5.3. Розрахунок елеваторів
Продуктивність ковшового елеватора
,
(2.75)
де ємність ковша, л;
– коефіцієнт заповнення ковшів, який залежить від типу завантаження і розвантаження ковшів. Значення коефіцієнту наведено в табл. 2.19;
– густина вантажу, кг/м3;
крок
ковшів, м;
швидкість руху ковшів, м/с.
З формули (2.75) визначають лінійну ємність (або погонну місткість) ковшів, л/м
(2.
76)
Розрахункову
величину
узгоджують із стандартними значеннями
погонної місткості за ГОСТ 10190–70, що
наведено в табл. 2.20.
Таблиця 2.19 Рекомендовані значення коефіцієнта завантаження ковшів в залежності від тип завантаження
Вантаж |
Тип ковшів |
Коефіцієнт завантаження ковшів |
||
проти хода |
по ходу |
зачерпування з насипі |
||
Борошно |
мілкий |
1,0 |
0,95 |
0,6 |
Висівки, комбікорм |
мілкий |
1,0 |
0,95 |
0,6 |
Зерно |
мілкий |
0,85 |
0,8 |
0,5 |
середній |
0,8 |
0,75 |
0,45 |
|
глибокий |
0,75 |
0,7 |
0,45 |
|
Сіль |
середній |
0,85 |
0,75 |
|
Мел |
мілкий |
1,0 |
0,8 |
|
Швидкість руху ковшів складає 1...2 м/с.
У тихохідних елеваторах = 0,3...0,6 м/с. Для вертикальних елеваторів рекомендується наступний ряд швидкостей: 0,32; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0 м/с.
Таблиця 2.20 Лінійна ємність (або погонна місткість) ковшів
Тип ковшів |
і/а, л/м |
І (мілкий) |
3,1; 5,7; 6,8 |
ІІ (середній) |
3,8; 6,8; 8,2 |
ІІІ (глибокий) |
10,6; 23,3; 25,7; 29; 41,2; 43,5 |
За визначеною лінійною ємністю вибирають ширину і крок ковша з табл. 2.21.
Таблиця 2.21 Параметри ковша
Ширина ковша вК, мм |
Крок ковша а, мм |
Ємність ковша, і, л |
||
І (мілкий) |
ІІ (середній) |
ІІІ (глибокий) |
||
110 |
210 |
0,65 |
0,80 |
– |
135 |
280 |
1,60 |
1,90 |
– |
160 |
280 |
1,90 |
2,30 |
– |
180 |
160 |
– |
– |
1,70 |
220 |
180 |
– |
– |
– |
270 |
110 |
– |
– |
5,40 |
280 |
180 |
– |
– |
4,20 |
320 |
220 |
– |
– |
– |
380 |
320 |
– |
– |
9,30 |
420 |
210 |
– |
– |
8,70 |
500 |
329 |
– |
– |
13,20 |
Обраний ківш перевіряють на відповідність його максимальному розміру шматків:
,
(2.77)
де
виліт ковша;
коефіцієнт,
рівний 2...2,5 при вмісту до 10...25 % шматків
розміром
і 4,25...4,75 при вмісту 50...100 % таких шматків.
Після вибору ковша уточнюють швидкість руху ковшів та розраховують ширину стрічки (якщо в якості тягового органа використовується стрічка)
,
м/с. (2.78)
ВС = вК + (100 + 150), мм (2.79)
Розрахункове значення округлюють до найближчого більшого значення із номінального ряду за ГОСТ 22644–77: 400; 500; 650; 800; 1000; 1200; 1400; 1600; 2000; 2500; 3000 мм.
Для виконання тягового розрахунку попередньо визначають загальну лінійну силу тяжіння вантажу, який транспортується в ковшах, що прикріпленні до стрічки, Н/м
,
Н/м (2.80)
де
лінійна
сила тяжіння вантажу на 1 м тягового
органа, Н/м;
лінійна
сила тяжіння стрічки, Н/м;
лінійна
сила тяжіння ковшів, Н/м;
вага
одного ковша, Н.
Попередньо потужність на привідному валу барабана (зірочки) ковшового елеватора визначають за формулою
,
(2.81)
де Н висота норії, м;
КЗАЧ коефіцієнт, що враховує опір при зачерпуванні та залежить від типу норії і продуктивності (КЗАЧ = 1,5...0,75 для стрічкових; КЗАЧ = 1,05...0,55 для ланцюгових ковшових елеваторів).
Враховуючи
отримане значення потужності двигуна
для привода норії
визначають максимальне натяжіння
тягового органа (стрічки) ковшевого
елеватора
,
Н, (2.82)
де
= 0,8
загальний ККД привода норії;
= 180 = кут обхвату приводного барабана стрічкою;
коефіцієнт тертя стрічки о барабан.
Число
тягового фактора
визначають по табл. 2.14.
Орієнтовне число прокладок стрічки Z визначають за формулою (2.9), враховуя значення максимального натяжіння, прийняв попередньо коефіцієнт запаса міцності m = 10.
Після розрахунку числа прокладок стрічки уточнюють лінійну силу тяжіння стрічки для подальшого тягового розрахунку елеватора
Z
,
(2.83)
де
товщина обкладки на навантаженій та
ненавантаженій гілках стрічці. Приймають
мм, а
мм.
Відзначною рисою розрахунку ковшових елеваторів є необхідність визначення сили опору при зачерпуванні вантажу із башмака норії. Вона враховує силу удару ковша о нерухомий вантаж, силу, що необхідна для прискорення взятого і «викиданого» ковшем вантажу, силу тертя при руху ковша крізь шар вантажу. На величину опору зачерпування впливає швидкість тягового органу, тип вантажу, форма і розміри ковша, їх крок та інші фактори. Опір зачерпування можна визначити за формулою
,
(2.84)
де
і
коефіцієнти, що залежать від величини
шматків вантажу;
= 1,5...3 і
= 2...3
для середньої і малої величини;
= 1...1,2 і
= 1...2
для зернистого вантажу.
Визначають натяг стрічки (рис. 2.42, а) і ланцюга (рис. 2.42, б) у точках 1 4 з врахуванням опору зачерпування вантажу ковшами.
Рис. 2.42 Розрахункова схема елеваторів
Точка
з мінімальним натяжінням є точка 2, тобто
=
.
Натяжіння тягового органа (стрічки) в
крапці
3
визначають за формулою
=
+ WЗАЧ
, Н, (2.85)
де
коефіцієнт збільшення натягу в стрічці
з ковшами при обгинанні барабана.
Натяжіння стрічки в крапці 4 визначають за формулою
. (2.86)
При переході проти руху стрічки
.
(2.87)
При відсутності пробуксовки стрічки на верхньому (приводному) барабані із умови Ейлера слідує
,
(2.88)
з
врахуванням
+ WЗАЧ
+ WЗАЧ
Вирішив нерівність відносно S2 і підставляючи знайдене значення в формули (2.85 2.87), визначають натяжіння в характерних точках траси конвеєра.
При цьому знайдене значення S3 повинно бути не більше значення максимального натяжіння, розрахованого за формулою (2.82).
За отриманими даними строять діаграму розтяжних зусиль (рис.2.42).
Тягове
зусилля
(Н) визначають
,
(2.89)
де
= 0,05
коефіцієнт опору при обгинанні приводного
барабана.
Подалі уточнюють число прокладок тягового органа з врахуванням максимального натяжіння, що знайдено при виконанні тягового розрахунку (див. формулу (2.88)).
Визначення геометричних характеристик барабана висновується в визначенні діаметра приводного барабану, що залежить від матеріалу тканини прокладок стрічки і знаходиться за формулами:
для
стрічок із комбінованих тканин 
;
для
стрічок із синтетичних матеріалів 
Діаметр приводного барабана для швидкохідних елеваторов знаходять за формулою
,
мм (2.90)
Розрахунковий діаметр барабана приймається стандартним із номінального ряду значень за ГОСТ 44644–77: 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1400; 1600; 2000; 2500 мм.
Довжина барабана
,
мм. (2.91)
Полюсна відстань визначається за формулою
,
мм,
(2.92)
де
частота обертання привідного барабана,
хв1.
При
відцентровому розвантаженні виконується
умова
,
а при гравітаційній
.
Отримані числа узгоджують з прийняти
раніше способом розвантаження ковшів.
При необхідності коректують числа DБ
і
.
Приклад: Ковшовій елеватор продуктивністю Q = 20 т/ч транспортує комбікорм з насипною густиною = 560 кг/м3. Висота норії складає Н = 30 м. Завантаження вантажу проти ходу.
Рішення.
Вибираємо
швидкість із рекомендованого діапазону
швидкостей для переміщення комбікорму
= 1,2
м/с. При такої швидкості та роду вантажу
рекомендує мий тип ковшів
1 (дрібний). Приймаємо коефіцієнт
завантаження
= 1.
Визначаємо по заданій продуктивності ємність ковша на 1 м стрічки за формулою (2.76):
л/м.
Розрахункове
значення відношення
округлюємо до стандартного значення
та уточнюємо тип ковша: приймаємо
= 6,6 л/м, для такого відношення ємність
= 1,9 л, ширина ковша bK
= 160 мм, крок ковша а = 280 мм.
Уточнюємо швидкість транспортування
м/с.
Ширина тягового елемента
мм
= 160 + 100 = 260 мм.
Приймаємо
згідно номінального ряду значень ширину
стрічки:
мм.
Для такої ширині стрічки орієнтовне значення числа прокладок із бельтингу марки Б-820: z = 3.
Визначаємо масу вантажу на 1 м тягового елемента
кг/м.
Тяговий розрахунок ковшової норії виконують, використовуючи метод обходу по контурі.
Визначаємо масу 1 м тягового елемента стрічки
,
кг/м,
де
= 3,0…6,0 мм
товщина гумової обкладки на робочій
стороні стрічки. Приймаємо
= 5 мм;
=
1,5…2,0 мм
товщина гумової обкладки на неробочої
стороні стрічки. Приймаємо
= 2 мм.
.
Визначаємо
вагу обраного ковша
=15
Н.
Погонна
сила тяжіння ковша
53,6
Н/м.
Попередньо
потужність розраховуємо по формулі
(2.81) та отримаємо
кВт.
Навантаження на 1 м робочій гілки ковшового елеватора складуть
кг/м.
По розрахунковій величині попередньої потужності визначаємо максимальне зусилля в тяговому елементі
,
Н
де = 0,8 ККД привода;
= 0,2
коефіцієнт зчеплення стрічки з барабаном,
приймаємо при сталевому барабані та
вологої атмосфері;
= 180 кут обхвату приводного барабану;
=
1,87
тяговий фактор [2.14].
Н.
Тоді орієнтовно визначаємо число прокладок
,
де
Н/мм2
межа міцності на розрив однієї прокладки
шириною в 1 мм по основі.
.
Приймаємо по ГОСТ 2062.
Визначаємо діаметр приводного барабана
мм.
Для забезпечення нормальних умов роботи стрічки й запобігання її розшарування розрахункове значення діаметра барабана узгоджують зі державним стандартом. Приймаємо 400 мм.
Визначаємо частоту обертання приводного барабана
хв1.
Величина полюсної відстані складає
м.
Визначимо тип розвантаження.
Для
цього визначимо відношення
мм. Якщо
,
то розвантаження відцентрове.
Перевіримо: 0,17 м 0,2 м.
Умова виконується.
Для розрахункової ковшової норії приймаємо розвантаження відцентрове.
Виконуємо
тяговий розрахунок. Визначимо величину
опору зачерпуванню вантажу
58,08 Н. Точка з мінімальним натягом буде
точкака 2, тобто
.
Точка
2: 
.
Точка
3: 
,
де
коефіцієнт збільшення натягу в стрічці
з ковшами при огинанні барабана. Приймаємо
.
Н.
Точка
4: 
,
де
кг/м
навантаження
на 1 м робочій гілки ковшового елеватора
Н.
Точка
1: 
,
де
= 7,1 кг/м
маса 1 м тягового елемента з ковшами.
Н.
Використовуючи
вираження
,
що у нашому випадку має вигляд
одержуємо величину натягу у крапці 2:
звідки
Н.
Розрахуємо натяги в крапках ковшового елеватора:
Н.
Н.
Н.
Н.
Будуємо діаграму розтяжних зусиль (рис. 2.38).
Уточнюємо число прокладок
.
Приймаємо .
Визначаємо хід барабана для бельтингової стрічки
м.
Зусилля натягу, що прикладається до кінцевого барабана
Н.
Тягове зусилля на приводному валу барабана
=
1538 Н.
За отриманими даними строїмо діаграму зусиль (рис. 2.43), де по вертикалі позначаємо характерні крапки, а по горизонталі натяжіння в тяговому органі.
Рис. 2.43 Розрахункова схема норії та діаграма розтяжних зусиль