Проектирование ленточного конвейера

     Введение 

     Подъемно-транспортные установки нашли широкое применение во всех отраслях промышленности. Трудно представить себе завод, где бы не использовались даже простейшие транспортирующие средства.

     В пищевой промышленности буквально все производства представлены в виде линии, основным звеном которых являются конвейеры и подъемные средства.

     Подъемно-транспортные машины можно разделить на следующие группы:

     1. Машины и установки, применяемые как средства межцехового и внутрицехового перемещения грузов.

     2. Машины и средства общего назначения.

     3. Специальные установки.

     В зависимости от рода перемещаемого груза, конвейеры используют для перемещения штучных грузов, сыпучих мелко и крупно кусковых грузов. Поэтому форма грузонесущего элемента может быть различна. Для ленточных конвейеров форма ленты может быть прямой или желобчатой.

     С помощью ленточных конвейеров можно перемещать грузы в горизонтальном или наклонном направлениях. Протяженность трассы конвейера - от нескольких метров до километров (горнодобывающая промышленность).

      1. Описание работы ленточного конвейера 

     В отличие от грузоподъемных машин, которые перемещают грузы определенными порциями и обратным движением без груза возвращаются за новой порцией груза, транспортирующие машины конвейеры предназначаются для перемещения грузов непрерывным потоком без остановок для их загрузки и разгрузки. Конвейеры предназначены для работы с массовыми грузами, т.е. грузами, состоящими из большого числа однородных частиц или кусков, или штучными грузами, перемещаемыми в большом количестве.

     Все машины непрерывного транспорта можно подразделить на две группы - транспортирующие машины с тяговым элементом (лента, цепь, канат), в котором груз перемещается вместе с тяговым элементом и транспортирующие машины без тягового элемента.

     Основной характеристикой конвейеров является из производительность - объемная V, м³/ ч, массовая Q т/ч или штучная С шт/ч.

     По абразивным свойствам грузы подразделяются на категории:

     - неабразивные - продукты силосного хозяйства, зерно, опилки, щепа, штучные пакетированные грузы,

     - малоабразивные - бурый уголь, каменный уголь, формовочная земля, половая сера, глина, шамот, песок, гравий, цемент,

     - абразивная - железная руда, антрацит, горные породы средней твердости, кокс, рудный концентрат, известняк, магнезит, щебень,

     - высокоабразивные - полиметаллические руды, руда цветных металлов, твердые горные породы, железная руда.

     Многие параметры конвейера и разгрузочных устройств, включая форму желоба и др. зависит от степени подвижности.

     Форма и площадь сечения груза, свободно насыпанного на неподвижную плоскость, определяют углом естественного откоса в потоке. Значение этого угла зависит от сил сцепления между отдельными частицами определяемых от влажности груза, и от сил трения, возникающих при относительном перемещении частиц.

     Ленточные конвейеры остаются наиболее распространенным типом транспортирующих машин непрерывного действия во всех отраслях промышленности. Из более числа конвейерных установок более 90 % составляют ленточные конвейеры. Они используются в горнодобывающей промышленности - для транспортировки руд полезных ископаемых и угля при открытой разработке, в металлургии - для подачи земли и топлива, на предприятиях с поточным производством - для транспортировки заготовок между рабочими местами и т.д.

     Обычно ленточные конвейеры имеют тяговый элемент в виде бесконечной ленты, являющийся и несущим элементом конвейера, привод, приводящий в движение барабан, натяжное устройство, роликовые опоры на рабочей и полостной ветви ленты, а также загрузочно-разгрузочные устройства, устройства для очистки ленты. Все элементы конвейера смонтированы на раме.

     С помощью установок, оснащенных ленточными конвейерами можно транспортировать сыпучие грузы на весьма большие расстояния.

     Ленточные конвейеры отличаются высокой производительностью до 30-40 тыс. т/ч, простотой конструкции, малой материалоемкостью, и как следствие относительно низкой стоимостью, надежностью в работе и удобством в эксплуатации, относительно небольшим расходом энергии. Они могут иметь криволинейную трассу с поворотами в горизонтальной плоскости и с подъемами и спусками в вертикальной плоскости в зависимости от рельефа местности. Однако создание криволинейной трассы сопряжено с трудностями обеспечения надежного и стабильного положения ленты на криволинейном участке. Радиус поворота ленты в горизонтальной плоскости зависят от конструкции конвейера, типа ленты и ее ширины и имеет широкий диапазон значений.

     Схемы ленточных конвейеров весьма разнообразны и определяются назначением конвейера. Технико-экономические исследования и опыт показывают, что для транспортирования массовых грузов с грузооборотом 5-25 млн. т. в год на расстояние до 100 км применять ленточные конвейеры экономичнее, чем использовать железнодорожный или автомобильный транспорт. Достоинствами конвейерных лент являются их относительно малая масса, отсутствие быстроизнашивающихся шарниров, возможность перемещения грузов с большими скоростями. Срок службы конвейерных резинотканевых лент в зависимости от условий эксплуатации, характеристики транспортируемого груза, типа тканевого каркаса и времени одного оборота пробега ленты составляет 15-48 месяцев.

     Применение ленточных конвейеров ограничено диапазоном температур от 60 до 200⁰С.

     К недостаткам ленточных конвейеров следует отнести пыление при транспортировании мелких сыпучих грузов.

     При перемещении штучных грузов ширину ленты выбирают так, чтобы на ленте остались с обеих сторон свободные поля шириной 50-100 мм.

     Чтобы груз не сползал вниз, вдоль ленты необходимо угол наклона конвейера принимать на 10⁰ меньше угла трения груза о полотно конвейера, потому что из-за провисания полотна угол его подъема больше, чем угол наклона оси конвейера.

     Кроме того, на опорах полотно встряхивается, что способствует сползанию груза. Это встряхивание тем больше, чем выше скорость движения полотна [1]

     Ленточный конвейер для перемещения свеклы (рис 1) состоит из приводного барабана 1, лент 2, натяжного барабана 3.

     Приводной барабан представляет собой полый металлический барабан, которому сообщается вращающийся момент от двигателя посредством передачи. Основными параметрами характеризующие приводные барабаны, являются диаметр, ширина, а также коэффициент трения. Для снижения проскальзывания ленты на барабане его необходимо футеровать резиной или деревом.

     Ленты являются основным грузонесущим и тяговым элементом. Наиболее распространение получили прорезиненные тканевые ленты.

     Лента состоит из технической ткани - бельтинга, резиновой прослойки и резиновой обкладки. Обычно количество тканевых прокладок не менее 3. Используют также специальные ленты, изготовленные из особых сортов резины, теплостойкие - Т, морозостойкие М, маслостойкие МС, пищевые - П. Для восприятия больших нагрузок применяют резинотросовые ленты.

     Концы ленты соединяют различными методами (вулканизацией, сшивкой, закрепленной и др.) . По ширине ленты бывают от 300 до 3000 мм.

     Натяжные устройства служат для создания необходимого натяжения ленты и обеспечения передачи тягового усилия от барабана к ленте. В основном применяют винтовые и грузовые натяжения устройства, реже - грузо-пружинные, гидравлические. В данном конвейере используется винтовое натяжное устройство.

     Ленточный конвейер приводится в движение с помощью двигателя посредством привода. Разгрузка происходит пересыпанием через приводной барабан. Длина конвейера__метров. Скорость такого типа конвейера - в пределах__м/с.  

     2. Предварительный расчет ленточного конвейера 

     Принимаем скорость движения ленты v=1.50 м/с.

     Угол естественного откоса материала в движении 25º.

     Угол наклона конвейера 15º.

     Примем для груженой ветви ленты желобчатую двухроликовую опору с углом наклона боковых роликов 20º.

     Ширина ленты конвейера:

      (1.1) 

     где Q - производительность конвейера, т/ч;

     v - скорость ленты, м/с;

     γ - насыпная масса груза, т/м³;

     k - коэффициент, зависящий от угла естественного откоса груза;

     k_β - коэффициент, зависящий от угла наклона конвейера. 

      . 

     Выбираем конвейерную ленту типа 2 шириной B=400 мм с тремя прокладками из бельтинта Б-820 с резиновой обкладкой на рабочей стороне толщиной 3 мм и на нерабочей стороне - 1 мм 

     Погонная нагрузка от массы груза 

      (1.2)

     Погонная нагрузка от массы ленты 

      (1.3) 

     где B=0,4 м;

     δ - толщина ленты мм;

      (1.4) 

     где δ_пр=1,5 мм - толщина прокладки;

     δ_р=3 мм - толщина резиновой обкладки рабочей стороны ленты;

     δ_н=1 мм - толщина резиновой обкладки нерабочей стороны ленты;

     i=3 - число прокладок. 

     Принимаем диаметр роликов роликоопор ровным 60 мм.

     Принимаем расстояние между роликоопорами рабочей ветви l_р=1000 мм, расстояние между роликоопорами холостой ветви l_х=2000 мм

     Масса вращающихся частей желобчатой роликоопоры G_р-8,4 кг.

     Масса вращающихся частей холостой роликоопоры G_х-2,5 кг.

     Погонная нагрузка от массы вращающихся частей роликов:

     на груженой ветви 

      (1.5)

     на холостой ветви 

      (1.6)

     Погонная нагрузка от движущихся частей конвейера:

      (1.7)

     Для предварительного определения тяговой силы конвейера примем:

     коэффициент сопротивления w=0,04;

     длина проекции конвейера на горизонтальную плоскость L_г=40 м.

     Сопротивление разгрузчика: 

     Тяговая сила конвейера: 

      , (1.8) 

     где q - погонная нагрузка от массы груза, q=9.79 кгс/м=96,04 Н;

     Н - высота подъема груза, Н=3,2м;

     m - коэффициент, 

     Принимаем коэффициент сцепления между прорезиненной лентой и стальным барабаном μ=0,25.

     Приняв угол обхвата барабана лентой равным 200º, найдем коэффициент k_s по формуле: 

     Максимальное статическое натяжение ленты: 

      (1.9)

     Рекомендуемый номинальный запас прочности конвейерной ленты n₀=9.

     Предел прочности прокладок выбранной ленты k_р=55 кгс=539,55Н.

     Проверяем необходимое число прокладок ленты. 

      (1.10)

     Определяем требуемый диаметр приводного барабана: 

      (1.11) 

     где принимаем коэффициент а=125 

     Принимаем диаметр приводного барабана D_пб=400 мм.

     Диаметр натяжного барабана примем равным диаметру приводного барабана D_нб=D_пб=400 мм.

     Длину приводного и натяжного барабанов принимаем равной

     3. Тяговый расчет ленточного конвейера 

     Разобьем конвейер на отдельные участки, пронумеровав их границы.