Расчет ленточного конвейера

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Практически во всех отраслях промышленности используются ленточные конвейеры, которые обеспечивают непрерывность процессов транспортировки различных видов грузов и материалов. Их применение позволяет доставлять до нужного объекта штучные грузы и материалы, имеющие сыпучую или кусковую структуры. Транспортировка, как в горизонтальном, так и в наклонном положении (при угле наклона 18°), обеспечивается за счет особой конструкции устройства. Благодаря использованию специальных транспортеров в карьерах и шахтах, осуществляется доставка не только добываемых природных ископаемых к погрузочному пункту или на предприятие, но, в некоторых случаях, и людей.

Рис.1.U-обр. ленточный конвейер с регулируемым наклоном

Горизонтальные и комбинированные трассы, по которым производится транспортировка, могут достигать длины в 10-12 км. Производительность конвейеров измеряется кубометрами (килограммами, тоннами) перемещаемых грузов в час (единицу времени). В некоторых областях достаточным количеством считается несколько кубометров, а в других необходимо осуществлять транспортировку нескольких тысяч кубометров в час. По ширине конвейерные ленты встречаются как узкие (30 см), так и достаточно широкие (2 м). Транспортировку штучных грузов обычно производят на конвейерах, имеющих ленты гладкого типа. Для мелких грузов и сыпучих материалов предусмотрена возможность перемещения по ленте с рифленой структурой основания. Именно такой тип устройства ленточного конвейера обеспечивает максимальное КПД.

Различают так же и конвейерные ленты, перемещающие грузы с разной скоростью (от 0,5 до 5 м/с). В соответствии с принятыми нормативами при ручной разборке грузов, скорость движения ленты должна быть минимальной. Выбор ленты зависит от тех, параметров, которые необходимы для транспортировки конкретного вида грузов. Таким образом, во внимание принимаются степень трения об ленту, скорость и способ загрузки конвейера, а также его угол наклона.

Основными частями ленточного конвейера являются:

- рама;

- приводной барабан;

- натяжной барабан;

- ролики конвейера;

- транспортерная лента.

На раме закреплены ролики, по которым транспортерная лента скользит, и перемещает груз в пространстве. Для натяжения ленты служит два больших ролика, называемых барабанами. Один из них - натяжной, закреплен на подшипниковом узле и служит для регулировки натяжении ленты. Другой - приводной барабан конвейера, закреплен на противоположном конце конвейера и имеет специальный вал, который соединен с электродвигателем через редуктор. Собственно, с помощью передачи вращательного движения от электродвигателя или мотор-редуктора к приводному барабану, и происходит движение ленты транспортера.

Преимущества ленточных конвейеров перед другими способами транспортировки налицо. Во-первых, благодаря значительной скорости движения ленты обеспечиваются высокая эффективность и производительность промышленных процессов. Во-вторых, подобный конвейер потребляет относительно мало энергии. В-третьих, надежная конструкция устройства даже при длительном сроке эксплуатации обеспечивает качественное выполнение задач.

Установка транспортеров возможна не только в отапливаемых помещениях, но и в зданиях, не имеющих обогрева, и на открытом воздухе. Для оптимальной работы транспортеров рекомендуется их эксплуатация при температуре от-50 до +45 °С. Вспомогательное оборудование, установленное на конвейере, позволяет осуществлять процессы транспортировки грузов при температуре, достигающей 200°С, обеспечивая надежную работу встроенных механизмов.



Исходные данные (вариант 13)

Транспортируемый груз - Гравий

Плотность груза - 1,7 т/м3

Размер характерного куска - 50 мм

Угол наклона трассы - +3 град

Длина трассы - 1,9 км

Годовой объем перевозок - 1,3 млн. т

Рабочих дней в году - 305 дней

Количество смен в сутки - 1 смена

Продолжительность рабочей смены - 12 час

Рис.2.Схема расположения конвейера согласно заданию проекта



1. Расчет производительности ленточного конвейера

Техническая производительность определяется только техническими параметрами транспортирующей машины и условиями работы, и может быть рассчитана по формуле:

Где: - годовой объем транспортирования, т/год;

Д - количество рабочих дней в году;

- количество рабочих смен в сутки;

t - продолжительность рабочей смены, час;

- продолжительность перерывов в течение смены, час;

R - коэффициент надежности конвейера, R = 0,85.

Эксплуатационная производительность конвейера определяется с учетом действующих местных эксплуатационных условий. Для реальных условий работы конвейера, определяется эксплуатационная часовая производительность

Где - часовой коэффициент неравномерности загрузки конвейерной линии. В расчетах принимается при равномерном грузопотоке ; при неравномерном грузопотоке Выбираем равномерный грузопоток.



2. Выбор скорости движения конвейера

При выборе скорости движения ленты конвейера учитывается характеристика транспортируемого груза, в частности такие его свойства, как абразивность, влажность, липкость и т.д. Основным параметром является гранулометрический состав.

Гранулометрический состав (крупность) насыпного груза - это количественное распределение частиц груза по крупности. Крупность насыпного груза определяется размером характерного куска материала, который обозначается и измеряется в мм.

Гравий относится к мелкокусковому классу крупности (.

Скорость транспортирования выбираем из таблицы 1 [1] исходя из того, что гравий относится к абразивному мелкому и среднекусковому материалу. Скорость ленты выбираем равной 3,15 м/с с учетом того, что угол наклона менее 50 и составляет +30, мы выбрали наибольшее значение скорости.



3. Расчет ширины ленты конвейера

Ширина ленты В, м, определяется по формуле:

Где: - коэффициент заполнения ленты принимается по таблице 2 [1], но предварительно необходимо определить значение угла естественного откоса груза в движении по таблице 3 [1];

- коэффициент уменьшения площади сечения груза на наклонном конвейере. Зависит от наибольшего угла наклона трассы конвейера и принимается по таблице 4[1];

- плотность транспортируемого материала, т/м3;

V- скорость движения ленты конвейера, м/с.

Ведем расчет для прямой роликоопоры.

По ГОСТ 22644-77 принимаем значение ширины ленты равной 650 мм.



4. Расчет распределенных и сосредоточенных сопротивлений

Общее сопротивление при установившемся движении ленты по всей трассе загруженного конвейера равно тяговому усилию привода.

Так как лента конвейера имеет прямолинейные и изгибающиеся участки, то при движении ленты возникают два вида сопротивлений: линейные или распределенные и сосредоточенные.

4.1 Расчет распределенных сопротивлений

Рассчитаем следующие показатели:

Погонная масса груза - это количество груза, приходящееся на один метр длины конвейера, определяется по формуле:

Погонная масса ленты , - это вес одного метра ленты, определяется по формуле:

Где: В - ширина ленты, принятая по ГОСТу, м;

- масса одного квадратного метра ленты, кг/м2.

Масса одного квадратного метра ленты выбирается по таблицам 5 или 6 [1]. Принимаем тип ленты: резинотканевую БКНЛ - 150 с количеством тяговых прокладок - 5 шт.

Погонная масса вращающихся частей роликоопор - масса вращающихся частей роликоопор, приходящаяся на один метр длины ленты и создающая сопротивление движению ленты.

Для грузовой ветви ленты конвейера:

Для порожней ветви ленты конвейера:

Где: - масса вращающихся частей роликоопор, кг;

- шаг роликоопор, соответственно на груженой и порожней ветвях конвейера, м.

Значения величин выбирают в зависимости от параметров типа ленты по таблицам 7 и 8 [1].

Шаг роликоопор на порожней ветви конвейера принимается в 2 раза больше шага роликоопор на грузовой ветви, но не более 3,5 м.

Для определения распределенных сопротивлений, на грузовой и порожней , используются формулы:

- для участков грузовой ветви:

- для участков порожней ветви:



Где: L, H - горизонтальная и вертикальная проекции участков трассы конвейера (рис.2.), м;

- коэффициенты сопротивления движению ленты, соответственно на груженой и порожней ветвях конвейера.

g- ускорение свободного падения, м/с2.

В формулах знак «+» ставится, если ветвь ленты конвейера движется вверх, а «-» - если ветвь ленты конвейера движется вниз.

Расчет сосредоточенных сопротивлений.

Сосредоточенные сопротивления определяются при тяговом расчете става конвейера только после разбивки конвейера на ставы, определения местоположения приводного и натяжного устройств и точек минимального и максимального натяжения.

К сосредоточенным относятся сопротивления движению ленты работающего конвейера, действующие на малых расстояниях.

Сосредоточенными сопротивлениями от очистительных устройств можно пренебречь из-за малости их значения и нечастого применения. Поэтому в расчете обхода по контуру определяются сосредоточенные сопротивления только от изгиба ленты.

Сосредоточенные сопротивления на приводном и хвостовом барабанах WБ, Н, могут быть двух видов:

Если известно натяжение ленты конвейера в точке набегания ленты на барабан ТНБ, Н, то сосредоточенное сопротивление определяется по формуле:



Если известно натяжение ленты конвейера в точке сбегания ленты с барабана ТСБ, Н:

Где: - коэффициент, учитывающий угол охвата барабана лентой. Коэффициент принимается в зависимости от величины угла охвата барабана лентой.

Сосредоточенное сопротивление от натяжного устройства зависит от схемы натяжного устройства. Величину сосредоточенного сопротивления от натяжного устройства WН, Н, можно определить по формуле:

Где: - натяжение ленты по порожней стороне в точке набегания на первый отклоняющийся ролик натяжного устройства, Н;

- комплексный коэффициент сопротивления на натяжном барабане и отклоняющихся роликах.

Коэффициент зависит от величины углов обхвата лентой натяжного барабана и отклоняющихся роликов и определяется как произведение соответствующих значений

Если натяжное устройство расположено вблизи хвостового барабана (рис. 3), то сопротивление определяется совместно от хвостового барабана и натяжного устройства. В этом случае комплексный коэффициент определяется по формуле:



Где: К90, К180 - величины КБ - коэффициента, учитывающий угол охвата барабана лентой:

- менее 90о, КБ = 1,01ч1,02;

- равен или больше 90о, КБ = 1,02ч1,03;

- 180о и чуть более, КБ= 1,03ч1,04.

Рис.3. Схема расположения натяжного устройства конвейера



5. Определение допустимых максимального и минимального натяжений ленты конвейера

ленточный конвейер сопротивление натяжение

Максимальное допустимое натяжение ленты на разрыв[, зависит от типа ленты, ее ширины, угла наклона трассы и может быть определено по формулам. Для резинотканевых лент:

[

Где - номинальная прочность тяговой прокладки на разрыв, кН/см.Принимается по табл. 6 [1],

i - количество тяговых прокладок, шт;

В - ширина ленты, мм;

n - коэффициент запаса прочности, если количество прокладок 5 или менее штук, угол наклона трассы до 100, то n= 8

Значение коэффициента запаса прочности выбирается в зависимости от количества прокладок тягового каркаса ленты и наибольшего угла наклона трассы конвейера:

[

Минимальное допустимое натяжение ленты не должно допускать пробуксовывания ленты на концевых барабанах и провисания роликоопорами. Допустимое минимальное натяжение ленты, Н, для всех лент определяется по формуле:

Где - погонная масса вращающихся частей роликоопор груженой ветви конвейера, кг/м;

- погонная масса ленты, кг/м;

- шаг роликоопор по груженой стороне, м;

g - ускорение свободного падения, м/с2.



6. Методика разбивки конвейера на ставы

Длина става может быть определена по формуле:

Где - погонное линейное сопротивление движению ленты наиболее напряженной ветви конвейера (нагруженной или порожней ветви), Н/м.

Тогда количество ставов будет составлять:.

Так как количество должно быть целым числом то принимаем 3 става с одинаковыми параметрами и длиной .

Рис.4. Схема расположения ставов



7. Тяговый расчет става методом обхода по контуру

Тяговый расчет выполняется с целью определения:

- натяжения ленты в наиболее характерных точках замкнутого контура на ставе;

- тяговой силы и необходимой мощности двигателя на данном контуре става.

Привод на конвейере, как правило, располагается в месте наибольшего натяжения ленты для его снижения. Натяжное устройство располагается в месте с наименьшем натяжением, чтобы исключить излишнее провисание ленты, или ее пробуксовывание, от недостаточного сцепления с поверхностью барабанов.

На схемах место расположения привода с приводным барабаном показывается условным обозначением приводного барабана (с двумя заштрихованными секторами).

Если транспортирование осуществляется на подъем и угол наклона небольшой, т.е. распределенное сопротивление по порожней ветви имеет положительное значение (WП>0), то расположение привода и натяжного устройства будет соответствовать рисунку 2.

Рис.5. Места расположения приводного барабана (П), натяжного устройства (НУ) и хвостового барабана (Х) на конвейере.

- минимальное натяжение на замкнутом контуре ленты принимается равным расчетному допустимому минимальному натяжению ленты.

- расчет става методом обхода по контуру ведем от точки с минимальным натяжением до точки с максимальным натяжением дважды, в двух направлениях: по и против часовой стрелки.

- пошагово определяем натяжение в каждой характерной точке (точке перегиба ленты конвейера) по следующему правилу: натяжение тягового элемента в последующей характерной точке справа равно сумме натяжения в предыдущей точке и сопротивления между этими двумя точками.

Натяжения в характерных точках, рассчитанные по указанному правилу, учитывают сосредоточенные сопротивления (от изгиба ленты при огибании барабанов) и распределенные сопротивления движению ленты по грузовой и порожней ветвям ленты.

Полученные итоговые значения натяжений следует увеличить на величину натяжения ленты от действия натяжного груза. Его значение принимается равным: 2·[Tmin][4].

Максимальное натяжение, с учетом действия натяжного устройства, полученное путем тягового расчета, не должно превышать максимального натяжения ленты на разрыв (рассчитанное по формуле 16 или 17) более чем на 10%.

По разности натяжений в точке набегания ленты на приводной барабан, полученных при обходе става в двух направлениях (по часовой стрелке и против) определяется тяговая сила - W0. Это может быть проиллюстрировано диаграммой, приведённой на рисунке 3.

Другими словами, тяговая сила определяется разностью натяжений в точках набегания и сбегания ленты с приводного барабана с учетом сосредоточенного сопротивления движению ленты на этом барабане.

Расчет сосредоточенных сопротивлений в каждой характерной точке става:



Условие прочности:

Диаграммы натяжения ленты для ставов и значения сопротивлений в характерных точках:



Рис.6. Диаграммы натяжения ленты



8. Расчет мощности двигателя привода конвейера

В ленточном конвейере движущая сила передается на ленту, в основном, при помощи силы трения, возникающей при огибании ленты приводного барабана.

В задаче рассматривается конвейер со стандартным барабанным приводом, схема которого приведена на рисунке7.

1 - конвейерная лента; 2 - приводной барабан; 3 - муфта; 4 - редуктор; 5 - электродвигатель

Рис.7. Схема однобарабанного привода

В барабанный привод малой мощности (до 30ч50 кВт) встроены электродвигатель и редуктор. Такие мотор-барабаны особенно необходимы для передвижных, переносных конвейеров, поскольку они компактны, имеют малую массу и небольшие габаритные размеры.

В приводах наклонных конвейеров дополнительно устанавливают стопорное устройство и тормоз, которые при выключении двигателя, препятствуют самопроизвольному движению ленты вниз под действием силы тяжести самой ленты, и находящегося на ней груза.

По количеству приводных барабанов и расположению их в конструкции конвейера, приводы бывают:

- однобарабанные приводы с одним или двумя двигателями;

- двухбарабанные приводы с близко расположенными приводными барабанами;

- двухбарабанные приводы с раздельным расположением приводных барабанов на переднем и заднем концах конвейера;

- трехбарабанные приводы с близко расположенными приводными барабанами;

- трехбарабанные приводы с с раздельным расположением двух приводных барабанов на переднем (головном) и одного на заднем концах конвейера.

Одно-, двух- и трехбарабанные приводы имеют свои преимущества и недостатки.

К преимуществам однобарабанного привода относятся простота конструкции, высокая надежность, небольшие габаритные размеры, единичный перегиб ленты. Недостатком такого привода является малый угол обхвата лентой приводного барабана.

К преимуществам двухбарабанного привода (по сравнению с однобарабанным) относится увеличенный угол обхвата лентой приводных барабанов, повышенная скорость движения ленты; к недостаткам - увеличенные габариты, более сложная конструкция и многократный перегиб ленты, снижающий срок ее службы.

Трехбарабанные приводы, из-за сложности конструкции, многократных перегибов ленты и недостаточной надежности, применяют крайне редко.

Требуемая мощность электродвигателя привода става N0, кВт, (для любого типа ленты), определяется по формуле:

,

где W0- тяговое окружное усилие (тяговая сила), Н. Определяется по разности натяжений в точке набегания ленты на приводной барабан, полученных при обходе става в двух направлениях (по ходу часовой стрелки и против);

V - скорость движения ленты конвейера, м/с;

з - коэффициент полезного действия привода. В расчете может быть принят равным от 0,65 до 0,99;

КЗ- коэффициент запаса мощности привода. Принимается равным от 1,1 до 1,2.



9. Расчет фактора тяги и выбор схемы привода става

Различные сопротивления движению ленты, действующие по всей её длине, приводят к неравномерному ее натяжению в разных участках замкнутого контура става. По ходу решения задачи, с помощью тягового расчета, были определены натяжения ленты в характерных точках контура - точках сопряжения прямолинейных и криволинейных участков.

В соответствии с теорией фрикционного привода, соотношение между натяжениями ветвей ленты, определяемые в точке набегания на приводной барабан - ТНБ и в точке сбегания с приводного барабана - ТСБ, при отсутствии скольжения определяется по формуле Эйлера:

где б0- угол обхвата лентой приводного барабана, рад;

м - коэффициент сцепления ленты с поверхностью приводного барабана, принимается по таблице 9 [1].

На создание тягового усилия также оказывают влияние внешние условия, в которых работает данное техническое средство, и состояние поверхности приводного барабана. Для повышения коэффициента сцепления поверхность приводного барабана покрывают (футеруют) фрикционным материалом (резиной) с насечками (канавками) глубиной 3ч4 мм, образующими прямоугольные или ромбические клетки для сбора грязи и отвода воды.

При нефутерованной поверхности барабана коэффициент сцепления небольшой, и требуется значительное первоначальное натяжение для создания достаточной силы трения между поверхностями ленты и приводного барабана.

Выбираем условия: сухо, резиновая футеровка, коэффициент сцепления равен 0,4.

Величину емб0, определяющую тяговую способность приводного барабана, называют фактором тяги и обозначают - КП. Этот способ определения фактора тяги подходит не для каждой схемы става.

Натяжение грузовой ветви ленты на замкнутом контуре става достигает наибольших значений у приводного барабана для большинства принятых схем. Для этих случаев фактор тяги определяется по формуле:

ТНБ и ТСБ принимаются из тягового расчета натяжения ленты обходимого по контуру става:

Тяговая способность привода обеспечивается соответствующим углом обхвата лентой приводного барабана.

Зная фактор тяги, можно определить требуемый угол обхвата лентой приводного барабана б0, рад, по формуле:

,

Согласно величине угла б0 принимается количество приводных барабанов равное 1.

При многобарабанной схеме привода, б0 ? это суммарный угол обхвата лентой всех приводных барабанов. Приводные барабаны могут быть сосредоточены в одном конце конвейера или установлены в хвостовой и головной частях конвейера.



10. Определение диаметров барабанов на ставах конвейера

Диаметр любого барабана (приводного, хвостового, отклоняющего) ленточного конвейера определяется его назначением, действующим на барабане натяжением, шириной ленты и типом ее тягового каркаса.

Для конвейеров с резинотканевой лентой диаметр барабана D, м, определяется по формуле:

Для конвейеров с резинотросовой лентой диаметр барабана D, м, определяется по формуле:

где - коэффициент, зависящий от прочности тканевых прокладок, принимается по таблице 10 [1];

- коэффициент, зависящий от назначения барабана по таблице 11 [1];

- количество тканевых прокладок в тяговом каркасе ленты, принятое ранее;

- рекомендуемый диаметр приводного барабана при использовании резинотросовых лент, принимается по таблице 5.

Полученные по формулам данным формулам диаметры барабанов округляются до ближайшего большего или меньшего размера по стандартному ряду размеров барабанов. ГОСТ 22644 - 77: 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1400; 1600; 2000; 2500 мм.

Принимаем равное 800мм.

Величина хода натяжного барабана Х, м, на замкнутом контуре одного става определяется по формулам:

- для резинотканевой ленты:

- для резинотросовой ленты:



Литература

1. Методические указания;

2. ОАО «Белохолуницкий машиностроительный завод»: Каталог. Часть 1. Оборудование. 141с.

3. А.О. Спиваковский. Транспортирующие машины: Атлас конструкций/ А.О.Спиваковский, С.М.Бржезовский, В.К.Дьячков, Л.В.Кузнецов, В.И.Чусов, А.К.Шевлягин. -32-изд., -Машиностроение.: -М, 1969. -114с.

4. О.В. Зеленский. Справочник по проектированию ленточных конвейеров. -СПб.: Недра, 2009. -376с.

Размещено на Allbest.ru