного накапливания некоторого количества насыпного груза и для дальнейшей его отправки к месту назначения. Бункеры загружаются через открытый верх или загрузочные отверстия, а разгружаются через отверстия в 7

днище или боковых стенках. Продвижение груза в бункерах происходит под действием силы тяжести. Форма бункера должна удовлетворять условиям наиболее полного заполнения и полной его разгрузки без образования «мертвых зон», где бы мог задерживаться груз. Кроме того, форма бункера должна предупреждать возможность возникновения сводообразования груза над разгрузочными отверстиями, что нарушает режим истечения груза из бункера. Разгрузочные отверстия обычно закрываются затворами. В качестве затворов могут использоваться задвижки, лотки, секторы, пальцевые захваты, гусеничные, винтовые и ленточные транспортеры. Питатели представляют собой механические приводные устройства, монтируемые у выпускных отверстий бункеров или воронок и предназначенные для обеспечения равномерного и регулируемого потока груза при истечении его из бункера или воронки. Производительность питателей регулируется изменением величины выпускного отверстия бункера или рабочими параметрами самого питателя. В качестве питателей могут использоваться различного типа конвейеры небольшой длины, а также вращающиеся барабаны и диски, устанавливаемые под выпускными отверстиями бункеров. Дозирование может производиться по объему или по массе. 2 Транспортируемые грузы Транспортируемые грузы по основному признаку разделяют на насыпные и штучные. К штучным грузам относятся самые разнообразные предметы: кирпич, ящики, заготовки, комплектующие и многое другое. Штучные грузы характеризуются размерами, формой, массой, прочностью. Насыпными грузами являются различные массовые кусковые, зернистые, порошкообразные и пылевидные материалы, хранимые и перемещаемые навалом. К ним относятся цемент, песок, глина, зерно, овощи, гравий, щебень, уголь, и др. Они характеризуются следующими свойствами: кусковатостью (размером и формой частиц), плотностью, влажностью, подвижностью частиц, абразивностью, прочностью (крепкостью) и др. Каждое из этих свойств необходимо учитывать при выборе типа и параметров транспортирующих машин. Кусковатость – количественное распределение груза по крупности. Она характеризуется наибольшими линейными размерами однородных частиц в заданном объеме. Кусковатость грузов размерами более 0,05мм определяют ситовым анализом (грохочением). При этом регламентированный объем груза просеивают через набор сит, имеющих отверстия разной величины. Взвесив остатки на ситах, и определив отношение их массы к массе всей пробы, получают характеристику кусковатости в процентах. 8

Характер однородности размеров частиц насыпного груза определяется коэффициентом однородности , представляющим отношение наибольшего размера частиц к наименьшему . Если 2,5, то груз считается рядовым. При 2,5 груз является сортированным, т.е. однородным. У сортированных грузов средний размер куска (а) определяют по формуле . По крупности частиц насыпной груз делится на группы: 1. особо крупнокусковой 500 мм; 2. крупнокусковой = 200…500 мм; 3. среднекусковой = 60…200 мм; 4. мелкокусковой = 10…60 мм; 5. зернистый = 0,5…10,0 мм; 6. порошкообразный = 0,05…0,50 мм; 7. пылевидный 0,05 мм. Кусковатость влияет на размеры грузонесущих элементов, бункеров, воронок и лотков. Для пылевидных грузов вводятся устройства, предотвращающие их потери и загрязнение окружающей среды. Плотностью груза называется отношение его массы к занимаемому объему. Различают плотность груза свободно насыпанного (разрыхленного), механически уплотненного, а также в естественном плотном массиве. Механическое уплотнение груза может быть достигнуто равномерным его обжатием или вибрацией (утряской). При этом плотность повышается для различных грузов от 5 до 50%. Плотность в естественном массиве характеризует груз в исходном природном состоянии (пласт угля, глины, породы). Отношение плотности груза в массиве к его плотности в разрыхленном состоянии характеризуется коэффициентом разрыхления

. Плотность груза зависит от крупности его частиц и влажности. Поэтому и коэффициент разрыхления для разных грузов имеет свои опреде9

ленные значения. Например, этот коэффициент для песка составляет 1,12, а для руды – 1,6. Влажность насыпного груза – это есть отношение массы воды, содержащейся в грузе и удаляемой высушиванием пробы груза при температуре 105оС, к массе высушенного груза. Влажность определяется в процентах

, %; где

– масса влажного груза, кг; – масса сухого груза, кг. Углом естественного откоса насыпного груза называется угол между образующей конуса из свободно насыпанного груза и горизонтальной плоскостью. Этот угол зависит от взаимной подвижности частиц груза. Например, у воды он равен нулю. Причем, при движении насыпного груза угол естественного откоса снижается. Подвижность же частиц груза зависит от сил сцепления между ними и сил трения, возникающих при их относительном перемещении. гол естественного откоса груза в движении принимается равным , где - угол естественного откоса груза в покое По подвижности частиц грузы делят на три группы: большой, средней и малой подвижности. Угол у них колеблется в пределах о 30…60 . Абразивностью (режущей способностью) называют свойство частиц груза истирать (изнашивать) соприкасающиеся с ними во время движения рабочие поверхности деталей машин. Степень абразивности груза зависит от твердости, формы и размеров составляющих его частиц. Существует четыре группы грузов по абразивности: А – неабразивные (продукция сельского хозяйства, зерно, опилки, штучные упакованные грузы); В – малоабразивные (уголь, земля, глина, песок, гравий, цемент); С – средней абразивности (железная руда, антрацит, горные породы, кокс, известняк, щебень); D – высокой абразивности (полиметаллические руды, кварцит, твердые горные породы). Характеристика некоторых грузов по отдельным свойствам представлена в табл. 2.1. Существуют и другие свойства грузов (прочность, слеживаемость, липкость, взрывоопасность, возгораемость и т.п.), которые могут сущест10

венно оказывать влияние на конструкцию машины. Плотность грузов необходимо учитывать при расчета машин на прочность, а абразивность – при расчете на износостойкость. Для борьбы со слеживаемостью в машинах устраиваются механические или вибрационные рыхлители. Взрывоопасность, самовозгораемость и ядовитость грузов учитываются по специальным техническим нормам и условиям безопасности. При разработке и выборе типа конвейера необходимо учитывать условия производства работ и, в частности, характеристику трассы и транспортируемых грузов. Табл. 2.1 – Характеристика насыпных грузов Грузы

Насыпная плотность , т/м3

Угол есте- Коэффициент трения Группа ственного от- в состоянии покоя абракоса в покое, по стали по резине зивности град 40…45 0,8 0,65 А А 32…45 0,6 0,7 30…35 0,6 0,7 А А 28…35 0,58 0,65

Опилки древесные сухие Торф кусковой сухой Пшеница, ячмень, рожь

0,2…0,3 0,3…0,5 0,6…0,8

Овес

0,5…0,6

Мука пшеничная Зола сухая Картофель Цемент сухой Земля- грунтовая сухая Гипс порошкообразный Песок сухой Глина сухая Гравий рядовой Уголь каменный кусковой Шлак каменноугольный Земля формовочная Кокс среднекусковой Известняк мелкокусковой Щебень сухой

0,5…0,6 0,6...0,9 0,6…0,8 1,0…1,5 1,1…1,6 1,2…1,4 1,4…1,65 1,6…1,8 1,5…1,8 0,65…0,8 0,6…0,9 1,25…1,3 0,4…0,5 1,4...1,7 1,5…1,8

50…55 40…50 30…40 30…40 30…40 30…40 35…40 40…45 30…45 30…45 35…40 30…45 30…50 35…40 35…45

0,6…0,7 0,65 0,51 0,65 0,8 0,78 0,7…0,8 0,75 0,8 0,5…0,8 0,7 0,7 0,9 0,6 0,74

0,75 0,75 0,58 0,64 0,82 0,61 0,56 0,8 0,9 0,6 0,6 0,6 0,8 0,7 0,6

Агломерат железной руды 1,6…2,0 Руда железная, мелко- и 2,0…3,5 среднекусковая

30…50 35…40

0,8…1,0 1,2

0,9 1,0

11

А А А B B B B B В B C С С С С D D

3 Общая теория расчета производительности и мощности транспортирующих машин В практической инженерной деятельности часто встают задачи проектирования или выбора типа конвейера для транспортирования грузов. Важнейшими критериями при этом являются технические факторы (характеристика груза, требуемая производительность, трасса транспортирования). Производительность транспортно-технологических машин определяется количеством груза, перемещаемого за единицу времени. Количество насыпного груза может определяться в объемных или массовых единицах измерения. Поэтому производительность может быть объемная или массовая. Основными параметрами, определяющими производительность, являются удельный объем (м3/м) или удельная масса груза (кг/м) среднее количество груза, приходящееся на единицу длины грузонесущего элемента, а также рабочая скорость перемещения груза . Различают также техническую и эксплуатационную производительность. При определении эксплуатационной производительности кроме технических параметров дополнительно учитывают степень заполнения грузонесущих органов, эффективность использования машины по времени, свойства грузов и т.п. Производительность техническая объемная определяется как , м3/ч – удельный объем перемещаемого груза, м3/м; – скорость перемещения груза, м/с. Массовая техническая производительность конвейера вычисляется где

, т/ч где

(3.1)

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

3

м /м; - плотность груза, т/м3; – скорость перемещения груза, м/с. Производительность эксплуатационная уменьшается на величину эксплуатационного коэффициента , учитывающего условия транспортирования (угол наклона трассы, коэффициент трения и др.) , т/ч. 12

(3.2)

Таким образом, производительность транспортирующей машины является 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 перемещением, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Причем, конечная точка трассы перемещения может быть выше или ниже начальной. Поэтому в качестве показателя, характеризующего механические свойства транспортирующих машин, принимают коэффициент сопротивления движению , представляющий собой отношение всех сил сопротивления, 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 положительную работу на преодоление сил трения, а также на работу по перемещению груза по высоте, которая может быть положительной, отрицательной 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 формуле: , 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 , 13

где Wc – суммарная сила сопротивления движению ленты на всех участках трассы, кН; V – скорость перемещения груза, м/с. Сопротивление движению ленты определяют как , кН, – удельный объем перемещаемого груза, м3/м; - плотность груза, т/м3; 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 Nпр = Nс. В действительности мощность привода транспортирующей машины определяется в зависимости от режима ее работы. Существует пять режимов работы: весьма легкий, легкий, средний, тяжелый и весьма тяжелый. Они устанавливаются с учетом классов использования машины по времени (5 классов), по производительности и величине тягового усилия (по 3 класса). где

4 Последовательность и методика расчета ленточного конвейера Исходными данными для проектирования являются: характеристики транспортируемого груза, требуемая производительность конвейера (объемная 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 резиновыми 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 изготовления, приведены в табл. 4.1. Выбор типа ленты производится в зависимости от вида и характеристик транспортируемого груза (см. табл. 1.1): ленты типа 2 применяются для транспортирования средне и мелкокусковых сыпучих грузов групп абразивности А, B, C, D; 14

ленты типа 3 - для транспортирования средне и мелкокусковых сухих 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 Вид тягового каркаса Тип ленты

2

3

4

Основа и Основа и уток уток из ком- из полиамидХарактерибинирован- ных нитей стика ленты ных нитей (полиэфир и хлопок) БКНЛ-65 Двусторонняя БКНЛ-65-2 резиновая об- БКНЛ-100 кладка БКНЛ-150 Односторон- БКНЛ-65 няя резиновая БКНЛ-65-2 обкладка БКНЛ-100 Двусторонняя БКНЛ-65 резиновая об- БКНЛ-65-2 кладка, одна БКНЛ-100 или две прокладки каркаса

ТА-100, ТК-100 ТА-150, ТК-150 ТК-200-2 ТА-100, ТК-100 ТА-100, ТК-100

Прочность тягового каркаса, Н/мм ширины каркаса 65 100 100 150 200 65 100 100 65 100 100

Класс прочности резины наружных обкладок

Предел прочности резины обкладок на разрыв, МПа

Б В

20 15

В

15

С

10

4.2 Определение ширины ленты Ширина грузонесущей ленты определяется исходя из производительности конвейера, вида груза и условий работы конвейера. При транспортировании штучных грузов ширина ленты принимается равной , мм, где

(4.1)

- наибольший габаритный размер груза, мм.

При транспортировании насыпных грузов ширина ленты определяется профилем поперечного сечения рабочей ветви ленты, уложенной на 15

роликоопоры. На ленте, расположенной на прямых роликах (рис. 4.1) поперечное сечение груза преставляет собой равнобедренный треугольник с основанием и высотой, определяемой в зависимости от угла естественного 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 поперечного 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 принимается меньше ее ширины , чтобы исключить просыпание груза 16

, м.

(4.2)

Используя формулу (4.2) и формулу для определения производительности конвейера , (4.3) где

- площадь поперечного сечения груза на ленте, м2; - скорость движения ленты, м/с; – насыпная плотность груза, т/м3 ; - 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/м3 ; – коэффициент, связывающий площадь поперечного сечения груза на ленте с его шириной , формой ленты и свойствами груза; - коэффициент, учитывающий угол наклона конвейера. Расчетная производительности конвейера определяется по формуле , где

(4.5)

– номинальная производительность, т/ч; Кн= 1,25…2,0 - коэффициент неравномерности загрузки; Кв = 0,8…0,95 - коэффициент использования по времени; Кг = 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. 17

Полученное расчетное значение ширины ленты округляют до стандартного 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 транспортировании насыпных грузов Характер груза Группы абразивности А, B; допускается их крошение (торф, уголь, глина, песок) Зерновые и бобовые (рожь, пшеница, горох) Группы абразивности С, D; мелко- и среднекусковые (щебень, шлак) Группы абразивности С, D; крупнокусковые (камень, руда) Хрупкие, не допускающие крошения (кокс, фрукты, овощи) Сильно пылящие (цемент, мел, мука) Штучные грузы При наличии плужковых сбрасывателей

Скорость движения ленты, м/с при ее ширине, м 0,4 0,5 0,65 0,8 1,0 1,2 1,0…1,6 1,25…2,0 1,6…2,5 2,0…4,0 1,25…1,6 1,6…2,5 2,5…3,0 3,0…4,0 1,0…1,25 1,25…1,6 1,6…2,0 2,0…3,0 0,6…0,8 0,8…1,0 1,0…1,25 1,25…1,6 0,8…1,0 1,0…1,25 1,25…1,6 1,6…2,0 0,8…1,0 1,0…1,25 1,0…1,25 1,25…1,6 0,5…1,0 не более 1,25…1,6

Табл. 4.3 - Значения коэффициента Угол откоса в движении Подвижность частиц Угол наклона конвейера

, град. 10…15 15…20 20…25

Примечание: нимается равным груза в покое.

, град. 1...5 6...10 11...15 16...20 21...24 0,95 0,9 0,85 0,8 1,0 0,97 0,95 0,9 0,85 1,0 0,98 0,97 0,95 0,9 - угол естественного откоса груза в движении при, где - угол естественного откоса груза Легкая Средняя Малая

Табл. 4.4 - Значения коэффициента Роликоопора Прямая Желобчатая трѐхроликовая

Угол наклона боковых роликов αр, град.

Подвижность частиц груза средняя

малая

0 20 30 45

240

328

470 550 633

550 625 692

18

легкая 158 393 480 580

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 Толщина тканевой прокладки t, мм Номинальная прочность про- с резиновой прослойкой без резиновой прослойки кладки на основе, Основа и уток из син- Основа и уток из комбиН/мм, не менее тетического волокна нированных нитей 200 1,4 1,6 150 1,3 1,4 100 1,2 1,3 65 1,2 1,2

Табл. 4.6 - Количество тяговых прокладок для лент различных типов Ширина ленты В, мм 300…500 650 800 1000

Количество тяговых прокладок для лент типов 2, 3, 4 при различной удельной номинальной прочности, Н/мм 2 3 4 200 150 100 65 100 65 100 65 3 3…5 3…5 1…2 1…2 3…4 3…5 3…6 3…4 3…6 1…2 1…2 3…6 3…6 3…8 3…8 3…5 3…8 1…2 1…2 3…6 3…8 3…8 3…8 3…6 3…8 1…2 1…2

Табл. 4.7 - Толщина наружных резиновых обкладок Тип ленты 2 3 4

Поверхность Номинальная толщина наружных обкладок для различных классов прочности резины, мм ленты Б В С рабочая 8,0 6,0 4,5 3,0 6,0 4,5 3,0 3,0 нерабочая 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 1,0 1,5 рабочая 2,0 3,0; 2,0 рабочая 3,0 2,0 1,0 нерабочая 1,0 1,0 1,0

19

4.4 Выбор опорных устройств В качестве опор ленты по длине конвейера используют ролики, настил или их сочетание. При транспортировании штучных грузов в основном применяют прямые роликоопоры, реже – настил или комбинированные опоры. Для транспортирования насыпных грузов на рабочей ветви, как правило, используют желобчатые роликоопоры, трех- или пятироликовые в зависимости 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 м3/ч); Центрирующие роликоопоры 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 Обознаобозначе- чение тип ролика ние Верхняя: П прямая Желобчатая

Ж

Желобчатая центри рующая

ЖЦ

Нижняя: прямая

Н, НЛ

Прямая центрирующая

НЦ, НЛ

Желобчатая Дисковая

НЖ НЖЛ НД НДЛ

Назна- Область применения в конвейчение ерах

С плоской лентой шириной Для В=300...2000 мм поддерС желобчатой лентой шириной жания Г В = 400...3000мм рабочей С желобчатой лентой шириной ветви В = 400...3000мм ленты для центрирования хода ленты С лентой шириной В = 300...2000 мм Для С лентой шириной поддерН и НЛ В = 400...2000мм для центрижания рования хода ленты холоС лентой шириной стой В =800…3000 мм ветви С лентой шириной ДиДЛ В = 400...3000 мм

Специальные амортизирующие роликоопоры устанавливают под загрузочными устройствами, с целью амортизации ударов груза.

20

Табл. 4.9 - Основные типы роликов (по ГОСТ 22646-77) Тип Верхний

Нижний

Исполнения по рабочей поверхности по концам оси Гладкий Со сквозной лыской Футерованный Гладкий Футерованный Со сквозной лыской Дисковый Гладкий Футерованный С глухой лыской Дисковый

Расстояния между роликоопорами сти от вида груза.

Обозначение Г Ф Н НФ Д НЛ НФЛ ДЛ

(рис. 4.3) выбирают в зависимо-

Рис. 4.3 – Схема трассы горизонтального конвейера На рабочей ветви при перемещении штучных грузов расстояние между роликоопорами рекомендуются следующие: - для легких грузов (m < 10 кг) lр = 1 м; - для грузов средней массы (т = 10...25 кг) lр =1,2...1,4 м; - для грузов массой т = 25...80 кг расстояние между роликоопорами выбирают так, чтобы груз лежал не менее чем на двух опорах; При транспортировании насыпного груза расстояние между роликами принимают по табл. 4.10. Расстояние между роликоопорами в зоне загрузки ленты принимают . На холостой ветви расстояние между роликоопорами обычно равно , рекомендуется принимать .

21

Табл. 4.10 - Наибольшее расстояние между роликами на рабочей ветви для насыпных грузов Насыпная масса груза , т/м3

Расстояние

, мм, при ширине ленты , мм

400

500

650

800

1000

1200

≤1

1600

1500

1400

1300

1200

1...2

1500

1400

1300

1200

1100

≥2

1400

1300

1200

1100

1000

Для центрирующих роликоопор рекомендуют принимать расстояние между ними 20...25 м, а от приводного барабана до первой центрирующей роликоопоры - 3...4 м. Определение размеров роликоопор производят в соответствии с рекомендациями, по выбору диаметра роликов приведеными в табл. 4.11, а основные размеры роликоопор (рис. 4.4) даны в табл. 4.12.

Рис. 4.4 – Конструкции роликоопор Табл. 4.11 – Диаметры роликов Диаметр ро- Ширина ленты лика D, мм В, мм 63

300-800

89

400…650 800

108 133 159

400…650 800…1200 800…1200 800…1200

Насыпная масса транспортируемого груза , т/м3, не более ≤l,00 1,60 1,60 2,00 1,60 2,00 3,5

22

Скорость движения ленты , м/с, не более ≤1,25 2,00 1,60 2,5 2,5 2,5 4,0

Табл. 4.12 – Основные размеры роликоопор Масса роликоУгол на- опоры (ориенШирина клона боШирина тировочно) Диаметр ро- Длина ролика констковых роленты mр, кг лика D, мм рукции ликов В, мм Е, мм желоб, град Прямая чатая L, мм , мм 300 63 400 600 15 10 400 500 160 700 15...22 12 63, 89 108 500 600 200 800 18...24 12…15 63, 89, 108, 10, 20, 30 20...35 15…24 650 750 250 950 133 89, 108, 133, 800 950 315 1150 35...95 25…36 159, 194 1000 1150 380 1350 10, 20, 30, 48...108 32…48 89, 108, 45 1200 133, 159 194 1400 465 1600 50...132 38…52

4.5. Определение удельного веса движущихся элементов конвейера Распределенная нагрузка от транспортируемого груза, приходящаяся на один погонный метр длины трассы конвейера рассчитывается по формулам: a) Для насыпных грузов , Н/м.

(4.7)

b) Для штучных грузов , Н/м;

(4.8)

где – расстояние между соседними грузами, м, рекомендуется принимать больше габаритов штучного груза. Распределенная нагрузка от ленты , Н/м; - ширина ленты, мм; – толщина ленты, мм.

23

(4.9)

Распределенная нагрузка от вращающихся роликоопор массой рабочей и обратной ветви, соответственно: ; Н/м.

;

на

(4.10)

4.6 Тяговый расчет конвейера Тяговый расчѐт конвейера выполняют методом последовательного суммирования сил сопротивления движению ленты по всей трассе конвейера. Контур трассы разделяют на отдельные участки по виду сопротивлений: прямолинейные (горизонтальные, наклонные), повороты отклонения ленты на роликах или барабанах, узлы загрузки или разгрузки. Нумерацию и расчѐт начинают от точки сбегания ленты с приводного барабана (точка 1) и продолжают по всему контуру трассы до конечной точки набегания ленты на приводной барабан (точка 8) на рис. 4.5.

Рис 4.5 – Схема трассы конвейера с разбивкой на участки с различным сопротивлением Определение сил сопротивления движению ленты на прямолинейных участках (на рис. 4.5 это участки 1-2; 3-4; 5-6; 7-8) различается для ведущей и обратной ветви конвейера. Сопротивление движению ленты на верхней (рабочей) и нижней (холостой) ветви рассчитывают по формулам: , Н; 24

(4.11)

, Н;

(4.12)

где - удельные веса движущихся элементов: груза, ленты, роликов рабочей и холостой ветвей конвейера, соответственно, Н/м; - горизонтальная и вертикальная проекции длины рассматриваемого прямолинейного участка, м; - коэффициенты сопротивления роликоопор движению ленты (табл. 4.13). В формулах (4.10), (4.11) знак «плюс» соответствует движению груза вверх, знак «минус» - движению вниз, для холостой ветви . Табл. 4.13 - Коэффициент сопротивления движения ленты по роликоопорам на подшипниках качения Условия работы Хорошие Средние Тяжелые

Коэффициент прямых 0,018 0,022 0,035

для роликоопор желобчатых 0,020 0,025 0,040

Примечание: характеристика условий работы принимается разработчиком.

Определение сил сопротивления движению ленты на криволинейных участках (на барабанах и батареях роликоопор) производится по эмпирическим формулам. Сопротивление движению ленты по натяжному барабану - участок 4-5 (см. рис. 4.5): (4.13) где

- натяжение ленты в точке набегания на барабан ( – при угле обхвата

,

– при угле обхвата

,

– при угле обхвата

;

25

), Н;

Сопротивление движению ленты по приводному барабану - участок 8-1 (см. рис. 4.5): (4.14) где - натяжение ленты в точках набегания на приводной барабан и сбегания с него, соответственно, , см. рис.4.5. Сопротивление движению ленты при огибании батарей роликоопор, расположенных по кривой с выпуклостью вверх (участки 2-3 и 6-7): , Н. где

(4.15)

-коэффициент сопротивления, определяется по табл. 4.14.

- натяжение в точке набегания ленты на роликовую батарею: на участке 2-3 равно , на участке 6-7 равно , (см. рис. 4.5). Примечание: при огибании лентой роликоопор, расположенных по кривой с выпуклостью вниз, сопротивление движению равно 0. Табл. 4.14 - Значения и Материал

Влажность

барабана

атмосферы

Коэффициент

при углах обхвата в градусах или радианах 30о

45о

90о 180о 210о 240о

0,524 0,795 1,57 3,14 3,66 4,19

Чугунный или стальной

Очень влажная

0,10

1,05 1,08 1,17 1,37 1,44 1,52

С деревянной или резиновой обшивкой

То же

0,15

1,08 1,12 1,27 1,60 1,73 1,87

Чугунный или стальной

Влажная

0,20

1,11 1,17 1,37 1,87 2,08 2,31

С деревянной или резиновой обшивкой

То же

0,25

1,14 1,22 1,48 2,18 2,49 2,83

Чугунный или стальной

Сухая

0,3

1,17 1,27 1,60 2,56 3,00 3,51

С деревянной обшивкой

То же

0,35

1,20 1,32 1,73 3,00 3,61 4,33

С резиновой обшивкой

То же

0,40

1,23 1,37 1,87 3,51 4,33 5,34

26

Сопротивление движению ленты от плужкового сбрасывателя:

где

,Н (4.16) - коэффициент, полученный опытным путем; – удельная сила веса груза, Н/м; - ширина ленты, м.

4.7. Определение натяжения ленты в характерных точках трассы конвейера Во фрикционном барабанном приводе натяжение ветви ленты, сбегающей с приводного барабана , зависит от необходимого тягового усилия, равного сумме всех сопротивлений движению ленты по трассе конвейера и тягового фактора привода, определяемого углом обхвата и коэффициентом трения ленты о поверхность барабана. Сопротивления движению ленты на отклоняющих и поворотных барабанах и роликовых батареях зависят от натяжения ленты в местах их установки. Следовательно, в процессе выполнения тягового расчѐта взаимосвязанные натяжения сбегающей Sc6 и набегающей Sнб. на приводной барабан ветвей ленты являются неизвестными величинами, которые можно определить из решения двух уравнений. Первое уравнение, определяющее необходимое натяжение ленты, получаем в результате тягового расчѐта конвейера: ,

(4.17)

где и - коэффициенты сопротивлений движению ленты на барабанах и роликоопорах; - натяжение ленты на отдельном участке трассы, Н; - сопротивления движению ленты на прямолинейных, горизонтальных и наклонных участках, не зависящих от натяжения ленты (называемых линейными); = противлений.

= 1,08...1,10 - общий коэффициент местных со-

Второе уравнение получаем из теории фрикционного барабанного привода: (4.18) 27

где

- коэффициент трения ленты по поверхности барабана; - угол обхвата лентой барабана.

Подставив уравнение (4.17) в уравнение (4.16), можно определить натяжение S c6 с учѐтом коэффициента запаса Кз=1,1... 1,2: (4.19) Численное значение величины определяют по табл. 4.14 в зависимости от конструктивных особенностей и условий эксплуатации конвейера, предварительно задавшись углом обхвата барабана. После расчета (точка 1) рассчитывают натяжение ленты в характерных точках трассы конвейера, используя формулы, приведенные в табл. 4.15. Табл. 4.15 – Расчет сил сопротивления и натяжения

28

Выполненный тяговый расчѐт необходимо проверить по минимальному натяжению ленты на трассе конвейера. Лента на всѐм контуре трассы должна быть натянута, и минимальное натяжение не должно быть меньше определѐнного значения. Минимальное натяжение ленты обуславливается допускаемым провисанием еѐ между роликоопорами. Для верхней рабочей ветви ленты конвейера при транспортировании насыпного груза определяется: ,

29

(4.20)

где для конвейеров длиной до 100 м, с простой конфигурацией; для конвейеров длиной более 100 м и со сложной конфигурацией; .- удельный вес, соответственно, груза и ленты, Н/м; - длина рабочей ветви конвейера, м; – угол наклона трассы конвейера, град. Для нижней (холостой) ветви: .

(4.21)

Если полученные в тяговом расчѐте значения минимальных натяжений меньше значений, вычисленных по зависимостям (4.19), (4.20), то необходимо в точках минимальных натяжений на трассе конвейера принять значение натяжения ленты равным , увеличив его на 5...8 % и выполнить перерасчѐт натяжения ленты по всему контуру трассы. После определения величины наименьшего натяжения на рабочей ветви следует найти наибольшую стрелу провисания ленты h и сравнить ее с допускаемой величиной провисания . Определение наибольшего провисания ленты для насыпных грузов проводят по формуле: ,

на рабочей ветви

(4.22)

а для штучных грузов по формуле (4.23) где т - масса штучного груза, считается приложенной в середине пролета между роликоопорами, кг; - расстояние между роликоопорами на рабочей ветви, м; - величина наименьшего натяжения ленты на рабочей ветви конвейера, Н; - наибольшая допустимая стрела провисания ленты, м. 30

Если точках трассы.

, то затем окончательно находим натяжения во всех

Определение тягового усилия на приводном барабане производят по формуле: ,Н (4.24) где - сопротивление движению ленты на прямолинейных, горизонтальных и наклонных участках трассы (см. табл. 4.15). 4.8 Окончательный выбор ленты Правильность выбора ленты проверяют по условию . (4.25) где - наибольшее расчетное натяжение в ленте (для трассы конвейера по рис. 4.5 ); - предельно допустимая (расчетная) рабочая нагрузка тяговой прокладки, выбираемая по табл. 4.16 в зависимости от номинальной прочности материала прокладки; i - количество тяговых прокладок, предварительно выбираемое по табл. 4.6. Если условие (4.24) не выполняется, то необходимо изменить материал тяговой прокладки или увеличить число прокладок, уточнив при этом весь расчет, начиная с пункта 4.3. Табл. 4.16 – Предельно допустимая (расчетная) рабочая нагрузка тяговой прокладки для лент общего назначения Угол установки конвейера (по осям концевых барабанов), град. < >

в зависимости от номинальной прочности прокладки, Н/мм, ширины

Число тяговых прокладок <5 >5 <5 >5

200 25

150 18

100 12

55 7

22

16

11

6

20

15

10

5,5

Окончательно выбранная лента обозначается по ГОСТ 20-76. 31

Пример условного обозначения конвейерной ленты общего назначения типа 2, шириной 500 мм с четырьмя прокладками из ткани БКНЛ-100, с прочностью по основе 100 Н/мм ширины, с резиновыми обкладками толщиной 3 мм по рабочей стороне ленты и классом обкладочной резины Б: 2-500-4-БКНЛ-100-3-2-Б ГОСТ 20-76. 4.9

Выбор размеров барабанов

Диаметр приводного барабана определяют с учетом числа и материала тяговых прокладок ленты: , мм

(4.26)

где - числовой коэффициент для прокладок из комбинированных тканей равен 140... 160, для прокладок из синтетических тканей 160...200; - число тяговых прокладок, см. табл. 4.6. Диаметры натяжных и отклоняющих барабанов при необходимости можно взять несколько меньше диаметра приводного барабана: ;

(4.27) (4.28)

Затем полученные диаметры округляют до ближайших значений из стандартного ряда, установленного ГОСТ 22644-77 для не футерованных барабанов стационарных конвейеров: 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1600 и т.д., мм. При этом для лент шириной применять барабаны диаметром: Длину барабана

рекомендуется .

, мм принимают в зависимости от ширины ленты:

при В = 300...650 мм длина барабана при В = 800...1000 мм длина барабана

, мм; , мм.

Проверка удельного давления ленты на барабан производится из условия: , МПа.

(4.29)

Допускаемое удельное давление прорезиненной ленты на барабан: 32

= 0,010...0,016, МПа. Если условие (4.28) не соблюдается, то следует увеличить диаметр барабана. 4.10 Выбор натяжного устройства В ленточных конвейерах с резинотканевой лентой применяют обычно грузовые натяжные устройства, и лишь для коротких (L < 50 м) горизонтальных конвейеров используют винтовые натяжные устройства. Усилие натяжения, необходимое для перемещения натяжного барабана определяется по формуле: ,Н (4.30) где усилия натяжения ленты при набегании на барабан и сбегании с натяжного барабана определяют из тягового расчета; – коэффициент, учитывающий потери в блоках для канатов грузового натяжного устройства. = 150...200, Н - потери на передвижение натяжного барабана. Ход натяжного устройства рассчитывается как ,м (4.31) – коэффициент, учитывающий угол наклона конвейера : при ; при . - нормируемый показатель удлинения ленты на тканевой основе для материалов, указанных в табл. 4.1, . Конструкцию натяжного устройства разрабатывают используя рекомендации [4, 5]. 4.11 Выбор приводного устройства Для привода конвейеров небольшой и средней мощности обычно используют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Определение потребной статической мощности привода рассчитывают по формуле , 33

(4.32)

где

- коэффициент запаса сцепления ленты с бараба-

ном; - тяговое усилие, равное общему сопротивлению движения ленты, определяемое тяговым расчѐтом конвейера, Н; - скорость движения ленты, м/с; - КПД приводного механизма, принимается в соответствии с рекомендациями курса деталей машин = 0,8...0,9. Затем по справочнику подбирают ближайший по мощности асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, при этом допускается перегрузка его до 10 %. Из справочника выписывают следующие данные электродвигателя: номинальную мощность Nном частоту вращения вала под нагрузкой, кратности максимального и минимального моментов: , и маховой момент ротора СД2. Частоту вращения приводного барабана определяют по формуле: , мин-1

(4.33)

где

- скорость движения ленты, м/с; - диаметр приводного барабана, мм. Затем определяется общее передаточное отношение приводной станции: (4.34) Для приводных станций конвейеров рекомендуют использовать стандартные редукторы типов Ц2, Ц2У и др. [2]. Редуктор выбирают по передаточному числу , частоте вращения быстроходного вала и расчетной мощности (при ПВ 100 % и продолжительном режиме работы), при этом мощность редуктора должна быть не менее мощности электродвигателя . Кроме редуктора при необходимости используют дополнительные открытые передачи. В приводную станцию помимо редуктора вводят дополнительные передачи - открытую зубчатую (от тихоходного вала редуктора к валу барабана), реже - ременную (от вала электродвигателя к быстроходному валу редуктора) или цепную (от тихоходного вала редуктора к валу барабана). 34

Для всех передач приводной станции, кроме стандартного редуктора, следует провести проектный и проверочный расчеты по методике курса «Детали машин». После окончательного выбора передаточных чисел редуктора и дополнительных передач подсчитывают действительную скорость перемещения груза. Отклонение действительной скорости ленты от номинальной, рекомендованной ГОСТ 22644-77 (0,250; 0,315; 0,400; 0,500; 0,630; 0,800; 1,000; 1,250; 1,600; 2,000; 2,500; 3,150 м/с), допускается в пределах 10 %. 4.12 Проверка электродвигателя на пусковые нагрузки Возможность пуска электродвигателя под нагрузкой проверяется по зависимости: М пуск > М ст

(4.35)

Минимальный пусковой момент электродвигателя М пуск определяется по указанному в справочнике отношению М пуск / М ном . М ном

9550

N эд , nэд

(4.36)

где N эд - мощность электродвигателя, кВт; Статический вращающий момент, приведенный к валу электродвигателя М ст

где

Мб

1 U пр з м

FDб , 2 103U пр з м

, определяется для приводного барабана, Н; – диаметр приводного барабана, мм; - передаточное отношение привода; - КПД привода.

35

(4.37)

5 Пример расчета ленточного конвейера Исходные данные для проектирования: Груз – земля формовочная. Характеристики груза из табл. 2.1: насыпная плотность с = 1,25 т/м3; угол естественного откоса в покое

= 40°;

угол естественного откоса в движении

д

= 0,5 40° = 20°;

коэффициент трения груза по резине в покое kп = 0,6; коэффициент трения в движении kдв = 0,6·0,5= 0,3. группа абразивности С (средней абразивности). Производительность конвейера Q = 30 т/ч. Длина горизонтального участка lг = l1 = 40 м. Горизонтальная проекция наклонного участка lн.г= l2 = 15 м. Угол подъема наклонного участка конвейера β = 12о. Вертикальная проекция наклонного участка: Н = lн.г·tgβ = = 15·0,21 = 3,2 м. Рассчитать размеры ленты и конвейера, сопротивление движению и натяжение ленты, мощность привода с учетом пусковых нагрузок.

Рис 5.1 – Схема конвейера (в соответствии с вариантом задания)

36

5.1 Выбор типа и материала ленты Тип ленты, материал тканевых прокладок и их число предварительно определяют по рекомендациям справочника и табл. 4.1, 4.5, 4.6, 4.7. С учетом свойств груза выбираем прокладку БКНЛ-100 из комбинированных нитей, прочность на разрыв q=100 Н/мм, толщина прокладки t = 1,6 мм, количество прокладок i = 3. Толщина резиновых обкладок: рабочей стороны 3 мм, обратной 2 мм. Толщина ленты по формуле (4.6): = 1,6·3+3+2 = 9,8 мм. Предварительно принимаем толщину ленты 10 мм. 5.2

Определение ширины ленты и формы роликоопор

Для насыпного груза принимается желобчатая форма роликоопор на рабочей ветви конвейера, и прямая на обратной ветви. Ширина ленты рассчитывается по формуле (4.4): , где, Qр – расчетная производительность т/ч. = 650 - коэфф-т типа роликоопор (табл. 4.4) = 0,97 - коэфф-т угла наклона конвейера (табл. 4.3) Vл = 1 м/с - принятая скорость движения ленты (табл. 4.2) =1,25 т/м3 - насыпная масса груза Расчетная производительность рассчитывается по формуле (4.5): , где Q – номинальная производительность, т/ч; Кн= 1,25…2,0 - коэффициент неравномерности загрузки; Кв = 0,8…0,95 - коэффициент использования по времени; Кг = 0,96 - коэффициент готовности. , т/ч.

Принимаем ширину ленты 400 мм. 37

5.3 Выбор роликоопор Для рабочей ветви принимаются желобчатые роликоопоры (Ж), с тремя гладкими роликами (Г), (табл. 4.8, 4.9); Для обратной ветви – прямая роликоопора (Н). Расстояние между роликоопорами: на рабочей ветви lр.р = 1,5 м для груза плотностью 1,25 т/м3, ширины ленты 400 мм (табл. 4.10), на холостой ветви lр.х = 2·lр.р = 2·1,5 = 3 м, в зоне загрузки lз= 0,5·lр.р = 0,5·1,5 м = 0,75 м. Диаметр роликов для плотности груза 1,25 т/м3, ширины ленты 400 мм, скорости 1 м/с, принимается D = 89 мм (табл. 4.11). Длина ролика желобчатой опоры на рабочей ветви L1 = 160 мм, прямой опоры на обратной ветви L = 500 мм, угол наклона боковых роликов 1 = 30 (табл. 4.12). Основные размеры роликов приведены в табл. 4.12: mр.р = 20 кг, mр.х = 12 кг. 5.4 Тяговый расчет конвейера Выполняется методом последовательного суммирования сил сопротивления движению ленты по всей трассе конвейера. Трассу разделяют на участки, нумерацию которых начинают от точки сбегания ленты с приводного барабана и продолжают по контуру трассы до точки набегания на приводной барабан (рисунок 5.1). Первоначально определяются силы сопротивления движению ленты на прямолинейных участках 1-2, 3-4, 5-6, 7-8 по формулам (4.11), (4.12).

; ; ; где, – распределенная нагрузка на 1 погонный метр трассы конвейера от груза, ленты, роликов холостой и рабочей ветви, соответственно, Н/м; l, Н – горизонтальные и вертикальные проекции соответствующих участков трассы конвейера, м;

38

– коэффициенты сопротивления роликоопор холостой и рабочей ветви конвейера, соответственно, =0,022; =0,025; (табл. 4.13). Знак (+) соответствует движению груза вверх, знак (–) - движению вниз. Распределенная нагрузка рассчитывается по формулам (4.7-4.10): 133,4 , Н/м. = 0,011·400·10 = 44 Н/м.

=

= 130,6 Н/м.

=

= 39,2 Н/м.

Расчет сил сопротивления на прямолинейных участках: ; ; Н; Н. 5.5 Натяжение ленты в характерных точках Расчет ведется по формулам, выбираемым из табл. 4.15. Расчет начинают с приводного барабана, двигаясь по холостой ветви. Холостая ветвь. Натяжение ленты в точке 1 определяется по формуле (4.19) , где участках;

– силы сопротивления движению ленты на прямолинейных

=2,56 – определяется по табл. 4.14 в зависимости от угла охвата и материала барабана (стальной барабан, = 1800, сухая атмосфера); = 1,08-1,1 – общий коэффициент местных сопротивлений, принимается 1,1. 39

= 1,1-1,2 – коэффициент запаса, принимается 1,2; = = 1,2(73,3 – 113,3 + 683,2 + 307,8) / (2,56 – 1,1·1,2) = 920,3 Н. Далее по формулам табл. 4.15 выполняется расчет натяжения ленты в характерных точках трассы: Участок 1-2:

Н;

На выпуклой батарее роликов (участок 2-3)

,

где

– коэффициент сопротивления роликов для (центральный угол роликовой батареи) и средних условий работы (табл. 5.1). Табл. 5.1 – Коэффициенты сопротивления барабанов и роликовых батарей Коэффициенты сопротивления роликов Условия работы барабана конвейера Угол охвата барабана или роликовой батареи 1 30 -90 90 -140 140 -180 5 -15 16 -25 Легкие 1,02 1,02 1,03 1,02 1,03 Средние 1,02 1,03 1,04 1,03 1,04 Тяжелые 1,03 1,04 1,05 1,05 1,05 Весьма тяжелые 1,04 1,05 1,06 1,05 1,06 Участок 2-3:

Н.

Участок 3-4:

Н, (min).

Рабочая ветвь. Участок 4-5:

Н, (min).

Участок 5-6:

Н.

Участок 6-7:

Н.

Участок 7-8:

Н.

Ведущий барабан. Для передачи тягового усилия с ведущего барабана на ленту должно выполняться условие – из теории фрикционного барабана, формула (4.18). 40

По табл. 4.14 коэффициент трения ленты по стальному барабану f в сухой атмосфере. При угле охвата барабана = 180 , е = 2,56. f

= S1·еf = 920,3·2,56 = 2355 Н. Согласно выполненным расчетам Sнб = S8 =2003 2355. Для ведущего барабана: Sсб е

Условие формулы (4.18) выполняется. 5.6 Минимальное допустимое натяжение ленты Smin Определение величины допустимого провисания ленты между роликами на рабочей ветви при транспортировании насыпных грузов проводят по формуле (4.22) , Для рабочей ветви наибольшая допустимая стрела провисания ленты = 0,02·1,5 = 0,03 м = 30 мм. . Реальное провисание ленты больше допустимого, необходимо увеличить натяжение ленты. Для рабочей ветви при транспортировании насыпного груза из условия допускаемого провисания еѐ между роликоопорами по формуле (4.20) рассчитываем минимально необходимую силу натяжения . Н. Принимаем для рабочей ветви = S5 = 1400 Н и выполняем перерасчет натяжения ленты по точкам: S5 = 1400 Н S4 = S5 / =1400 / 1,04 = 1346 Н S3 = S4 - W3-4 = 1346- (-113)= 1459 Н S2 = S3 / = 1459 / 1,03 = 1416 Н S1 = S2 - W1-2 =1416 – 73 = 1343 Н = Smin.x S6 = S5 + W5-6 = 1400 + 683 = 2083 Н S7 = S6 = 1,04·2083 = 2166 Н S8 = S7 + W7-8 = 2166 + 307,8 = 2253 Н 41

f

Для ведущего барабана условие Sнб Sсб е соответствует условию S8 S1·еf . S8 = 2253 Н, а S1 еf = 1343·2,56 = 3438 Н, т.е. условие выполняется. Для холостой ветви должно выполняться условие Smin.x ≥ 8·qл·lр.х. Smin.x = S1 = 1343 Н, что больше 8·qл·lр.х= 8·44·3 = 1056 Н, т.е. условие выполняется. 5.7 Проверка правильности выбора ленты Производится по условию Smax Sпр·В·i, где Smax= S8 =2253 Н; Sпр = 12 Н/мм – максимально допустимая рабочая нагрузка тяговой прокладки (табл. 4.16); В = 400 мм - ширина ленты; i = 3 – число прокладок (табл. 4.6). Sпр·В·i = 12·400·3 = 14400 Н, т.е. условие выполняется. Принимается лента типа 2, шириной 400 мм, с прокладками БКНЛ100 из комбинированных нитей, прочностью на разрыв q=100 Н/мм, толщина прокладки t = 1,6 мм, количество прокладок i = 3. Толщина резиновых обкладок: рабочей стороны 3 мм, обратной 2 мм, класс прочности резины - Б. Толщина ленты δ = 1,6·3+3+2 = 9,8 мм. Обозначение: лента 2-400-3- БКНЛ-100-3-2-Б ГОСТ 20-76. 5.8 Выбор размеров барабанов Диаметр приводного барабана определяется с учетом числа тяговых прокладок ленты, см. табл. 4.6 (i = 3 ): Dб.пр К б i, где Кб – коэффициент, зависящий от вида прокладок. Кб = 140…160 для прокладок из комбинированных тканей; Кб = 160…200 для прокладок из синтетических тканей. Dб.пр = 150·3 = 450 мм.

42

С учетом стандартного ряда размеров не футерованных барабанов стационарных конвейеров по ГОСТ 22644-77: 160, 200, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1600, и т.д. принимаем Dб.пр = 500 мм. Диаметр натяжного барабана Dб.н = (0,8…1,0) Dб.пр. Принимаем диаметр натяжного барабана Dб.н =1 Dб.пр. = 500 мм. Длина барабанов принимается Lб В 100, мм для ширины ленты В = 300…650 мм, т.е. длина барабанов Lб 400 100 500мм . Удельное давление ленты на барабан не должно превышать допустимое , где F = S1 + S8 – усилие на ведущем барабане, Н; - угол охвата барабана лентой, град; В, Dб – ширина ленты и диаметр барабана, мм. = 0,010…0,016 МПа – допустимая величина давления ленты на поверхность барабана, МПа.

Условие выполняется. В случае невыполнения, принимается увеличенный диаметр барабана. 5.9 Выбор натяжного устройства. Усилие для перемещения натяжного барабана определяется (4.33):

где = 150…200 Н – усилие на передвижение натяжного барабана, принимаем = 180 Н. Ход натяжного устройства

43

, где = 0,65 при β > 10 (учитывает угол наклона конвейера). ε ≤ 0,035 – коэффициент удлинения ленты; L – длина трассы конвейера 15 +40 = 55 м. 0

5.10 Выбор привода конвейера Начинается с определения статической мощности привода и выбора электродвигателя, формула (4.32) , где

= 1,1…1,2 – коэффициент запаса сцепления ленты с бараба-

ном; - суммарное сопротивление движению ленты на всей трассе конвейера, Н - скорость движения ленты, м/с; - КПД механизма привода, принимаемый ориентировочно равным 0,8. Силы сопротивления на прямолинейных участках, определенные ранее: ; ; Н; Н. Силы сопротивления на натяжном барабане (4.13)

где

= 1346·0,06 = 81 Н, = 0,05…0,06 при угле охвата α = 1800;

Силы сопротивления на приводном барабане (4.14) 0,06·(2253+1343) = 216 Н Силы сопротивления на роликовых батареях (4.15): = 1459 – 1416 = 43 Н; = 2166 – 2083 = 83 Н. 44

кВт. Из справочника [2] выбирают ближайший по мощности электродвигатель, асинхронный с короткозамкнутым ротором, с минимальной частотой вращения. Выписывают: номинальную мощность , частоту вращения вала nэ.д , кратность минимального и максимального моментов М max / М ном , М пуск / М ном , маховой момент ротора СД2 (Jрот). Выбран электродвигатель типа А112МА6: = 3 кВт; nэ.д = 1000 мин-1; ; М max / М ном = 2,6 ; М пуск / М ном = 2,2 ; Jрот = 41 кг/м2.

Определение частоты вращения приводного барабана (4.33) , Передаточное отношение привода (4.34) 26. Принимается

25.

По мощности 2,5 кВт, и передаточному отношению 25 в справочнике [2] выбираем редуктор цилиндрический двухступенчатый Ц2У100 или Ц2У-125 с передаточным отношением 25, . Если Uред < Uпр ,в приводную станцию вводят открытую передачу: зубчатую или цепную - от тихоходного вала к валу барабана, клиноременную – от электродвигателя к редуктору. Передаточное отношении дополнительной передачи Uдоп = Uпр/Uред. 5.11 Проверка электродвигателя на пусковые нагрузки Пуск электродвигателя под нагрузкой возможен при соотношении крутящих моментов: М пуск > М ст . Так как для выбранного двигателя

45

М пуск / М ном = 2,2;

Н/м; Н/м. По формуле (4.37) определяем статический крутящий момент, приведенный к валу двигателя М ст

Мб

1 U прз м

FDб 2 103U прз м

S8 S1 Dб 2 103U прз м

Условие пуска электродвигателя

46

2253 1343 500 2 103 25 0 ,97

>

выполняется.

9 ,38Н/м .

Приложение А Варианты заданий для расчета конвейера Вариант 1

Рис. А1 – Схема трассы горизонтального ленточного конвейера Табл. А1 – Параметры конвейера № Транспортируеварианта мый груз 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Щебень сухой Руда железная Пробка кусковая Глина сухая Уголь каменный Цемент Ячмень Овощи (в ящиках 600х400х350) Картофель в мешках

Производительность Q, т/ч 250 300 320 500 3.0 2.0 8.0 10 12 40 25 40 5 12 3.5 5 10 15

47

Длина Условия конвейера эксплуатации L, м 25 Средние 35 Тяжелые 80 Средние 100 Тяжелые 15 Легкие 12 Легкие 30 Средние 45 Тяжелые 120 Средние 150 Тяжелые 75 Средние 30 Тяжелые 85 Легкие 100 Легкие 12 Средние 15 Тяжелые 25 Средние 17 Тяжелые

Вариант 2

Рис. А2 – Схема трассы наклонного ленточного конвейера Табл. А2 – Параметры конвейера Длина Производи- Угол тельность наклона конвейера Условия эксплуатации β° , т/ч L, м 20 10 60 Торф сухой 50 10 45 Средние кусковой 75 12 40 80 8 25 Пшеница 50 11 30 Легкие 20 12 40 20 15 30 Овес 85 9 40 Легкие 14 7 45 200 12 75 Гравий рядо170 10 90 Средние вой 300 11 100 120 15 40 Известняк 300 15 45 Средние мелкокусковой 180 18 30 50 12 35 Соль поваренная мелко80 10 28 Тяжелые зернистая 130 9 15

№ Транспортиварианта руемый груз 1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

48

Вариант 3

Рис. А3 –Схема трассы наклонно-горизонтального ленточного конвейера Табл. А3 – Параметры конвейера № варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Транспортируемый груз

Производительность Q, т/ч

Пшеница, овес

30

Опилки древесные

16

Гравий

25

Земля формовочная

50

Песок сухой

25

Шлак каменноугольный сухой

60

49

Размеры, м L1 L Н 20 30 5 25 35 4,5 15 30 3,5 30 50 10 30 40 12 20 35 5 15 33 5 12 30 4 10 30 3 20 40 7 15 30 4 10 30 3,5 25 60 5 20 45 10 15 35 3,5 12 32 5 35 55 8 17 49 6

Условия эксплуатации Средние Средние Легкие Средние Средние Средние Средние Средние Средние Тяжелые Средние Тяжелые Средние Средние Легкие Средние Тяжелые Тяжелые

Вариант 4

Рис. А4 – Схема комбинированной трассы ленточного конвейера Табл. А4 – Параметры конвейера № варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Транспортируемый груз Антрацит сухой мелкокусковой Кокс среднекусковой Уголь каменный кусковой (рядовой) Земля формовочная выбитая Известняк мелкокусковой Гипс мелкокусковой

Производи- Угол Размеры, м тельность наклона Q, т/ч L1 L2 L β° 100 10 20 30 60 240 10 25 15 50 150 15 20 45 350 15 20 30 60 180 18 15 25 50 260 14 20 35 65 280 10 15 35 270 18 15 10 45 160 18 18 30 63 50 45 35 115 120 50 30 105 170 15 30 65 50 8 20 10 45 80 25 10 55 32 12 20 8 53 350 20 12 42 420 15 35 15 70 300 10 25 50

50

Н

10

5,5

15 5 10 5 5 10

Условия эксплуатации Средние Средние Средние Тяжелые Средние Тяжелые Средние Средние Средние Средние Средние Тяжелые Средние Средние Средние Средние Средние Средние

Вариант 5

Рис. А5 – Схема трассы горизонтально-наклонного ленточного конвейера Табл. А5 – Параметры конвейера № Транспортируемый груз варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Кокс среднекусковой Глина сухая Уголь каменный крупнокусковой Земля формовочная выбитая Гравий рядовой Руда железная среднекусковая Пшеница Щебень сухой Порода вскрышная Торф сухой кусковой Песок сухой Зола сухая

ПроизводиРазмеры, м Условия экстельность плуатации Н L L1 L2 Q, т/ч 200

15 250 100 2,0

Тяжелые

80

5

2,0

Тяжелые

2,0

Средние

75

75

25

40

2,5

5

15

5

1.5

Средние

150

3

52

20

1.0

Средние

50

10 250 100 2,0

Тяжелые

10 30

100 60 1.0 10 85 7.5 2,0

Средние Тяжелые

20

4

15 30 2.5

51

3 5

100 18

2,0

Тяжелые

125

5

1.0

Средние

20 25

10 8

1.5 1,0

Средние Средние

Вариант 6

Рис. А6 – Схема трассы наклонно-горизонтального ленточного конвейера с двухсторонней разгрузкой Табл. А6 – Параметры конвейера Производительность Н1 Q, т/ч Гравий рядовой 20 5 Пшеница 15 3 Земля формо20 3 вочная выбитая Шлак каменно50 5 угольный Известняк 12 2,5 Щебень сухой 25 4 Уголь каменный 50 3 крупнокусковой Песок сухой 8 5 Агломерат 14 1,5 железорудный Кокс 40 2,5 среднекусковой Цемент 60 3

№ Транспортируеварианта мый груз 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Овощи (в ящиках 600х400х350) Картофель

Глина сухая

4 7,5 5

L

L1

L2

Условия эксплуатации

2 50 2,5 50

20 40

10 20

Средние Тяжелые

Н2

2

40

25

2

Тяжелые

2

26

16

2

Тяжелые

2 2

15 40

10 20

2,5 2,5

Тяжелые Тяжелые

2

42

30

2

Тяжелые

2,5 37

12

2

Средние

2,5 24

18

2

Тяжелые

3,5 30

15

2

Средние

24

12

2

Тяжелые

2,5 2,5 18

8

2,5

Средние

6 2

Тяжелые Средние

8 5

52

Размеры, м

3

3 3

35 15 27,5 12,5

Вариант 7

Рис. А7 – Схема трассы наклонно-горизонтального ленточного конвейера с плужковыми сбрасывателями Табл. А7 – Параметры конвейера ПроизводиРазмеры, тельность Н L L1 L2 Q, т/ч 30 10 45 20 7 Мел дробленый 42 5 30 15 25 7 45 20 Песок сухой 40 10 30 10 Сода 15 8 50 20 двууглекис24 12 75 25 10 лая 35 5 20 12 Земля формовочная 50 12 45 25 80 15 50 20 Соль поваренная 50 10 35 15 5 5 20 8 Овес 5 7 25 10 6

№ Транспортиварианта руемый груз 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

53

м L3

Условия эксплуатации L4

- - 25 5 - 25 - 2

Средние Тяжелые Средние Средние Средние

-

-

Тяжелые

5 6 -

2 2 2 -

Средние Тяжелые Тяжелые Тяжелые Легкие Средние

Вариант 8

Рис. А8 – Схема трассы горизонтального ленточного конвейера Табл. А8 – Параметры конвейера № варианта

Транспортируемый груз

1

Руда железная Шлак каменноугольный Кокс среднекусковой Земля грунтовая Песок влажный Земля формовочная Глина сухая

2 3 4 5 6 7

ПроизводиРазмеры, м Условия экстельность Н1 Н2 L L1 L2 L3 плуатации Q, т/ч 450 1 2 100 2 2,5 1,5 Тяжелые 150

1

2

75

2

3 1,5

Средние

35

1

2

50

2

3 1,5

Средние

25

1

2

80

2

3 1,5

Средние

20

1

2

45

2 2,5 1.5

Тяжелые

5

1

2

75

2

3 1,5

Тяжелые

15

1

2

50

2

3 1,5

Тяжелые

54

Список литературы 1. Александров, М.Н. Подъемно-транспортные машины : Атлас конструкций / М.Н. Александров, Д.Н. Решетов – М. : Машиностроение , 1973. – 256 с. 2. Зенков, Р.Л. Машины непрерывного транспорта / Р.Л. Зенков, И.И. Ивашков, Л.Н. Колобов – М. : Машиностроение , 1987. – 432 с. 3. Левинсон, В.П. Транспортные устройства непрерывного действия / В.П. Левинсон – М. : Машгиз , 1978. – 564 с. 4. Приводы машин : Справочник / В.В. Длоугий, Т.И. Муха, А.П. Цупиков, Б.В. Януш – Л. : Машиностроение , 1982ю – 383 с. 5. Спиваковский, А.О. Транспортирующие машины : Атлас конструкций / А.О. Спиваковский - М. : Машиностроение , 1969. – 116 с. 6. Спиваковский, А.О. Транспортирующие машины / А.О. Спиваковский, В.К. Дьячков - М. : Машиностроение , 1983. – 487 с.

55