4. Тяговая сила и мощность двигателя

Для определения полной величины тяговой силы на конвейере с тяговым органом пользуются методом последовательного обхода по контуру или по точкам сопряжений прямолинейных и криволинейных участков контура трассы. Разбив контур на участки и пронумеровав точки сопряжения, начиная от точки сбегания тягового органа с привода к точке набегания, находят последовательно натяжения во всех точках.

Во всех случаях удобно начинать обход контура от точки наименьшего натяжения в обе стороны к приводу. Величина наименьшего натяжения устанавливается в зависимости от типа конвейера.

При определении натяжения во всех точках контура пользуются общим правилом расчета: натяжение тягового элемента в каждой последующей по ходу точке контура равно натяжению в предыдущей точке в сумме с сопротивлением на участке между этими точками.

Таким образом:

т.е. в общем виде

При обходе контура против хода тягового элемента натяжение в каждой последующей точке равно разности между величиной натяжения в предыдущей точке и силой сопротивления на данном участке:

Общее тяговое усилие на приводном барабане (звездочке) равно разности S_нби S_сбнатяжений набегающей и сбегающей ветвей с привода

По максимальному натяжению выбирают гибкий тяговый элемент (ленту, цепь, канат), а по общему тяговому усилию определяют потребную мощность двигателя

где W₀– тяговое усилие в кН;

V– скорость тягового элемента в м/с;

- КПД передаточного механизма

Характер изменения величины натяжения тягового элемента по контуру можно изобразить графически в виде диаграммы натяжений (рис. 8.4) (рассмотрим в ленточных конвейерах) или в виде эпюры натяжений непосредственно на контуре конвейера.

Рис. 8.4. Диаграмма натяжений

Лекция 5

При передаче торговой силы трением привод целесообразно располагать в точке контура, где имеется естественное повышение натяжения - обычно после участка с наибольшим сопротивлением. Отсюда для простых схем горизонтального или наклонного конвейера с движением груза вверх, привод следует устанавливать в голове, т.е. в конце грузовой ветви.

Если же движение груза по наклону вниз и общее сопротивление на грузовой ветви W_гр> 0 , то привод целесообразно располагать в голове конвейера (в), а при W_гр< 0 , то в хвостовой части конвейера (г). Для последнего случая , если W₀> 0 , то двигательный режим, а если W₀< 0 , то генераторный режим электродвигателя. Наименьшее натяжение тягового элемента на горизонтальном конвейере всегда у привода по сбегающей ветви (т. а). На наклонном конвейере с движением вверх при W_n> 0 тоже у привода в т. а , а при W_n< 0 в нижней точке обратной ветви (т. ). При движении груза по наклону вниз и W_гр> 0, точка наименьшего натяжения на сбегающей ветви у привода (сх. в), а при расположении привода в хвосте (сх. г) и W_гр<0 - в конце грузовой ветви.

. Динамика конвейеров

При пуске конвейеров (кроме статических) возникают дополнительные кратковременно действующие динамические нагрузки, необходимые для преодоления инерции движущихся масс и сопротивлений при трогании с места ходовой части конвейера.

Кинематика тяговых цепей

Звёздочка вращается с постоянной угловой скоростью и зубья звёздочки 1, 2, 3 входят последовательно в зацепление с шарнирами тяговой цепи (рис. 9.2). Время поворота звёздочки на центральный угол является периодом зацепления.

Рис. 9.2. Схема движения цепи по звездочке

Окружная скорость зуба V₀=R тоже постоянна. Скорость цепи, считая её движение поступательным:

где - переменный угол, образуемый радиусом О1 и осью О

Таким образом, скорость цепи за период поворота звёздочки на угол , соответствующий одному шагу цепи tц изменяется по закону косинусоиды при изменении угла

Ускорение цепи за тот же период меняется по закону синусоиды

Максимальное ускорение цепь достигает при

Принимая иполучим абсолютное значение максимального ускорения

. Диаграмма скорости и ускорения тяговой цепи

Динамические усилия в тяговых цепях

Динамические усилия Sg, возникающие в тяговых цепях ввиду неравномерности их движения, пропорциональных в общем случае ускорению и массе груза и движущихся частей конвейера (F = ma). Наиболее опасным по величине динамических усилий будет момент входа шарнира цепи в зацепление с зубом приводной звёздочки, когда ускорение имеет максимальную положительную величину. Так как происходит мгновенное (ударное) приложение динамической нагрузки к цепям, то необходимо ввести коэффициент динамичности Кg=2 .

Тогда динамическое усилие:

где М –масса, принимающая участие в движении;

а – ускорение цепи.

При длине конвейера L , общий вес груза и движущихся элементов установки будет:

Практически максимальное ускорение не может быть передано мгновенно движущимся массам конвейера и груза, поэтому в расчёте учитывают только часть массы, участвующую в создании динамического усилия. Эту часть массы называют приведённой массой - Мпр.

где - коэффициенты участия соответственно для груза и тяговой цепи.

Тогда

Величина устанавливается на основе многократных опытных данных. Для скребковых конвейеров= 0,3 - 0,5; для пластинчатых конвейеров= 0,8 - 0,9; для ковшовых элеваторов=1 (Данные Штокмана И.Г.) и=1.

В соответствии с нормами ВНИИПТМАШа рекомендуется:

= 1 при L < 25

= 0,75 при L = 25-60 м и =1

= 0,5 при L > 60 м

При расчёте весьма коротких конвейеров (толкателей, питателей) широко пользуются формулой, но она даёт чрезмерно завышенное значение динамического усилия (=1, а Кg=3).