4.6. Методика та послідовність тягового розрахунку стрічкового конвеєра

Метою проведення тягового розрахунку є визначення параметрів стрічки, натягнень в характерних точках траси (S₁ … S₈) і компонування приводу конвеєра. Для цього повинні бути задані: характеристика вантажу, що транспортується, необхідна продуктивність, схема конвеєра з основними розмірами, стан навколишнього середовища, умови експлуатації, характер завантаження і розвантаження.

Складемо розрахункову схему до тягового розрахунку (рис. 2.29). Для прикладу розглянемо стрічковий конвеєр, що складається з горизонтальної і похилої під певним кутом  складових частин. Розіб'ємо трасу конвеєра на складові ділянки, для цього пронумеруємо точки в місцях обгинання стрічкою барабанів (1…8). Дані точки називаються характерними точками траси конвеєра і в свою чергу ділять трасу конвеєра на ділянки.

Д ілянкою траси конвеєра називатимемо таку частину траси, на якій опори руху тягового органу ідентичні.

Рис. 2.29  Схема до тягового розрахунку стрічкового конвеєра

1. Визначається ширина стрічки за формулами (2.39) чи (2.40). Згідно ГОСТ 2085 приймається найближча більша ширина стрічки з ряду: 300, 400, 500, 650, 800, 1000 і т.д.

Приймається тип приводу (одно- або двобарабанний), визначається необхідність футеровки приводного барабана.

2. Проведення розбивки траси конвеєра на характерні ділянки, починаючи з точки збігання стрічки з привідного барабана. Умовно допускаємо, що на завантажувальній ділянці, у місцях переходу стрічки з горизонтальної на похилу ділянку, а також у місці встановлення очищувача стрічки опори незначні в порівнянні з розподіленими, тому їх не враховуємо.

3. Визначення погонних навантажень, Н/мм:

від вантажу, що транспортується

;

від стрічки

або ;

від обертових частин роликів:

на робочій гілці ;

на порожній гілці ;

де  відстань між роликоопорами на порожній гілці;

і  маса обертових частин роликоопор відповідно для робочої і порожньої гілки;

 = 1,5 мм – товщина однієї прокладки (попередньо приймають число прокладок z = 3 за ГОСТ 2062);

 товщина обкладки на навантаженій та ненавантаженій сторонах стрічки відповідно. Приймають мм, а мм.

Масу обертових частин роликоопор визначають по емпіричним залежностям:

 для трьохроликовї опори

, кг; (2.60)

 для однороликової опори

, кг, (2.61)

де ,  емпіричні коефіцієнти: для ролика легкого типу  = 8,  = 9; для ролика середнього типу = 10, = 10; для ролика важкого типу = 15, = 12. Значення ширини стрічки В_С для розрахунку в метрах.

Тип роликів варто приймати виходячи з рекомендацій ГОСТ 2264677 (табл. 2.15).

Крок роликоопор робочій (навантаженій) гілці l_РР приймається за рекомендаціям табл. 2.16. На ненавантаженій гілці крок роликоопор збільшують в 2 рази l_РХ = 2  l_РР.

Вибір кроку роликових опор в пункті завантаження базується на двух міркуваннях. При малих значеннях кроку знижуються амортизаційні властивості провисаючий між опорами стрічки. Збільшення кроку із-за провису може привести до наявності недопустимих зазорів між стрічкою та направляючим бортами завантажувального пристрою і виникненню просипі фракцій та порізів зовнішній обкладки стрічки.

Крок опор під завантажувальним пристроєм приймається , м.

Таблиця 2.15  Рекомендації щодо вибору діаметра ролика

Діаметр ролика dР, мм	Параметр	Ширина стрічки ВС, мм
		400…650	800	1000…1200	1400	1600…2000
102	, т/м3	1,6				
	, м/с	2	1,6			
108	, т/м3	2	1,6			
	, м/с	2,5				
133	, т/м3		2			
	, м/с		2,5			
159	, т/м3	
	, м/с		4		3,2
194; 219; 245	, т/м3		3,5			4
	, м/с		4			6,3

Таблиця 2.16  Відстань між роликоопорами на навантаженій гілці конвеєра

Ширина стрічки ВС, мм	Густина вантажу , т/м3
	до 0,8	0,81–1,6	1,61–2,0	2,1–2,5	более 2,5
	Відстань між роликоопорами lPР, м
400	1,5	1,4	1,4	1,3	1,2
500	1,5	1,4	1,4	1,3	1,2
650	1,4	1,3	1,3	1,2	1,2
800	1,4	1,3	1,3	1,2	1,1
1000	1,3	1,2	1,2	1,1	1,1
1200	1,3	1,2	1,2	1,1	1,1
1400	1,3	1,2	1,2	1,1	1,1
1600	1,3	1,2	1,2	1,1	1,1
2000	1,3	1,2	1,1	1,0	1,0

Для штучних вантажів масою до 25 кг відстань між роликоопорами на робочій гілці приймають l_РР = 1…1,4 м; для вантажів, масою більше 25 кг  відстань l_РР по можливості обирають так, щоб вантаж спирався не менш ніж на дві опори (при стандартної довжині мішка 800 мм, рекомендовано приймати відстань між роликоопорами не більше 500 мм).

Для горизонтальних конвеєрів довжиною до 250…300 м шаг опор на навантаженій гілці стрічки в зоні дії великих натяжінь по мірі приближення до приводного барабану можна збільшити до 2,0…2,2 м.

4. Визначення опорів і натягів стрічки.

Натяжіння в характерних точках на ділянках траси (S_i) буде дорівнювати сумі натягнення первинної точки (S_{i 1}) і опору на даній ділянці (W).

Для транспортування сипких вантажів необхідно додатково розрахувати силу опору руху стрічки при завантаженні на стрічку

, Н (2.62)

де С = 1,2 …1,5  коефіцієнт опору завантажувального пристрою.

Значущим є коефіцієнт опору руху на прямолінійних ділянках гілок конвеєра (табл. 2.17), який для навантаженій (робочій) гілці враховує сили опору обертання роликів від тертя в підшипниках і ущільненні (20…25%), від вдавлення роликів в стрічку (10…15%), від згинів стрічці (10…20%) і від деформації вантажу і стиску стрічки в момент проходження через опору (40…50%). В розрахунках нахилених конвеєрів приймають однакові значення коефіцієнтів опору для обох гілок конвеєра.

Таблица 2.17  Коефіцієнт опору руху на прямолінійних ділянках

гілок конвеєра

Умови роботи	Характеристика умов роботи	Коефіцієнт опору на гілках
		навантажена	ненавантажена
		Р	Х
Добрі	Чисте, сухе, опалювальне, без пильне приміщення; зручний доступ для обслуговування з добрим освітленням	0,02	0,018
Середні	Опалювальне, але пильне або сире приміщення; зручний доступ для обслуговування зі середнім освітленням	0,025	0,022
Важки (влітку)	Неопалювальне приміщення, робота на відкритому повітрі; зручний доступ для обслуговування при поганому освітленні	0,03…0,04	0,03
Дуже важки (взимку)	Наявність всіх перелічених вище умов та неблагонадійних факторів	0,04…0,06	0,04

Для конвейеров, работающих при низких температурах (ниже 20), значения  следует увеличить на 40%.

Найчастіше, при невеликих кутах нахилу конвеєра або при переміщенні вантажу по горизонтальній площині, натягнення в точці 1 є мінімальним.

Визначають мінімальне натяжіння стрічки за формулами (2.57), (2.58), або

, Н (2.63)

Визначають далі натягнення в характерних крапках на ділянках конвеєра з враховуючи тип ділянок та опір на них (див. табл. 2.10).

Тоді:

точка 2: S₂ = S₁ + W₁₂;

точка 3: S₃ = S₂ + W₂₃ = S₁ + W₁₂ + W₂₃;

точка 4: S₄ = S₃ + W₃₄ = S₁ + W₁₂ + W₂₃ + W₃₄;

точка 5: S₅ = S₄ + W₄₅ = S₁ + W₁₂ + W₂₃ + W₃₄ + W₄₅;

точка 6: S₆ = S₅ + W₅₆ = S₁ + W₁₂ + W₂₃ + W₃₄ + W₄₅ + W₅₆;

точка 7: S₇ = S₆ + W₆₇ = S₁ + W₁₂ + W₂₃ + W₃₄ + W₄₅ + W₅₆ + W₆₇;

т очка 8: S₈ = S₇ + W₇₈ = S₁ + W₁₂ + W₂₃ + W₃₄ + W₄₅+ W₅₆ + W₆₇ + W₇₈;

W_ОБЩ

Тому справедлива для точки збігання стрічки з барабана наступна рівність:

, (2.64)

Для прикладу: = 2,67, тоді , (2.65)

S₈ = S₁ + W_ОБЩ (2.66)

де а – коефіцієнт, що враховує площу поперечного перерізу вантажу на стрічці, форму стрічки і тип роликоопор.

Прирівнявши рівняння (2.64) і (2.66) визначимо

S₁ = . (2.67)

Якщо розрахункова величина натяжіння стрічки в набігаючий гілці ( ) менше величини мінімального натяжіння стрічки на робочій гілці конвеєра , що була визначена раніше за формулою (2.63), то приймаємо = . накше приймаємо отримане розрахунком (2.67). Далі визначають на тяжіння в характерних точках ділянок траси конвеєра.

5. За порахованими значеннями будується діаграма натяжіння у стрічці.

6. Визначають стискаюче зусилля приводу, знаходять потужність електродвигуна і вибирають за каталогом електродвигун з необхідною потужністю і частотою обертання

, Н (2.68)

= , кВт, (2.69)

де  коефіцієнт запасу потужності;

коефіцієнт корисної дії приводу.

7. Остаточний вибір стрічки.

Перевіряється число прокладок за формулою (2.9).

Приклад тягового розрахунку стрічкового конвеєра.

Дано: вантаж  овес, продуктивність конвеєра Q= 160 т/год; кут нахилу гілки конвеєра = 15; режим роботи конвеєра  середній; довжина траси L= 140 м; довжина гілок конвеєра l₁ = 45 м. Схема до розрахунку стрічкового транспортера наведена на рис. 2.30 з додатковою крапкою 6  місце завантаження вантажу на конвеєр.

Рис. 2.30  Розрахуноква схема к задачі

Спочатку розраховуємо необхідні геометричні параметри транспортера

а) висота підйому вантажу

м;

б) довжина похилої гілки

м;

в) довжина горизонтальної гілки

l ₂ = L  l ₁ = 140  45 = 95 м.

Визначаємо ширину стрічки

, м

де  коефіцієнт, що враховує зменшення площі перетину вантажу в результаті розсипання й зменшення розрахункової висоти шару вантажу. Приймаємо = 0,95 при куту нахилу = 15;

 швидкість руху (приймаємо для вівса = 3 м/с);

 кут природного укосу вантажу (приймаємо для вівса = 27);

 об’ємна насипна маса (приймаємо для вівса = 500 кг/м³).

м

Приймаємо згідно номінального ряду значень стандартну ширину стрічки В = 800 мм.

Визначаємо масу 1 м стрічки

кг/м

Приймаємо кг/м

Вибір роликоопір зводиться до визначення діаметра ролика і відстані між ними як на робочій гілки, так і на холостої.

Приймаємо на робочій гілки  жолобчасті роликоопори, на холостій  прямі.

Параметри роликоопор зводимо до табл. А.

Таблиця А  Параметри роликоопір

Параметр	Робоча гілка	Холоста гілка
Тип роликоопір	жолобчаста	пряма
Діаметр ролика	d = 127 мм	d = 105 мм
Маса ролика	mРР = 22 кг	mРХ = 19,6 кг
Відстань між роликами	lРР = 1,5 м	lРХ = 2  lРР = 3 м

Визначаємо масу обертових частин роликових опор на 1 м стрічки

робочої гілки:

кг/м;

холостої гілки:

кг/м.

Визначаємо масу вантажу на 1 м стрічки

кг/м.

Проводимо тяговий розрахунок, попередньо розбивши контур траси транспортера на ділянки з однаковим видом опор. За крапку з мінімальним натягом приймаємо крапку 1 збігання стрічки з приводного барабана. Позначивши натяг у крапці , і обходячи контур траси по ходу стрічки, визначимо опору на ділянках і величину натягах в крапках.

Крапка 2: ,

де м/c²  прискорення вільного падіння;

= 0,022  коефіцієнт опору руху стрічки на холостої гілки

Н.

Крапка 3: ,

де = 1,04  коефіцієнт, що враховує опір від вигину стрічки й тертя в підшипниках

Н.

Крапка 4: ,

= Н.

Крапка 5: ,

де = 1,06  коефіцієнт, що враховує опір від вигину стрічки на натяжному барабані

Н.

Крапка 6: ,

де С = 1,2…1,5  коефіцієнт, що враховує опір руху від тертя об бічні стінки завантажувального пристрою й об стрічку, від руху стрічки в завантажувальній частині. Приймаємо С = 1,5.

Н.

Крапка 7: ,

де = 0,025  коефіцієнт опору руху стрічки на робочої гілки

Н.

Крапка 8: ,

Н.

Крапка 9: ,

Н.

У результаті тягового розрахунку стрічкового транспортера одержуємо рівняння, що зв’язує натяг у крапці набігання на приводний барабан з натягом у крапці збігання тягового елемента із приводного барабана ( ) у вигляді:

,

де ; ; ; .

За законом Ейлера відсутність проковзування стрічки по барабані визначається з вираження

,

де = 0,2  коефіцієнт зчеплення стрічки з барабаном, приймаємо при сталевому барабані та вологої атмосфері;

= 180  кут обхвату приводного барабану;

= 1,87  тяговий фактор.

Для знаходження невідомих і вирішуємо систему рівнянь:

;

;

Тобто Н.

Підставляючи значення Н, знаходимо натяги стрічки у характерних крапках конвеєра.

Н;

Н;

Н;

Н;

Н;

Н;

Н;

Н.

За отриманими даними будуємо діаграму розтяжних зусиль (рис. 2.31), де по осі ординат відкладаємо розтяжні зусилля в тяговому елементі, а по осі абсцис  характерні крапки натягу по довжині транспортера.

Рис. 2.31  Діаграма розтяжних зусиль

Зі діаграми наглядно видно, що мінімальний натяг буде в крапці 9.

Для перевірки правильності обраної відстані між роликовими опорами використовуємо формулу

Н.

Перевіримо

7298,64 Н  5180,67 Н.

Умова виконується  відстані між роликовими опорами обрані вірно.

Визначимо необхідне число прокладок транспортної стрічки

,

де = 10…12  коефіцієнт запасу міцності;.

Н/мм²  межа міцності на розрив однієї прокладки шириною в 1 мм по основі.

. Приймаємо .

Визначаємо діаметр приводного барабана

мм.

Приймаємо 400 мм.

Визначаємо частоту обертання приводного барабана

об/хв.

Визначаємо зусилля навантаження натяжної станції

Н.

Визначаємо тягове зусилля на приводному барабані

Н.

Необхідна потужність електродвигуна привода

, Вт,

де = 0,85  ККД привода;

Вт = 20,9 кВт.

Згідно з ГОСТ 19523–81 обираємо електродвигун 4А180S4, який має потужність N_дв = 22 кВт, дійсну частоту обертання об/хв.