Расчёт ленточного конвейера

Исходные данные для расчёта:

транспортируемый груз – щебень;

производительность – 35 т/ч;

коэффициент трения щебня по ленте

коэффициент трения щебня по стали

угол естественного откоса

угол наклона

Размеры конвейера, м:

длина горизонтального участка l1 = 20 м;

длина наклонного участка l2 = 10 м;

Условия эксплуатации:

конвейер установлен стационарно в закрытом не отапливаемом помещении с сухим воздухом, эксплуатируется при температуре 0…+40 градусов С.

Рис.1 Схема конвейера

- приводной барабан; - натяжной барабан; - отклоняющий барабан.

Привод расположен в правой части конвейера, натяжное устройство – винтовое, расположено с противоположной стороны конвейера.

Проектирование ленточного конвейера начинается с расчёта основного параметра – ширины ленты В.

Ширина ленты выбирается из условия обеспечения заданной производительности по формуле:

,

где: П = 35 т/ч - – производительность конвейера;

=240 – коэффициент, зависящий от угла откоса, принимаем по таблице ;

– коэффициент, зависящий от угла наклона конвейера, принимаем равным 0,92

V = 1м/с – скорость перемещения ленты, выбирается по таблице;

– насыпная плотность груза, согласно таблице ;

Принимаем по ГОСТ 2534-85 ширину ленты В = 400 мм.

Для использования в дальнейших расчётах определим погонные нагрузки:

от транспортируемого груза

;

от вращающихся частей рабочей ветви

;

от вращающихся частей нерабочей ветви

;

где и - вес вращающихся частей роликоопор соответственно рабочей и нерабочей ветвей, = 100 Н, = 60 Н;

и - шаг роликоопор рабочей и нерабочей ветвей, находим по таблице, =1400 мм, , =2800 мм.

Погонную нагрузку определим ориентировочно задавшимся числом прокладок по эмпирической формуле

,

где - толщина прокладки, предполагаем применить резино-тканевую ленту.

h1 – толщина верхней обкладки, h1 = 4 мм;

h2 – толщина нижней обкладки, h2 = 2 мм.

Расчет натяжения в конвейерной ленте.

Для расчёта натяжения в конвейерной ленте применим универсальный метод обхода по контуру. Для этого разбивают всю длину трассы конвейера на характерные участки и последовательно находят натяжение ленты во всех точках трассы.

Натяжение ленты в точке 1 обозначим S1.

Так как натяжение ни в одной точке неизвестно, но известно соотношение , то составим число уравнений по числу неизвестных и, решив эти уравнения, найдём натяжение во всех характерных точках конвейера.

Вначале определим соотношение S9 и S1 (в сбегающей и набегающей ветвях) согласно формуле Эйлера

,

где е - основание натурального логарифма, е = 2,718,

- коэффициент трения ленты по резине, ,

- угол обхвата, согласно схеме.

Натяжение в точке 2

,

где - повышение натяжения на участке 1-2,

,

где - погонная нагрузка от перемещаемого груза и движущихся частей конвейера (ленты, роликов);

- коэффициент сопротивления движению, (согласно справочным данным);

Натяжение в точке 3

Натяжение в точке 4

,

Натяжение в точке 5

Натяжение в точке 6

где - повышение сопротивления ленты на загрузочном участке.

,

где - коэффициент, учитывающий сопротивление движению от трения щебня о боковые стенки воронки;

V0 – составляющая скорости груза вдоль ленты, V0 = 0;

h – высота падения груза на ленту, примем h = 0,5 м.

Натяжение в точке 7

Сопротивлением на участке 7-8 можно пренебречь, тогда

Натяжение в точке 9

,

,

Решим систему уравнений, применив правые части равенств

Вычислим значения натяжения ленты в других точках

Проверка:

Расхождение получается за счёт округлений до целого числа.

Условие отсутствия пробуксовки ленты на барабане

выполняется, т. к. ,

а , и .

По вычисленным данным строим диаграмму натяжений ленты.

Рис.2 Диаграмма усилий натяжения ленты

Определим тяговое усилие

Мощность двигателя

,

где - коэффициент запаса, примем

- КПД привода, примем

Выберем электродвигатель мощностью 9 кВт, типоразмер МТН-312-6, номинальная частота вращения .

Рассчитаем ленту на прочность по максимальному натяжению.

Число прокладок (основных)

,

где - максимальное натяжение ленты

- запас прочности, примем

- предел прочности на разрыв, для резино-тканевой ленты ,

Принимаем ленту тип 1, ОПБ 3 прокладки

Диаметр приводного барабана

,

где С – коэффициент, равный 130,

. Примем .

Диаметр концевого барабана .

Диаметр отклоняющих барабанов .

Диаметр приводного барабана с учётом толщины футеровок

Диаметр приводного барабана проверим на среднее давление между лентой и барабаном

.

Эта величина меньше допустимого давления, равного 0,4 МПа.

Срок службы ленты

,

где - коэффициент, зависящий от числа прокладок, примем

- длина конвейера, равна 30 метров.

Это соответствует гарантийному сроку согласно стандарту при восьмичасовом рабочем дне.

Выберем редуктор. Для этого определим частоту вращения приводного барабана

.

Передаточное число редуктора

Расчётная мощность редуктора ,

где - коэффициент, учитывающий условия работы, примем (спокойная нагрузка, при непрерывной работе).

По каталогу выбираем редуктор цилиндрический Ц2-350 с передаточным отношением 19,98.

Выбор муфт. Для соединения вала электродвигателя (диаметр конца вала 50 мм) и ведущего вала редуктора (диаметр 40 мм) примем муфту зубчатую типа МЗ общего назначения (ГОСТ 5006-55), передающую максимальный крутящий момент 140 Н. м.

Крутящий момент на валу электродвигателя

Для соединения тихоходного вала редуктора (диаметр 85 мм) и вала ведущего барабана (диаметр 50 мм) конвейера примем муфту зубчатую МЗ общего назначения (ГОСТ 5006-55), передающую максимальный крутящий момент 1900 Н. м

Расчёт вала приводного барабана

Поскольку равнодействующая от усилия привода ленты находится на середине вала, то реакции в обоих подшипниках будут одинаковы:

Максимальный изгибающий момент:

Диаметр вала

Для стали 45 при втором режиме нагрузки, изменяющейся по величине от нуля максимума, но не по знаку, .

Крутящий момент:

Диаметр вала , где - допускаемые напряжения кручения для материала вала, кгс/см2,

Принимаем d = 50 мм.

Проверка привода конвейера на пуск и торможение.

Коэффициент сопротивления движению ленты в пусковой период

Натяжение в точках контура возрастает от увеличения сопротивления движению

Решим систему уравнений, приравняв правые части равенств

Получаем

Определим тяговое статическое усилие при пуске

- коэффициент возможного уменьшения сопротивлений движению ленты.

Статический момент при пуске, приведённый к валу двигателя,

где - к. п. д. в период пуска привода.

Статический момент при торможении

Время торможения конвейера

где - максимальный путь торможения конвейерной ленты, который не угрожает засыпкой узла перегрузки.

Поскольку за 12 секунд конвейер остановится за счёт сил сопротивления движению, то принудительное торможение конвейера не требуется.

Литературные источники

1. Ф. К.Иванченко Расчеты грузоподъемных и транспортирующих машин. Киев. Вища школа. 1978.