Расчет ленточного конвейера. 2

Содержание

Введение 3

1. Ленточный конвейер 4

2. Расчет ленточного конвейера 4

   2.1Выбор ленты 4

   2.2. Определение погонных нагрузок 5

   2.3. Определение натяжения ленты в различных участках 5

   2.4. Определение прогиба ленты 7

   2.5. Выбор электродвигателя 7

   2.6. Утонченный выбор ленты, барабанов и редуктора 8

   2.7 Выбор натяжного устройства 9

   2.8. Проверка привода конвейера на пуск и торможение 9

   2.9. Расчет барабанной разгрузочной тележки 14

   2.10. Определение траектории груза при разгрузке  15

   2.11. Расчет очистных устройств   17

    Заключение  19

Список используемой литературы 20

Приложние 21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Пo принципу действия подъемно-транспортные машины разделяют на две самостоятельные конструктивные группы: машины периодического и непрерывного действия. К первым относятся грузоподъемные краны всех типов, лифты, средства напольного транспорта (тележки, погрузчики, тягачи), подвесные рельсовые и канатные дороги (периодического действия), скреперы и другие подобные машины, а ко вторым (их также называют машинами непрерывного транспорта и транспортирующими машинами) — конвейеры различных типов, устройства пневматического и гидравлического транспорта и подобные им транспортирующие машины.

   Машины периодического действия  характеризуются периодической подачей грузов, перемещением их отдельными порциями, обусловленными грузоподъемностью машины. При этом загрузка и разгрузка производятся при остановке машины и лишь иногда на ходу, во время перемещения груза.

   Цикл работы машины периодического  действия состоит из остановки  для захвата (подъема) груза, движения с грузом, остановки для освобождения от груза и обратного движения без груза, т. е. из попеременно возвратных движений c остановками.

   Машины непрерывного действия  характеризуются непрерывным перемещением насыпных или штучных грузов по заданной трассе без остановок для загрузки или разгрузки. Перемещаемый насыпной груз располагается сплошным слоем на несущем элементе машины — ленте или полотне или отдельными порциями в непрерывно движущихся последовательно расположенных на небольшом расстоянии один от другого ковшах, коробах и других емкостях. Штучные грузы перемещаются также непрерывным потоком в заданной последовательности один за другим. При этом рабочее (с грузом) и обратное (без груза) движения грузонесущего элемента машины происходят одновременно. Благодаря непрерывности перемещения груза, отсутствию остановок для загрузки и разгрузки и совмещению рабочего и обратного движений грузонесущего элемента машины непрерывного действия имеют высокую производительность, что очень важно для современных предприятий с большими грузопотоками. Например, современный ленточный конвейер на открытых разработках угля может транспортировать до 30000 т/ч вскрышной породы, обеспечивая загрузку десяти железнодорожных вагонов за 1 мин.

   Основное назначение машин непрерывного действия — перемещение грузов по заданной трассе. Одновременно с транспортированием грузов они могут распределять их по заданным пунктам, складировать, накапливая в обусловленных местах, перемещать по технологическим операциям и обеспечивать необходимый ритм производственного процесса.

Особую  группу транспортирующих машин и  установок составляют работающие совместно с ними вспомогательные устройства: питатели, весы, погрузочные машины, бункера, затворы, дозаторы, желоба и т. п.

 Высокопроизводительная работа современного предприятия невозможна без правильно организованных и надежно работающих средств промышленного транспорта.

 

1. Ленточный конвейер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчет ленточного конвейера

2.1 Выбор ленты

Определение ширины ленты:

ᵠдв=0,6×30÷0,6×45=18÷27=22

К_у= 0,97 – коэффициент снижения производительности в зависимости от угла наклона (таблица 3).

С=625 – коэффициент производительности в зависимости от типа роликовой опоры (таблица 4).

С_ᵞр=0,7- насыпная масса [т/м³] (таблица 1).

V=1.6 – скорость движения ленты[м/с] (таблица 2).

Принимается лента К-4-3 шириной В=1000мм с числом прокладок i=4     (таблица 5).

Определяем  коэффициент соотношения наибольшего а_max и наименьшего а_min размеров частиц (кусков) груза:

Для сортировочных грузов – В ≥ (3,4…4,0) а_max=(3,4…4,0)×60=204÷240мм,

ширина ленты  по гранулометрическому составу  соответствует выбранной.

 

 

2. Определение погонных нагрузок

От массы  транспортируемого материала:

 

От массы  вращающихся роликовых опор:

Рабочей ветви 

 

 

Холостой ветви    где,

G′_p и G_p" - массы вращающихся частей ролликовых опор в зависимости от насыпной массы

и ширины ленты, принятых для рабочей ветви – желобчатая на трехроликовой опоре, для

холостой ветви, прямая (табл 6)

– расстояние между роликовыми опорами рабочей ветви (табл. 7);

– расстояние между роликовыми опорами холостой ветви, принимаемое

=(2,0…2,5) =(2,0…2,5)1300=2600…3250 мм.

  Принимается  =2600 мм.

 

От массы  ленты:

 

_где,

В – ширина ленты, м;

i – принятое число прокладок, i=4;

, и – толщина, соответственно, прокладок рабочей и нерабочей        обкл адок (табл. 5), =1,25 мм, =5 мм и =2 мм.

 

3. Определение натяжения ленты на различных участках

 

 

S_min= S₁.

S_i+1=S_i×k ,коэффициент принимается в зависимости от угла обхвата лентой    барабана

 

   где, 

W_5-6 – сопротивление на участке 5 – 6

 

_{где , ω – (таблица 9) =0,03}

  

 

   

  

  

    

  

 

 

 

 

где, С=1,5  – коэффициент, учитывающий сопротивление движению от трения   груза о боковые стенки загрузочной воронки (при её отсутствии С=1,0);

V₀ =0 – составляющая скорости груза вдоль ленты;

f₁ =0,5 – коэффициент трения материала по резине (табл. 1);

h₁ =0,7 – высота падения груза с питателя, м.

S₁₂=1,27S₁ +464+1456=1,27S₁+1111.

S₁₅=1,27S₁+2738+8659=1,27S₁+11397.

S₁₇=S₁₆+W_16-17;

S₁₇=1,28S₁+11443+3579=1,28S₁+15022.

 

     Согласно закону Эйлера:

где, f – коэффициент трения ленты о барабан.

Принимаем барабан с резиновой футеровкой f =0,4;

a=240° - угол обхвата лентой барабана.

Значение  приведены в табл.10.

    Решая систему уравнений, находим значение S₁

 

 

S₁ =4537;

S₂ =1,03∙4537=4673Н;

S₃ =1,06∙4537=4809Н;

S₄ =1,114537=5036Н;

S₅ =1,15∙4537=5218Н;

S₆ =1,15∙4537+695=5913Н;

S₇ =1,18∙4537+716=6070Н;

S₈ =1,18∙4537+122=5476Н;

S₉ =1,21∙4537+126=5616Н;

S₁₀=1,21∙4537+442=5932Н;

S₁₁=1,27∙4537+464=6226Н;

S₁₂=1,27∙4537+1111=6873Н;

S₁₃=1,27∙4537+2738=8500Н;

S₁₄= S₁₃=8500Н;

S₁₅=1,27∙4537+11397=17159Н;

S₁₆=1,28∙4537+11443=17250Н;

S₁₇=1,28∙4537+15022=20829Н;

S₁₈=1,41∙4537+17829=24256Н.

 

 

4. Определение прогиба ленты

Для холостой ветви:

 

Для рабочей  ветви:

 

5. Выбор электродвигателя

Сопротивление передвижению ленты

Расчетная мощность двигателя привода ленточного конвейера

     где, – КПД привода.

 

Установочная  мощность двигателя

 кВт, где, k_У – коэффициент установочной мощности, запас мощности,

k_У=1,1 … 1,2.

По каталогу выбираем асинхронный  двигатель типа МТН 512-8 с фазовым ротором: мощность N_ДВ=45 кВт, n=695 об/мин (ω=60,7с^-1), максимальный момент М_max=1400 Н∙м, момент инерции J_Р=1,45 кг∙м² (табл. 12).

 

 

6. Утонченный выбор ленты, барабанов и редуктора

 

Определяем  число прокладок для ленты  К-4-3

    где S_max=24226 Н  - максимальное натяжение ленты;

    n=10 – коэффициент запаса прочности  (таблица 11);

    σ_Р=180 кН/м – предел прочности одной прокладки на разрыв (таблица 5);

    В=1,0 м – ширина ленты.

 

Диаметр приводного барабана

D_б=а∙i= 155∙4=620 мм,

где i=4 – число прокладок;

a=160 – коэффициент, принимаемый в зависимости от типа ленты и предела прочности (таблица 13).

Принимается барабан диаметром D_б=630 мм.

Диаметр приводного барабана проверяется по допускаемому давлению между лентой и барабаном

 

где W_O=19719 Н – окружная сила на барабане;

p_СР=0,1 … 0,11 МПа – допустимая величина среднего удельного давления;

a=240° – центральный угол обхвата лентой барабана, град.;

f=0,4 – коэффициент трения между лентой и барабаном (табл. 10).

По допускаемому давлению принятый диаметр барабана удовлетворяет  условию.

 

Диаметр концевого и натяжного  барабанов

D_K=D_Н=0,85∙D_б=0,85∙0,63=0,54 м.

Принимается D_K=D_Н=630 мм.

Диаметр отклоняющих барабанов

D_О=0,65D_б=0,65∙0,63=0,409 м.

Принимается D_О=500 мм.

 

Длина барабанов

L_б=В+а_б=1000+150=1150 мм.

где а_б=150 мм – число мм, на которое увеличивается длина барабана по        сравнению с шириной ленты (табл. 14).

 

 Частота вращения приводного барабана

где D=D_б+2Δ_ф=0,63+2∙0,028=0,686 м, где Δ_ф=28 мм – толщина резиновой футеровки.

 

Расчетное передаточное число редуктора  привода

Расчетная мощность редуктора

N_ред=k_PN_P=1,25∙37=46,25 кВт,

где k_P=1,25 – коэффициент условий работы, принятый для восьмичасовой непрерывной работы  в сутки при умеренных толчках (табл. 15).

Выбираем редуктор          с передаточным числом i_P=15,75 и мощностью на быстроходном валу N_ред=     кВт.

 

7. Выбор натяжного устройства

где η_Н=0,95 – КПД натяжного устройства.

 

Ход натяжного устройства принимается  по табл. 16

l_Н=(0,02 … 0,04)L+0,3=(0,02 … 0,04)210+0,3=6,6 м.

 

8. Проверка привода конвейера на пуск и торможение

 

Определение сопротивления движению ленты в период пуска после  длительной остановки конвейера.

Коэффициент сопротивления движению ленты в пусковой период

k_П – коэффициент увеличения статистических сопротивлений при пуске принимаем k_П=1,5.

Начинаем расчёт с точки 6, т.к. до неё коэффициент сопротивления  на натяжение ленты влияния не оказывает.

            

 

Решив систему  уравнений находим S₁

 

получим S₁=41276 Н; S₁₈=1,42∙41276+162218=220417 Н.

Тяговое статическое  усилие при пуске –

W_ОП=S₁₈–S₁=220417–41276=179141Н.

 

Статический момент при пуске двигателя

 

Момент инерции всех движущихся масс конвейера, приведенный валу             двигателя

 кг∙м²,

где J_P=1,45 кг∙м² – момент инерции ротора двигателя (табл. 12);

J_M=0,03 кг∙м² – момент инерции муфты (табл. 17);

δ=1,15 – коэффициент, учитывающий момент инерции деталей привода, вращающихся медленнее, чем вал двигателя;

кг;

 м – общая длина конвейера;

 

k_У – коэффициент, учитывающий упругое удлинение ленты, в результате чего не все массы конвейера приходят в движение одновременно. Для прокладочных лент k_У =0,5…0,7; для резинотросовых k_У =0,85…0,95 (более высокие значения принимают для коротких конвейеров, низкие – для длинных (более 100 м);

 

k_С  – коэффициент, учитывающий, что окружная скорость части вращающихся масс меньше, чем скорость движения ленты конвейера,  k_С=0,7 … 0,9;

 

G_P  – масса вращающихся частей роликов и барабанов конвейера,

 кг.

Конвейер при ширине ленты 1000 мм имеет один приводной барабан с футеровкой диаметром 800 мм (масса 390 кг), один концевой и один натяжной барабаны диаметром 800 мм (масса каждого 720 кг) и семь отклоняющих барабанов диаметром 630 (масса каждого 480 кг) – табл. 18.

 кг.

 

 

Средний пусковой момент двигателя

 

 

         где:  Н∙м,

      

 

  Время пуска конвейера

 

Время, после которого усилие в  набегающей ветви конвейера достигает  максимального значения

где С₁ – скорость распространения упругой волны в рабочей ветви ленты:

Е₀ – приведённая жесткость ленты,

Е₀=Е∙B∙i=2500000∙1,0 ∙4=10000000 Н/м.

Е – динамичный модуль упругости прокладки ленты,

Е=2 … 3 МН/м – прокладки для синтетических тканей,

ρ – погонная плотность движущихся частей конвейера.

 

Для рабочей ветви

С₂ – скорость распространения упругой  волны в холостой ветви ленты

 

Максимальное динамическое усилие упругой волны в холостой ветви ленты:

где W_g – избыточное динамическое окружное усилие, передаваемое ленте от привода в пусковой период

m_пр – масса вращающихся частей привода, приведенная к ободу барабана,

 

Максимальное усилие в ленте  при пуске

 

Коэффициент динамичности

 

В период пуска конвейера натяжение в  сбегающей ветви

 

Изменение скорости от V= 1,6 м/с до V=0; время торможения

 

 

Статический момент на валу двигателя  при торможении

Момент инерции всех движущихся масс, приведенный к валу двигателя

Тормозной момент

т.е. затормаживание конвейера произойдет за счёт сопротивления движущихся масс.

Проверяется возможность обратного  движения лены при загруженном наклонном участке 14-15 и выключенном двигателе привода. Натяжения в ленте на различных участках и сопротивление обратному движению определяются методом тягового расчёта по контуру. Расчет начинается с точки 4, в которой натяжение S₄=5036 Н, т.к. натяжной груз Q_ГР=10602 Н постоянен.

Численные значения натяжения ленты  в характерных точках конвейера  определяется от точки 4 до точки 1 по направлению обратного хода, а от точки 4 до точки18 – против обратного хода.

 

     

(78,125+13,2)9,81∙60∙Cos8°∙0,03–

–(78,125+13,2)9,81∙60∙Sin8°+19,23∙9,81∙60∙0,03= –4780 Н,

Так как S₁₈=6814>S₁=4537 H, то необходимо приводной барабан удерживать тормозным усилием от обратного движения.

Тормозное усилие на приводном барабане

 

Тормозной момент на быстроходном валу привода

где К_Т=1,25 – коэффициент запаса торможения.

 

 

2.9  Расчёт барабанной разгрузочной тележки

 

Диаметры барабанов разгрузочной тележки принимаем равными проводному, т.е. D_б=630 мм.

 

Сопротивление передвижению тележки

 

где  W_CT – сопротивление передвижению тележки при загруженном конвейере

Где:

Q_T=m_T  – вес тележки (таблица 19);

D_K и d – диаметры колёс тележки и цапф (средний диаметр подшипников качения) (таблица 20);

f – коэффициент трения в подшипниках колёс (таблица 21);

– коэффициент трения качения (таблица 22);

k_P – коэффициент, учитывающий сопротивление от трения реборд колёс о рельсы для цилиндрического колеса с ребордами k_Р=2,0 … 2,5.

 Н.

 

 

 

Мощность  привода барабанной тележки:

где V_T=0,1∙1,6=0,16 м/с.

 

Выбирается электродвигатель MTF 011-6 мощностью N_ДВ=1,7 кВт, частотой вращения n_д=850 об/мин.

При диаметре ходового колеса D_K=200 мм частота его вращения

 

 

Расчётное передаточное число привода  тележки

Выбираем редуктор ЦД2-35Вл с передаточным числом i_Р=63 и мощностью на быстроходном валу N_РЕД=2,1 кВт.

Если привод разгрузочной тележки  осуществляется от ленты конвейера, то мощность его привода учитывается  при выборе основного двигателя  конвейера.

 

2.10 Определение траектории груза при разгрузке

При проектировании перегрузочных  и разгрузочных узлов ленточных  конвейеров для определения места расположения питателей, бункеров, отбойных стенок, амортизирующих роликовых опор в приёмном конвейере, необходимо знать траекторию движения отдельных частиц разгружаемого материала.

 

Из подобия геометрического  и силового треугольников находим:

 

Решая это уравнение, можно получить расстояние h_Р от центра барабана до полюса

 

Частота вращения барабана

Тогда   

 

 

, откуда

 

где V₁=1,6 м/с – скорость движения ленты;

R₁=0,343 м – радиус барабана с учётом футеровки и толщины ленты.

 

Для построения траектории движения частиц груза, находящихся в верхней  точке материала, определяется высота его на ленте .

Радиус окружности, проведенный  через верхнюю точку груза

R₂=0,343+0,138=0,481 м.

 

 

При значениях  отрыв груза от ленты происходит в тот момент, когда частицы груза расположены в плоскости, проходящей через точку перехода прямолинейного участка ленты в криволинейный на барабане.

Если принять скорость движения ленты V₁=2,5 м/с, то

 

 

Частота вращения барабана

 

Окружная скорость частиц, находящихся  в верхней точке слоя груза

 

Точки М₁ и М₂ являются началом косоугольной системы координат X₁M₁Y₁ и X₂M₂Y₂, составляющих струю разгружаемого материала. Точка отрыва частицы материала совпадает с началом принятой системы координат.(рис. 6.2).

Так как  и

то, решая эти две зависимости, получаем уравнение траектории полёта частиц:

Задаваясь значениями X₁ (X₂) определяем Y₁ (Y₂).

 

 

Значения Y₁ (Y₂) сведены в табл. 24.

                                                                                                     Таблица  24                            Значения X₁ (X₂) и Y₁ (Y₂)

X1, X2,м	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9
Y1, м	0,008	0,030	0,070	0,130	0,196	0,280	0,385	0,500	0,640	0,780	0,950	1,130	1,330	1,538	1,766	2	2,268	2,542	2,833
Y2, м	0,002	0,008	0,017	0,031	0,049	0,07	0,096	0,126	0,159	0,196	0,237	0,283	0,332	0,385	0,441	0,502	0,567	0,635	0,708

 

 

2.11 Расчёт очистных устройств

 

Для очистки ленты от налипающего  материала устанавливаются очистные щётки или скребки. Лопасти щёток  изготавливают из капроновых нитей  или из конвейерной ленты. Обычно щётку устанавливают под разгрузочным барабаном так, чтобы продукты очистки падали в разгрузочный бункер или лоток. Для обеспечения более эффективной очистки ленты вращение щётки назначают противоположным направлению движения ленты. Возможна также работа щётки при попутном движении.

 Щётка, установленная на участке  ленты, огибающей барабан (рис. 8.1), эффективно очищает конвейерную ленту при частоте вращения

 

где  

Z –число лопастей щётки рекомендуется Z=8 … 12, принимается Z=10;

D – диаметр барабана с учётом толщины ленты,

D = 686+2(5∙1,25+5+2)=868,5 мм = 0,868м;

d – диаметр щётки, принимаем d=50 см = 0,5 м;

V=1,6 м/с – скорость движения ленты.

 

h – сближение щётки с лентой рекомендуется h=0,3 … 0,5 см, принимаем h=0,5 см.

Знаки «минус» и «плюс», соответственно, для встречного и попутного вращения щётки относительно движущейся ленты.

Частота вращения щётки при встречном  движении

Принимаем частоту вращения n=1,15∙47=54,05 мин^-1.

Частота вращения щётки при попутном движении

Частота вращения при попутном движении значительно больше частоты вращения при встречном движении, что способствует быстрому её износу.

Мощность двигателя для привода  щётки 

где знаки «плюс» и «минус», соответственно, для встречного и попутного движений;

ρ – удельное сопротивление очистке, на основании экспериментов ρ=0,05 … 0,18 МПа;

h_ср – средняя толщина очищаемого слоя материала, h_ср=0 …0,5 см;

V_Щ – окружная скорость режущих кромок, м/с;

 

В=1,0 м; h_ср=0,005 м; η=0,9.

По каталогу выбираем электродвигатель MTF 011-6 мощностью N=1,7 кВт, число оборотов n=850 об/мин.

Расчётное передаточное число

 

По передаточному числу и  передаваемой мощности выбираем редуктор ЦД2-25БМ с передаточным числом i_Р=16,0 и мощностью на быстроходном валу N_РЕД=1,7 кВт.

 

Иногда для грубой очистки ленты  перед щёткой устанавливают скребок. Сопротивление движению очистного скребка