4.6 Пример расчета ленточного ковшового элеватора
Расчет элеватора при проектировании производится в два этапа: обобщенный расчет основных параметров элеватора в соответствии с техническим заданием на проектирование и поверочный расчет, определяющий прочность узлов и деталей и соответствие техническому заданию (в процессе поверочного расчета уточняются значения параметров элеватора, определенные в предварительном расчете).
4.6.1 Обобщенный тяговый расчет элеватора
Рассчитать вертикальный ленточный элеватор для перемещения песка.
Исходные данные:
производительность Q = 30 т/ч;
транспортируемый груз – песок, плотность ρ = 1,5 т/ч;
высота подъема H = 25 м.
4.6.1.1 Тип элеватора и форма ковшей
Согласно рекомендациям (табл. 4.14) принимаем элеватор быстроходный с центробежной разгрузкой. Принимаем скорость ленты v = 2 м/с. Средний коэффициент заполнения ковша Ψ = 0,6, тип ковшей – глубокие.
Ширину и шаг ℓк ковшей (табл. 4.15) принимаем в зависимости от требуемой емкости на 1 м длины ковша и типа ковша (4.75)
,
Принимаем ковш глубокий с iк/ ℓк = 5 л/м, где ℓк = 0,4 м, iк = 2 л.
Выбранные ковши следует проверить по размеру максимальных кусков груза. Так как песок является порошкообразным грузом, следовательно, данную проверку не выполняем.
4.6.1.2 Число прокладок ленты (4.78)
шт.
Принимаем количество прокладок ленты iп = 3 шт.
Принимаем: коэффициент, учитывающий ослабление ленты в местах крепления ковшей ka = 0,9; коэффициент запаса прочности ленты nк = 11; минимальная допустимая рабочая нагрузка тяговых тканевых прокладок резинотканевых лент. kр = 22.
Принимаем ширину ленты B =300 мм.
4.6.1.3 Расчет размеров барабана
У элеваторов с центробежной разгрузкой ковшей полюс находится в пределах контура барабана.
Расчет диаметра барабана элеватора с центробежной разгрузкой производим по (4.79) с учетом неравенства 4.80
Dб = 125 3 = 375 мм,
м.
Полученный диаметр барабана округляем до ближайшего размера из стандартного ряда. Принятое значение диаметра барабана не должно превышать расчетного.
Принимаем из стандартного ряда диаметр барабана D = 400 мм.
Длина барабана принимается на (50–100) мм больше ширины ленты.
Длина барабана
Lб = B + 50 = 300 + 50 = 350 мм
4.6.1.4 Минимальное и максимальное натяжения тяговых органов
Минимальное натяжение ленты в предварительных расчетах принимаем Smin =1000 H в зависимости от длины и производительности элеватора.
Максимальное натяжение ленты в предварительном расчете определяем, используя формулу Эйлера (4.77)
Н,
Принимаем коэффициент трения между барабаном и лентой μ = 0,1, угол обхвата α = 3,14 рад.
4.6.1.4 Определение расчетных погонных нагрузок
Расчет погонной нагрузки от массы ленты (4.84)
Н,
Принимаем массу порожнего ковша (табл. 4.18) mк =3 кг.
Распределенная нагрузка ленты (4.85)
Н.
Расчет погонной нагрузки от массы груза (4.86)
Н.
4.6.2 Поверочный расчет
В поверочном расчете вычисляются натяжения на отдельных участках ленты и силы сопротивления движению ходовой части.
Сопротивление движению ходовой части (4.87)
ΣW= 40800 + 53,77 = 40853,77 Н.
Сопротивление на нижнем барабане от изгиба ленты (4.88)
Wн =1000 ∙ 40,8 = 40800 Н.
Сопротивление на нижнем барабане от изгиба ленты, в предварительных расчетах (4.89)
w’ =0,03 1360 = 40,8.
Принимаем условный коэффициент сопротивления движению w0 = 0,03.
Сопротивление зачерпыванию (4.90)
Wзач =43,02 ∙ 1,25 = 53,77 Н.
Принимаем коэффициент зачерпывания kз = 1,25 Нм/Н.
4.6.2.1 Уточнение производительности конвейера
При поверочном расчете производительность конвейера (т/ч) определяется по формуле (4.91)
т/ч.
4.6.2.2 Уточненный тяговый расчет
Уточненный тяговый расчет методом обхода по контуру выполняется с точки минимального натяжения ленты, Smin = (1000–3000) Н (рис. 4.16) по направлению движения.
Наибольшее тяговое усилие в набегающей на приводной барабан ветви ленты (4.92)
Sнб = 41853,77 + (92,61 + 43,02 )∙25 =45244,52Н.
Усилие в сбегающей с нижнего барабана ветви (6.93)
Sн = 1000 + 40853,77 =41853,77 Н
Натяжение ленты в точке сбегания с приводного барабана (4.94)
Sсб= 1000+ 92,61∙25=3315,25 Н.
Максимальное натяжение ленты элеватора Smax= Sнб согласно (4.90)
Smax= Sнб = 45244,52 Н.
4.6.2.3 Расчет привода элеватора
Тяговое усилие на приводном валу (4.96)
Н.
По тяговому усилию определяем требуемую мощность электродвигателя с коэффициентом запаса kз = 1,2
кВт.
Общий КПД привода элеватора (4.97)
Принимаем ηм = 0,99; ηр = 0,95; ηб = 0,98.
Выбираем электродвигатель АИС112МА2.
Характеристика двигателя:
мощность Pдв = 4 кВт;
частота вращения вала двигателя n = 985 мин-1;
момент инерции ротора J = 0,095 кг м2.
Частота вращения приводного вала барабана, об/мин, (4.98)
.
Требуемое передаточное число привода (4.99)
.
Выбор редуктора осуществляется по трем основным параметрам: передаточное отношение, крутящий момент на выходном валу и частота вращения входного вала.
Крутящий момент на приводном барабане элеватора (4.100)
Нм.
Устанавливаем редуктор КЦ1–250МРЗ.
Характеристика редуктора:
передаточное число U = 10;
номинальный крутящий момент на выходном валу Mвых = 1150 Нм;
номинальная частота вращения быстроходного вала nн = 1500 мин-1.
4.6.2.4 Усилие натяжного устройства (4.101)
Н.
Потери на перемещения ползунов (4.102)
Н.
Устанавливаем пружинно-винтовое натяжное устройство.
Диаметр натяжного барабана (4.103)
Dн.б = 0,8 · 400 = 320 мм.
В соответствии с нормальным рядом принимаем диаметр натяжного барабана Dн.б = 315 мм.