4.5.2 Обобщенный тяговый расчет элеватора

Исходными данными для расчета являются:

производительностьQ, т/ч;

тип и свойства транспортируемого груза;

высота подъема H, м;

4.5.2.1 Выбор типа элеватора и формы ковшей

Тип элеватора и форму ковшей выбирают в зависимости от характеристики транспортируемого груза и заданной производительности Q. Рекомендации по выбору типа ковшовых элеваторов представлены в табл. 4.14.

Выбор типа ковша определяется параметром i_к/ℓ_к (табл. 4.15).

Ширина и шаг ковшей

, (4.75)

где Q – производительность элеватора, т/ч;

i_к – геометрический полезный объем ковша, л;

ℓ_к – шаг ковшей, м;

 – коэффициент заполнения ковшей;

v  скорость тягового элемента, м/с;

ρ – плотность груза, т/м³.

Таблица 4.14

Рекомендации к выбору типа ковшового элеватора

Насыпные грузы	Примеры характерных грузов	Тип элеватора	Тип ковшей	Средний коэффициент заполнения ковшей Ψ	Скорость v ленты, м/с
Пылевидные сухие	Цемент, мука фосфоритная	Быстроходный с центробежной разгрузкой	Г	0,8	1,252,0
	Пищевые продукты помола зерна (мука, комбикорм)	Быстроходный с центробежно-самотечной разгрузкой	М	0,85	11,6
Пылевидные и зернистые, влажные плохо сыпучие	Земля, песок, мел в порошке, химикаты	Быстроходный с центробежной разгрузкой	М	0,6	12
Зернистые и мелкокусковые, малоабразивные	Пищевое зерно	Быстроходный с центробежной разгрузкой	Г	0,75	2,03,2
	Древесные опилки, щепа, сухая глина в комках; торф фрезерный, мелкий уголь	Быстроходный с центробежной разгрузкой	Г	0,8	1,252,0
Зернистые и мелкокусковые, Сильно абразивные	Гравий, руда, шлаки	Тихоходный с самотечной направленной разгрузкой	О С	0,8	0,40,8
	Песок, зола, земля, порода	Быстроходный с центробежной разгрузкой	Г	0,8	12
Кусковые, хрупкие, не допускающие крошения	Древесный уголь	Тихоходный с самотечной направленной разгрузкой	О С	0,6	0,40,63

Примечание. Типы ковшей: Г – глубокий; М – мелкий; О – остроугольный с бортовыми направляющими; С – с полукруглым днищем и бортовыми направляющими.

а б в

Рис. 4.14. Схемы вертикальных (а, б, в) ковшовых элеваторов:

а – центробежный; б – центробежно-гравитационный

Значение скорости движения ленты выбранное из табл. 4.14 окончательно уточняется в соответствии с нормальным рядом со значениями нормального ряда скоростей согласно ГОСТ22644 – 77: 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3 м/с.

По табл. 4.15 и рассчитанному параметру i_к/ℓ_к выбираем тип, ширину В_к и шаг ковшей ℓ_к.

Таблица 4.15

Параметры ковшей

Ширина ковша Bк, мм	Ковш
	Глубокий			Мелкий
	ГОСТ 2136–77
	ℓк, м	iк/ℓк, л/м	Aк, м	ℓк, м	iк/ℓк, л/м	Aк, м
125 160 200 250 320 400 500 650 800	0,32 0,32 0,4 0,4 0,5 0,5 0,63 0,63 –	1,3 2 3,24 5 8 12,6 19 26,6 –	90 105 125 140 175 195 235 250 –	0,32 0,32 0,4 0,4 0,5 0,5 0,63 0,63 –	0,66 1,17 1,87 3,5 5,4 8,4 10,8 18,2 –	65 75 95 120 145 170 195 225 –

Окончание табл. 4.15

Ширина ковша Bк, мм	Ковш с бортовыми направляющими
	остроугольный			с полукруглым днищем
	ℓк, м	iк/ℓк, л/м	Aк, м	ℓк, м	iк/ℓк, л/м	Aк, м
125 160 200 250 300 400 500 650 800	– 0,16 0,2 0,2 0,25 0,32 – –	– 4,06 6,5 10 16 24,4 – – –	– 105 125 140 165 225 – – –	– – – – – – 0,4 0,5 0,63	– – – – – – 70 120 187	– – – – – – 270 340 435

Принятые ковши проверяем по размеру максимальных кусков груза по условию

, (4.76)

где A_к  вылет ковша;

k_к^’’  коэффициент, зависящий от гранулометрического состава насыпного груза (табл. 4.3).

Для ковшей с бортовыми направляющими значения ℓ_к и A_к принимают, как и для глубоких ковшей, а i_к/ℓ_к на 3040 % больше.

Если содержание максимальных кусков груза неизвестно, то для рядовых грузов принимают k_к^’’ = 22,5, а для сортированных k_к^’’ = 45 (табл. 4.16).

Таблица 4.16

Значения коэффициента k_к^’’

Содержание группы наибольших кусков (размером 0,8 аmax – amax), %	10	25	50	100
kк’’	2	2,5	4,25	4,75

4.5.2.2 Минимальное и максимальное натяжения тяговых органов

Минимальное натяжение ленты в предварительных расчетах принимают S_min =1000 H в зависимости от длины и производительности элеватора.

Отношение максимального натяжения ленты к минимальному определяется зависимостью Эйлера e^µα, которую называют тяговым фактором.

, (4.77)

где e – основание натурального логарифма;

μ – коэффициент трения между барабаном и лентой;

α – угол обхвата, рад.

Тогда расчетное максимальное тяговое усилие S_max = S_min ℮^μα.

Число прокладок ленты

. (4.78)

где k_a – коэффициент, учитывающий ослабление ленты в местах крепления ковшей, k_a = 0,9;

n_к – коэффициент запаса прочности ленты, n_к = 11–12;

σ_р – прочность тягового каркаса резинотканевых конвейерных лент.

Ширина ленты принимается на 35–40 мм больше ширины ковша. Применяют ленты с резиновыми обкладками толщиной 1–1,5 мм, причем более толстые обкладки используют при транспортировании абразивных и влажных материалов. Ширина ленты должна соответствовать нормальному ряду в соответствии с ГОСТ 20–85: 300, 400, 500, 650, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2500, 3000 мм.

4.5.2.3 Расчет размеров барабана

Диаметр барабана

D_б = k' i_п, (4.79)

где k' – коэффициент, учитывающий тип прокладок ленты (табл. 4.17).

Таблица 4.17

Значения коэффициента k

Прочность прокладки, Н/мм	550	1000	1500	2000	3000	4000
k k	125–140	150–160	160–170	170–180	180–190	190–200

В быстроходных элеваторах, в которых разгрузка ковшей происходит под действием центробежной силы скорость v и диаметр барабана D_б связаны между собой следующим образом: увеличение скорости приводит к необходимости увеличения диаметра барабана.

Характер разгрузки ковшей определяется соотношением между полюсным расстоянием ℓ_п и радиусом барабана r_б, (рис. 4.15)

Для элеватора с центробежной разгрузкой Б ≤ 0,1, диаметр барабана

, (4.80)

Для элеватора при (смешанной) разгрузке ковшей , диаметр барабана

, (4.81)

Для среднескоростного элеватора с центробежной и самотечной (смешанной) разгрузкой ковшей , диаметр барабана

, (4.82)

Для тихоходного элеватора с самотечной разгрузкой , диаметр барабана

. (4.83)

Рис. 4.15. Схема сил, действующих при самотечной (а),

смешанной (б), центробежной (в) разгрузке:

G – сила тяжести груза; F – центробежная сила; R- равнодействующая сил F и G; точка P – полюс; r_б – радиус барабана; r_н – радиус окружности, проходящей через кромки ковшей; r – радиус окружности, проходящей через центры тяжести ковшей; ℓ_п – полюсное расстояние.

Полученный диаметр барабана округляется до ближайшего размера из стандартного ряда в соответствии с ГОСТ 22644 – 77: 160, 200, 250, 315, 400, 500, 6300, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500 мм.

Длина барабана принимается на (50–100) мм больше ширины ленты.

4.5.2.4 Определение погонных нагрузок

Расчет погонной нагрузки от массы ленты

, (4.84)

где q_л – распределенная нагрузка ленты, Н;

k_к^’ – коэффициент, учитывающий массу крепежных деталей ковша, k_к^’ = 1,14.

m_к – масса порожнего ковша, кг (табл. 4.18).

ℓ_к – шаг ковшей, м.

g – ускорение свободного падения, м/с².

Таблица 4.18

Масса ковшей элеваторов

Ширина ковша Bк, мм	Масса одного ковша mк, кг
	Глубокого			С бортовыми направляющими
		Мелкого	остроугольного		С полукруглым днищем
125 160 200 250 320 400 500 650 800	- 0,9 - 3 5 11 - 21 -	- 0,7 - 2 5 11 - - -	- 1,2 - 3 5 12 - - -		- - - - - - 36 63 116

Распределенная нагрузка ленты

Н, (4.85)

где m_к – масса 1 м² ленты, кг (табл. 4.19);

B – ширина ленты, м.

Таблица 4.19

Масса 1 м² конвейерных лент, кг

Тип ткани тягового каркаса	Толщина наружных обкладок, мм	Число тканевых прокладок i, шт.
		3	3	5	6	7	8
БКНЛ–65	3,0/1,0	7,3	8,2	9,1	10,0	10,9	11,8
БКНЛ–100	3,0/1,0 4,5/2,0	7,9 10,8	9,0 11,9	10,1 13,0	11,2 14,1	12,3 15,2	13,4 16,3
БКНЛ–150	3,0/1,0 4,5/2,0	8,5 11,4	10,8 12,7	11,1 14,0	12,4 15,3	13,7 16,6	15,0 17,9
ТА–100	4,5/2,0	11,1	12,3	13,5	14,7	15,9	17,1
ТА–300	4,5/2,0	12,0	13,5	15,0	16,5	18,0	19,5
ТК–300	6,0/2,0	13,7	15,2	16,7	18,2	19,7	21,2
ТК–400	6,0/2,0	14,0	15,6	17,2	18,8	20,4	22,0

Расчет погонной нагрузки от массы груза

. (4.86)