Тяговое усилие привода конвейера

Расчет ленточного конвейера (рабочий пример)

1. Геометрическая схема конвейера

2. Задача расчета

2.1 Задачей расчета является определение необходимых данных для выбора оборудования конвейера

3. Данные для расчета

Производительность, Q (т/ч)…160
Скорость движения ленты, V (м/с)…1
Транспортируемый материал…щебень
Удельный вес транспортируемого материала, γ (т/м 3 )…1,6
Длина конвейера по ленте, м…23,6
Длина проекции конвейера, м…22,6
Ширина ленты, В (мм)…650
Угол наклона конвейера, …16°31´
Ускорение свободного падения, g (м/с 2 )

4. Определение тягового усилия на приводном барабане

4.1 Шаг роликоопор рабочей ветви конвейера принимаем
l_р = 1200 мм

4.2 Шаг роликоопор холостой ветви
l_х = 2400 мм

4.3 Нагрузка на 1 п.м. конвейера:
4.3.1 Нагрузка от транспортируемого груза

4.3.2 Нагрузка от 1 п.м. ленты В = 650 мм из ткани типа ТК-100
q_л = 10,6 кг/м = 106н/м

4.3.3 Масса вращающихся частей желобчатой и прямой роликоопор
q_вр.ж. = 12,5 кг = 125 н
q_вр.п. = 10,5 кг = 105 н

4.3.4 Погонная нагрузка от вращающихся частей желобчатых и прямых роликоопор

4.4 Коэффициенты сопротивления роликоопор принимаем
к_пр = 0,022
к_ж = 0,025

4.5 Коэффициенты увеличения натяжения ленты при огибании барабанов
При 180° к₁ = 1,05
При 90° к₂ = 1,04

4.6 Коэффициент сцепления ленты с барабаном µ и тяговый фактор l µα
µ = 0,3; l µα = 2,56

4.7 Коэффициент сопротивления на отклоняющем барабане
ε = 1,02

4.8 Сопротивление бортов лотка

f₁ = 0,8 – коэффициент трения груза о стенки лотка
h_б = 0,1 м – высота слоя груза у бортов
γ = 1600 кг/м 3 – объемный вес груза
L_i = 2,4 м – длина лотка
n_б – коэффициент бокового давления

где f_в = 0,7 – коэффициент внутреннего трения груза

W_борт = 0,8•0,1 2 •1600•1,1•2,4 = 33,8 кг = 338 н

4.9 Сопротивление загрузочного устройства

где l_в = 0,5 м – длина загрузочной воронки
В_в = 0,5 м – ширина воронки
h_э´ = 0,5 – коэффициент, имеющий размерность длины
G — сила давления груза на ленту

h₁ = 0,5 м – высота падения груза

Тяговое усилие на приводном барабане
W_б = S_наб — S_сб
W_б = 8140 – 3180 = 4960 н

5. Подбор оборудования

5.1 Подбор ленты

5.1.1 Количество прокладок в ленте

где S_max = 8140 н – максимальное статическое натяжение ленты
к_р = 220 н/см – максимально допустимая рабочая нагрузка
В = 65 см – ширина ленты

Принимаем 3 прокладки

5.1.2 Толщина ленты
δ_л = δ_п + δ₁ + δ₂, где
δ_п = 3,3 мм – толщина резинотканевого каркаса
δ₁ = 6 мм – толщина резиновой обкладки рабочей поверхности ленты
δ₂ = 2 мм – толщина резиновой обкладки нерабочей стороны ленты
δ_л = 3,3 + 6 + 2 = 11,3 мм

5.1.3 Длина ленты конвейера
L₀ = L + l₂ • a‘, где
L = 47 м – длина конвейера по схеме трассы конвейера
l₂ = 2 • В – длина стыка
а‘ = L/75 — количество стыков; а‘ = 47/75 = 0,63
принимаем а’ = 1
L₀ = 47 + 2•0,65•1 = 48,3 м
Принимаем длину ленты 49 м

По данным параметрам выбираем ленту конвейерную типа:
Лента 2.1-650-3-ТК100-2-6-2-Б РБ ГОСТ 20-85

5.2 Подбор барабанов

5.2.1 Диаметр приводного барабана принимается пропорционально числу прокладок в ленте
D_п.б. > к_б • i, мм, где
к_б = 125…150 – коэффициент, зависящий от типа ленты
D _п.б. > 150 • 3 = 450
Принимаем D _п.б. = 500 мм

5.2.2 Диаметр натяжного барабана
D _н.б. = 0,85 • D _п.б. = 0,85 • 500 = 425 мм
Принимаем D _н.б. = 400 мм

5.2.3 Диаметр отклоняющего барабана
D_отк.б. = 0,6 • D _п.б. = 0,6 • 500 = 300 мм
Принимаем D_отк.б. = 315 мм

5.2.4 Правильность выбора приводного барабана

где Рср = 10000 кг/м 2 – допускаемая величина среднего удельного давления
W_б = 496 кг – тяговое усилие на приводном барабане
α = 210° — угол обхвата
µ = 0,3 – коэффициент сцепления ленты с барабаном

условие выполнено: 500 > 140

5.2.5 Ход натяжного устройства
Х = Х_м + Х_р, где
Х_м – монтажный ход
Х_р – рабочий ход
Х_м = к_с • В, где к_с = 0,5 – для винтовых натяжек
Х_м = 0,5 • 0,65 = 0,325 м
Х_р = к_у • к_s • ε₀ • L, где
к_у = 0,65 – коэффициент, зависящий от угла наклона конвейера
ε₀ = 0,035 – нормируемый показатель удлинения ленты на основе при нагрузке, составляющей 10% номинальной прочности образца
L = 23,6 м – длина конвейера по ленте

р = 1,2 кг/мм – рабочая нагрузка (max) прокладки

Х_р = 0,65 • 0,35 • 0,035 • 23,6 = 0,19 м
Х = 0,325 + 0,19 = 0,515 м
Принимаем натяжку с ходом 500 мм

5.3 Подбор привода

5.3.1 Подбор двигателя
Потребная мощность двигателя

где v = 1 м/с – скорость движения ленты
к = 1,25 – коэффициент запаса мощности
η = 0,9 – к.п.д. привода

Мощность на валу приводного барабана
N_б = N • 0,9 = 6,75 • 0,9 = 6,1 кВт
Частота вращения приводного барабана

Крутящий момент на оси приводного барабана

Принимаем двигатель АИР 132М6У3
N = 7,5 кВт; n = 1000 об/мин = 16,7 с -1

5.3.2 Подбор редуктора
Передаточное число редуктора

По i и Мкр на тихоходном валу принимаем редуктор типа 1Ц2У-200-25-12-УХЛ4

5.3.3 Выбор муфт
Принимаем для соединения приводного барабана с редуктором муфту кулачково-дисковую
Для соединения редуктора с двигателем – муфту втулочно-пальцевую

5.3.4 Необходимость установки тормоза
Угол наклона конвейера 16°31′, что требует установки тормоза

5.4 Расчет тормоза

Тормозной момент на валу привода конвейера, препятствующий самопроизвольному движению ленты под действием веса груза при включенном питании

где S_нб = 814 кг – усилие в ленте в точке набегания на приводной барабан
S_сб = 318 кг – усилие в ленте в точке сбегания с приводного барабана
δ_л = 11,3 – толщина ленты
i_р = 25 – передаточное число редуктора
η_пр = 0,9 – к.п.д. привода
D _п.б. = 500 мм – диаметр приводного барабана

— к.п.д. барабана, где
W_б = 0,002…0,015 – коэффициент сопротивления барабана
к_s = 1,42 – коэффициент

Источник

2.4 тяговый расчёт конвейеров

2.4 ТЯГОВЫЙ РАСЧЁТ КОНВЕЙЕРОВ

Тяговый расчёт конвейера проводят в два этапа — пред­варительный и уточнённый.

В предварительном расчёте конвейера тяговое усилие на приводном элементе (барабане, блоке, звёздочке) опреде­ляют по приближённым формулам.

Для грузонесущих конвейеров со стационарными опорами:

Для грузонесущих конвейеров на ходовых катках:

Для грузоведущих конвейеров:

где К ₀ — обобщённый коэффициент местных сопротивле­ний, который зависит от конструкции конвейера, его дли­ны, сложности трассы (углов поворота тягового элемента), условий эксплуатации, рекомендуется для каждого типа кон­вейеров;

q, q ₀ — линейные массы груза и ходовой части конвей­ера;

ш , ш ‘ ,ш_гр — соответственно коэффициенты сопротивле­ния движению тягового элемента на гружёной и холостой ветвях конвейера и груза;

L_гр, L_x — соответственно длины проекций на горизонталь­ную плоскость гружёной и холостой ветвей;

Найденное тяговое усилие используют для предваритель­ного определения максимального натяжения и мощности привода.

Максимальное натяжение S _тах тягового элемента в цеп­ных конвейерах зависит от величины минимального натя­жения S_min и точки его расположения на трассе конвейера. У конвейеров с наклонными и комбинированными трассами, показанных на (рис. 2.2, а), расположение точки S_min зави­сит от расчётной величины:

Если (ф_н > 1, то минимальное натяжение S_min находится в точке 1 сбегания цепи с приводной звёздочки и максималь­ное натяжение находится по формуле:

Рис. 2.2 Схемы трасс конвейеров для определения точки минимального натяжения:

а — по параметру ф н ; б — по параметру ср’ к ;

L, Н — проекции конвейера на горизонтальную и вертикальную плоскости; S_min — максимальное натяжение тягового элемента

Если (ф_н S_min находится в точке 2 и S _тах находится по формуле:

У конвейеров, показанных на рисунке 2.2, б, расположе­ние точки S _max зависит от величины:

Если (ф’_н > 1, то натяжение S _min находится в точке 1 — сбегания цепи с приводной звёздочки, а S _max определяют по формуле (2.31). При ф’_н S_тах находится по фор­муле:

Для элеваторов максимальное натяжение S_тах определя­ют по формуле (2.31).
Максимальное натяжение тягового элемента для конвей­еров с фрикционным приводом:

где к₁ = 1,2. 1,3 — коэффициент запаса сцепления тягового элемента с приводным;
μ — коэффициент трения тягового элемента о поверх­ность приводного элемента;
а — суммарный угол обхвата приводного элемента;
e μ а — тяговый фактор.

Минимальное натяжение S _min для ц епных конвейеров при­нимают 500… 3 000 Н при движении цепи по направляющим шинам. Если тяговый элемент перемещается по роликам, его минимальное натяжение зависит от допускаемой стрелы про­веса между опорными роликами. Для гружёной ветви:

где 1_р — расстояние между поддерживающими роликовыми опорами, м;
f _доп — допустимая стрела провеса, м;
ᵦ — угол наклона тягового элемента,

При установившемся режиме работы вследствие нерав­номерности движения на цепь цепных конвейеров действует динамическое усилие:

где K _и = 0,75. 1,5 — коэффициент, учитывающий интерфе­ренцию упругих волн в цепи, значение его зависит от отно­шения натяжения цепи в точке сбегания S_сб с приводной звёз­дочки к минимальному критическому натяжению S Кр _п , под которым подразумевается минимальное натяжение, обеспе­чивающее отсутствие в цепи участков с нулевым натяжени­ем при действии отрицательных динамических усилий: если что нежелательно, К u = 1,5;

к’ — коэффициент участия массы перемещаемого груза в колебательном процессе (для скребковых конвейеров к’ = 0,3 . 0,5; для пластинчатых с углом наклона, близким к максимально допустимому к’ = 0,7 . 0,8, а для прочих к’ = 1);
т_г — масса перемещаемого груза, кг;
к n — коэффициент участия массы ходовой части конвей­ера в колебательном процессе, значение которого зависит от длины цепи:

т_К — масса ходовой части конвейера, кг;
к_д — коэффициент, учитывающий дополнительные на­грузки на цепь, возникающие в результате несовпадения раз­меров шага цепи и зубьев звёздочки, в результате чего каж­дый новый зуб входит в зацепление с шарниром цепи с уда­ром; для цепных конвейеров к_д — 2. 3 (меньшее значение при малом шаге и скорости).

Поперечные колебания цепи распространяются на неболь­шой участок, в результате чего в них участвует незначитель

ная масса конвейера и груза, поэтому при определении дей­ствующих на тяговый элемент динамических сил попереч­ные колебания не принимают во внимание, а учитывают толь­ко продольные колебания.

Расчётное усилие, действующее на цепь при установив­шемся движении:

Мощность, Вт, на валу приводного элемента в предвари­тельном расчёте можно определить по приближённой фор­муле:

где Q — массовая производительность конвейера, т/ч;

w ₀ — обобщённый коэффициент сопротивления, завися­щий от сопротивления опорных элементов, отклоняющих, приводных, загрузочных устройств конвейера, w ₀ = 0,1. 4,2, причём меньшие значения относятся к грузонесущим кон­вейерам (ленточные, пластинчатые), а большие — к конвей­ерам, работающим по принципу волочения (скребковым, винтовым);
L — длина горизонтальной проекции трассы конвейера;
Н — высота подъёма груза.

Уточнённый тяговый расчёт проводят с целью более точного определения максимального натяжения тягового эле­мента, натяжения его в характерных точках трассы, опре­деления тягового усилия и мощности привода конвейера. Чаще всего для этого пользуются методом обхода по конту­ру, суть которого заключается в том, что вся трасса конвей­ера, начиная с точки сбегания тягового элемента с привода, разбивается на отдельные участки, сопротивление в кото­рых постоянно по своему характеру. Обход лучше начинать с точки наименьшего натяжения тягового элемента, а в кон­вейерах с фрикционным приводом с точки сбегания гибкого тягового элемента с приводного элемента, пользуясь общим правилом: натяжение тягового элемента в каждой последу­ющей по ходу точке контура равно натяжению в предыду­щей точке плюс сила сопротивления на участке между эти­ми точками, т.е.:

где S _j и S _{j +1} — натяжения в двух соседних точках контура;
W _{j -( j +1)} — сила сопротивления движению тягового элемента на участке между этими точками.
Отсюда следует, что:

т.е. при обходе контура против хода тягового элемента натя­жение в каждой последующей точке равно разности между натяжением в предыдущей точке и силой сопротивления на участке между этими точками.

Сила сопротивления от перегиба тягового элемента на барабанах, звёздочках и блоках зависит от натяжения тяго­вого элемента, поэтому усилие натяжения в сбегающей и набегающей ветвях лучше определять через коэффициент К _j сопротивления перегибу. Тогда усилие в сбегающей с бараба­на, звёздочки и блока ветви по ходу движения тягового эле­мента:

а против движения тягового элемента:

где К _j — коэффициент сопротивления при огибании; для ба­рабанов, звёздочек, блоков:

Усилие в сбегающей ветви с криволинейного участка по неподвижным направляющим или батарее направляющих роликов при обходе контура в направлении движения тяго­вого элемента:

где = ʎ _j = e wa — коэффициент сопротивления отклоняющих шин роликовых батарей в расчётах можно принимать:

По результатам расчётов определяют натяжение тягово­го элемента в характерных точках трассы конвейера и общее сопротивление движению:

Источник