Практичне заняття №1

ТЕМА. Розрахунок статичного навантаження та потужності електродвигуна стрічкового конвеєра

МЕТА. Вивчення особливостей роботи механізмів безперервного транспорту, їх конструктивних властивостей та основних параметрів; визначення статичних сил опору руху стрічкового конвеєра, його потужності та вибір двигуна приводної станції

РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ВИКОНАННЯ

Механізми безперервного транспорту (МБТ) використовують для транспортування у суворо визначеному напрямку і на обмежену відстань різних матеріалів: сировини, палива, руди, деталей машин, товарів широкого вжитку, кормів, а також пасажирів. До таких механізмів належать різноманітні конвеєри, канатні дороги, ескалатори [1, 2].

Конвеєри (транспортери) призначені для транспортування без зупинок на завантаження і розвантаження насипних і штучних вантажів по заданій трасі відповідно до технологічного процесу виробництва.

Конвеєри складаються з тягового і носійного органа з підтримуючими і направляючими елементами, ведучого і веденого барабанів, натяжного пристрою, завантажувального і розвантажувального пристроїв, рами.

Типи і конструкції конвеєрів визначають характером переміщуваних вантажів, їх масою, необхідними швидкостями і зусиллями. Так, сипучі й кускові вантажі переміщаються стрічковими, пластинчастими, ківшовими конвеєрами; штучні – роликовими чи підвісними [1].

Основною конструктивною частиною конвеєрів є замкнутий, що безупинно рухається в процесі роботи тяговий орган, виконаний зі стрічки спеціального виготовлення (текстильної, прогумованої), ланцюгів або канатів. Серед конвеєрів на промислових підприємствах частіше за інші можна зустріти стрічкові конвеєри (металургійні заводи, гірничі розробки, паливоподачі електростанцій, будівельна і харчова промисловість).

Основними вузлами стрічкового конвеєра є: текстильна прогумована стрічка, що рухається по верхніх і нижніх опорних роликах (носійна конструкція), приводна і натяжна станції, що відводять ролики, призначені для збільшення кута обхвату приводного і натяжного барабанів. Натяжна станція, що забезпечує попередній натяг стрічки, складається з барабана, підшипники якого можуть переміщатися вздовж горизонтальних направляючих, і вантажу. Завантаження конвеєра відбувається через завантажувальну воронку, розвантаження - у бункер.

До основних параметрів розповсюджених стрічкових конвеєрів відносять: ширину та довжину стрічки, швидкість руху стрічки, діаметр барабана, діаметр опорних роликів, потужність двигуна.

Для визначення статичного навантаження на привод визначають сили опору руху і будують діаграми тягових зусиль [5].

Конвеєри залежно від їх призначення й сфери застосування можуть експлуатуватися в найрізноманітніших умовах і в тому числі - украй несприятливих. Цей факт визначає необхідність використання для даної групи механізмів електрообладнання, яке за типом і виконанням відповідає вимогам безпечності, надійності, простоти обслуговування.

Найбільш розповсюдженим типом електропривода (ЕП) МБТ є нереґульований ЕП змінного струму на основі асинхронних чи синхронних ЕД. Звичайно при потужності установки до 100 кВт використовують асинхронний двигун (АД) з короткозамкненим ротором з подвійною білячою кліткою чи глибоким пазом, які мають підвищений пусковий момент. При потужності від 200 до 500 кВт – АД з фазним ротором, з багатоступеневим пуском. При потужності понад 500 кВт – системи АВК, тиристорний перетворювач – двигун (ТП-Д), багатодвигунний ЕП.

Безперервний односпрямований характер роботи розглянутих механізмів визначає тривалий режим роботи їх ЕП, що виконують нереверсивними, за винятком рідких випадків, де потрібна зміна напрямку руху.

Конвеєри суворо транспортного призначення мають одну незмінну швидкість руху. Для конвеєрів складальних, фарбувальних і сушильних ліній при зміні виробу, який складають чи оброблюють, потрібна зміна швидкісного режиму з використанням засобів реґульованого ЕП. За технологічними умовами МБТ вимагають неглибокого реґулювання швидкості у діапазоні .

У сучасному потоковому виробництві робота декількох конвеєрів може поєднуватися загальним виробничим процесом у так звану потоково-транспортну систему (ПТС). У цьому випадку рухи окремих конвеєрів мають бути погоджені між собою за швидкістю.

Важливою загальною вимогою до ЕП механізмів безперервного транспорту є забезпечення плавності пуску і гальмування з надійним обмеженням прискорення і ривка, а також максимального моменту двигуна і його похідної.

Для розрахунку стрічкового конвеєра доцільно пронумерувати всі прямолінійні ділянки й ділянки вигину, прямуючи від точки збігу приводного барабана за напрямком руху стрічки (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 - Схема стрічкового конвеєра

Для визначення натягів у стрічці транспортера попередньо необхідно знайти:

а) масу 1 м вантажу, що транспортується, кг/м:

де - продуктивність конвеєра, кг/с;

- швидкість руху стрічки, м/с;

б) вагове навантаження, що зумовлене масою корисного вантажу, Н/м:

в) вагове навантаження, що зумовлене масою стрічки, Н/м:

(1.1)

г) сили опору руху на прямолінійних ділянках, Н:

(1.2)

де - вагове навантаження ділянки на 1 м шляху (для робочої гілки конвеєра для неробочої - );

- довжина ділянки, м;

- коефіцієнт опору руху на прямолінійній ділянці (на всіх ділянках однаковий і дорівнює );

- кут нахилу ділянки. Знак "+" у формулі (1.2) відповідає ділянкам, де стрічка рухається на підйом, а знак "-" - на спуск.

Результуюче зусилля опору на прямолінійних ділянках, що дорівнює зусиллям на окремих ділянках з урахуванням збільшення натягів на всіх ділянках вигину, крім приводного барабана, Н:

(1.3)

де - кількість прямолінійних ділянок конвеєра;

- коефіцієнт збільшення натягу на ділянках вигину;

- коефіцієнт опору на ділянках вигину (на всіх ділянках однаковий і дорівнює ).

Найбільший натяг у стрічці конвеєра може бути в одній із двох точок: або у точці збігу приводного барабана, або в найнижчій точці конвеєра (за умови, що ).

Натяг у точці збігу приводного барабана, Н:

(1.4)

де - коефіцієнт запасу, що враховує динамічні навантаження при пуску конвеєра (при розрахунках можна взяти, що =1.2,...,1.3);

- коефіцієнт тертя між тяговим і приводним елементами;

- кут обхвату барабана стрічкою, рад;

- результуючий коефіцієнт збільшення натягу, що визначається добутком аналогічних коефіцієнтів усіх ділянок вигину, крім приводного барабана.

Маючи натяг у точці збігу приводного барабана, можна розрахувати натяги конвеєра на всіх ділянках.

Натяг на кожній ділянці визначається таким чином:

• для прямолінійних ділянок

• для ділянок вигину

Необхідно врахувати, що та

Для першої прямолінійної ділянки

Результуюча сила опору руху визначається як різниця натягів на приводному барабані:

(1.5)

Оптимальне місце розташування натяжного пристрою - ділянка вигину з мінімальним натягом . Для створення цього натягу потрібно мати вантаж вагою, Н: .

Потужність приводної станції визначається розрахунковим статичним навантаженням і заданою швидкістю руху конвеєра, Вт:

(1.6)

де - коефіцієнт запасу, що враховує неточності розрахунку сили опору;

- ККД редуктора приводної станції.

Використовуючи [13], вибираємо електричний двигун з умови .