25.1.2. Определение нагрузок конвейера и расчет мощности электродвигателя

С

Рис.25.1. Прямолинейный участок конвейера

В

Рис.25.2. Участок изгиба тягового элемента

,

где: q - весовая нагрузка на 1 метр пути, Н/м. В весовую нагрузку входят вес транспортируемого материала, вес ленты и вес опорных роликов; l - длина участка в метрах; β - угол наклона конвейера (рис.25.1); С_п - результирующий коэффициент сопротивления движению на прямолинейном участке.

Врасчетах для ленточных и цепных конвейеровС_п принимают в пределах 0,03...0,06 [4-18] в зависимости от условий окружающей среды и транспортируемого материала (пыль, температурные изменения и т.д.).

Весовую нагрузку от роликов определяют по формуле:

г

Рис.25.2. Участок изгиба тягового элемента

Массу груза на один метр длины определяют из соотношения

где: Q_n - производительность конвейера, т/час; V - скорость, м/с.

На участках изгиба (рис.25.2) сила сопротивления движению состоит из двух слагаемых: силы от изгиба тягового элемента, пропорциональной натяжению в набегающей точке участка Т_нб, и силы трения в подшипниках блоков или роликов, пропорциональной равнодействующей силе N на участке. Следовательно:

где: ε - коэффициент от изгиба тягового элемента.

В конвейерных установках обычно Т_нб>>G, ΔF_и<<Т_нб. Поэтому при определении равнодействующей N весом блока G пренебрегают и принимают, что натяжение в набегающей Т_нб и сбегающей Т_сб точках равны. При этом

где: - результирующий коэффициент на участке изгиба.

Для ленточного конвейера при изгибе ленты на барабане и α=90...180⁰ С_и=(4...6) 10^-2, а при изгибе ленты на роликовой батарее и угле обхвата α=20-45⁰ С_и=(1,2...3) 10^-2.

Сила сопротивления вызывает увеличение натяжения тягового элемента на каждом участке. Для прямолинейного участка Т_сб=Т_нб+ΔF_n, для участка изгиба Т_сб=Т_нб+ΔF_и=К_иТ_нб, где К_и=1+С_и – коэффициент увеличения натяжения на данном участке.

Результирующая сила сопротивления движению определяется как сумма сил всех участков

Так как силу F_ст должен преодолеть приводной элемент, то при установившемся движении разность натяжений на нем уравновешивается силой сопротивления:

Усилие Т_сб должно быть не меньше минимально допустимого натяжения Т_сб≥Т_о. Минимальное натяжение определяется условием допустимого провиса тягового органа.

Минимальное натяжение по условию провиса определяется уравнением [4-18]:

Н,

где: q_г, q_о - масса груза и ленты конвейера на 1 метр длины, кг/м; l - шаг установки роликов на рабочей ветви, м; Y_макс=(0,025...0,03) - допустимая величина провисания ленты, м,

По условию сцепления

где: α - угол обхвата барабана в радианах; f=0,1...0,35 - коэффициент трения между лентой и барабаном; Т_нб=Т_о+F_ст+ma - набегающее натяжение приводного барабана; m - масса поступательно движущихся частей конвейера; а - ускорение при пуске.

Из двух результатов выбирается большее значение.

Динамические нагрузки привода конвейера возникают в процессе пуска и определяются движущимися массами собственно конвейера и его приводной станции

где: F_дин - динамическая сила на обводе приводного элемента с радиусом R_п; m_i - движущаяся масса одного прямолинейного участка совместно с массой предшествующего участка изгиба (для роликов ,n – количество роликов); J_дв, J_п - момент инерции двигателя и приводного элемента (барабана, редуктора); i_p - передаточное число редуктора приводной станции; а_п - ускорение конвейера.

Момент на валу электродвигателя при пуске

Т

Рис.25.3. Эквивалентная двухмассовая схема конвейера

Для снижения этих усилий необходимо уменьшить ускорение, а в начале пуска при нулевой скорости осуществить натяжение упругого элемента. Время разгона следует принимать кратное периоду собственных колебаний системы. Определение этого периода при пуске с задатчиком интенсивности и при ограничениях тока различно (см. гл.23). Жесткость ленты определяется

где: Е - модуль упругости Н/м² [4-19]; В, h – ширина и толщина ленты, м; L - длина рабочего участка, м.

Мощность на валу приводного электродвигателя в общем случае определяется по формуле

где: F_c.макс - максимальное статическое усилие, Н; V - заданная скорость перемещения, м/с; η - кпд передачи; К - коэффициент запаса (1,1...1,2), отражающий дополнительные усилия и неучтенные нагрузки.

Для конвейера мощность может определяться по приближенной формуле:

кВт; (25.2)

где: - линейные массы ленты, груза, рабочих и холостых роликов, кг/м;L_г - горизонтальная проекция длины конвейера, м; W=(0,02...0,06) - обобщенный коэффициент сопротивления движению; С - коэффициент, учитывающий мощность, необходимую для изгиба ленты на барабанах и преодоления других сопротивлений (табл.25.1); Q - производительность конвейера, т/час; V - скорость движения ленты, м/с; Н - высота подъема конвейера, м.

Значение коэффициента С от L_г дано в таблице 25.1.

Таблица 25.1

Для неуказанных значений С можно определять из соотношения:

где: С₀, С₁ - коэффициенты для предыдущего и последующего значений длины конвейера; L₀, L₁, X - предыдущая, последующая и фактическая горизонтальная проекция длины конвейера.

Для механизмов, имеющих неизменную нагрузку (конвейеры, канатные дороги), нагрузочная диаграмма соответствует режиму работы S1, расчет мощности производится для режима S1.

В

Рис.25.4. Механическая характеристика конвейера

Пусковое усилие электродвигателя не должно превышать сил сцепления ленты с приводным барабаном (шкивом).