Тяговий розрахунок конвеєра методом обходу по контуру

Мета тягового розрахунку – визначення зусиль у характерних точках конвеєра, необхідних для вибору стрічки, приводу та натяжного пристрою.

Спочатку складають розрахункову схему конвейєра із зазначенням місця розташування приводу, натяжного пристрою, завантажування і розвантажування. На розрахункову схему наносять характерні точки (рис.3.1), тобто точки набігання і збігання стрічки з барабанів, батарей роликоопор і т. ін. , розділяючи всю трасу конвеєра на ділянки, де діють тільки зосереджені або розподілені сили опору. Нумерацію точок починають з точки збігання стрічки з привідного барабана і рухаються по ходу стрічки. На рис.3.1 наведена схема, яка містить відхиляючий барабан, розміщений біля приводного для збільшення кута обхвату і тягового зусилля. Використання цього барабана доцільне тільки на довгих (l>50 м) крутопохилих(b>14 град.) конвеєрах, стрічкаяких має такий значний натяг,що його є сенс зменшувати. На інших конвеєрах установлення відхиляючого барабана не тільки менш доцільне,а йшкідливе. Натяг стрічки в таких конвеєрах, як правило, незначний і зменшувати його не потрібно. У той же час довговічність стрічки знижується через додаткове перегинання на відхиляючому барабані, а також контактування забрудненої її сторони з відхиляючим барабаном.

Далі визначають погонну вагу (погонні навантаження) всіх рухомих елементів конвеєра - обертових частин роликоопор, відповідно, верхньої і нижньої гілок конвеєра, стрічки q_С, а також вантажу на стрічці q, Н/м. Для цього призначають відстань між роликоопорами (крок ролико-опор) верхньої та нижньої гілки. Звичайно, відстань між роликоопора-ми верхньої гілки приймають з діапазону =0,8¸1,6м (менші значення – при меншій насипній густині матеріалу, що транспортується). Прямі роликоопори нижньої гілки встановлюються удвічі–утричі рідше – =(2¸3) × . Орієнтовну погонну вагу стрічки q_С та обертових частин роликоопор верхньої і нижньої гілок можна визначити за шириою обраної стрічки за допомогою табл.3.4 (при відстані 1м між роликоопорами на верхній гілці, 3м –на нижній).

Якщо відомі маси обертових частин роликоопор (верхньої гілки) і (нижньої гілки), то погонну вагу роликоопор можна визначити за формулами:

= ×g / ; = ×g / .

Погонна вага вантажу на стрічці, Н/м,

q= П×g /(3,6×V) , (3.4)

де g – прискорення сили тяжіння, м/с².

Сила опору руху стрічки по роликоопорах, рівномірно розподілена по всій довжині ділянки, залежить насамперед від коефіцієнта опору f_C,який залежить від багатьох чинників (конструкції роликоопор, типу підшипників, системи змащення, наявності пилу, вологості, температури, натягу стрічки тощо) і може бути визначеним за табл. 3.5. З невеликою похибкою f_C можна приймати однаковим і для верхньої вантажної, і для нижньої порожньої гілки. Таблиця 3.5– Коефіцієнт опору рухові стрічки по роликоопорах

Основна ідея методу обходу по контуру полягає у тому, що натяг укожнійнаступній точці дорівнює натягу в попередній + сила опору між цими двома точками:

S_i+1 = S_i + W_{від i до i+1} (3.5)

Методика розрахунку методом обходу по контуру найбільш докладно описана в [12] і може бути реалізована в одному з двох варіантів.

Перший варіант, більш придатний для реалізації на комп’ютері, базується на попередньому виборі величини натягу S₁ у першій точці (натягу збіганняз приводного барабана-S₁=S_зб) і на визначенні через нього натягів у всіх інших точках. Негативні результати перевірки натягів за умовами відсутності недопустимого провисання стрічки між роликоопорами, а також пробуксовування стрічки по приводному барабану можуть примусити повернутися до початку розрахунку для збільшення натягу S₁ у першій точці.

Натяг у першій точці вибирають із діапазону S₁=S_зб = 2000 ¸ 5000 Н, причому більші величини є характерними для довгих (l>50 м) конвеєрів із великим кутом нахилу (b>14 град.) . Завищення початкового значення S₁ приведе до збільшення натягів стрічки й, відповідно, потрібної кількості прокладок у ній, а також потужності, тобто до нарощування вартості та експлуатаційних витрат. Заниженняпочаткового значення S₁ може привести до необхідності перерахунку в разі невиконання вище перелічених умов.

Після вибору S₁ розраховують натяги в усіх точках за формулою (3.5).

Стосовно схеми конвеєра (рис.3.1) одержимо такі натяги.

Натяг у точці 2 (збігання з відхиляючого барабана):

S₂ = S₁ + W_1-2 = S₁ + 0,03× S₁ = 1,03× S₁,

де W_1-2 – зосереджена сила опору при огинанні стрічкою відхиляючого барабана, яка з’являється через тертя у підшипниках і перегинання стрічки, і залежить від кута обхвату барабана. Якщо кут обхвату, менший за 30⁰, то приймають, що опір становить близько 3% від натягу стрічки, тобто W_1-2 = 0,03× S₁. Якщо відхиляючий барабан у схемі відсутній, то й опору немає: W_1-2 = 0; тому S₂ = S₁.

Натяг у точці 3 (найнижчій точці порожньої гілки): S₃ = S₂ + W_2-3 ,

де W_2-3 – розподілена по похилій нижній порожній гілці сила опору :

W_2-3 = (q_С + )×l_Г × f_C - q_С×h , (3.6)

y_Ф £[y]. (3.8)

Надмірне провисання збільшує силу опору і зношення рухомих елементів, і може привести до розсипання вантажу через утрату стрічкою жолобчастої форми. Фактичне провисання стрічки y_Ф між роликоопорами: визначається у випадку розглядання стрічки, як гнучкої нитки; залежить від навантаження на неї, відстані між роликоопорами й натягу; розраховується за формулою:

y_Ф = (q_С+q)×( )² / (8× S_мін) . (3.9)

Оскільки натяг у точці після завантажувального лотка найменший на всій вантажній гілці, а інші величини на цій гілці однакові, то саме в точці після лотка провисання буде найбільшим, і його треба порівнювати з припустимим. Треба мати на увазі, що під завантажувальним лотком для зменшення провисання розміщена батарея роликоопор, а зусилля в стрічці у точці 5 – найменше для ділянки 5–6. Таким чином, до формули (3.9), як найменше зусилля на вантажній гільці, слід підставляти S_мін = S_5.

Припустиме провисання, звичайно, рекомендують на рівні (1,25÷2,5)% відстані між роликоопорами:

[y] = (0,0125¸0,025)× . (3.10)

Якщо умова (3.8) не виконується, то слід повернутися до початку розрахунку і наростити S₁ (наприклад, на 1000 Н); розрахувати нові значення натягів в усіх точках до S₅; знову перевірити виконання умови (3.8). Розрахунок натягу в наступній, 6-й точці можна продовжувати тільки в разі, якщо умова виконується.

Найбільший натяг стрічки в точці 6 (S₆ =S_нб – натяг набігання на привідний барабан):

S₆ = S₅ + W_5-6 ,

де W_5-6 – розподілена по похилій навантаженій гілці сила опору :

W_5-6 = (q+q_С + )×l_Г × f_C + (q+q_С)×h . (3.11)

Якщо для проміжного розвантажування передбачено використання плужкового скидача, то треба враховувати додатковий опір W_CK = К_ПЛ × q ×В, який створює скидач (К_ПЛ = 3 – для дрібнокускового і К_ПЛ = 3,5 – для серед-ньокускового вантажів).

Натяг у точці набігання на приводний барабан необхідно перевірити на відсутність пробуксовування стрічки по приводному барабану, викорис- товуючи формулу Ейлера:

S_нб £ S_зб×e^fa , (3.12)

де: S_нб = S₆; S_зб = S₁; e^fa – тяговий фактор, що характеризує тягову здатність привідного барабана; a – кут обхвату привідного барабана стрічкою. Без відхиляючого барабана a =3,14 радіан, у разі використання відхиляючого барабана a =3,8...4,2 радіана.

f - коефіцієнт зчеплення стрічки з барабаном, який визначається за табл. 3.6залежно від стану поверхонь привідного барабана і стрічки, а також атмосферних умов, що задані вихідними даними. Поверхня привідного барабана може виконуватися з футерівкою або без неї. Наявність футерівки дещо підвищує трудомісткість обслуговування, але суттєво збільшує зчеплення і тяглове зусилля. Футерівку слід використовувати на довгих крутопохилих конвеєрах за вологої атмосфери, особливо під час транспортування липких вантажів, таких, як глина.

Таблиця 3.6– Коефіцієнт f зчеплення стрічки з барабаном

Якщо умова (3.12) не виконується, то слід повернутися до початку розрахунку, наростити S₁, розрахувати нові значення усіх натягів, у тому числі й S₆, і знову перевірити виконання умови (3.12). Після виконання умови (3.12) слід записатиотримані натяги у характерних точках для подальшого використання у розрахунку.

Другийваріантреалізації методики розрахунку конвеєра методом обходу по контуру базується на визначенні натягів в усіх характерних точках конвеєра через натяг у точці збігання – S_сб= S₁.

S₂ = 1,03× S₁ (або S₂ = S₁ – без відхиляючого барабана); S₃ = 1,02×S₁ + W_2-3 ;

S₄ = S₃ + W_3-4 = S₃ + 0,04× S₃ = 1,04× S₃ =(1,04 або1,06)×S₁ + 1,04×W_2-3 ;

S₅ = S₄ + W_4-5 ==(1,04 або1,06)×S₁ + 1,04×W_2-3 + W_4-5 ;

S₆ = S₅ + W_5-6 ==(1,04 або1,06)×S₁ + 1,04×W_2-3 + W_4-5 + W_5-6 .

Формули для розрахунку сил опору W_2-3 , W_4-5 , W_5-6 наведені вище.

Після розрахунків сил опору натяг у будь-якій характерній точці буде виражено через натяг S₁ у вигляді:

S_i = в_i1× S₁ + в_i2 .

Натяг у кожній із характерних точок через натяг S₁ буде мати вигляд:

S₂ = в₂₁× S₁ ; S₃ = в₃₁× S₁ ± в₃₂ ; S₄ = в₄₁× S₁ ± в₄₂ ;

S₅ = в₅₁× S₁ ± в₅₂ ; S₆ = в₆₁× S₁ + в₆₂ ,

де числові коефіцієнти “в” із відповідними індексами знайдені за допомогою наведених вище формул, причому, якщо кут нахилу конвеєра великий, коефіцієнти в₃₂, в₄₂ і в₅₂ можуть мати знак “-”.

Далі у цьому варіанті розрахунку визначають натяг S₁, виходячи з умов відсутності пробуксовування стрічки по привідному барабану і недопустимого провисання стрічки між роликоопорами на верхній (навантаженій) гілці.

Натяг S₁ із першої умови знаходять, розв’язуючи систему:

, (3.13)

де К_З.З - коефіцієнт запасу зчеплення, К_З.З =1,05...1,1 (менші значення слід обирати для конвеєрів довжиною більше 50м).

Розв’язок має вигляд:

Отримане значення натягу гарантує відсутність пробуксовування стрічки по приводному барабану.

Для визначення натягу з умови відсутності недопустимого провисання стрічки використовують вираз для мінімально припустимого натягу стрічки на вантажній гілці [S_мін], при якому недопустимого провисання стрічки не буде.

[S_мін]=(5¸10)×(q_С+q)× ( )². (3.14)

Формула (3.14) отримана підстановкою припустимого провисання стрічки [y] з (3.10) до виразу (3.9).

Оскільки найбільшим провисання стрічки на навантаженій гілці буде в точці 5, то прирівнюючи [S_мін] і S₅, одержимо:

(5¸10)×(q_С+q)× ( )²= в₅₁× S₁ + в₅₂ ,

звідки

= [10×(q_С+q)× ( )² - в₅₂]/ в₅₁.

Нарешті приймають натяг у точці 1 більшим, ніж більше із знайдених значень (доцільно округлити до 2...3 значущих цифр).

³ ; ³ .

За прийнятим значенням розраховують зусилля в усіх характерних точках конвеєра.

Приклад реалізації обох варіантів методики: Загальна розрахункова схема конвеєра з характерними точками наведена на рис.3.1. Враховуючи відносно невелику довжину конвеєра (l=40< 50 м), встановлення відхиляючого барабана передбачати не будемо.

Призначимо відстань між роликоопорами (крок роликоопор) верхньої гілки – =1,0 м, нижньої – =3 м. Орієнтовну погонну вагу стрічки та обертових частин роликоопор визначаємо за шириною обраної стрічки (В=650 мм) за допомогою табл.3.4: q_С=110 Н/м, =125 Н/м, =35 Н/м. Погонна вага вантажу на стрічці за (3.4) – q = 80 × 9,81 /(3,6×0,63)= 346 »

» 350 Н/м.

Коефіцієнт опору руху стрічки по роликоопорах f_C будемо вважати однаковим і для верхньої вантажної, і для нижньої порожньої гілки. З табл.3.5 за заданих умов роботи, що означені як – 23 (неопалювальне приміщення, підвищена вологість, абразивний пил, температура повітря до мінус 10⁰) –- f_C=0,06.

Приклад реалізації першого варіанта тягового розрахунку. Попередньо оберемо натяг у першій точці найменшим з рекомендованого діапазону S₁=S_зб=2000 Н. Оскільки відхиляючий барабан на схемі відсутній,

S₃ =5000 – 875= 4125 Н. S₄ = 1,04× 4125=4290 Н. S₅ = 4290 + 990 = 5280 Н. S₆ = 5280+6410=11690 Н. Враховуючи негативний результат минулої перевірки на відсутність пробуксовування, приймаємо для встановлення на конвеєрі футерованого приводного барабана, для якого за табл. 3.6 при поверхні барабана і стрічки, забруднених не липким вантажем, і атмосферних умовах “волого”– f = 0,3. При a = 3,14 радіан e^fa₌ 2,72^0,3×3,14 » 2,56. S_зб×e^fa= =5000×2,56=12800 Н, що більше, ніж S_нб=S₆=11690 Н, тобто умова (3.12) виконується, стрічка не буде пробуксовувати по приводному барабану, отримані натяги в характерних точках можна використовувати в подальших розрахунках.

Приклад реалізації другого варіанта тягового розрахунку. З викорис-танням раніше знайдених опорів між точками отримуємо:

S₂ = S₁; S₃ = S₁ + W_2-3 =S₁ - 875;

S₄ =1,04× S₃ =1,04×S₁ + 1,04×(-875)=1,04×S₁ -910;

S₅ = S₄ + W_4-5 =1,04×S₁ -910+ 990=1,04×S₁ + 80;

S₆ = S₅ + W_5-6 = 1,04×S₁ + 80+6410 = 1,04×S₁ +6490,

де в₅₁ = 1,04; в₅₂ = 80; в₆₁ = 1,04; в₆₂ = 6490.

Натяг S₁ із умови відсутності пробуксовки стрічки по привідному

барабана знаходимо, розв’язуючи систему (3.13), в якій коефіцієнт запасу зчеплення стрічки з барабаном прийнятий К_З.З =1,1, а тяговий фактор e^fa=2,56, як і в попередньому варіанті:

Розв’язок має вигляд:

Для визначення натягу за (3.14) знайдемо мінімально припустимий натяг на вантажній гілці, за якого недопустимого провисання стрічки не буде: [S_мін]=(5¸10)×(110+350)×1,0²=(2300¸4600) Н. Якщо взяти (з запасом) [S_мін]=4500 Н і прирівняти його S₅, отримаємо: 4500= 1,04× S₁ + 80, звідки

= (4500- 80) / 1,04=4250 Н. Можна обрати натяг у точці збігання S₁=4300 Н (S₁=4300 Н> = 4270 Н; S₁=4300 Н> = 4250 Н), а можна, як і в попередньому варіанті, прийняти S₁=5000 Н, забезпечивши більший запас зчеплення К_З.З . Остаточно натяги в точках будуть мати значення:

S₁=S₂=5000 Н, S₃= 4125 Н. S₄ =4290 Н. S₅ = 5280 Н. S₆ = 11700 Н.

Поиск по сайту: