Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Расчет ленточного конвейера. 8

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный горный университет

КУРСОВой проект

по дисциплине : МЕХАНИЗАЦИЯ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема работы: Расчет ленточного конвейера

Автор: студент гр. МТ-09 ______________ /Кузина Д. О./

^{(подпись)
(Ф.И.О.)}

Оценка:____________

Дата:_____________

Проверил:

Руководитель работы доцент _____________ /Докукин В. П,/

^{(должность)
(подпись)
(Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2012 год
Федеральное агентство по образованию РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный горный университет

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой

________/./

^{(подпись)
(Ф.И.О.)}

«___» __________2012 г.

Кафедра ГОРНЫХ МАШИН И ТРАНСПОРТА

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

по дисциплине МЕХАНИЗАЦИЯ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА_________

^{(наименование учебной
дисциплины согласно
учебному плану)}

ЗАДАНИЕ

студенту группы МТ-09 Кузина Д.О.

^{(шифр группы)

     (Ф.И.О.)}

Тема работы: Расчет ленточного конвейера
Исходные данные к работе: Q1=1200 т/ч, Q2=1000 т/ч, l1=800 м, , l2=1200 м,
Содержание пояснительной записки: 2 главы, 29 страниц
Перечень графического материала: 5 рисунков
Срок сдачи законченной работы: май 2012 г.

Руководитель работы доцент / Докукин В. П./

^{(должность)
(подпись)

    (Ф.И.О.)}

Дата выдачи задания: 20 февраля _2012_ г.

АННОТАЦИЯ

Данный курсовой проект представляет из себя расчет ленточного конвейера в лаве в целях безостановочной работы выемочной техники.

Выбор оборудования при разработке месторождений является одним из важнейших звеньев. Производительность лавы определяется в том числе и выбранным оборудованием. А от производительности лавы зависит производительность предприятия в целом, поэтому тема данного курсового проекта очень актуальна.

Пояснительная записка содержит 29 страниц, 5 рисунков.

Графическая часть состоит из плана лавы, узла загрузки вагонеток, сечения выработки с располагающимся там конвейером, расположение комбайна, опрокидывателя и таблицы ТЭП.

SUMMARY

The given academic year project is calculation of the tape conveyor in a lava with a view of unceasing work выемочной technicians.

The equipment choice by working out of deposits is one of the major links. Productivity of a lava is defined including by the chosen equipment. And productivity of the enterprise depends on productivity of a lava as a whole, therefore the theme of the given academic year project is very actual.

The explanatory note contains 29 pages, 5 drawings.

The graphic part consists of the plan of a lava, knot of loading of trolleys, section of development with the conveyor settling down there, an arrangement of a combine, the tipper and the table technical and economic indicators.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Цель данной курсовой работы – ознакомление с методикой расчета ленточных конвейеров и его проведение.

При решении вопросов приобретения типовых ленточных конвейеров для использования в конкретных условиях эксплуатации предварительно выполняют проверочный расчет выбранных из каталогов конвейеров. Цель расчета – проверка основных параметров выбранного типового конвейера заданным условиям его эксплуатации.

Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:

Проверка производительности выбранного типового конвейера по вместимости ленты
Проверка ленты конвейера на прочность при заданных условиях эксплуатации
Определение необходимой мощности двигателя приводной станции конвейера и выбор схемы расстановки двигателей для многобарабанных приводных станций
Определение усилия на натяжном устройстве конвейера

Исходными данными для курсового проекта являются:

Место установки конвейера – лава

Характеристика грузопотока – Q1=1200 т/ч, Q2=1000 т/ч

Расстояние транспортирования – l1=800 м; l2=1200 м

Угол наклона конвейеров -

Характеристика транспортируемого материала и его насыпная плотность – антрацит, =1 т/м³

Пылегазовый режим шахты и влажность атмосферы - запыленность, атмосфера влажная.

Глава 1. Основы теории и расчета ленточных конвейеров

1.1. Характеристика грузов и грузопотоков

Все грузы, перемещаемые на горных предприятиях, обычно подразделяются на штучные и насыпные.

Штучные грузы (в тарной упаковке, узлы оборудования) характеризуются формой, габаритами, массой. Их доля в общем объеме грузов горно-добывающих предприятий обычно незначительна.

Насыпные грузы - основной вид грузов, транспортируемых на горных предприятиях.

Физико-механические характеристики насыпных грузов оказывают существенное влияние на выбор конструкции и условий эксплуатации транспортного оборудования. К этим характеристикам относятся крупность, насыпная плотность, угол естественного откоса, абразивность, влажность, липкость, склонность к слеживанию и самовозгоранию.

Крупность материала определяется его гранулометрическим составом и характеризуется линейными размерами кусков груза по трем взаимно перпендикулярным направлениям, из которых наибольший условно называют длиной куска а.

Если в пробе груза группа наибольших кусков, имеющих длину от до 0,8, по массе будет составлять менее 10 %, то наибольшим типичным считают кусок, длина которого = 0,8

При большем процентном содержании по массе группы наибольших кусков в пробе грузов наибольшим типичным считают кусок длиной =В зависимости от однородности состава насыпные грузы подразделяют на рядовые и сортированные. Критерием для разделения является соотношение между максимальным и минимальным размерами кусков груза. При > 2,5 груз считается рядовым, при <2,5 - сортированным. Рядовые грузы характеризуются максимальным размером куска, сортированные - средним.

В зависимости от размера а типичного куска насыпные грузы подразделяют на пылевидные (< 0,05 мм), порошкообразные (0,05-0,5), зернистые (0,5 10), мелкокусковые (10-60), среднекусковые (60-160) и крупнокусковье (>160).

Крупность материала оказывает влияние на выбор параметров (размеры, прочность) конструктивных элементов транспортных машин, взаимодействующих с грузом.

Груз, свободно насыпанный на горизонтальную плоскость, образует штабель конусной формы. Угол, образованный боковой поверхностью конуса с горизонтальной плоскостью, называется углом естественного откоса. Его значения зависят от сил сцепления между собой частичек груза, которые изменяются с изменением формы и размеров кусков, влажности и липкости материала.

Абразивностъ - свойство грузов истирать в процессе их загрузки, разгрузки и транспортирования соприкасающиеся с ними поверхности конструктивных элементов транспортирующих машин.

Влажность и связанная с ней липкость некоторых грузов серьезно затрудняют их транспортирование, разгрузку из бункеров, требуют применения специальных очистных устройств, покрытия поверхностей конструктивных элементов машин и бункеров, контактирующих с грузом, материалами, снижающими эффект прилипания.

Склонность к слеживанию и самовозгоранию - свойства, присущие некоторым видам сыпучих грузов, например отдельным сортам углей.

Слеживаемость характеризуется потерей подвижности частиц материала при длительном хранении его в штабелях складов и бункерах. Слеживаемость затрудняет транспортировку угля со склада, нарушает его нормальное истечение из бункеров. Для борьбы со слеживаемостью применяют различного рода разрыхлители (механические, пневматические, вибрационные).

Самовозгораемость. При длительном хранении углей в штабелях вследствие интенсивного окисления на воздухе происходит нагрев угля с последующим образованием очагов самовозгорания. Для углей, склонных к самовозгоранию, ограничивают высоту штабеля, осуществляют контроль их температуры.

Транспортируемые грузы образуют грузопотоки.

Грузопотоком называют количество груза (массу в тоннах или объем в кубических метрах), перемещаемого в единицу времени по определенной трассе. Различают массовый и объемный грузопоток.

Обычно на горных предприятиях используют понятия суточного, сменного и часового грузопотока.

От грузопотока зависит выбор производительности (массовой или объемной) транспортных установок, под которой понимают массу или объем груза, перемещаемого транспортной установкой в единицу времени (обычно 1 ч). Часовая производительность транспортной установки Q является ее основным параметром.

Различают теоретическую, техническую и эксплуатационную производительность транспортных машин.

Теоретическая производительность - максимальная расчетная производительность машины без учета влияния на нее эксплуатационных и организационных факторов. Этот параметр используется при проектировании новых транспортных машин.

Техническая производительность - максимальная производительность машины в конкретных условиях эксплуатации без учета влияния на нее организационных факторов (остановок машины по организационно-техническими причинам).

Эксплуатационная производительность Q_э - среднечасовая производительность машины в конкретных условиях эксплуатации с учетом влияния на нее эксплуатационных и организационных факторов.

Соотношение между этими производительностями в реальных условиях определяется выражением

Таким образом, техническая производительность отражает возможную максимальную производительность транспортной машины в условиях идеальной организации труда и производства, а эксплуатационная - фактическую производительность машины, которую она развивает в конкретных условиях эксплуатации.

Часто используют понятие паспортной производительности, под которой понимают техническую производительность в условиях эксплуатации, сформулированных в техническом задании на ее изготовление. Значение этой производительности указано в техническом паспорте машины. Следует помнить, что паспортная производительность машины практически всегда отличается от ее технической производительности. По значению паспортной производительности можно лишь ориентировочно выбрать транспортную машину для конкретных условий эксплуатации с последующей проверкой этого параметра расчетом.

Выбирают транспортные установки по максимальному часовому грузопотоку, который называют расчетным Q_p, соблюдая условие

В реальных условиях горных предприятий грузопотоки существенно изменяются во времени, отклоняясь как в большую, так и в меньшую сторону от среднего значения. Степень неравномерности грузопотока характеризуется коэффициентом неравномерности, который представляет собой отношение максимального грузопотока к его среднему значению.

Научно обоснованные значения к_н содержатся в нормах технологического проектирования горных предприятий.

1.2. Основы теории и расчета транспортных установок непрерывного действия

Транспортные установки непрерывного действия обладают общим признаком - непрерывностью перемещения груза, что позволяет использовать для определения их основных параметров общую методологию расчета.

Существуют два типа расчетов транспортных установок: проектировочный, который используется для определения параметров вновь проектируемой транспортной установки, и эксплуатационный, или проверочный, расчет, с помощью которого проверяется пригодность параметров выбранной для конкретных эксплуатационных условий типовой транспортной установки.

Проектировочный расчет выполняют обычно работники конструкторских бюро, занимающиеся проектированием новой транспортной техники. В практике работы горнодобывающие предприятия используют, как правило, эксплуатационный расчет.

Эксплуатационному расчету может быть подвергнута действующая транспортная установка в случае выявления у нее отклонений от нормальных режимов эксплуатации, или типовая транспортная установка, предназначенная к установке в технологической цепи аппаратов фабрики.

Исходными данными для расчета являются: расчетный грузопоток, поступающий на транспортную установку Q_p, длина транспортирования L, угол наклона транспортной установки , направление транспортирования, физико-механические свойства транспортируемого материала (крупность, насыпная плотность, влажность, абразивностъ).

К основным задачам расчета относятся: проверка соответствия производительности выбранной транспортной установки расчетному грузопотоку; проверка на прочность гибкого тягового органа (только для конвейерных установок); определение расчетного значения мощности электродвигателя привода транспортной установки и его сопоставление со значением паспортной мощности.

Производительность транспортных установок непрерывного действия зависит от параметров их конструктивных элементов грузонесущих или грузоподдерживающих органов. У транспортных установок с грузонесущим органом (ленточные, пластинчатые конвейеры) материал в процессе транспортирования неподвижен относительно этого органа и движется вместе с ним. У транспортных установок с грузоподдерживающим органом (скребковые конвейеры, гидро- и пневмотранспортные установки) материал перемещается в неподвижном желобе или трубе.

Введем понятие линейной массы груза q, под которой будем понимать усредненное значение массы груза, расположенной на 1 м длины транспортной установки (рис. 1).

Рис. 1. Схемы для определения линейной массы груза: а - на конвейере

с грузонесущим органом; 6 - на конвейере с грузоподдерживающим органом;

в - при перемещении груза в ковшах

При перемещении материала со скоростью v секундную производительность транспортной установки определяют по формуле

Отсюда линейная масса груза

q = Q/(3,6v).

Для транспортных установок с грузоподдерживающим органом площадь поперечного сечей и я струи материала удобнее определять через площадь А₀ поперечного сечения грузоподдерживающего органа с учетом степени его заполнения транспортируемым материалом. Площадь А₀ определяется коэффициентом заполнения поперечного сечения желоба или трубы = А/А₀. Значения для каждого типа транспортной установки определяют экспериментально и используют при расчетах в виде нормативных коэффициентов. Для транспортных установок с грузоподдерживающим органом при А=А₀ часовая производительность

Q = 3600A₀v

Отсюда можно сделать вывод, производительность транспортных установок непрерывного действия по условию вместимости грузонесущего или грузоподдерживающего органа не зависит от длины транспортирования, что является их существенным преимуществом. Производительность таких установок ограничивается прочностью гибкого тягового органа или мощностью приводного электродвигателя.

Прочность тягового органа конвейера должна удовлетворять условию, определяемому уравнением

т_р = S_разгр/S_mаx [m],

где т_р и [т] - расчетный и допускаемый коэффициенты запаса прочности тягового органа; S_paзгр - разрывная прочность тягового органа (растягивающее усилие, при котором происходит его разрыв); S_mаx - максимальное растягивающее усилие (натяжение), действующее в тяговом органе конвейера при его работе в рассматриваемых условиях эксплуатации.

Значение S_paзp выбирают из технической характеристики транспортной установки; [т] принимается нормативно, для конвейерных лент [т] = 9-11, для цепей [т] = 6-7. Таким образом, в формуле неизвестно только натяжение S_max, которое необходимо определить расчетом.

Натяжение тягового органа зависит от сил сопротивления, которые он преодолевает при своем движении.

Суммарное сопротивление на груженой ветви конвейера длиной L равно:

Для порожней ветви конвейера, где q = 0 и продольная составляющая меняет свой знак на обратный:

Эти уравнения позволяют определить распределенные сопротивления на груженой и порожней ветвях конвейера и перейти к расчету натяжений, который ведется методом обхода контура расчетной схемы конвейера по точкам (сокращенно «расчет по точкам»). Суть его заключается в том, что на расчетной схеме конвейера точками обозначаются места сопряжения прямолинейных и криволинейных участков трассы конвейера, указывается место расположения его привода.

По условию наименьшего износа тягового органа конвейера его привод нужно устанавливать в конце ветви с наибольшим сопротивлением. Поэтому для горизонтальных конвейеров и наклонных, работающих вверх, привод устанавливается в конце груженой ветви. Точку сбегания тягового органа с привода конвейера, в которой для горизонтальных и работающих вверх слабонаклонных конвейеров натяжение всегда будет наименьшее, обозначают цифрой 1. Остальные точки нумеруют последовательно, начиная от точки 1, в направлении движения тягового органа конвейера.

Значения натяжения в точке 1 для конвейеров с ленточным тяговым органом определяют расчетом. Для конвейеров с цепным тяговым органом оно назначается нормативно. Натяжение в любой последующей п-ой точке S_n равно сумме натяжений в точке 1 с алгебраической суммой сопротивлений на участках от точки 1 до рассматриваемой точки:

Сопротивления на прямолинейных участках в этом случае определяют предварительно. Сосредоточенные сопротивления криволинейных участков принимаются в пределах 3-10% натяжения в точке набегания тягового органа на этот участок. Таким образом, S'_c6 = k S'_н6, где S'_c6, S'_h6 - натяжение тягового органа в точках сбегания и набегания на криволинейный участок трассы конвейера; k= 1,03-1,1 - коэффициент, учитывающий сосредоточенные сопротивления этого участка, значения k принимаются в зависимости от типа тягового органа конвейера и угла поворота его трассы.

При последовательном определении значений натяжений в каждой точке у горизонтальных и наклонных работающих вверх конвейеров натяжение также последовательно возрастает, достигая своего максимального значения S_mах в точке набегания на исполнительный орган привода конвейера - барабаны или цепную звездочку. Определив S_max, проверяют прочность тягового органа конвейера.

Расчетная мощность N_p электродвигателей приводов транспортных установок непрерывного действия, установленных горизонтально или наклонно с подачей груза вверх, определяется по формуле:

где F - тяговое усилие, необходимое для преодоления суммарного сопротивления, возникающего при перемещении груза, Н; v - скорость перемещения груза, для конвейеров с гибким тяговым органом принимают равной скорости последнего, м/с; — КПД передаточного механизма (редуктора), значения 0,92-0,96 принимаются в зависимости от типа редуктора; k_р - коэффициент резерва мощности двигателя на неучтенные или кратковременно возникающие дополнительные сопротивления, k_р — 1,15-1,20.

Тяговое усилие для конвейеров с гибким тяговым органом может быть определено по формуле

F=(W_гp+W_n)k_с,

где (W_гp+W_n) - алгебраическая сумма распределенных сопротивлений на груженой и порожней ветвях конвейера; k_с - коэффициент, учитывающий суммарно сосредоточенные сопротивления конвейера; значения k_с принимаются в зависимости от длины конвейера.

Тяговое усилие определяется по формуле:

F = S_н6 - S_c6+W_nд,

где S_н6 , S_c6- натяжения в точках соответственно набегания и сбегания тягового органа с приводного барабана или приводной звездочки конвейера; W_nд — сопротивление в подшипниках валов барабана или звездочки

W_nд=f_п(S_н6+S_c6),

где f_п = 0,03 - приведенный коэффициент трения в подшипниках качения валов.

В итоге получаем:

F = S_H6 - S_c6 + 0,03(S_н6+S_c6).

У наклонных конвейерных установок с гибким тяговым органом и подачей груза вниз при превышении некоторого угла наклона, называемого критическим, суммарная сила сопротивления, а следовательно, и тяговое усилие приобретают отрицательный знак. Это свидетельствует о появлении на приводном валу конвейера движущей силы, возникающей от действия сил сопротивления, имеющих отрицательный знак. Такой конвейер становится самодействующим, и для поддержания постоянной скорости движения его тягового органа на приводном валу конвейера необходимо создавать тормозной момент с помощью установленного на конвейере асинхронного электродвигателя, вал которого приводится во вращение от приводного вала конвейера.

При частоте вращения вала электродвигателя выше синхронной электродвигатель превращается в генератор, вырабатывающий электроэнергию, которая отдается в сеть. Процесс генерирования энергии сопровождается возникновением тормозного момента на приводном валу конвейера, автоматически поддерживающего постоянной частоту вращения приводного вала.

Для гидро- и пневмотранспортных установок движущее усилие потоку жидкости или воздуха, в которые помещен груз, создается с помощью напора Н, расчетное значение которого принимается равным суммарному сопротивлению трубопровода.

Расчетную мощность электродвигателя сопоставляют с мощностью электродвигателя, установленного на транспортной установке, исходя из условия

N_p N_уст. (1.21)

При существенном превышении установленной мощности N_yст.расчетной из каталогов выбирают электродвигатель с ближайшей к расчетному значению мощностью, который и устанавливают на транспортной установке. Аналогично поступают при проектировании новой транспортной установки. В приведенной методике расчетами определяются статические сопротивления движению, которые действуют в период установившегося режима работы транспортной установки.

1.3. Передача тягового усилия ленте приводными барабанами

Тяговое усилие передается приводным барабаном ленте посредством силы трения, создаваемой на поверхностях их фрикционного контакта. Очевидно, что сила трения должна быть достаточна для реализации необходимого тягового усилия, т.е. не меньше суммы сил сопротивлений, возникающих при работе конвейера. При несоблюдении этого условия происходит скольжение ленты относительно вращающегося барабана (буксование), при котором тяговое усилие ленте не передается. При интенсивном буксовании поверхности ленты и барабана нагреваются до температуры, при которой может произойти загорание ленты.

Впервые закон передачи усилия от приводного шкива гибкому органу посредством сил трения без их взаимного проскальзывания был выведен в 1775 г. членом Петербургской академии наук Л.Эйлером для невесомой, абсолютно гибкой и нерастяжимой нити, перекинутой через неподвижный шкив с углом его обхвата. Под действием приложенных к ее концам сил Т и t нить равномерно (с постоянной скоростью) скользит в направлении силы Т, превышающей силу t на величину, необходимую для преодоления сил трения, которые возникают между нитью и поверхностью барабана.Проведя расчеты, Эйлер получил формулу, которая получила название формулы Эйлера:

Силы T и t являются, соответственно, максимальным и минимальным значениями натяжения на дуге обхвата шкива или барабана. Для конвейеров, работающих горизонтально или наклонно вверх, имеющих наибольшее распространение на практике, эти натяжения всегда соответствуют натяжениям в точках набегания и сбегания с приводного барабана. На этом основании в отечественной научной и учебной литературе формулу Эйлера очень часто приводят в виде:

где Sнаб и Sсб - натяжения в точках набегания и сбегания гибкого органа с приводного барабана.

Реальные свойства конвейерной ленты не соответствуют тем, для которых выведена формула Эйлера. Лента растяжима, упруга, весома. Поэтому процесс передачи тягового усилия ленте происходит в более сложных условиях. Исследованиями русских ученых И.П.Петрова и И.Е.Жуковского было установлено, что при передаче тягового усилия на дуге обхвата барабана лентой возникают две характерные дуги: упругого скольжения и относительного покоя, определяемые соответственно центральными углами _ск и _оп(рис. 2). Вследствие действия растягивающих усилий в ленте и ее упругих свойств участки ленты попадают на дугу обхвата в растянутом состоянии. Перемещаясь от точки с максимальным натяжением на дуге обхвата к точке с минимальным натяжением, участки ленты под действием внутренних упругих сил сокращаются по длине, вызывая упругое проскальзывание ленты по поверхности барабана.

Рис. 2 Схема передачи тягового усилия ленте приводными барабанами

На рис. 2 показан элементарный участок ленты dl, перемещающийся по дуге обхвата барабана. Он находится под действием растягивающих усилий S₁ и S₂ (S₁ > S₂) и противодействующих им внутренних сил упругости Т_упр. При Т_упр <S₂ dl = const, что соответствует дуге покоя. При Т_упр > S₂ происходит сокращение длины участка ленты, сопровождающееся упругим проскальзыванием по поверхности барабана. Такое проскальзывание происходит только на дуге упругого скольжения и направлено в сторону, противоположную вращению барабана.

Реализация тягового усилия происходит только на дуге упругого скольжения. На дуге относительного покоя передачи тягового усилия не происходит. С учетом этого:

Соотношение между размерами дуг скольжения и покоя непостоянно. С увеличением передаваемой силы тяги дуга скольжения увеличивается, а дуга относительного покоя соответственно уменьшается.

Максимальное значение тягового усилия реализуется при _ск = и _оп, = 0. Формула приобретает в этом случае вид формулы Эйлера:

Выражение e^fa называется тяговым фактором приводного барабана. Его значение постоянно для барабана с конкретными параметрами.

При расчетах ленточных конвейеров необходимо знать максимальное тяговое усилие, которое может реализовать приводной барабан (его тяговую способность). Значения тяговой способности приводного барабана определяют по формуле:

Глава 2. Выбор и эксплуатационный расчет ленточных конвейеров

2.1 Расчет первого конвейера

Исходные данные для первого конвейера:

Расстояние транспортирования груза – L_тр=800 м