2.4 ТЯГОВЫЙ РАСЧЁТ КОНВЕЙЕРОВ
Тяговый расчёт конвейера проводят в два этапа — предварительный и уточнённый.
В предварительном расчёте конвейера тяговое усилие на приводном элементе (барабане, блоке, звёздочке) определяют по приближённым формулам.
Для элеваторов:
Wо = KоqHg
Для грузонесущих конвейеров со стационарными опорами:
Для грузонесущих конвейеров на ходовых катках:
Для грузоведущих конвейеров:
где К0 — обобщённый коэффициент местных сопротивлений, который зависит от конструкции конвейера, его длины, сложности трассы (углов поворота тягового элемента), условий эксплуатации, рекомендуется для каждого типа конвейеров;
q, q0 — линейные массы груза и ходовой части конвейера;
ш,ш',шгр — соответственно коэффициенты сопротивления движению тягового элемента на гружёной и холостой ветвях конвейера и груза;
Lгр, Lx — соответственно длины проекций на горизонтальную плоскость гружёной и холостой ветвей;
Н — высота подъёма груза.
Найденное тяговое усилие используют для предварительного определения максимального натяжения и мощности привода.
Максимальное натяжение Sтах тягового элемента в цепных конвейерах зависит от величины минимального натяжения Smin и точки его расположения на трассе конвейера. У конвейеров с наклонными и комбинированными трассами, показанных на (рис. 2.2, а), расположение точки Smin зависит от расчётной величины:
Если (фн > 1, то минимальное натяжение Smin находится в точке 1 сбегания цепи с приводной звёздочки и максимальное натяжение находится по формуле:
Рис. 2.2 Схемы трасс конвейеров для определения точки минимального натяжения: а - по параметру фн; б — по параметру ср' к; L, Н - проекции конвейера на горизонтальную и вертикальную плоскости; Smin — максимальное натяжение тягового элемента |
Если (фн < 1, то Smin находится в точке 2 и Sтах находится по формуле:
У конвейеров, показанных на рисунке 2.2, б, расположение точки Smax зависит от величины:
Если (ф'н > 1, то натяжение Smin находится в точке 1 — сбегания цепи с приводной звёздочки, а Smax определяют по формуле (2.31). При ф'н < 1 натяжение Sтах находится по формуле:
Для элеваторов максимальное натяжение Sтах определяют по формуле (2.31).
Максимальное натяжение тягового элемента для конвейеров с фрикционным приводом:
где к1 = 1,2...1,3 — коэффициент запаса сцепления тягового элемента с приводным;
μ— коэффициент трения тягового элемента о поверхность приводного элемента;
а — суммарный угол обхвата приводного элемента;
eμа— тяговый фактор.
Минимальное натяжение Smin для цепных конвейеров принимают 500…3 000 Н при движении цепи по направляющим шинам. Если тяговый элемент перемещается по роликам, его минимальное натяжение зависит от допускаемой стрелы провеса между опорными роликами. Для гружёной ветви:
где 1р — расстояние между поддерживающими роликовыми опорами, м;
fдоп — допустимая стрела провеса, м;
ᵦ— угол наклона тягового элемента,
При установившемся режиме работы вследствие неравномерности движения на цепь цепных конвейеров действует динамическое усилие:
где Kи = 0,75... 1,5 — коэффициент, учитывающий интерференцию упругих волн в цепи, значение его зависит от отношения натяжения цепи в точке сбегания Sсб с приводной звёздочки к минимальному критическому натяжению SКрп, под которым подразумевается минимальное натяжение, обеспечивающее отсутствие в цепи участков с нулевым натяжением при действии отрицательных динамических усилий: если что нежелательно, Кu = 1,5;
к' — коэффициент участия массы перемещаемого груза в колебательном процессе (для скребковых конвейеров к' = 0,3 ... 0,5; для пластинчатых с углом наклона, близким к максимально допустимому к' = 0,7 ... 0,8, а для прочих к' = 1);
тг — масса перемещаемого груза, кг;
кn — коэффициент участия массы ходовой части конвейера в колебательном процессе, значение которого зависит от длины цепи:
тК — масса ходовой части конвейера, кг;
кд— коэффициент, учитывающий дополнительные нагрузки на цепь, возникающие в результате несовпадения размеров шага цепи и зубьев звёздочки, в результате чего каждый новый зуб входит в зацепление с шарниром цепи с ударом; для цепных конвейеров кд — 2...3 (меньшее значение при малом шаге и скорости).
Поперечные колебания цепи распространяются на небольшой участок, в результате чего в них участвует незначитель
ная масса конвейера и груза, поэтому при определении действующих на тяговый элемент динамических сил поперечные колебания не принимают во внимание, а учитывают только продольные колебания.
Расчётное усилие, действующее на цепь при установившемся движении:
Мощность, Вт, на валу приводного элемента в предварительном расчёте можно определить по приближённой формуле:
где Q — массовая производительность конвейера, т/ч;
w0 — обобщённый коэффициент сопротивления, зависящий от сопротивления опорных элементов, отклоняющих, приводных, загрузочных устройств конвейера, w0 = 0,1...4,2, причём меньшие значения относятся к грузонесущим конвейерам (ленточные, пластинчатые), а большие — к конвейерам, работающим по принципу волочения (скребковым, винтовым);
L — длина горизонтальной проекции трассы конвейера;
Н — высота подъёма груза.
Уточнённый тяговый расчёт проводят с целью более точного определения максимального натяжения тягового элемента, натяжения его в характерных точках трассы, определения тягового усилия и мощности привода конвейера. Чаще всего для этого пользуются методом обхода по контуру, суть которого заключается в том, что вся трасса конвейера, начиная с точки сбегания тягового элемента с привода, разбивается на отдельные участки, сопротивление в которых постоянно по своему характеру. Обход лучше начинать с точки наименьшего натяжения тягового элемента, а в конвейерах с фрикционным приводом с точки сбегания гибкого тягового элемента с приводного элемента, пользуясь общим правилом: натяжение тягового элемента в каждой последующей по ходу точке контура равно натяжению в предыдущей точке плюс сила сопротивления на участке между этими точками, т.е.:
где Sj и Sj+1 — натяжения в двух соседних точках контура;
Wj-(j+1) — сила сопротивления движению тягового элемента на участке между этими точками.
Отсюда следует, что:
т.е. при обходе контура против хода тягового элемента натяжение в каждой последующей точке равно разности между натяжением в предыдущей точке и силой сопротивления на участке между этими точками.
Сила сопротивления от перегиба тягового элемента на барабанах, звёздочках и блоках зависит от натяжения тягового элемента, поэтому усилие натяжения в сбегающей и набегающей ветвях лучше определять через коэффициент Кj сопротивления перегибу. Тогда усилие в сбегающей с барабана, звёздочки и блока ветви по ходу движения тягового элемента:
а против движения тягового элемента:
где Кj — коэффициент сопротивления при огибании; для барабанов, звёздочек, блоков:
Усилие в сбегающей ветви с криволинейного участка по неподвижным направляющим или батарее направляющих роликов при обходе контура в направлении движения тягового элемента:
где = ʎj = ewa— коэффициент сопротивления отклоняющих шин роликовых батарей в расчётах можно принимать:
По результатам расчётов определяют натяжение тягового элемента в характерных точках трассы конвейера и общее сопротивление движению: