Практическая работа № 6. Тяговый расчет ленточного конвейера

(Продолжительность 6 часов)

(Метод обхода по контуру)

Цель работы: в результате проведения работы студенты должны знать методику выполнения расчета методом обхода по контуру, уметь использовать её для расчета конвейера согласно заданных условий работы.

Технические средства обеспечения: работа рассчитана на использование микрокалькуляторов.

Общие сведения по методике выполнения работы

Исходные данные для выполнения работы приведены в табл. 6.1.

Методика и пример расчетов

Определяем режим и расчетные группы работы конвейера.

Коэффициенты планового использования конвейера по времени в сутки и в год.

Использование конвейера по времени характеризуется коэффициентами К_в.с и К_в.г, представляющими собой отношение планового времени работы конвейера в сутки (t_п.с) или в год (t_п.г) к календарному (t_c или t_г) времени за этот же период:

, (6.1)

= 305 ∙ 14 / (365 ∙ 24) ≈ 0,49. (6.2)

Таблица 6.1 – Исходные данные

Наименование параметров	Значение параметров по вариантам
	1	2	3	4	5
Транспорти-руемый груз	Рядовая руда крупностью 0-250 мм. Плотностью 2,5 т/м3 Влажность до 10%	Антрацит мелкокусковой сухой 10-50 мм. Плотностью 0,85 т/м3 Влажность до 5%	Известняк мелкокусковой 10-60 мм. Плотностью 2,5 т/м3 Влажность до 10%	Кокс среднекусковой 60-200 мм. Плотностью 0,5 т/м3 Влажность до 5%	Гравий рядовой округлый 50-200 мм. Плотностью 1,7 т/м3 Влажность до 10%
Характерис-тика места работы конвейера	Открытая местность t0=±200C; Для привода t0=+100÷300С Влажность воздуха 90% Абразивной пыли в воздухе 30 мг/м3	Открытая местность t0=±300C; Для привода t0=+50÷200С Влажность воздуха 80% Абразивной пыли в воздухе 20 мг/м3	Открытая местность t0=±200C; Для привода t0=+100÷300С Влажность воздуха 80% Абразивной пыли в воздухе 20 мг/м3	Открытая местность t0=±250C; Для привода t0=+100÷300С Влажность воздуха 60% Абразивной пыли в воздухе 25 мг/м3	Открытая местность t0=±200C; Для привода t0=+100÷300С Влажность воздуха 90% Абразивной пыли в воздухе 30 мг/м3
Временная характеристика	2 смены по 7 ч. 300 дней в году	2 смены по 7 ч. 305 дней в году	3 смены по 7 ч. 305 дней в году	3 смены по 7 ч. 300 дней в году	2 смены по 7 ч. 305 дней в году
Производи-тельность	66000т/сутки, max-90000 т/сутки	50000т/сутки, max-80000 т/сутки	80000т/сутки, max-10000 т/сутки	75000т/сутки, max-90000 т/сутки	60000т/сутки, max-85000 т/сутки
Коэфф. готовности Кг	0,96	0,95	0,9	0,95	0,96
Коэфф. использования конв. по раб. времени	0,85÷0,9	0,8÷0,85	0,9	0,85	0,85÷0,9
Длина конвейера, Lr	1000 м.	700 м.	1200 м.	900 м.	1300 м.
Высота подъема конвейера , Н	10 м.	8 м.	10 м.	12 м.	15 м.

По табл. 6.3 находим, что эти значения коэффициентов соответствуют классу В3 использования конвейера по времени.

Коэффициент использования по производительности рассчитываем по формуле:

, (6.3)

где Q_с – плановая средняя массовая производительность конвейера, т/сутки;

Q_м – максимальная производительность по пропускаемой способности загрузочного устройства.

Это соответствует классу П3 использования конвейера по производительности. По табл. 6.4 определяем, что конвейер будет работать в тяжелом режиме (Т).

По табл. 6.5 устанавливаем, что конвейер работает в тяжелых условиях (группа Т). Группа температурных и климатических условий ТГ2; исполнение У (табл. 6.6).

Определяем, что транспортируемый груз – руда соответствует группе средней подвижности и высокой абразивности.

Находим расчетную производительность конвейера для определения ширины ленты:

= 100000 / (14 ∙ 0,75) = 9525, т/ч (6.4)

При расчете принято Т = t_п.с = 14 ч – плановое время работы конвейера в сутки.

К_э – общий эксплуатационный коэффициент:

= 0,85 ∙ 0,96 ∙ 0,92 = 0,75, (6.5)

где К_в = 0,85 – коэффициент использования конвейеров по рабочему времени;

К_г = 0,96 – коэффициент готовности конвейера;

К_н = 0,92 – коэффициент неравномерности загрузки.

Предполагаем, что лента должна иметь ширину в пределах 1400-2000 мм; тогда по табл. 6.7 для транспортирования тяжелого крупнокускового груза принимаем скорость движения ленты 2,5 м/с.

На конвейере устанавливаем желобчатые роликоопоры тяжелого типа диаметром 194 мм с углом наклона боковых роликов 30^о.

Для грузов средней подвижности из табл. 6.8 принимаем коэффициент К_п = 550; коэффициент К_β = 1 (по табл. 6.9 при β = 0^о35’).

Необходимая ширина ленты рассчитывается по формуле:

м (6.6)

где К_п – коэффициент площади поперечного сечения груза на ленте;

К_β – коэффициент уменьшения сечения груза на наклонном конвейере;

v – скорость движения ленты конвейера, м/с;

ρ – плотность груза, т/м³.

Принимаем ленту шириной В = 2000 мм, резинотросовую общего назначения, предварительно типа 2РТЛ-3150; прочность 3150 Н/мм и масса 1 м² , m_л = 43 кг/м².

а )

б)

Рисунок 6.1 – Схема для расчёта конвейера

Для обеспечения заданной расчетной производительности Q_р.м = 9525 т/ч при принятой ширине ленты В = 2 м скорость ленты должна составлять:

= 2,5 ∙ 1,9² / 2² = 2,23 м/с. (6.7)

По нормальному ряду скоростей (ГОСТ 22644-77) имеем скорости 2 и 2,5 м/с. Оставляем принятую скорость 2,5 м/с, что дает возможность уменьшить на 10 % заполнение ленты грузом при расчетной производительности. При скорости 2 м/с линейная нагрузка на ленту увеличивается на 10 %, что нецелесообразно.

Проверяем ширину ленты по кусковатости груза:

= 2,5 ∙ 300 + 200 = 950 мм, (6.8)

где Х – коэффициент крупности груза (для рядового груза = 2,5);

а – максимальный линейный размер типичных кусков груза, мм.

Получили В_к < В, следовательно, принимаем В = 2000 мм.

По табл. 6.10 расстояния между роликоопорами на верхней ветви ℓ_р.в = 1м; на нижней ℓ_р.н = 2 м. По каталогу завода-изготовителя массы вращающихся частей роликоопор m_р.в = 108 кг; m_р.н = 53 кг. Отсюда линейные силы тяжести, определенные по формулам:

Н/м (6.9)

Н/м (6.10)

где m_р.в и m_р.н – массы вращающихся частей соответственно верхней и нижней роликоопоры, кг;

ℓ_р.в и ℓ_р.н – расстояния между роликоопорами соответственно на верхней и нижней ветвях ленты, м.

Н/м.

Линейную силу тяжести транспортируемого груза определяем по средней производительности:

= 66000 / (14 ∙ 0,68) = 6940, т/ч (6.11)

К_э¹ = 0,68; К_в = 0,9; К_г = 0,96; К_н = 0,8 .

Тогда по формуле находим

= 9,81 ∙ 6940 / (3,6 ∙ 2,5) = 7600, Н/м (6.12)

где q_г – линейная сила тяжести насыпного груза, Н/м;

П_р.с – расчетная средняя производительности конвейера, т/ч.

Общее сопротивление движению ленты на конвейере в зимнее время определяем по формуле:

, Н (6.13)

W = 1,2 ∙ 800[(7600 + 1060 + 860) ∙ 0,042 + (860 + 260) ∙ 0,04] + + 7600 ∙ 7,5 = 484000 Н

где К_д – обобщенный коэффициент местных сопротивлений на оборотных барабанах, в местах загрузки и других пунктах, (К_д = 1,2);

L_г – длина горизонтальной проекции расстояния между осями концевых барабанов конвейера, м;

q_г, q_л, q_р.в, q_р.н – линейные силы тяжести соответственно груза, ленты и вращающихся частей роликоопор на верхней и нижней ветвях ленты, Н/м;

w_в – коэффициент сопротивления движению верхней ветви ленты;

w_н – коэффициент сопротивления движению нижней ветви ленты;

(w_в = 0,042; w_н = 0,04 – для работы в зимнее время).

При работе конвейера в летнее время при тех же нагрузках (w_в = 0,032; w_н = 0,03)

W = 383000 H.

Мощность приводного двигателя для работы в зимнее время при коэффициенте запаса К_з = 1,15 и η = 0,8:

, кВт (6.14)

N = 1,15 ∙ 484000 ∙ 2,5 / (1000 ∙ 0,8) = 1700, кВт

В летнее время:

N = 1,15 ∙ 383000 ∙ 2,5 / (1000 ∙ 0,8) = 1175, кВт

где η – общий КПД механизмов привода (обычно η = 0,8 0,9).

На конвейере устанавливаем двухбарабанный привод. По табл. 6.11 для футерованного барабана при тяжелых производственных условиях принимаем коэффициент трения ленты о поверхность барабана μ = 0,25; общий угол обхвата (α₁+α₂) = 400^о; тогда тяговый фактор (см. табл. 2.7).

Т = = 5,74

и выражение

Дальнейший расчет ведем для условий работы конвейера в зимнее время.

Расчетное натяжение ленты:

= 1,15 ∙ 484000 ∙ 1,21 =

= 670000, Н (6.15)

Расчетный коэффициент запаса прочности ленты рассчитывается по формуле:

= 7 / (0,9 ∙ 1 ∙ 0,95) = 8,2, (6.16)

где К₀ – номинальный запас прочности, К₀ = 7;

К_ст – коэффициент прочности стыкового соединения концов ленты, К_ст = 0,9;

К_т – коэффициент конфигурации трассы конвейера, К_т = 1;

К_р – коэффициент режима работы конвейера, К_р = 0,95.

Необходимая прочность резинотросовой ленты:

= 670000 ∙ 8,2 / 2000 = 2740, Н/мм (6.17)

Резинотросовая лента типа 2РТЛ-3150 имеет прочность 3150 Н/мм и максимальное допустимое натяжение S_рт.д = 380 Н/мм.

S_max / B = S_нб1 / B = 670000 / 2000 = 335 Н/мм < (S_рт.д = 380)

Принимаем диаметры барабанов: приводного D_б = 1250 мм, оборотных перед приводными Д_о = 1250 мм., после приводных мм, натяжного D_н = 1000 мм/см. (табл. 6.12).

Коэффициент использования прочности ленты определяем по формуле:

, (6.18)

.

По табл. 6.13 выбираем К_ф – коэффициент распределения нагрузки между приводными барабанами (К_ф = 2).

Для работы конвейера в зимнее время находим мощности электродвигателей для привода первого и второго барабанов:

= 1700 ∙ 2 / (2 + 1) = 1133, кВт (6.19)

= 1700 / (2 + 1) = 567, кВт (6.20)

В целях унификации и использования типовых приводных механизмов устанавливаем на первом барабане два одинаковых приводных механизма с электродвигателями с фазным ротором типа АК 312-52-4 мощностью по 630 кВт, частотой вращения n_н = 1485 об/мин, а на втором барабане один такой же привод с электродвигателем мощностью 630 кВт.

Определяем окружное усилие на первом и втором барабанах:

= 484000 ∙ 2 / (2 + 1) = 322600, Н (6.21)

= 484000 / (2 + 1) = 161300 , Н (6.22)

Вычисляем натяжение ленты, сбегающей со второго барабана:

161300 ∙ 1,15 / 1,4 = 133000, Н,

а по формуле натяжение ленты, набегающей на второй барабан и сбегающей с первого барабана,

= 133000 ∙ 2,4 = 320000, Н (6.23)

где принято μ₂ = μ = 0,25; α₂ = 200^о; .

Находим тяговый фактор для первого приводного барабана:

= 670000 / (133000 ∙ 2,4) = 2,1 (6.24)

Принимаем для первого приводного барабана μ₁ = 0,25 и α₁ = 200^о, при этом и общий тяговый фактор .

Определяем давление на поверхности первого приводного барабана:

= МПа, (6.25)

где D_б – диаметр приводного барабана, мм;

S_нб и S_сб – натяжение соответственно ветви ленты набегающей и сбегающей с барабана при установившемся движении, Н;

α – угол обхвата лентой барабана, град.

Р_л = (360 ∙ 670000) ∙ (200 ∙ 3,14 ∙ 2000 ∙ 1250) ∙ (2,4 + 1) / 2,4 =

= 0,22 МПа,

Что вполне допустимо, так как Р_л.д. = 0,35-0,55 МПа

Этим заканчивается обобщенный приближенный расчёт. Корректировка расчёта не требуется.