Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Производственная база дорожного строительства. Учебное пособие.pdf
ном составе» материала, когда содержание нижнего класса в исходном
=
=
материале С
= 60% и с содержанием зёрен размером, меньшим половины
н
отверстия сита, составляет 50%. Корректируя значения удельных производительностей с помощью коэффициентов, зависящих от условий грохочения (угла наклона грохота, частоты и амплитуды колебаний, гранулометрического состава, вида материала, влажности и т.д.), а также размеры
просеивающих поверхностей, определяют полную производительность
грохота.
ре
Эффективность грохочения при этом оп
деляют по формуле, не за-
висящей от производительности.
Для расчёта производительности грохотов окончательного и проме-
жуточного грохочения (м
3
/ч) рекомендуется выражение
(3.58)
,
KKqmFKQ
321
где −qудельная производительность грохота для определённого размера
3
отверстий сит (табл. 3.6), м
равномерность питания и зернового состава материала, форму зёрен и тип
грохота;
−F площадь грохочения, м
угол наклона грохота (табл. 3.6); для горизонтального грохота
коэффициент, учитывающий процентное содержание нижнего клас-
−2K
са в исходном материале С
/(ч⋅м2); −m коэффициент, учитывающий не-
2
; −
K коэффициент, учитывающий
1
K
(табл. 3.6);
н
коэффициент, учитывающий
−3K
1
1
содержание в нижнем классе зёрен размером меньше половины одного
отверстия сита (табл. 3.6).
Размер
квад-
ратного
отверстия
в свету,
мм
3.6. Значения q, K
K
1
Содержание
в исходном
материале
зёрен
нижнего
класса, %
Угол
нак-
q
лона
сита,
град
1 K2
, K3 [5]
K2
Содержание
в нижнем классе
зёрен, размеры
которых меньше
½ размера
отверстия %
K3
;
5 12 9 0,45 10 0,58 10 0,63
7 16 10 0,5 20 0,66 20 0,72
10 23 11 0,56 30 0,76 30 0,82
14 32 12 0,61 40 0,84 40 0,91
16 37 13 0,67 50 0,92 50 1,0
18 40 14 0,73 60 1,0 60 1,09
51
′′′
′
Размер
квад-
ратного
отверстия
в свету,
мм
K
1
Содержание
в исходном
материале
зёрен
нижнего
класса, %
Угол
нак-
q
лона
сита,
град
Продолжение табл. 3.6
Содержание
в нижнем классе
зёрен, размеры
K2
которых меньше
½ размера
отверстия %
K3
20 43 15 0,8 70 1,08 70 1,18
25 46 16 0,86 80 1,17 80 1,28
35 56 17 0,92 90 1,25 90 1,37
37 60 18 1,0 – – – –
40 62 19 1,08 – – – –
42 64 20 1,18 – – – –
60 80 21 1,28 – – – –
70 82 22 1,37 – – – –
Эффективность грохочения:
,
= (3.59)
KKKeЕ
321
где −eэталонная эффективность грохочения (для средних условий);
′
−
K коэффициент, учитывающий угол наклона грохота (табл. 3.7);
1
′
−
K коэффициент, учитывающий процентное содержание нижнего клас-
2
−
са в исходном материале (табл. 3.7);
K коэффициент, учитывающий
3
процентное содержание в нижнем классе зёрен, размером меньше половины отверстия сита.
Для горизонтальных грохотов с прямолинейными колебаниями
эффективность е (%) при грохочении щебня равна 89%, гравия – 91%, для
наклонных с круговыми колебаниями е соответственно для щебня и гравия – 86% и 87% [5]. В таблице 3.7 приведены значения коэффициен-
′
′
тов
K
,
1
′
,2K
K
в зависимости от параметров грохота и характеристики
3
сортируемой смеси.
От размера l отверстий сит во многом зависит качество получаемого
продукта. Оптимальным размером отверстий сит для заданной границы
разделения является такой, при котором обеспечивается одинаковый процент засорения надрешётного продукта мелкими зёрнами и подрешётного
продукта крупными зёрнами. Размер отверстий сит ориентировочно мож-
рать в зависимос
но выб
52
ти от границы разделения l
.
гр
′
′
′
′
′
B
−
v
Угол
наклона,
град
3.7. Значения коэффициентов ,
Содержание зёрен
нижнего класса
′
K
1
в исходном
материале, %
K
K
,
K
K
1
Содержание в нижнем
2
классе зёрен,
меньших половины
размера отверстий сита, %
[5]
2
3
K
3
0 1,0 20 0,86 20 0,9
9 1,07 30 0,9 30 0,95
12 1,05 40 0,95 40 0,98
15 1,03 50 0,97 50 1,0
18 1,0 60 1,0 60 1,01
21 0,96 70 1,02 70 1,03
24 0,88 80 1,03 80 1,04
Ширина прямоугольного отверстия l
для диаметра круглого отверстия l
квадратного отверстия l
– равным l
кв
принимается равной 1,25l
кр
.
гр
принимается равной 0,8l
пр
, размер
гр
гр
Расчёт производительности грохотов с двумя и тремя ситами надо
производить по наиболее загруженному ситу.
При грохочении влажных материалов, склонных к комкованию, на
ситах с отверстием менее 15 мм, они засоряются и даже залипают, что
способствует снижению производительности и эффективности. В таких
случаях следует применять мокрый способ грохочения.
ительн
Колосниковые грохоты используют в основном для предвар
ого грохочения, т.е. они являются грохотами-питателями, и при расчёте их
производительности следует учитывать этот фактор. Для определения
производительности грохотов-питателей необходимо знать скорость перемещения материала по просеивающей
поверхности (рис. 3.19). С учётом скорости
перемещения материала по просеивающей
поверхности производительность грохотапитателя можно определить по формуле
,3600 khvQ ρ= (3.60)
где
скорость перемещения материала по грохоту, определяемая по графику на рис. 3.19
(при большом содержании в горной массе
камней диаметром более 700 мм и значи-
ширина грохота, м;
−
средняя
Рис. 3.19. График скорости
перемещения материала по
колосниковой поверхности
53
,
тельной загрязнённости крупнокусковой глиной выбранную скорость
−
−
ρ
−
=
+
=
ω
=
−
−
−
μ
−
−
−
следует уменьшить на 20%), м/с;
териала на колосниковом грохоте, принятая равной 0,24 м;
3
;
масса материала, кг/м
коэффициент, учитывающий вид просеиваю-
k
щей (в данном случае колосниковой) поверхности;
нейной поверхности;
для каскадной поверхности;
,1=k
условная высота слоя нерудного ма-
h
насыпная
для криволи-
5,1=k
для пло-
k
,85,0
ской поверхности.
Мощность электродвигателя привода грохота расходуется на преодоление сопротивлений в подшипниках грохота, на транспортирование
материала и прохождение зёрен через отверстия сита, а также в опорах и
местах соединения элементов.
Общие затраты энергии (Вт)
Энергия, расходуемая на трение в роликоподшипниках (Вт):
где
μ= 2/трDFМ
m
момент трения, Н·м;
NNN
. (3.61)
гртробщ
,
МN (3.62)
тртр
угловая скорость, рад/с;
ω
−mF нагрузка на подшипники, рассчитываемая по формуле (3.60), Н;
−D диаметр вала, м;
ников качения
где
производительность грохота по исходному питанию, м3/с;
−Q
−вC содержание верхнего класса в исходном материале, %;
жание нижнего класса в исходном материале, %;
скорость перемещения материала по ситу, м/с;
−υ
грохочения, %;
3.6. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА
−ρ
приведённый коэффициент трения; для подшип-
;001,0...005,0=μ
C
⎛
3,2
⎜
⎝
ClQN υρ
⎞
н
+= (3.63)
⎟
вгр
2
⎠
),/(
E
длина грохота, м;
l
E эффективность
плотность материала, кг/м3.
C содер-
н
Ленточные конвейеры являются транспортирующими машинами непрерывного действия, широко применяемыми в дорожном строительстве
для перемещения насыпных или штучных грузов.
Исходные данные для расчёта на практическом занятии студенты
получают индивидуально по варианту. Например, примем следующие
данные: длина конвейера – L = 100 м, производительность – П = 70 м
3
/час,
материал транспортируемый – щебень, угол наклона к горизонту –
форма ленты – лотковая.
,15°=β
54
+
≈
≈
υ
Рис. 3.20. Общий вид ленточного конвейера:
1 – лента; 2 – привод; 3 – редуктор; 4 – двигатель;
5, 11 – роликовые опоры; 6 – рама конвейера; 7 – натяжной барабан;
8 – натяжное устройство; 9 – загрузочное устройство; 10 – очистное устройство
Определение ширины и скорости движения ленты
1.
Ширина ленты является первым фактором, определяющим производительность конвейера, так как от неё зависит величина площади поперечного сечения потока насыпного груза. Приближённо считают, что слой
сыпучего материала имеет на ленте сечение в виде равнобедренного треугольника.
Согласно схемам (рис. 3.21) площадь сечения насыпного груза:
где
и
,11=K
2
1
– соответственно для пло-
21≈K
*,tg16,05,0
ϕ== BKbhF м
2
, (3.64)
ской и лотковой ленты; В – ширина ленты, м;
∗ϕtg
– угол естественного откоса материала при
движении, причем
цемента,
°=ϕ∗35 – для шлака и щебня.
°=ϕ∗30 – для гравия, песка и
а)
Вторым фактором, определяющим производительность конвейера, является скорость движения ленты. Согласно практическим рекомендациям, оптимальная скорость определяется родом транспортируемого груза и ширины ленты:
υ
Для сильно пылящих грузов (цемент):
, м/с. (3.65)
В4,065,0
м/с. (3.66)
,25,0 В
Рис. 3.21. Сечение
ленточного конвейера:
а – плоская лента;
б – лотковая лента
б)
55
Для малоабразивных грузов (песок):
+≈υ
−°=
β
υ
=
F
м/с. (3.67)
,7,13,0 В
Для абразивных мелко- и среднекусковых грузов (гравий, шлак, щебень).
Приведённые формулы являются интерполяционными для
м.
0,2...3,0=В
Из остальных наиболее существенным фактором является угол на-
клона конвейера. Его учитывают, понижая производительность в
24
где
K
2
Производительность конвейера определяется формулой
−
,106,61
β⋅⋅+≈
24...3 угол наклона конвейера.
,/3600П
KF
м3/час. (3.68)
2
K
раз,
2
Для вычисления ширины ленты, обеспечивающей заданную производительность при оптимальной рекомендуемой скорости, необходимо
выразить площадь сечения груза
В
ты
и подставить в формулу производительности. Тогда:
– для цемента
отсюда ;tg576/П)4,065,0(
2
– для песка
∗ϕ= tg144/П
отсюда
KKВ
;
12
– для гравия, шлака, щебня
отсюда .tg576/П)7,13,0(
2
Для вычисления величины
и скорость υ в функции ширины лен-
2
1
∗ϕ=+ KKВВ
12
2
1
2
1
∗ϕ=+ KKВВ
12
В
получилось кубическое уравнение,
KВВK ∗ϕ⋅=
2
KВВK +∗ϕ⋅=
KВВK +ϕ⋅=
,/25,0tg16,03600П
2
,/)4,065,0(*tg16,03600П
2
,/)7,13,0(tg16,03600П
точное решение которого по формуле Кардана довольно громоздко.
Если же учесть, что найденную величину следует округлить до ближайшей по ГОСТ, то наименее трудоёмким способом оказывается перебор их
с подстановкой в последнее уравнение до выявления ближайшего подходящего значения.
После установления ширины ленты уточняется требуемая скорость
её движения с
56
огласно формуле
м/с.
,3600/П
2
FK=υ
Выполним расчёт для вышеназначенных исходных данных.
=°=∗ϕ
υ
=
+±+
=
≤
=
Для определения требуемой ширины ленты находим:
−°=ϕ∗35 угол естественного откоса щебня при движении ленты
.70,035tgtg
конвейера, соответственно
для лотковой ленты;
−= 2
K
1
, (м/с) – рекомендуемая скорость движения ленты при
В7,13,0 +υ =
перемещении щебня,
−−
K
2
2424
коэффициент, учиты-
−=⋅⋅+=β⋅⋅+=
15,115106,61106,61
вающий наклон конвейера.
Формула производительности
Откуда уравнение для определения для определения ширины ленты
2
2
12
12
KBBKKF +ϕ⋅⋅⋅==
./)7,13,0(*tg16,03600/3600П
2
⋅⋅⋅=ϕ⋅⋅⋅=+ KKВВ
70,016,03600/15,170*tg16,03600/П)7,13,0(
или
2
=+ ВВ
.10,0)7,13,0(
Делаем пробные подстановки в это уравнение стандартных величин
из ГОСТ 20–85 «Ленты конвейерные резинотканевые».
1)
2)
2
; 157,0)4,07,13,0(4,0
4,0=В
2
; 073,0)3,07,13,0(3,0
3,0=В
=⋅+ >
=⋅+ <
.10,0
.10,0
Анализ результатов показывает, что точное значение лежит меж-
ду
и
3,0=В
жайшее значение
м, и дальнейший поиск не нужен. Принимаем бли-
4,0=В
м.
3,0
В
Скорость ленты, при которой обеспечивается заданная производи-
тельность:
2
=⋅⋅⋅⋅=
2
*tg16,03600/П3600/П
122
=ϕ⋅⋅⋅⋅=⋅=υ BKKFK
м/с.1,170,03,016,03600/15,170
2. Определение мощности привода конвейера
Расчёт мощности привода конвейера необходим как для подбора
двигателя и редуктора, так и для расчёта усилий с целью последующего
конкретного выбора ленты
15
где
25,1=K
при
L
м:
K
0,1
при
,)(
NNNNKN
кВт, (3.69)
4321
м, (промежуточное значение
45≥L
определяется интерполяцией);
57
−
≈
−
++±
+
η
=
−≈η
+±+
=
3.8. Значения насыпной плотности материалов
Материал цемент шлак гравий песок щебень
Плотность, ρ
0,9…1,6 0,6…1,0 1,5…1,9 1,4…2,0 1,5…1,8
сLN мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивле-
1
ний при горизонтальном движении ленты без груза,
ент сопротивления перемещению ленты, если ролики установлены на шари-
коподшипниках;
2
противлений при горизонтальном движении, вызываемых силой веса груза,
где −ρнасыпная плотность груза, т/м3.
3
(знак +), или получаемая от груза при движении вниз (знак –);
ность, затрачиваемая на разгрузку:
N при разгрузке с концевого барабана,
4
4
= 4,0П05,0)(275,0
брасывающей тележки.
Для выбора двигателя
где
д
мов привода (редуктора).
Выполним расчёт мощности привода конвейера по вышеприведён-
ной формуле для рассматриваемого примера:
находим:
мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивлений горизонтальному движению ленты без груза: принимаем насыпную плотность щеб-
6,1=ρ
ня
т/м3, получим
−βυ= cos
−
4
1
3
−
−β⋅=
cosП105,1
LN мощность, затрачиваемая на преодоление со-
т/час, (3.70)
,ПП
ρ=
1
мощность, затрачиваемая на подъём груза
−β⋅=
sinП107,2
LN
1
−= 0
−
3
−⋅=
BN
П105,7 при разгрузке плужковым сбрасывателем,
1
NNNN
−= 2,1...1,1к
коэффициент динамичности;
для L = 100 мм,
−= 0,1K
1
NN
−
13214
при разгрузке с мощью от-
,/к
кВт, (3.71)
мддв
м
)( NNNNKN
, кВт,
4321
=°⋅⋅⋅⋅=β= сLVN
коэффици-
Вc 037,0
к.п.д. механиз-
8,0
кВт –
18,115cos1,11003,0037,0cos
N мощ-
4
58
44
=+++⋅
=
=⋅=η=
−
=
−
=
α
==−
=
2
LN
−−
кВт –
63,115cos1006,170105,1cosП105,1
=°⋅⋅⋅⋅⋅=β⋅ρ⋅⋅⋅=
мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивлений при горизонтальном движении, вызываемых силой веса груза:
3
BN
Требуемая мощность привода
N
Ориентировочно мощность двигателя составит
NN
33
−−
0,11)25,09,763,118,1(0,1
5,168,0/112,1/к
мддв
кВт.
=⋅⋅⋅⋅=⋅ρ⋅⋅⋅=
кВт.
25,03,06,170105,7П105,7
кВт.
3. Определение усилий натяжения ленты
Усилия в ветвях ленты конвейера связаны соотношением Эйлера
где
S
н
и
−сS
усилия в набегающей и сбегающей ветвях;
вание натуральных логарифмов;
приводным барабаном (табл. 3.9);
αf
(3.72)
),1(
−=−
еSSS
ссн
осно-
72,2е
−f коэффициент трения между лентой и
°π°α
180/
угол обхвата лентой
приводного барабана, рад.
Вместе с этим разность усилий натяжений ветвей лент обуславлива-
ют окружное усилие
Тогда наибольшее усилие натяжения:
н
α−−=f
, кН. (3.74)
)1/(
еРS
,/
VNKРSS
кН. (3.73)
дсн
С целью снижения усилий в ветвях ленты целесообразно увеличивать угол обхвата за счёт установки прижимного ролика или двух барабанов. При этом
°α 480...180
°
.
3.9. Коэффициенты трения прорезиненной ленты
Состояние
атмосферы
о поверхность барабана
Поверхность барабана
сталь, чугун
футеровка
резиновая
футеровка
деревянная
Очень влажная 0,10 0,15 –
Влажная 0,20 0,25 –
Сухая 0,30 0,40 0,35
59
Для предварительного расчёта принимают наиболее простой случай
α
=
⋅
=°α
.180°=°α В дальнейшем при необходимости снизить усилия можно
усложнить конструкцию и принять
.180°>°
Для рассматриваемого примера наибольшее усилие натяжения ленты
определяется формулой Эйлера и требуемой величиной окружного усилия:
н
где
=υ= NР
д
121,1/112,1/к
Принимаем первоначально
кН.
α−−=f
, кН,
)1/(
еРS
14,3180=°
рад. −= 15,0f коэффи-
циент трения ленты о резиновую футеровку барабанов в условиях очень
влажной атмосферы.
α− f
Для вычисления
тогда
α− f
е
α−gef
.625,0=
удобно прологарифмировать:
е
lfе
α− f
н
еРS
,795,01205,0434,014,315,0)lg( +−=−=⋅⋅−=⋅α=
кН.
32)625,01/(12)1/(
=−⋅−=
4. Определение материала и толщины ленты
Материал и толщину ленты определяют в процессе её расчёта на
прочность.
Наиболее распространены прорезиненные конвейерные ленты из
бельтинга марок Б-820 и ОПБ, (табл. 3.10).
Марка
бельтинга
0,3 0,4 0,5 0,65 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
3.10. Характеристика конвейерных лент
Ширина ленты, м
Количество прокладок
Б-820 3–4 3 – 5 3 – 6 3 – 7 4 – 8 5 – 10 6 – 10 7 – 10 – – –
ОПБ – – – 3 – 5 3 – 6 4 – 8 5 – 9 6 – 10 7 – 10 8 – 12 9 – 12
Толщина δ
Марка
бельтинга
Б-820 1,5 1,25 55
ОПБ 2,3 – 115
60
прокладки
с резиновой
прослойки, мм
Толщина δ
прокладки
без резиновой
прослойки, мм
Предел прочности K
1 м ширины
одной прокладки, кН/м
p