5.3.7 Расчет приводного устройства

После того как определено необходимое общее тяговое усилие, подобран тип и размер ленты, размеры приводного и натяжного барабанов, рассчитывают необходимую частоту вращения приводного барабана.

Для приводного барабана частота вращения, с^-1

(5.32)

где k — коэффициент проскальзывания равный 0,98 -0,99

Общее передаточное число приводного устройства

(5.33)

где n_дв — частота вращения вала двигателя, с^-1.

Если кроме редуктора вводятся дополнительные передачи (зубчатая, цепная, ременная), то общее передаточное число

i = i_ред i_цепи i_рем,

где i_ред, i_цепи, i_рем—соответственно передаточные числа редуктора, цепной, ременной и т. п. передач.

Потребную мощность электродвигателя определяют по выражению (5.17),

где η. = η_ред η_рем η_цепи η_муфт .

Значения η_ред представлены в паспортах редукторов;

η_рем=0,95 – 0,97; η_цепи = 0,88—0,95;

η_муфт = 0,95 (для жесткой муфты η = 1).

Редуктор подбирают по требуемому передаточному числу и мощности, передаваемой редуктором на быстроходном валу.

Пример. Рассчитать ленточный конвейер, схема которого представлена на

рис. 5.6,а. Перемещаемый материал — уголь с насыпной плотностью у = 800 кг/м³. Производительность Q = 50 т/ч.

По табл. 5.1 принимаем скорость движения ленты v = 1,25 м/с. Условия эксплуатации: работа на открытом воздухе при влажной атмосфере. Роликоопоры желобчатые с углом ролика (α=20^º—для грузонесущей ветви; прямые — для холостой ветви). Угол естественного откоса материала в движении γ_д=30°.

Решение. Поскольку конвейер имеет среднюю длину, предполагаем, что будет достаточно ленты БКНЛ-65 (см. табл. 5.3). По выражению (10) определяем ширину ленты, приняв коэффициент к_β=0,95, так как

или β = 13°.

Принимаем ширину ленты В = 400 мм. Согласно табл. 5.3 в настоящее время промышленность выпускает множество тканей для лент конвейера. Наиболее распространенными являются ткани из капроновых (типа ТЛК), анидных (типа ТА) или вискозных (типа ТВ) волокон, а также комбинированные лавсанохлопчатобумажные ткани (типа БКНЛ). Прочность таких тканей и число прокладок в лентах из этих тканей по параметрическому ряду конвейерных лент (выборочно до ширины 1000 мм) приведены в табл. 5.4. Цифры в обозначении типа ткани характеризуют прочность при разрыве 1 см ткани в деканьютонах (даН).

Ленты выбирают с запасом прочности на разрыв 10. Например, если разрывная прочность одной прокладки ленты шириной 1 см 150 даН, то при запасе прочности 10 расчетное допустимое усилие 15 даН/см ширины прокладки.

Необходимое число прокладок в ленте определяют из соотношения:

,

принимаем ленту- БКНЛ-65 с четырьмя прокладками (i=4)и обкладками δ₂=1мм и δ₁=2мм.

S_max – наибольшее расчётное натяжение ленты, даН;

К_р-прочность при разрыве прокладки, даН/см ширины;

В – ширина ленты, см.

Рис.5.6. Схема к расчёту ленточного конвейера.

І – профиль трассы конвейера; ІІ- эпюра напряжений в линии.

Определяем линейную массу ленты по формуле

q_л=1,1В(1,25i + δ₁+ δ₂) = 1,1 0,4(1,25·+ 2 + 1) =3,52 кг/м.

Принимаем ролик с наружным диаметром 108 мм, который выбирают по каталогам Союзпроммеханизации. Максимальное расстояние между роликоопорами (см.табл.5.5) на верхней ленте l'=1,5м, на нижней - l"=3 м. По табл. 5.6 определяем массу вращающихся частей роликоопор: G'=10 кг и G"=6,5 кг.

Определяем линейную массу вращающихся частей роликоопор по формулам (5.28) и (5.29):

;

Линейную массу материала определяем по формуле (5.5)

.

Разделим трассу конвейера на отдельные участки от точки 1 до точки 6 с различными видами сопротивлений. Пренебрегаем сопротивлением на отклоняющих барабанах I и II (см. рис. 5.6 а). Предполагаем, что минимальное натяжение S₁ будет в точке 1 сбегания ленты с приводного барабана, т. е. S₁= S_сб.

На участке холостой ветви 1—2 сопротивление движения согласно формуле (5.25) выразится (коэффициент ω принимаем по табл. 5.7):

Натяжение в точке 2 по формуле (5.14)

S₂ = S₁ + W_1-2 = S₁ — 15,95 даН.

Начало расчета показывает, что наше предположение оказалось неверным: в действительности минимальное натяжение находится в точке 2.

Начинаем расчет снова: S₂= S_min

Сопротивление на участке 2—3

Натяжение в точке 3

S₃ = S₂ + W_2-3 = S₂ + 4,77 даН.

Сопротивление на участке 3—4 по формуле (5.12):

W_3-4 =0,07 S₃ =0,07(S₂ +4,77) = 0,07S₂ + 0,33даН

Натяжение в точке 4

S₄ =S₃ + W_3-4 = S₂+ 4,77 + 0,07S₂ + 0,33 даН.

Сопротивление на участке 4—5 определяем по выражению (5.24):

Натяжение в точке 5

S₅ = S₄ + W_4-5 = 1,07S₂ + 5,1 + 20,43 = 1,07S₂ + 25,53 даН

Сопротивление на участке 5—6

Натяжение в точке 6

S₆ = S₅ + W_5-6 = 1,07S₂ 25,53 + 109,92 = 1,07S₂ + 135,45 даН.

Определяем натяжение в точке 1, причем обход ведем против хода конвейера, поэтому второй член взят со знаком «минус», а третий — со знаком «плюс»:

Определяем S₂; для этого по табл. 5.2 находим е^fα при α = 210°; f=0,20 (влажная атмосфера и стальной барабан); следовательно, e^fa = 2,08. По выражению (5.13)

S_наб = S_сбе^fα, т. е. S₆=S₁·e^fa=(S₂+ 15,95)2,08 или (1,07 S₂ +135,45)= =2,08S₂+33.17. Преобразуя полученное выражение, получим S₂ = 101,26 даН.

S₁ = 101,26 + 15,95 = 117,21 даН

S₃ = 101,26 + 4,77 = 106,03 даН

S₄ = 1,07·101,26 + 5,1 = 113,45 даН

S₅ = 1,07·101,26 + 25,53 = 133,88 даН

S_max = S₆ = 1,07·101,26 + 135,45 = 243,8 даН

Определим потребное число прокладок i для ленты БКНЛ-65 по формуле

где S_max – наибольшее расчётное натяжение ленты, даН;

К_р – прочность при разрыве прокладки, даН/см ширины; В – ширина ленты, см.

где k_р=55 даН/см — прочность при разрыве ленты (см. табл. 5.8).

Таблица 5.8. Значения коэффициента к₁.

Прочность при разрыве ткани, даН/см ширины	65	100	150	200	300
Тип ткани	БКНЛ-65, ТВ 80	ТА-100 БКНЛ-100	ТА-150 КНЛ-150	ТКЛ-200	К-300
Коэффициент к1	1,25	1,4	1,4	1,6	2,0

Таблица 5.9. Значения коэффициента к₂

Угол обхвата α барабана лентой, град.	Усилие в ленте, % от наибольшего её расчётного натяжения
	100	75	50	25	12
От180 до 240	100	80	63	50	40
От 70 до 110	80	63	50	40	32
От 15 до 30	63	50	40	32	25
Менее 15	40	40	32	25	16

Соотношение между диаметром барабана D_б и числом прокладок i в конвейерной ленте установлено опытным путём D_б = к₁·к₂·i,

где к₁ – коэффициент, учитывающий свойства ткани (табл. 5.8)

к₂ – коэффициент, учитывающий усилие в ленте и угол обхвата ею барабана (табл. 5.9).

По табл.5.4 при ширине ленты 400 мм наименьшее число прокладок i=1, поэтому можно принять ленту БКНЛ-65 с двумя или тремя прокладками. Это даст некоторое снижение линейной массы ленты, но не столь значительное, чтобы нужно было пересчитывать натяжение ленты.

П роверяем величину провисания ленты как для холостой, так и груженой ветви по формуле (18):

О пределим сопротивление на приводном барабане по формуле (5.11):

W_прив = (0,03 – 0,05)(S_наб + S_сб) = 0,05(S₆ +S₁) = 0,05(243,8 + 117,21) = 18,05 даН.

Тяговое усилие по формуле (5.16):

W_полн = S₆ – S₁ + W_прив = 243,8 – 117,21 + 18,05 + 144,64 даН

Определим диаметр приводного барабана

D_б = (125÷ 150)·і = 125·3 = 375мм

Принимаем D_б=400 мм. Определяем частоту вращения барабана по формуле (5.32):

= = 0,97 с^-1

Предположим, что привод конвейера состоит из цилиндрического редуктора и цепной передачи, тогда η = η_ред·η_цепн = 0,96·0,92=0,88.

Определяем потребную мощность электродвигателя формуле (5.17):

Выбираем электродвигатель модели 4А100/6УЗ, n_дв = 15,36 с^-1, мощностью 2,2 кВт.

Определяем общее передаточное число приводного устройства по формуле (5.33):

Выбираем цилиндрический редуктор Ц2У-100 с передаточным числом (i_р = 16.)

Определим усилия для расчета натяжного устройства по формуле (5.22)

S_нат = к(S_наб + S_сб + T) = k(S₆ + S₁ + T) + 1,1(243,8 + 117,21 + 15) = 413,6 даН

где значение потерь на передвижение ползунов Т принимаем равным 15 даН.

Усилие, воспринимаемое одним винтом по выражению (5.23):

На рис. 5.6 б представлена эпюра натяжений в ленте конвейера. Построение эпюры производят следующим образом: в точках 1—6 откладывают значения S₁—S₆ и соединяют точки 1—2, 2—3, 4—5 и 5—6 прямыми линиями; точки 3—4 и 6—1 соединяют кривыми (упрощенными радиусными) линиями. Если из центра приводного барабана О провести радиус, равный OS₆, то разница между S₆ и S₁ с учетом W_прив даёт тяговое усилие W_полн.

В случае установки на конвейере дополнительных устройств (очистителей, разгрузочных лотков и тележек и т. п.) к мощности, полученной по формуле (5.17), необходимо добавить мощность, расходуемую на эти устройства.

Мощность, кВт, расходуемая на преодоление сопротивлений от загрузочных лотков:

P_л = (0,05÷0,1)·vL_л, (5.34)

где L_a—длина загрузочных лотков, м.

При наличии на конвейере плужкового сбрасывателя расходуемая мощность, кВт,

Р₁ = 0,0075QB (5.35)

При разгрузке с помощью самоходной разгрузочной тележки, кВт,

(5.36)

где Н₁ — высота подъема на тележке, м.

После определения мощности на валу приводного барабана и мощности дополнительных устройств можно определить установочную мощность, кВт, электродвигателя (в общем случае):

_(5.37)

где 1,2÷1,3 — условный коэффициент увеличения мощности, зависящий от различных неучтенных потерь.