10.3. Предварительный расчет элеватора

Необходимая погонная вместимость ковшей (л/м)

, (10.14)

где Q — расчетная производительность элеватора, т/ч;

v — скорость движения ковшей (см. табл. 10.5), м/с;

ψ — коэффи­циент заполнения ковшей (табл. 10.5);

ρ— насыпная плотность груза, т/м³.

Необходимая вместимость ковша определяется по формуле (10.2).

Требуемая мощность на приводном валу для работы элеватора (кВт)

Р = 0,0027QH (1 + k_зач/Н) (10.15)

где Н — высота подъема груза, м;

k_зач — см. формулу (10.13).

Окружное усилие (Н) на приводном барабане (на начальной ок­ружности звездочки)

F=10³P/v. (10.16)

Усилие для предварительного выбора ленты

, (10.17)

где e^fa — тяговый фактор (табл. 10.11);

l — коэффициент сцепления между лентой и барабаном (см. табл. 8.7); α—угол обхвата лентой барабана, рад.

Необходимое число прокладок в ленте

(10.18)

где F_max— наибольшее расчетное усилие в ленте, Н;

k_p, В — см. формулу (8.16);

k₀ — коэффициент, учитывающий ослабление лен­ты в местах крепления ковшей: k₀≈ 0,9.

При этом требуется, чтобы

z≤10D_п.б, (10.19)

где D_п.б — диаметр приводного барабана [см. (10.9) ...(10.12)], м.

Таблица 10.11

Значения e^fπ при α = π

f	efα	f	efα
0,1	1,37	0,25	2,18
0,12	1,46	0,30	2,56
0,15	1,60	0,35	3,01
0,20	1,87	0,40	3,51

Предварительный выбор тяговой цепи одноцепного элеватора производится по разрывному усилию

F_разр=(15...17,5)F_t (10.20)

где F_t — окружное усилие на начальной окружности приводной звездочки.

Предварительный выбор тяговой цепи двухцепного элеватора производится по разрывному усилию

(10.21)

10.4. Проверочный расчет элеватора

1. Выполняется уточненный тяговый расчет элеватора методом обхода по контуру.

Примерный порядок тягового расчета:

1) натяжение (Н) в точке 1 (рис. 10.3)

F₁ = F_min, (10.22)

где F_min — натяжное усилие, Н;

2) натяжение (Н) в точке 2

F₂ = k_пF₁ + F_зач, (10.23)

где k_п — коэффициент увеличения натяжения тягового органа от сопротивления на поворотном пункте - см. (5.26) [1];

F_зач — сопротивле­ние зачерпыванию груза [см. (10.13)], Н;

3) натяжение (Н) в точке 3

F₃ = F_нa6 = F₂ + (q + q_к)gH, (10.24)

где F_нaб — усилие набегающей ветви в точке 3, Н;

q — погонная масса транспортируемого груза, кгДм;

q_к— погонная масса ходовой части [см. (10.4) и (10.5)], кг/м;

Н — высота подъема груза, м;

4) натяжение (Н) в точке 4

F₄ = F_с6 = F₁ + q_кgH, (10.25)

где F_с6 — усилие в сбегающей ветви в точке 4, Н;

5) для ленточного элеватора во избежание скольжения ленты по барабану необходимо, чтобы

F₃ ≤ Fe^fα, (10.26)

где е^fα — см. формулу (10.17).

Из формул (10.22) ...(10.25) определяется необходимое натяж­ное усилие F_min, которое должно удовлетворять условиям формул – см. (5.33) и (5.34) [1].

2. По наибольшему уси­лию в тяговом органе F_max = Р₃ делается уточнен­ный расчет на прочность ленты [по формуле (10.18)] или тяговой цепи - по формулам(8.12)...(8.14) [1]. При этом динамическая нагрузка (Н) на тяговый орган цепного элеватора

(10.27)

3. Определяется тяговая сила на барабане (звездоч­ке) с учетом сопротивлений на барабане (звездочке)

F₀ = k_пF₃ – F₄. (10.28)

Рисунок 10.3. Расчетная схема (а) и диаграм­ма натяжений (б) тягового органа верти­кального элеватора

4. Проверяется правильность выбора диаметра приводного ба­рабана (для ленточного элеватора) по среднему давлению [см. (8.6)].

5. Определяется мощность на приводном валу элеватора [см. (8.9)].

6. Определяется мощность двигателя для привода элеватора [см. (9.10)]. При этом коэффициент запаса k=1,25.

7. Определяется частота вращения приводного вала элеватора: ленточного — по формуле (8.22); цепного — по формуле (9.11).

8. Определяется необходимое передаточное число между валом двигателя и приводным валом элеватора [см. (8.23)].

9. Из конструктивных соображений составляется кинемати­ческая схема привода элеватора. При редукторной схеме по катало­гу выбирается редуктор (см. табл. III.4 [1]).

10. Уточняется скорость движения ковшей исходя из фактического передаточного числа привода: для ленточного элеватора — по формуле (8.24); для цепного элеватора по формуле

, (10.28а)

где – фактическое общее передаточное число привода конвейера.

11. Уточняется производительность элеватора (т/ч):

Q_ф = 3,6i0vфψρ/ t_к, (10.29)

где i₀ — вместимость ковша, л;

v— фактическая скорость ковшей, м/с;

ψ— коэффициент заполнения ковшей (см. табл. 12.5);

ρ — на­сыпная плотность груза (см. табл. 4.1), т/м³;

t_к — шаг ковшей, м.

Допускается отклонение от заданной производительности ±10 %.

12. Проверяется двигатель на достаточность пускового момен­та по продолжительности пуска (разгона) согласно условию

Время пуска (разгона) конвейера (с)

(10.30)

где δ – коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс привода механизма (кроме ротора двигателя и муфты). δ = 1,1…1,25;

I – суммарный момент инерции ротора двигателя и соединительной муфты, кг∙м²;

n – частота вращения вала двигателя, мин^-1;

T_ср.п – средний пусковой момент двигателя, Нм;

T_c – момент статических сопротивлений на валу двигате­ля, Нм;

k_у – коэф­фициент, учитывающий упругость тягового органа, благодаря кото­рой не все элементы конвейера приходят в движение одновременно: для резинотканевых лент k_y — 0,5...0,7, для резинотросовых лент - 0,85...0,95; для цепей k_y = 0,85 ... 0,95 (меньшие значения — для конвейеров длиной более 100 м; большие — для коротких кон­вейеров);

m_б – масса вращающихся барабанов конвейера, кг;

k_c – коэффициент, учитывающий уменьшение скорости вращающихся час­тей конвейера относительно скорости тягового органа: для ленточ­ных конвейеров k_c — 0,7...0,9; для цепных конвейеров k_c — 0,5... 0,7;

v – скорость транспортирования, м/с.

13. Определяется усилие в набегающей на приводной барабан (приводные звездочки) ветви тягового органа конвейера при пуске конвейера и определяется коэффициент сниже­ния прочности тягового органа при пуске:

Момент сил инерции на валу двигателя (Нм) при пуске конвейера

T_ин = T_ср.п - T_c. (10.31)

Т_с = Т_св (10.32)

где и — передаточное число привода;

Т_св — момент статических сопротивлений на приводном валу конвейера, Нм.

Т_св = 0,5F_oD, (10.33)

где D — диаметр приводного барабана или приводной звездочки конвейера, м.

Момент сил инерции на приводном валу (Нм) при пуске кон­вейера

Т_ин.в= Т_иниη. (10.34)

Момент от сил инерции и статических сопротивлений на при­водном валу (Нм) при пуске (разгоне) конвейера

Т_пуск = Т_ин.в + Т_св. (10.35)

Окружное усилие (Н) на приводном барабане (звездочке) при пуске конвейера

F_nycк = (2Т_пуск)/D. (10.36)

Усилие (Н) в набегающей на приводной барабан ветви ленты конвейера при пуске

(10.37)

где

.

Усилие (Н) в набегающей на приводные звездочки ветви цепно­го тягового органа при пуске

(10.38)

где F_дни — динамическая нагрузка на цепи;

F_cб — на­тяжение ветви тягового органа, сбегающей с приводной звездочки;

F_cб = F_rnin.

Коэффициент перегрузки тягового органа при пуске конвейера

(10.39)

где F_доп — допускаемая нагрузка на тяговый орган.

14. Определяется расчетный тормозной момент и выбирается тормозное устройство:

Момент сил инерции на валу двигателя (Нм) при торможении

(10.40)

где t_т — время торможения конвейера, определяемое в предполо­жении линейного изменения во времени скорости v до полной оста­новки, с.

Максимальный путь торможения конвейера l_т, работающего в технологической цепи (во избежание засыпки грузом узла пере­грузки), можно принять равным 2...3 м. При этом время торможе­ния (с) конвейера

t_т = (2l_т)/v. (5.41)

Момент сил инерции на приводном валу (Нм) при торможе­нии конвейера

(10.42)

Расчетный тормозной момент (Нм) на валу двигателя кон­вейера, работающего в технологической цепи:

где — момент статических сопротивлений конвейера на валу двигателя при торможении, Нм:

(10.43)

Расчетный тормозной момент на приводном валу (Нм) кон­вейера в этом случае

(10.44)

Необходимый тормозной момент на валу двигателя для пре­дотвращения самопроизвольного обратного движения ходовой части конвейера при случайном выключении двигателя и полностью за­груженной рабочей ветви тягового органа конвейера определяется по формуле (5.39), правая часть которой должна быть умножена на коэффициент запаса торможения k_T= 1,25. Если Тс.в ≤ 0, тормоз не требуется.

Тормозное устройство (тормоз или останов) выбирается по большему из определенных выше тормозных моментов.