Эксплуатационный расчет ленточного конвейера

Исходными данными для расчета ленточного конвейера являются: расчетный грузопоток, поступающий на конвейер; плотность, гранулометрический состав и угол естественного откоса транспортируемой горной массы; максимальная длина транспортирования иугол наклона трассы; параметры конвейера в соответствии с технической характеристикой; условия эксплуатации (стационарная или полустационарная установка).

Цель расчета — проверка соответствия параметров установленного конвейера условиям его эксплуатации, а именно — проверка ширины ленты по расчетному грузопотоку, определение запаса прочности ленты и мощности привода, а также возможной длины конвейера в одном ставе. Полученные расчетные параметры сравнивают с фактическими параметрами ленточного конвейера.

Техническая производительность (т/ч) ленточного конвейера

(15.1)

где Q — площадь поперечного сечения горной массы на ленте конвейера, м²; k_b — коэффициент снижения площади поперечного сечения горной массы на ленте в зависимости от угла наклона конвейера;k₁ - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации (k₁ = 1 — для стационарной установки, k₁ = 0,95 — для полустационарной).

Площадь поперечного сечения (м²) горной массы на ленте при трехроликовойопоре (см. рис. 15,6, в)

(15.2)

где b₁ = 0,9B—0,05 — рабочая ширина ленты, м (см. рис. 16.5,в); В — ширина ленты, м.

С достаточной точностью техническую производительность можно определить по формуле

(15.3)

В этой формуле значения коэффициента производительности

зависят от угла d установки боковых роликов и угла естественного откоса j_д транспортируемой горной массы (табл. 15.4).

Скорость движения ленты v для подземных ленточных конвейеров выбирают в зависимости от ширины ленты и видатранстируемогогруза из следующего ряда: 1; 1,6; 2; 2,5; 3,15;4 м/с. Для расчета производительности значение v принимают по характеристике конвейера. Если производительность задана, то по формуле (15.3) можно определить необходимую скорость ленты.

При углах установки конвейера от 0 до 6° коэффициент k_b=1от 6 до 18₀- k_b=0,95

Таблица 15.4

Значения коэффициента производительностиk_п

Необходимая техническая производительность ленточного конвейера должна быть на 15—20% больше поступающего на конвейер грузопотока горной массы.

Необходимая ширина ленты (м)

(15.4)

Полученную ширину ленты округляют до стандартной ширины В_к и проверяют по кусковатости горной массы:

для рядового груза; содержащего куски максимальных размеров в количестве до 10% от общей массы,

В_к ≥ 2а_тах + 200; (15.5)

для сортированного груза

B_к≥3,3а_ср + 200, (15.6)

где a_тах и а_ср — соответственно наибольший и средний размеры куска, мм.

Для определения натяжения и запаса прочности ленты выполняют тяговый расчет ленточного конвейера методом обхода-контура по точкам (см. 2.2) с учетом конфигурации трассы и схемы обводки лентой барабанов:

(15.7)

(15.8)

где q, q_л, q_в и q_н — масса, приходящаяся на 1 м длины конвейера, соответственно груза, ленты и вращающихся частей роликоопор верхней и нижней ветвей, кг/м. Значения q_в и q_н принимают по данным завода-изготовителя или вычисляют по формулам:

где l_в и l_н — расстояние между роликоопорами, м; G_B, G_H — масса (кг) вращающихся частей соответственно верхней и нижней роликоопор, принимаемая в зависимости от ширины ленты В (мм):

Линейную массу ленты q_лопределяют по технической характеристике ленты; для резинотросовой — по табл. 15.2, для резинотканевой— по табл. 15.5.

Для подземных конвейеров коэффициент сопротивления движения ленты по роликовому ставу v = 0,035¸0,04.

Тяговое усилие привода конвейера (Н)

F = k(W_rxi + W_nop) = S_наб-S_c6, (15.9)

где k — коэффициент, учитывающий местные сопротивления на конвейере (наличие отклоняющих барабанов, загрузочных и очистных устройств) и зависящий от длины конвейера L (м):

Таблица15.5

Параметры резинотканевыхконвейерных лент

L.................... ³ 850 480 230 140 80 50 30 20 10

k..................... ….1,1 1,2 1,4 1,6 1,9 2,2 2,6 3,2 4,5

Натяжение ленты во всех точках конвейера определяют методом обхода контура по точкам (см. 2.2), находят максимальное значение натяжения ленты S_max, натяжение в точке набегания ленты на приводной барабан S_нa6 и в точке сбегания S_cб (см. рис. 2.3, а) и сравнивают их отношение с тяговым фактором е^ma привода конвейера (см. 15.1).

Минимальное натяжение ленты у привода на сбегающей ветви по условию ее пробуксовки

(15.10)

где k_т=1,4¸2 — коэффициент запаса тяговой способности привода; k_д = 0,75¸1 —коэффициент, учитывающий перегрузку ленты при пуске и торможении конвейера. Большие значения коэффициентов k_ти k_дпринимают для конвейеров, не имеющих устройств смягчения пуска. Значения тягового фактора е^ma принимают по табл. 15.6, величину угла обхвата a — в зависимости от числа приводных барабанов и системы обводки ленты.

Минимальное натяжение ленты S"_min проверяют по допустимому провесу f ленты на грузовой ветви между роликоопорами. В горизонтальных и наклонных подъемных конвейерах лента на грузовой ветви имеет минимальное натяжение обычно у хвостового барабана, т.е. S"_min = S₃ (см. рис. 2.3,а, б). Приближенно можно считать, что лента между роликами провисает как гибкая нить, поэтому стрела провеса (м)

(15.11)

Таблица 15.6.

Значение тягового фактора е^ma

Примечание. Данные в числителе — для условий работы конвейера при влажной атмосфере, в знаменателе — при сухой.

Принимая максимальную стрелу провеса f_max= (0,0125¸ 0,025)l_в, минимальное натяжение (Н)

(15.12)

Запас прочности ленты т определяют по отношению разрывной прочности ленты S_раз‚ установленной на конвейере, к максимальному натяжению ленты S_max, найденному методом обхода контура по точкам:

Для резинотканевых лент m = 9÷10, для резинотросовых m = 7÷9 (большие значения принимают для наклонных конвейеров). Обычно для горизонтальных и наклонных подъемных ленточных конвейеров S_max = S_наб(см. рис. 2.3, а, б).

Установленная мощность привода (кВт) горизонтального или наклонного подъемного конвейера

Максимальную длину (м) ленточного конвейера в одном ставе, ограниченную по установленной мощности привода, можно определить по формуле (15.14), заменив в ней W_гр и W_пор их значениями [см. формулы (15.7) и (15.8)]:

Подставляя значения в формулу (15.15), можно построить график зависимости длины конвейера L от производительности (или линейной массы груза q) и угла наклона установки β (см. рис. 15.9).

Максимальная длина (м) в одном ставе ленточного конвейера. исходя из прочности ленты,

При более детальном расчете ленточного конвейера кроме распределенных сопротивлений движению ленты на линейных участках определяют: сосредоточенные сопротивления в местах загрузки конвейера и установки очистительного устройства; ход натяжного устройства; пусковой момент привода: усилие тормозного устройства.

При сложной трассе ленточного конвейера или для конвейерной линии, на которую поступает горная масса с нескольких конвейеров, с целью сокращения времени следует производить автоматизированный выбор оборудования и расчет ленточных конвейеров с использованием метода имитационного моделирования на ЭВМ по программе «Конвейерный транспорт». Алгоритм упрощенного эксплуатационного расчета ленточного конвейера, который можно использовать при расчете конвейера на ЭВМ, приведен на рис. 15.14.

Рис. 15.14. Алгоритм расчета ленточного конвейера

Пример расчета.Проверить ширину ленты, запас ее прочности и мощность привода ленточного конвейера типа 2Л120А, предназначенного для выдачи руды от дробильного комплекса околоствольного двора по наклонному стволу на поверхность шахты.

Исходные данные: сменная производительность дробильного комплекса Q_см = 6000 т; длительность смены t_см = б ч; длина установки L = 520 м; угол наклона β = 16°; плотность руды в насыпке γ = 2 т/м³ средняя крупность транспортируемой дробленой руды 150—250 мм, отдельных кусков в форме плит — α_mах = 400 мм. Остальные данные по технической характеристике конвейера 2Л120А (см. табл. 15.3).

Принимаем для двухбарабанного привода тяговый фактор е^αμ = 6,б. Рас четная схема конвейера — см. рис. 15.8, а.

Часовая производительность конвейера

где k_и = 0,9 — коэффициент использования конвейера во времени.

Необходимую ширину ленты конвейера определяем по формуле (15.4). Принимаем: k_п = 550 при δ = 30°, ψ_д = 15° (см. табл. 15.4); k₁ = 1 — длястационарного конвёйёра; k_β = 0,95; скорость ленты ν = 3,15 м/с.

Тогда ширина ленты

Проверяем ширину ленты по кусковатости руды:

B ≥ 2α_max + 200 = 2·400 + 200 = 1000 м.

Принимаем ленту шириной В = 1200 мм, которая удовлетворяет требованиям по кусковатости транспортируемой руды.

Выполним ориентировочный тяговый расчет конвейера применительно к схеме на рис. 15.8, а.

Сопротивление перемещению ленты W_гр и W_пор и определим по формулам (15.7) и (15.8).

Масса груза на 1 м конвейера

На конвейере 2Л120А на верхней и нижней ветвях установлены одинаковые трехроликовые опоры, следовательно, при l_в = 1 м q_в = 57 кг/м, приl_н= 2 q_н = 28,5кг/м.

Линейная масса резинотросовой ленты шириной 1200 м и прочностью 2500 Н/м (см. табл. 15.2)

q_л = 1,2·37 = 44,4 кг/м.

Принимаем коэффициент сопротивления перемещению ленты ω = 0,035.

Сопротивление перемещению груженой ленты на верхней ветви

на нижней порожней ветви —

Натяжение ленты находим методом обхода контура по точкам применительно к данной схеме обводки ленты (см. рис. 15.8, а). Натяжение S₁ в точке 1неизвестно и равно S_с6. Натяжения в остальных точках:

Обычно для горизонтальных и наклонного подъемного конвейеров минимальное натяжение у привода S´_min = S₁ = S_сб, аS₄ = S_наб = S_max, поэтому [см. формулу (15.10)]

Принимая k_т = 1,4, k_д = 1, e^μα = 6,6 и решая совместно уравнения (15.17) и (15.18), получим S₄ = S_max = 275075 Н, S₁ = 57765 Н

Проверку натяжения ленты по допустимому провесу производим согласно по формуле (15.12).

Наименьшее натяжение ленты на грузовой ветви при l_в = 1,2 м

S´_min = 7(q+q_л)l_вg = 7 (98 + 44,4)1,2·9,81 = 11734 Н.

Минимальное натяжение на грузовой ветви, согласно данной схеме конвейера (см. рис. 15.8, а) и предыдущим расчетам,

S₃ = 1,05(S₁ – 44370) = 1,05(57765-44370) = 13014 Н.

Следовательно, S₃ > S´´_min, что удовлетворяет условиям минимального натяжения по провесу ленты.

Определим запас прочности ленты

Мощность привода конвейера [см. формулу (15.14)]

По технической характеристике установленная мощность привода конвейера 2Л120А N = 500×2 = 1000 кВт.