1. Назначение транспортирующей машины.

Ленточными конвейерами называют машины непре­рывного транспорта, несущими и тяговыми элементами которых является гибкая лента. Ленточные конвейеры нашли широкое распространение. Их применяют для перемещения сыпучих и штучных грузов на короткие, средние и дальние расстояния во всех областях современного промышленного и сельскохозяйствен­ного производства, при добыче полезных ископаемых, в металлур­гии, на складах и в портах, используют в качестве элементов погрузочных и перегрузочных устройств, а также машин, выпол­няющих технологические функции.

На многих открытых разработках, в карьерах, на строительстве гидротех­нических сооружений, в криволинейных штреках шахт и на магистральном меж­цеховом транспорте по условиям плани­ровки местности трасса транспортиро­вания грузов не располагается по пря­мой линии, а имеет сложное очертание в виде отдельных отрезков простран­ственной ломаной линии. В этих усло­виях для транспортирования грузов приходится устанавливать каскад из не­скольких отдельных конвейеров, распо­ложенных по ломаной линии, с пункта­ми перегрузок груза с одного конвейера на другой. Такое решение имеет много недостатков, поэтому встала задача со­здания бесперегрузочного конвейерного транспорта по сложной извилистой про­странственной трассе. Для ее решения применяют криволинейный ленточный конвейер, имеющий повороты в гори­зонтальной плоскости по радиусу 100—1000 м. Известны несколько кон­структивных разновидностей криволи­нейных конвейеров, однако не все из них являются эффективными.

К оптимальной конструкции криволи­нейного ленточного конвейера предъ­являются следующие требования: при­менение стандартной прорезиненной ленты серийного производства, макси­мальное использование серийного обо­рудования, обеспечение надежного цен­трированного движения ленты по кри­волинейному участку трассы без какого-либо принудительного воздействия на кромку ленты.

2. Приближенный расчет ленточного конвейера

Рис. 1. Проектная схема конвейера

Исходные данные для расчета и проектирования ленточного конвейера

– тип насыпного груза: известняк

– угол естественного откоса груза в покое: φ = 40^о

– плотность насыпного груза: ρ = 1,5т/м³

– требуемая производительность: Q = 400т/ч

– длина конвейера: L = 1900м

– угол наклона конвейера: β₁ = 4^о, β₂ = 6^о

– условия эксплуатации: средние

На основании исходных данных составляется проектная схема конвейера с указанием общей длины и отметок по высоте.

Высота конвейера равна Н = L · tg β = 1900 · tg10 = 335м

Выбор конструктивных элементов конвейера

грузонесущий тяговый элемент - резинотканевая лента,

на рабочей ветви конвейера устанавливаем 3-х роликовую опору,

тип привода - электродвигатель с редуктором;

разгрузка конвейера осуществляется через приводной барабан;

тип натяжного устройства – грузовое.

Наибольший допустимый угол наклона конвейера

где – коэффициент запаса, учитывающий подвижность груза; для грузов средней подвижности ;– угол естественного откоса груза в покое.

Выбор профиля и ширины ленты

Так как проектируемый конвейер предназначен для транспортирования известняка , с мах размером куска 250 мм, то применяем трехроликовую желобчатую опору с углом наклона боковых роликов 30°. Предполагаем, что лента должна иметь ширину в пределах800 – 1000мм, тогда принимаем скорость движения лентыυ =1,6 м/с [1, табл. 4.12].

Определяем ширину ленты (на участках 1-2, 4-5)

где К_П– коэффициент производительности [2, 4.11].

К_β– коэффициент, учитывающий снижение площади поперечного сечения в зависимости от угла наклона трассы [2, 4.10].

где Q– заданная производительность, т/ч; К_Н– коэффициент неравномерности грузопотока; К_В– коэффициент использования конвейера по времени; К_Г– коэффициент готовности.

По нормальному ряду выбираем ближайшую большую ширину ленты В = 1 м.

Ширину лента на участках2-3, 3-4 определим из условий зависимости производительности конвейера от угла наклона роликоопор

Площадь поперечного сечения груза в зависимости от угла наклона секций конвейера равна

Где γ- угол наклона секции конвейера γ=6⁰

β – угол естественного откоса груза

Рассчитаем коэффициент площади поперечного сечения груза на ленте

К_П=3600·S(γ)/b²=3600·0,28/0,85=1185,8

b=0,9В-0,05=0,85 – рабочая ширина ленты

Тогда ширина ленты

Ширину ленты ( по нормальному ряду) примем равной В=0,8 м

Проверяем выбранную ленту по кусковатости:

,

В > В_к, 800 мм> 700 мм

Условие соблюдается, следовательно, лента выбрана верно. Уточняем её типоразмер: ТК – 400 [3, т. 2.1]

Уточняем новое значение скорости ленты

Согласно нормальному ряду скоростей окончательно принимаем

v = 1,6м/с

Выбор роликоопор и расстояние между ними

Задаемся для грузовой ветви 3-х роликовой желобчатой опорой, а на холостой ветви – однороликовой. Шаг расстановки роликов:

- грузовой ветви l_гр = 1,3м [2, 4.5];

- холостой ветви l_x = 2 ∙ l_гр =2,5 ∙ 1,3 = 2,6м;

- в зоне загрузки l_з = D_p+200=0,4 м.

Диаметр ролика D_p= 102мм [2, 4.5];

На криволинейном участке т.2 рабочей ветви выпуклостью вверх устанавливаем роликовые батарей не менее 3-х на расстоянии

l_р.б. = 0,5 ∙ l_гр =0,5 ∙ 1,3=0,65 м

На незагруженной ветви ленты – отклоняющие барабаны на расстоянии 0,65 м

На криволинейном участке т.4 холостой ветви выпуклостью вниз устанавливаем роликовые батарей не менее 3-х на расстоянии

l_р.б. = 0,5 ∙ l_гр =0,5 ∙ 1,3=0,65 м

На рабочей ветви ленты – отклоняющие барабаны на расстоянии 0,65 м

В зоне перехода из прямого в желобчатое состояние на рабочей ветви у головного и хвостового барабанов устанавливаем 2-3 переходные роликоопоры с различным α_жна расстоянии 0,8 м

Центрирующие и регулирующие роликоопоры чередуются между собой и устанавливаются на рабочей ветви через каждые 10 рядовых роликов, на холостой регулирующие устанавливаются на расстоянии 20-25 м

Общее сопротивление движению ленты конвейера.

Общее усилие сопротивления при установившемся движении ленты по всей трассе загруженного конвейера, равное тяговому усилию привода, определяется по обобщенной формуле:

где - сопротивление движению наклонного конвейера при установившемся движении ленты,W_ГВ,W_ГН– Сумма сопротивлений движению на горизонтальных верхнем и нижнем участках, соответственно;W_НВ,W_НН– тоже на наклонных верхнем и нижнем участках,Н; - коэффициент учета дополнительныхсопротивлений при изгибе направляющего пути в вертикальной и горизонтальной плоскости [2, с.131]; - горизонтальная проекция расстояния между осями концевых барабанов конвейера, м; H– вертикальная проекция расстояния между осями концевых барабанов конвейера; - распределенные нагрузки от массы, соответственно, груза, роликоопор грузовой (верхней) и холостой (нижней) ветвей, ленты, Н/м [2, т.4.13]; _{- обобщенный коэффициент сопротивления движению верхней, нижней ветви ленты [2, с.131].}

где m_р.в.,m_н.в.– массы вращающихся частей верхней, нижней роликоопоры, кг.

Пользуясь формулами приведенными в источнике [3]табл. 4.69 получаем

W=1,1·(100658+26470)+4846-198=144488Н

Мощность приводного двигателя: ,

где К_З– коэффициент запаса (1,1…1,2), η – общий КПД механизмов привода (0,8…0,9).

Выбираем двигатель А-12-32-3 с N= 300 кВт,n= 1500 об/мин.

Определение максимального расчетного натяжения ленты.

Расчетное натяжение ленты набегающей на приводной барабан для однобарабанного привода определяется:

где - натяжение ветви ленты, набегающей на приводной барабан, Н; - основание натурального логарифма =2,71; μ = 0.25 - коэффициент трения оповерхность барабана; α - угол обхвата ленты приводного барабана, рад; - коэффициент запаса.

Уточняем правильность выбора типоразмера тягового элемента.

По величине расчетного натяжения уточняется выбор типа и прочности ленты по необходимому числу прокладок

где - число прокладок тягового каркаса ленты (принимаем 2); - наибольшее расчетное натяжение ленты, Н; - предел прочности на разрыв 1 мм ширины прокладки ленты, для ленты РТЛ-2500 2500 Н/мм; n - расчетный коэффициент запаса прочности ленты; - ширина ленты, мм.

Определение диаметров барабанов.

Внешний диаметр барабана определяется назначением барабана, натяжением, шириной и типом тягового каркаса ленты.

где - коэффициент типа прокладок; - коэффициент назначения барабана, для приводного барабана =1, для отклоняющего – =0.8; - число прокладок тягового каркаса ленты.

Принимаем диаметр барабана по ГОСТ 22544-77 [1, с.158, табл. 4.61] .

Диаметр натяжного (отклоняющего) барабана:

Принимаем диаметр отклоняющего барабана по ГОСТ 22544-77 .

Проверка приводного барабана по удельному давлению:

.

Определяем расчетный крутящий момент на валу приводного барабана.

где W - окружное усилие на приводном барабане, Н; - коэффициент запаса и неучтенных потерь, = 1,1... 1,2; - диаметр приводного барабана, м.

Расчетный момент муфты равен

,

где – поломка муфты вызывает аварию машины без человеческих жертв;– коэффициент, учитывающий характер нагрузки.

Вычисленный крутящий момент является расчетной основой для выбора типоразмера муфты МУЗ – 10000.

Тяговый расчет конвейера.

Подробный тяговый расчет конвейера при установившемся движении центы выполняется методом последовательного суммирования всех сил сопротив­ления движению ленты на всей трассе конвейера от точки сбегания ленты с приводного барабана, до точки набегания ленты на приводной барабан.

Для выполнения тягового расчета контур всей трассы конвейера по ходу движения ленты разделяется на отдельные участки по виду сопротивлений: горизонтальные, наклонные, повороты, загрузка и т.д. Нумерация точек и расчет начинается с точки сбегания лент с приводного барабана и продолжается по всему контуру трассы до конечной точки расчета. Для определения действи­тельных натяжений в каждой точке трассы, при использовании фрикционного привода, за основу берем теорию фрикционных приводов традиционных лен­точных конвейеров, и тяговый расчет проводим аналогично.

Натяжения ленты на различных участках:

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Сопротивление в месте загрузки конвейера:

Н

где- распределенная линейная нагрузка от груза, Н/м²; - скорость движения ленты, м/с; - проекция скорости движения частиц груза при поступлении его на ленту из загрузочного устройства, м/с (считаем что ).

Н

где - коэффициент внешнего трения частиц груза о стенки бортов; - высота груза у борта лотка, м; - удельная сила тяжести насыпного груза, Н/м²; - длина лотка, м.

Н

где - удельное сопротивление трению,Н/м; - длина уплотнительных полос,м.

Н

где - общее сопротивление в месте загрузки, Н; - сопротивление от пре­одоления сил инерции груза, Н; - сопротивление трения груза о

стенки на­правляющего лотка воронки, Н; - сопротивление трения уплотнительных полос о ленту, Н; - сопротивление поддерживающего устройства в месте загрузки ленты, Н.

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

С учетом того, что

Н

Н

Тогда

НННННННННННН

НН

Рис. 2 Диаграмма натяжений

Определение максимального натяжения ленты с учетом динамических пусковых нагрузок.

где - пусковое натяжение сбегающей ветви, создаваемое НУ;

- сопротивление верхней грузовой ветви, рассчитанное с учетом пускового коэффициента сопротивления движению;

- сопротивление нижней холостой ветви, рассчитанное с учетом пускового коэффициента сопротивления движению;

где а –ускорение ленты при пуске;;Б – коэффициент, учитывающий длину конвейера;- относительное удлинение.

где - коэффициент безопасности;f– коэффициент внешнего трения.

Принимаем, что α = 0.1 м/с².

Т.к. 0.1 < 0,33, то груз не проскальзывает по ленте.

Проверяем выбор прочности ленты при номинальном запасе прочности [2,с.104]:

_{Принятое число прокладок ленты проходит при номинальном запасе прочности.}

Сравниваем с наибольшим расчетным натяжением ленты:

.

Зная ускорение, определяем минимальное время пуска:

.

Определяем время пуска конвейера по пусковым характеристикам электродвигателя привода:

где - коэффициент, учитывающий упругое удлинение ленты [2,с.135];

- статический момент электродвигателя

- общее окружное усилие

- частота вращения барабана

- средний пусковой момент электродвигателя

- маховый момент движущихся частей конвейера

где - коэффициент приведения вращающихся частей механизма привода к ротору двигателя;- маховый момент ротора электродвигателя (принимают по каталогу электродвигателя);- общий КПД механизмов привода;- номинальная частота вращения ротора двигателя;- коэффициент, учитывающий, что окружная скорость части вращающихся масс меньше скорости ленты;- суммарная масса вращающихся частей конвейера (роликоопоры верхней и нижней ветвей, барабана) [1, т. 4.75].

, 27 > 16 с., следовательно, условие соблюдается.

Максимальный прогиб ленты на грузовой и холостой ветвях.

Прогиб ленты грузовой ветви

где [f] - допустимый прогиб ленты грузовой ветви; - минимальное натяжение после загрузочного устройства. Так как условие не выполняется, то уменьшаем шаг расстановки роликов: грузовой ветвиl_гр= 1,1 м; холостой ветвиl_x= 2,5∙l_гр=2,5∙1,1 =2.75м; в зоне загрузкиl_з= 0,5∙l_гр= 0,5∙1,1 = 0,55 м. Делаем перерасчет, следовательно, условие соблюдено.

Прогиб ленты холостой ветви, где ,

Определение мощности привода.

По каталогу уже выбран двигатель Выбираем двигатель А-12-32-3 сN= 300 кВт,n= 1500 об/мин.

Передаточное число редуктора:

Принимаем редуктор Ц2-350 с передаточным числом i=40 и мощностью на тихоходном валу 24,4 кВт.

Определение усилия в натяжном устройстве.

Ход в натяжном устройстве:

где - монтажный ход;

- рабочий ход;

- коэффициент угла наклона;- коэффициент вытяжки;- коэффициент, учитывающий тип натяжного устройства и тип стыка;- набегающее усилие;- дополнительное усилие на прочность.

;

.

Усилие в натяжном устройстве определяется по формуле:

где - сопротивление тележки натяжного устройства.

Масса натяжного груза грузового натяжного устройства определяется по формуле

т

Выбираем грузовое натяжное устройство, т.к. длина конвейера более 60 метров.

Выбор и расчет устройств для загрузки и разгрузки.

Параметры разгрузочного устройства: частицы транспортируемого груза, отрываясь от разгрузочного барабана, движутся по параболе с координатами и, гдеt- интервал времени,– скорость движения верхних частиц груза;

- радиус барабана с лентой:

- скорость движения нижних частиц груза (скорость движения ленты);

- ускорение движения ленты и груза;

- радиус поворота наружной стороны ленты на барабане, м; где- радиус барабана, м;- толщина ленты, м;- высота слоя груза на ленте, м.

Полюсное расстояние

,

Т.к. , 0.68 < 0.702, тогда точка А находится во втором квадранте, то положение точки отрыва А определяется углом наклона конвейера β=4˚, β=10˚

,.

t	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
x	1,6	3,2	4,8	6,4	8	9,6	11,2	12,8	14,4	16
y	4,8	19,4	43,7	77,8	121,6	175,1	238,3	311,3	393,9	486,4

Сопротивление в загрузочном устройстве было определено при тяговом расчете.

Рис. 3 Траектория движения частиц груза в загрузочном устройстве

Расчет и выбор тормоза.

Тормоз для конвейеров выбирают по тормозному моменту М_тна валу электродвигателя. Этот момент препятствует обратному движению рабочего органа конвейера под действием силы тяжести перемещаемого груза при отключении электрического питания. Требуемый тормозной момент на валу электродвигателя:

Выбираем типоразмер тормоза: тормоз ТКГ-300 ОСТ 24.290.08-82, имеющий следующие параметры: Т_т.н. = 800Нм;D_т.ш. = 300мм;В_к = 140мм;h_{шт тах} = 50мм;L_уст = 500мм;т_тор = 80кг. Типоразмер электрогидравлического толкателя – ТГМ-50.