3. Примеры расчетов некоторых видов транспорта

3.1 Скребковый конвейер в лаве

Исходные данные

Конвейер необходим в лаве с расчетным грузопотоком 300 т/ч по производительности очистного комбайна. Длина лавы 200 м, угол наклона конвейера – 6° в сторону транспортерного штрека. Определим расчетный грузопоток:

, (3.1)

где m – мощность пласта, m = 2,5 м; L – длина лавы, м; – насыпная плотность угля, = 0,9 т/м³; b – ширина захвата комбайна, b = 0,63 м; К_р – коэффициент разрыхления, К_р = 1,4; n – количество стружек в смену, n = 3; Т_см – количество часов в смену, Т_см = 6 ч; К_м– коэффициент машинного времени, К_м= 0,67.

т/ч.

В процессе работы возможны обрушения угля с груди забоя, что учитывается увеличением расчетного грузопотока на 20%

т/ч.

Подбираем конвейер для лавы по производительности 7 т/мин; со скоростью движения скребковой цепи 1,0 м/с; с двумя круглозвенными цепями калибра 18х64-С-2 с шагом скребков 1024 мм и весом одного погонного метра 6,6 кг/м; с параметрами става рештаков: высота со стороны погрузки 214 мм, со стороны навесного оборудования 546 мм, ширина рештака 642 мм.

Определяем поперечное сечение в рештачном ставе как сумму площадей прямоугольника со сторонами 642 и 214 мм и треугольника с основанием 642 мм и углом естественного откоса груза при движении:

мм²,

мм² = 0,096 м².

Проверим расчетный грузопоток через параметры конвейера

,

где – площадь поперечного сечения груза, = 0,236 м²; – коэффициент заполнения желоба для конвейера с наклоном –6°, = 1,0; – насыпная плотность груза, = 0,9 т/м³; С – коэффициент, учитывающий изменение производительности конвейера в зависимости от угла его наклона, принимаем равным C =1,35; = 1,0 – скорость движения цепи, м/с.

14032,3 т/ч = 17,2 т/мин.

Расчет будем вести по максимально возможной загрузке конвейера. Определим массу груза, приходящуюся на погонный метр желоба:

кг/м.

Необходимую прочность цепей определяем по максимальному натяжению цепей , которое находим методом обхода точек по контуру, рис. 3.1.

Рис. 3.1 – Схема конвейера для определения натяжений в цепи

В точке 1 принимаем натяжение цепи S₁ = 2000 Н, в точке 2 натяжение цепи определим как

, H, (3.2)

H, (3.3)

где – сопротивление движению цепи на участке между точками 1 и 2; L – длина конвейера, L = 200 м; g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с²; q_ц – масса 1 м цепи, q_ц = 6,6 кг/м; – коэффициент трения цепи по рештакам, q_ц = 0,4 Н/Н; – угол наклона конвейера, = 60°.

= 200∙9,8∙(6,6∙0,4∙0,995 + 6,6∙0,105) = 6475 Н,

S₂ = 2000 + 6475 = 8475 H.

Если привод конвейера в точках 2 и 3 отсутствует, то S₃ принимают как S₂ , увеличенное в 1,04 раза, а если привод присутствует, то S₃ = 2000 Н.

, (1.4)

H, (1.5)

где q – масса груза, q = 287 кг/м;

₀ – коэффициент трения угля по стальным рештакам, ₀= 0,45.

= 200∙9,8∙[(287∙0,45 + 6,6∙0,4)∙0,995–(287 + 6,6)∙0,105] = 196 789 H,

S₄ = 2000 + 196 789 = 198 789 H,

S_max = S₄ = 196 789 H.

Проверим цепь на разрыв:

H, (3,6)

где – разрывное усилие цепей скребкового конвейера, = 820 000 Н; – коэффициент динамичности, = 2 для длинных конвейеров; – ускорение скребковой цепи, = 0,03 м/с²; m – запас прочности с учетом динамических усилий, m = 4, тогда получаем:

820 000>[198 789 + 2∙200(287 + 2∙6,6)∙0,03]∙4 = 809 566 Н.

Если бы разрывное усилие оказалось меньше расчетного, то пришлось бы выбирать более прочную цепь и повторить расчет с более тяжелой цепью.

Определяем мощность электродвигателей по сумме усилий верхнего и нижнего приводов:

; , Н. (3.7)

; (3.8)

= 198 789 – 2000 = 196 789 Н,

= 8475 – 2000 = 6475 H,

= 196 789 + 6475 = 203 264 Н.

, кВт, (3.9)

где – общая сумма мощностей электроприводов, кВт; – коэффициент запаса мощности, = 1,15-1,2; – коэффициент полезного действия приводной установки, = 0,85.

кВт.

На конвейере СП87ПМ используются электродвигатели мощностью 110 кВт в количестве 2÷3 штук. Принимаем 3 электродвигателя по 110 кВт, что составляет 330 кВт общей мощности.

Определяем удельный расход электроэнергии на 1 т/км перевозимого груза и удельные денежные затраты:

, кВт·ч/т·км, (3.10)

, руб./т·км, (3.11)

где – общая мощность электродвигателей конвейера, кВт; Q – производительность конвейера, т/ч; L – длина конвейера, км; – стоимость 1 кВт∙ч, = 2,69 руб./кВт∙ч.

кВт·ч/т·км.

= 15,064 руб./т·км.

Устанавливаем два электродвигателя в нижней части лавы и один в верхней. Проверяем конвейерную установку на возможность резонанса скребковой цепи из-за совпадений периодов собственных и вынужденных колебаний цепи.

м/с, (3.12)

где – критическая скорость, при которой возможен резонанс, м/с; – шаг цепи, = 36 см = 0,36 м; С – средняя скорость распространения упругой волны по цепи, С = 600÷1200 м/с.

м/с < 1,0 м/с

Критическая скорость меньше принятой скорости цепи и поэтому резонанс отсутствует.

Заключение:

Принятый конвейер будет работать надежно, удельный расход энергии составляет 5,6 кВт·ч/т·км, а денежный – 15,064 руб./т·км.