Будишевский А.А, Сулима В.А. Теоретические основы рудничного транспорта
Подождите немного. Документ загружается.
- 161 -
8.1.7. Определение мощности приводного двигателя
Окружное тяговое усилие на приводном барабане
W
0
= S
нб
-S
сб
+(0,04...0,05)⋅( S
нб
+S
сб
), Н.
Расчетная мощность двигателя
N = К
дв
⋅
η
⋅
⋅
1000
0
VW
, кВт,
где К
дв
=1,1...1,2 − коэффициент запаса мощности двигателя;
η
=0,85...0,95 − КПД привода.
По этой мощности из каталога подбирается необходимый электродвигатель.
Пример. Определить окружное тяговое усилие и мощность на валу приводного
барабана ленточного конвейера при скорости движения ленты V=1м/с, если натяжения в
набегающей и сбегающей ветвях ленты равны соответственно
S
4
= 27130H и S
1
= 17320H.
Решение. Окружное тяговое усилие на приводном барабане
W
0
= 27130-17320+0,05⋅(2713+17320) = 12033Н.
Мощность на валу приводного барабана
N
0
= 1,1⋅12033⋅1,0/0,9⋅1000 = 12 кВт.
Определить необходимое число грузов тележечного натяжного устройства,
расположенного в хвосте конвейера, для следующих исходных данных, приняв к.п.д.
полиспастного устройства
η
п
=0,94 и коэффициент сопротивления передвижению тележки
w
т
=0,02, массу одного груза m
гр
=90кг (табл.8.8).
Таблица 8.8.
Исходные данные
S
2
18500 61500 25500 93500 39400 61500 93500 120000 39400 93500 61500 113000
Натяжени
е на
натяж.
барабане,
Н
S
3
19000 63400 26260 96300 40500 63400 96300 12360 40500 96300 63400 116400
Кратность
полиспаст
а,
i
п
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1
Сила
тяжести
тележки
G
т
,кг
3400 14500 5300 24600 9950 15300 22300 31300 9950 27900 14800 34400
Угол
наклона
конвейера
β
, град
0 10 5 12 17 12 7 2 9 16 6 18
Определить окружное тяговое усилие и мощность на валу приводного барабана
ленточного конвейера при следующих условиях (табл.8.9).
- 162 -
Таблица 8.9.
Исходные данные
S
1
7100 7380 13600 12600 11100 80000 15300 17000 6400 13400 17900 4400
Натяжени
е на
приводно
м
барабане,
Н
S
4
13350 18400 31400 31400 26200 27700 35000 43600 39200 34400 57200 58100
Скорость
движения
ленты V,
м/с
1,25 1,25 2,0 1,6 1,25 1,6 2,0 1,6 2,0 2,5 1,6 2,5
8.1.8. Определение необходимого тормозного момента
Необходимое тормозное усилие определится как
W
т
= q
⋅
g
⋅
L
н
⋅
sin
β
- [q
⋅
L
н
⋅
w'⋅cos
β
+2⋅q
л
w'
⋅
(L
г
+ L
н
⋅
cos
β
) +
+ (q'
p
+q"
p
)
⋅
w'
⋅
(L
г
+ L
н
⋅
cos
β
)]
⋅
g = q
⋅
g
⋅
L
3-4
⋅
sin
β
+
- [q
⋅
L
3-4
⋅
w'⋅cos
β
+2⋅q
л
⋅
(L
1-2
+L
5-6
+ L
3-4
⋅
cos
β
)
⋅
w' +
+ (q'
p
+q"
p
)
⋅
w'
⋅
(L
1-2
+L
5-6
+ L
3-4
⋅
cos
β
)]
⋅
g,
или
W
т
= 2
⋅
q
⋅
g
⋅
L
н
⋅sin
β
- W
0
= 2⋅q
⋅
g
⋅
L
3-4
⋅
sin
β
- W
0
. (8.37)
Потребный тормозной момент на приводном барабане
М
т
= К
тор
⋅
W
т
⋅
Д
б
/2, Нм , (8.38)
где К
тор
=1,1...1,2 − коэффициент запаса тормозного момента;
Д
б
− диаметр приводного барабана, определяемый по формуле
Д
б
≥
К
б
⋅
i, мм, (8.39)
где К
б
=120...160 − коэффициент назначения барабана, зависящий от типа ленты и
назначения конвейера.
Номинальный диаметр Д
б
приводных барабанов по стандарту составляет: (250; 315;
400; 500; 630; 800; 100; 1250; 1400; 1600; 2000) мм.
8.1.9. Выбор приводного механизма
Расчетная частота вращения приводного барабана определяется по формуле
n
б
= 60⋅V /
π⋅
Д
б
, мин
-1
. (8.40)
Расчетное передаточное число редуктора
U
p
= n / n
б
, (8.41)
где n − частота вращения приводного двигателя, мин
-1
.
На основании принятой скорости ленты V, расчетной мощности двигателя N и
расчетного передаточного числа редуктора подбирается приводной механизм: двигатель,
редуктор(тип, номинальная подводимая мощность, передаточное число U
p
); муфты.
Муфты могут выбираться из каталогов по крутящему моменту М
кр
, который
определяется по формуле:
для быстроходной муфты (двигатель-редуктор)
М
кр
= 9550
⋅
N / n, Нм; (8.42)
для тихоходной муфты (редуктор−приводной барабан)
М
кр
= 9550⋅N
⋅
U
p
/ n, Нм. (8.43)
Фактическая скорость ленты определяется по формуле
- 163 -
V
ф
=
π
⋅⋅
⋅
Д n
U
б
p
60
, м/с. (8.44)
Пример. По условиям предыдущей задачи выбрать двигатель, определить диаметр
приводного барабана и передаточное число редуктора привода ленточного конвейера.
Решение. Расчетная мощность двигателя
N = 1,2⋅12033⋅1 / 1000⋅0,9 = 16кВт.
Принимаем двигатель ВР 160м4
N=18,5кВт; n=1460 мин
-1
.
Диаметр приводного барабана
Д
б
= 160⋅3 = 480мм,
где К
б
=160 − коэффициент назначения барабана при разрывном усилии ленты
К
р
=1000Н/см и числе прокладок i=3.
В соответствии со стандартом принимаем диаметр приводного барабана Д
б
=500мм.
Расчетная частота вращения приводного барабана
n
б
= 60⋅1,0 / 3,14⋅0,5 = 38мин
-1
.
Расчетное передаточное число редуктора
U
p
= 1460/38 = 38,4.
Принимаем N
б
=18,5кВт; Д
б
=500мм; U
p
=38; N
p
=14,9кВт; редуктор Ц2У-250.
По условиям предыдущей задачи произвести выбор двигателя, определить диаметр
приводного барабана, самостоятельно приняв необходимое число прокладок в ленте, и
передаточное число редуктора.
Пример. Определить потребный тормозной момент на валу приводного барабана
наклонного ленточного конвейера, если окружное тяговое усилие на приводном барабане
W
0
=12033Н, длина конвейера L=120м, угол установки конвейера
β
=8°, погонная масса груза
q=50кг/м, диаметр приводного барабана Д
б
=500мм.
Решение. Необходимое тормозное усилие
W
т
= 2⋅50⋅9,81⋅120⋅0,139-12033 = 4350Н.
Потребный тормозной момент на приводном барабане
М
т
= 1,2⋅4350⋅ 0,5/2 = 1305 Нм.
Определить необходимый тормозной момент на валу приводного барабана наклонного
ленточного конвейера при следующих условиях (табл. 8.10)
Таблица 8.10.
Исходные данные
Тяговое
усилие
привода W
0
, Н
7300 12300 20000 15625 18750 28650 31250 25000 30000 46870 44000 83300
Длина
конвейера L,м
50 70 90 100 120 110 130 180 140 160 105 180
Угол наклона
конвейера
β
,
град
5 7 9 11 13 15 17 12 8 4 18 3
Диаметр
приводного
барабана Д
б
, м
0,5 0,63 0,63 0,63 0,63 0,84 0,84 0,84 0,63 0,84 1,04 1,29
Погонная
масса груза q,
кг/м
55 70 75 65 70 85 100 80 105 125 120 125
- 164 -
Пример. Произвести расчет ленточного конвейера эстакадного склада железной руды
применительно к схеме (рис.8.5) для следующих условий: производительность Q=720т/ч;
длины горизонтальной и наклонной частей конвейера соответственно L
г
=100м; L
н
=40м; угол
наклона
β
=16°; руда рядовая с насыпной плотностью
γ
=2,8т/м
3
, максимальная крупность
кусков a'
max
=200мм.
Рис. 8.5.Схема конвейера эстакадного склада
Необходимая ширина ленты по условию оптимального заполнения верхней ветви
ленты (для руды, транспортируемой лентой с трехроликовой опорой при угле наклона
боковых роликов
α
'
p
=30° и
β
=16°, С=290 (табл.8.1)).
Принимаем скорость движения ленты V=1,6м/с, тогда
В = 1,1⋅
720
290 1 6 2 8
005
⋅⋅
+
,,
,
= 0,98м.
Потребная ширина ленты по условиям кусковатости
В = 2⋅200+200 = 600мм.
Окончательно в соответствии со стандартом принимаем ленту шириной В=1000мм.
Погонная масса груза
q = 720 / 3,6⋅1,6 = 125 кг/м.
В качестве тягового органа принимается резинотканевая лента типа 2Р с прокладками
из ткани ТК-200, толщинами обкладок
δ
'=6мм и
δ
"=2мм, числом прокладок i=4, толщина
прокладки а=1,4мм.
Погонная масса ленты
q
л
= 1,1⋅1⋅(1,4⋅4+6+2) = 14,95 кг/м.
Погонные массы вращающихся частей роликоопор рабочей и порожней ветвей при
шаге установки соответственно l'
p
=1,2м и l"
p
=2,4м и диаметре роликов d
p
=159мм.
q'
p
=35,8кг/м; q"
p
=11,7кг/м; (табл.8.3).
Сопротивления движению на участках трассы конвейера (коэффициент сопротивления
движению ленты принимается w'=0,04):
W
1-2
= (14,95+11,7)⋅0,04⋅9,81⋅100 = 1046Н;
W
2-3
= 0,03⋅S
2
;
3
2
1
β
4
5
6
7
8
R
L
г
L
у
- 165 -
W
3-4
=[(14,95+11,7)⋅0,04⋅0,961-14,95⋅0,276]⋅40⋅9,81= -1217 Н;
W
4-5
= 0,03
⋅
S
4
;
W
5-6
=[(125+14,95+35,8)⋅0,04⋅0,961+1125+14,95)⋅0,276]⋅40⋅9,81=17808Н;
W
6-7
= 0,03⋅S
6
;
W
7-8
= (125+14,95+11,7)⋅0,04⋅9,81⋅100 = 6896Н;
W
8-1
= 0,05⋅(S
8
+S
1
).
Натяжение в характерных точках
S
1
= S
сб
;
S
2
= S
1
+ 1046;
S
3
= 1,03⋅S
1
+ 1077;
S
4
= 1,03⋅S
1
+ 1077 - 1217 = 1,03⋅S
1
- 140;
S
5
= 1,061
⋅
S
1
- 144;
S
6
= 1,061⋅S
1
- 144 + 17808 = 1,061⋅S
1
+ 17664;
S
7
= 1,093⋅S
1
+ 18194;
S
8
= 1,093⋅S
1
+ 18194 + 6894 = 1,093⋅S
1
+ 25090;
S
8
= (1/К
т
) ⋅ S
1
⋅
е
µα
.
Принимаем однобарабанный привод с углом обхвата
α
=210°, барабан с резиновой
футеровкой при сухой атмосфере окружающей среды (
µ
=0,4). Из табл.8.3 тяговый фактор
е
µα
=4,34, коэффициент запаса трения К
т
=1,2.
Тогда: S
8
= 4,34⋅S
1
/ 1,2 = 1,093⋅S
1
+25090;
S
1
25090
434 12 1093
9942
=
−
=
,,,
, Н;
S
2
= 9942+1046 = 10988 Н;
S
3
= 1,03⋅10988 = 11318 Н;
S
4
= 11318-1217 = 10101 Н;
S
5
= 1,03⋅10101 = 10404 Н;
S
6
= 10404+17808 = 28212 Н;
S
7
= 1,03⋅28212 = 29058 Н;
S
4
= 29058+6896 = 35954 Н.
Натяжение ленты по условию допустимого провеса ленты между роликоопорами
S
гр
min
= 5⋅9,81⋅(125+14,95)⋅1,2⋅0,961 = 7916 Н;
S
гр
min
= 7916 < 10404 Н.
Условие выполняется.
Необходимое число прокладок ленты
i =
9 1 35954
100 2000
, ⋅
⋅
= 2,
где m = 9,1 (см.табл.8.7).
Окончательно принимаем ленту типа 2Р с 3-мя прокладками из ткани ТК-200.
Усилие на натяжном устройстве
S
н
= 10101+10404 = 20505 Н.
Число грузов грузового натяжного устройства с двухкратным полиспастом при массе
одного груза m
гр
=90кг
Z
гр
= 20505 / 9,81⋅90⋅2 = 12.
Окружное тяговое усилие
W
0
= 35954-9942+0,05⋅(35954+9942) = 28307 Н.
Расчетная мощность тягового двигателя
- 166 -
N = 1,2⋅
28307 1 6
1000 0 95
⋅
⋅
,
,
= 57 кВт.
Мощность на валу приводного барабана
N
0
=
28307 1 6
1000
⋅ ,
= 45,3 кВт.
Принимаем тяговый двигатель 4А 225М4
N = 55кВт; n
д
= 1485мин
-1
.
Необходимое тормозное усилие на приводном барабане
W
т
= 2⋅125⋅9,81⋅40⋅0,276-28307 = -1231 Н.
Рис. 8.6. Диаграмма натяжений тягового органа конвейера
S
1
=S
сб
min
=9942 Н
S
2
= 10988 Н
S
3
= 11318 Н
S
4
= 10101 Н
S
5
= 10404 Н
S
гр
min
= 7916 Н
S
6
= 28212 Н
S
7
= 29058 Н
S
8
= 35954 Н
S
доп
= 65934 Н
L=100 м
L=40 м
L=40 м L=100 м
1 23 45 67
8
8
/
7
/
6
/
5
/
4
/
3
/
2
/
1
/
ось прочности
ось провеса
ось пробуксовки
- 167 -
Так как W
т
<0, то нет необходимости в установке стопорного устройства.
Диаметр приводного барабана
Д
б
= 180⋅3 = 540мм.
В соответствии с нормалью Е 101-11-4-83 принимаем приводной барабан типоразмера
10063Ф-10 с Д
б
=670мм, L=1150мм.
Расчетная частота вращения приводного барабана
n
б
=
60 1 6
314 0 67
⋅
⋅
,
,,
= 45,5мин
-1
.
Расчетное передаточное число редуктора
U
p
= 1485 / 45,5 = 32,6.
Принимаем редуктор Ц2У − 355Н
N
p
= 50кВт; n
p
= 1500мин
-1
; U
p
= 31,5.
Произвести расчет ленточного конвейера сложного профиля применительно к схеме
(рис.8.5) для следующих условий (табл.8.11)
Таблица 8.11.
Исходные данные
№
п/п
Расчетная
производительно
сть Q
p
, т/ч
Длина
горизонтальной
части L
г
,м
Длина
наклонной
части L
н
,м
Угол наклона
конвейера
β
,
град
Насыпная
плотность
материала
γ
,
т/м
3
Максим.
крупность
a'
max
,мм
1 60 30 30 6 0,80 90
2 80 40 20 8 0,85 100
3 100 60 40 10 0,40 150
4 120 80 50 12 0,95 80
5 140 70 60 14 1,00 100
6 160 60 70 16 0,95 150
7 180 90 60 18 0,90 100
8 200 30 100 17 0,85 90
9 220 20 110 15 0,80 70
10 240 110 40 13 0,85 60
11 260 120 20 11 0,90 150
12 280 50 90 9 0,95 220
13 300 45 65 7 1,00 250
14 340 65 45 5 1,40 150
15 380 85 25 3 1,90 250
16 420 105 15 4 1,25 300
17 460 95 35 6 1,70 400
18 500 75 45 8 1,50 100
19 540 55 95 10 1,40 150
20 580 35 75 12 1,70 220
21 620 100 30 14 1,90 300
22 660 110 40 16 2,00 400
23 700 90 50 18 2,20 300
24 740 80 40 11 1,80 350
25 800 75 75 13 2,50 400
Недостающие данные студенты принимают и обосновывают самостоятельно.
- 168 -
Произвести расчет ленточного конвейера простого профиля для следующих условий
(табл. 8.12).
Таблица 8.12.
№
п/п
Q
p
, т/ч L
г
,м
β
, град
γ
, т/м
3
a'
max
,мм состояние
атмосферы
1 600 40 5 0,9 200 в
2 550 45 8 0,95 200 с
3 500 50 10 1,0 150 с
4 450 55 12 0,9 200 в
5 400 60 0 1,0 150 с
6 350 65 14 0,95 150 в
7 300 70 10 1,0 100 в
8 250 100 0 1,0 100 в
9 200 80 10 1,0 150 в
10 150 180 0 1,0 150 в
11 100 70 18 0,95 100 с
12 125 60 16 1,0 100 с
13 175 40 18 0,9 100 с
14 225 60 10 1,0 150 в
15 275 30 15 0,95 200 с
16 325 90 0 0,9 200 в
17 425 60 5 0,9 150 в
18 475 50 10 0,9 60 в
19 525 40 0 1,0 150 в
20 575 50 12 0,95 200 с
21 625 60 15 0,9 200 с
22 700 60 14 0,9 200 с
23 300 40 7 0,95 150 с
24 400 60 10 0,9 200 в
25 250 70 18 0,95 150 в
8.1.10. Особенности расчета ленточного конвейера с приводом, работающим в
генераторном режиме
В этом случае уравнение передачи тягового усилия трением будет иметь вид:
S
сб
= (1/К
т
)⋅ S
нб
⋅
е
µα
, Н; (8.45)
или
S
нб
=
К S
е
тсб
⋅
µα
, Н. (8.46)
Решая это уравнение совместно с уравнением
S
нб
= S
сб
+
W
∑
= S
1
+
W
∑
= b
1
⋅
S
1
- b
2
, получим
S
1
=
be
be К
т
2
1
⋅
⋅−
µα
µα
, Н. (8.47)
Расчетная мощность двигателя
N = К
дв
⋅
1000
0
η
⋅
′
⋅VW
, кВт, (8.48)
- 169 -
где V'=(1,05...1,07)⋅V − скорость движения ленты при работе привода в генераторном
режиме.
Делается проверка работы конвейера в режиме холостого хода.
Необходимое тяговое усилие для работы конвейера в режиме холостого хода
W
o
xx
= W
гр
хх
+W
пор
, Н. (8.49)
Сопротивление движению верхней незагруженной ветви конвейера
W
гр
хх
= L
⋅
g
⋅
[(q
л
+q'
p
)
⋅
w'⋅cos
β
-q
л
⋅sin
β
], Н. (8.50)
К дальнейшему расчету принимается большее из 2-х полученных значений мощности
приводного двигателя.
8.2. Скребковые конвейеры
8.2.1. Выбор размеров желоба конвейера общего назначения, типа цепи и шага
скребков
Из условия оптимального заполнения формы поперечного сечения желоба /6/
определяют его потребную площадь
F
0
= B
⋅
h =
λ⋅
h
2
= B
2
/
λ
=
β
ψγ
KV
Q
⋅⋅⋅⋅3600
, м
2
, (8.51)
где В − ширина желоба, м;
h − высота желоба, м, h=B/
λ
;
λ
= (2,4...4) − отношение В к h;
Q − производительность скребкового конвейера, т/ч;
V − скорость перемещения материала, м/с. Для условий обогатительных фабрик
принимают следующий ряд скоростей:
V = 0,4; 0,5; 0,63; 0,75 м/с;
ψ
− коэффициент заполнения желоба, принимают равным 0,5...0,6 − для легко-
сыпучих грузов и 0,7...0,9 − для кусковых грузов;
К
β
− коэффициент, учитывающий уменьшение объема насыпного груза перед
скребками с увеличением угла наклона конвейера. При
β
=(010)°-К
β
=1; при
β
=(10..18)°-К
β
=0,85.
По величине F
0
из таблицы 8.13 находят ширину В, высоту h и площадь скребка F, а
также шаг установки скребков р
с
и погонную массу скребковой цепи q
0
. В качестве тяговых
рекомендуется принимать цепи ПВК и ПВКГ.
Таблица 8.13.
Основные параметры скребковой цепи
Размеры
скребков,
мм
Максимальный
размер кусков, a'
max
содержание
B h
Площадь
скребка, F, м
2
Шаг скребка
р
с
, мм
Погонная масса
скребковой цепи
q
о
, кг/м
до 10% > 10%
450 200 0,09 500 61 200 140
600 250 0,15 640 79 300 200
800 250 0,20 640 87/107
*
300 200
1000 320 0,32 640 134/176 300 200
1200 400 0,48 640 214/285 350 300
*
в числителе для цепей, применяемых на конвейере длиной до 35м, в знаменателе − при
большой длине конвейера.
- 170 -
Пример. Выбрать геометрические размеры сечения желоба скребкового конвейера
общего назначения для обеспечения производительности 125 т/ч при скорости движения
цепи V=0,4м/с, коэффициенте заполнения желоба
ψ
=0,7 и виде перемещаемого груза −
рядовой уголь
γ
=0,9т/м
3
с максимальным размером куска a'
max
=150 мм.
Решение. Площадь поперечного сечения желоба
F
0
=
125
3600 0,4 0,9 0,7
0,137
⋅⋅⋅
=
м
2
.
Из таблицы 8.13 выбираем скребковую цепь со скребками шириной В=600мм и
высотой h=250мм, площадь скребка (желоба) F=0,15м
2
.
Выбранная ширина скребка удовлетворяет заданной крупности материала.
Выбрать геометрические размеры сечения желоба скребкового конвейера общего
назначения по следующим данным (табл. 8.14)
Таблица 8.14.
Исходные данные
Производительность
конвейера Q, т/ч
50 80 100 120 140 160 180 200 240 280 320 360
Скорость цепи V, м/с 0,4 0,4 0,5 0,5 0,63 0,63 0,5 0,5 0,63 0,63 0,75 0,75
Насыпная плотность
γ
, т/м
3
0,8 0,9 0,8 0,9 1,3 1,6 0,8 0,9 0,95 1,00 1,3 0,95
Максимальный
размер куска a'
max
,
мм
60 80 100 150 130 180 200 250 200 250 300 300
Угол наклона
β
, град
4 6 8 10 12 14 16 18 17 15 13 11
8.2.2. Определение сопротивлений на характерных участках трассы конвейера
На рис.8.7. приведена схема конвейера.
Рис. 8.7. Схема трассы конвейера
Сопротивление движению на груженой ветви
W
гр
= W
3-4
= [(q
0
⋅
w'+q
⋅
f
1
)
⋅
cos
β±
(q+q
0
)
⋅
sin
β
]
⋅
L
⋅
g, Н, (8.52)
где q = Q/ 3,6⋅V, кг/м − погонная масса груза;
L − длина конвейера, м;
g = 9,81м/с
2
− ускорение свободного падения;
w' − коэффициент сопротивления движению цепи;
w' = 0,10...0,12 − для катковых цепей;
V
3
2
1
β
L
4