Тяговый расчет конвейера

В основе тягового расчета лежит определение натяжений по длине трассы ленточного конвейера, которое выполняется методом обхода контура, для чего трассу разбивают на характерные участки, разделенные точками, и последовательно находят натяжение ленты F_j в каждой j-й точке трассы по формуле

F_j = F_j–1 + R_{j–1, j},

где F_j–1 – натяжение в предыдущей точке трассы конвейера;
R_{j–1, j} – сопротивление движению ленты на участке конвейера между j-й и (j – 1)-й точками.

Отметим, что при опускании груза сила R может быть отрицательной.

Нумерацию точек, разделяющих трассу конвейера на характерные участки, и тяговый расчет, как правило, начинают от точки сбегания ленты c приводного барабана (точка 1) и заканчивают в точке набегания ленты на приводной барабан (точка n).

Сопротивления движению ленты в зависимости от характера действия делятся на распределенные и сосредоточенные.

Распределенные сопротивления действуют на всех участках трассы конвейера и обусловлены сопротивлением движению ленты по роликоопорам: при перегибе ленты, при её качении по роликам и трении в подшипниках роликов, а на наклонных участках дополнительно под действием веса ленты и расположенного на ней груза.

Сосредоточенные сопротивления возникают только в определенных местах трассы конвейера: на барабанах, в пунктах загрузки и разгрузки, на очистных устройствах и др.

Далее приводятся формулы для определения сопротивлений движению ленты на характерных участках трассы конвейера.

Сопротивление на прямолинейном участке рабочей ветви R_р (рис. 6.1) равно

R_р = w_p×l×(q_г + q_л + q_pp) ± h×(q_г + q_л), (6.1)

где l и h – горизонтальная и вертикальная проекции длины рассматриваемого участка, соответственно, м;
w_p – коэффициент сопротивления движению ленты на рабочей ветви;
q_г, q_л, q_pp – погонная сила тяжести груза, ленты и рабочих роликов, соответственно, Н/м.

Рис. 6.1. Схема для определения сопротивления движению ленты
на прямолинейном участке конвейера

Сопротивление R_х на прямолинейном участке холостой ветви равно

R_х = w_x×l×(q_л + q_px) ± h×q_л; (6.2)

где q_pх – погонная сила тяжести холостых роликов, Н/м.

На горизонтальном участке h = 0, для незагруженной нижней ветви q_г = 0. В формулах (6.1) и (6.2) «плюс» принимается для участков подъема, а знак «минус» – для участков спуска.

Сопротивление в месте загрузки конвейера (см. рис. 4.13) равно

R_заг = h_в×q_г, (6.3)

где h_в – высота воронки, принимаемая равной 0,7 м при υ < 1 м/с и 0,9 м при υ ³ 1 м/с.

Сопротивление на отклоняющем (или оборотном) барабане

R_бо = (F_бо)_нб – (F_бо)_сб = w_бо×(F_бо)_нб, (6.4)

где (F_бо )_нб и (F_бо)_сб – натяжения ленты на отклоняющем барабане набегающей и сбегающей ветвей ленты, соответственно;
w_бо – коэффициент сопротивления движению ленты на отклоняющем барабане; оно принимается равным:

- w_бо = 0,02 при угле обхвата отклоняющего барабана лентой a < 90 °;

- w_бо = 0,03 при 90 ° ≤ a < 180 °;

- w_бо = 0,06 при a ≥ 180 °.

Из формулы (6.4) следует, что усилие на отклоняющем барабане определяется следующим образом:

(F_бо)_сб = (1 + w_бо)×(F_бо)_нб = (1,02...1,06)×(F_бо)_нб. (6.5)

Сопротивление на приводном барабане

R_бп = (F_бп)_нб – (F_бп)_сб = w_бп×(F_бп)_нб, (6.6)

где w_бп – коэффициент сопротивления движению на приводном барабане; принимается равным w_бп = 0,03...0,05, т. е. несколько меньшим, чем на отклоняющем барабане, поскольку в данном случае потери на трение в подшипниках не влияют на натяжение ленты.

Сопротивление на роликовой батарее R_бат вычисляется по формуле (6.5).

Сопротивление на натяжном барабане R_бн вычисляется также по формуле (6.5).

Сопротивление плужкового разгружателя (см. рис. 4.17) равно

R_плж = (2,7...3,6)×q_г×В, (6.7)

где меньшее значение числового коэффициента принимается для пылевидных и зернистых, а большее – для кусковых грузов. При этом погонная сила тяжести груза q_г имеет размерность Н/м, а ширина ленты В - метры.

Сопротивление барабанного разгружателя (см. рис. 4.18) определяется по формуле

R_раз = (q_г + q_л)×L_раз×w_p + q_г×h_раз + 1,04×F_раз, (6.8)

где L_раз и h_раз –длина пути и высота подъёма груза на барабанном разгружателе, соответственно, м;
F_раз – натяжение ленты перед разгрузочным устройством, Н;

Сопротивление очистных устройств (см. рис. 4.19) равно

R_оч = (300...500)×В, (6.9)

где меньшие значения числового коэффициента, имеющего размерность Н/м, принимают для сухих грузов, а большие – для влажных и липких грузов; В – ширина ленты в метрах.

После определения сопротивлений движению на всех участках трассы конвейера находят натяжение набегающей ветви ленты на приводном барабане F_n = F_нб, которое выражается через неизвестную величину натяжения F₁ = F_сб сбегающей ветви ленты в следующем виде

F_нб = С₁×F_сб + С₂, (6.10)

где С₁ и С₂ – коэффициенты, значения которых получают при последовательном определении сил натяжения ленты в характерных точках j = 1...n (см. далее п.7, табл. 7.1).

Коэффициент С₁ учитывает сосредоточенные сопротивления, величина которых зависит от натяжения ленты, а коэффициент С₂ учитывает распределённые сопротивления, величина которых не зависит от натяжения ленты.

Вторым уравнением, связывающим усилия F_нб и F_сб, является формула Эйлера (5.10), которая с учётом коэффициента запаса сцепления ленты с приводным барабаном K_сц = 1,1...1,2 имеет вид:

F_нб×K_сц = F_сб×е ^fa. (6.11)

Решая систему уравнений (6.10) и (6.11), находят значения натяжений F_нб и F_сб , после чего строят диаграмму натяжений ленты.

Минимальное натяжение рабочей ветви ленты конвейера F_min должно удовлетворять условию (4.6), напомним его:

F_min ³ 7×(q_г + q_л)×l_pp.

Если полученное в результате тягового расчёта значение F_min не удовлетворяет этому условию, производится новый тяговый расчет, при этом либо уменьшается расстояние между роликоопорами на рассматриваемом участке, либо за исходное натяжение принимается значение F_min, определенное по условию (4.6). В последнем случае обход контура производится начиная с точки, соответствующей минимальному натяжению рабочей ветви ленты конвейера.

7. Пример расчёта ленточного конвейера

Приведенный ниже расчет ленточного конвейера является основой для выполнения курсового проекта по курсу «Металлургические подъемно-транспортные машины»; исходные данные и схемы трасс конвейера приводятся в Приложении А.