Определяют ширину настила, выбирают тяговый элемент и находят мощность электродвигателя.
Рис. Поперечное сечение сыпучего груза, расположенного на настиле пластинчатого конвейера: а - без бортов; б - с бортами; в - с неподвижными бортами.
При определении ширины плоского настила без бортов слой груза в нем имеет в сечении форму треугольника (рис. а). Площадь поперечного сечения груза (м 2) определится как
F 1 = C 1 *b*h 1 /2 = C 1 *b 2 *tg(φ 1)/4 = 0,18*B 2 н *С 1 *tg(φ 1) (1)
где b - ширина основания груза, лежащего на настиле; b = 0,85В н; В н - ширина настила, м; h 1 - высота слоя груза, м; С 1 - коэффициент, учитывающий уменьшение площади поперечного сечения груза при его поступлении на наклонный участок транспортера (табл.); φ 1 - угол при основании треугольника; φ 1 = 0,4*φ; φ - угол естественного откоса.
Значения коэффициента С 1 для пластинчатых конвейеров
Используя формулу Q=3,6*F*p м *υ, производительность (т/ч) пластинчатого конвейера с учетом формулы (1) можно записать как Q = 3,6*F 1 p м υ = 0,648*B н 2 *С 1 *р м *υ*tg(φ).
Тогда ширина настила без бортов будет (м)
B = √(Q/(0,648*С 1 *р м *υ*tg(φ)))
При настиле с бортами (как подвижными, так и неподвижными, (рис. б, в) площадь поперечного сечения груза на настиле складывается из площадей
F = F 2 + F 3 = B нб h 2 C 1 /2 + B нб h 3
При коэффициенте заполнения желоба, образованного настилом и бортами (ψ = h 3 /h), который принимают равным 0,65...0,80, будем иметь (м 2)
F = 0,26*B 2 нб *C 1 *tg(φ 1)+B нб *h*ψ
Используя эту и формулу Q=3,6*F*p м *υ , получим выражение для определения массовой производительности (т/ч) пластинчатого конвейера, имеющего настил с бортами,
Q = 3,6*F*p м υ = 0,9*В нб *p м *υ*
Из этой формулы можно определить ширину настила, задавшись всеми необходимыми параметрами и высотой борта h. Решая квадратное уравнение, получим (м)
Можно, задавшись B нб, определить h. Полученные значения ширины настила и высоты бортов округляют до ближайших больших по государственному стандарту, а скорость тягового элемента пересчитывают. Ширину настила при транспортировании штучных грузов выбирают в зависимости от габаритов груза так же, как и для ленточных.
Скорость тягового элемента при определении геометричс ских параметров пластинчатого конвейера принимают в пределах 0,01...1,0 м/с, так как его работа с большими скоростями приводит к значительному увеличению динамических усилий.
Тяговый расчет пластинчатого конвейера выполняют аналогично расчету ленточного. Однако ввиду того что закон Эйлера к приводу цепного конвейера неприменим, при его расчете необходимо задаться величиной минимального натяжения тягового элемента. Обычно рекомендуют принимать S min = 1000...3000 Н.
Сопротивления перемещению тягового элемента с прямым настилом и движущимися бортами определяют по выражениям (W пр =(q+q k)gL(fcosα±sinα)) или (W пр =g(q+q k)(ω 1 L г ±H)). Величина нагрузки q 0 для пластинчатых транспортеров
q 0 =(q+q k), где q k - сила тяжести 1 м тягового элемента с настилом. Величину q k (кг) ориентировочно можно определить по выражению
q k =60В н +А п где коэффициент А п принимают по таблице 10.
Коэффициент сопротивления движению ходовых катков по направляющим можно вычислить по формуле или выбрать по таблице
Примечание. Меньшие значения относятся к тяжелым цепям с катками увеличенного диаметра.
В конвейерах с неподвижными бортами (рис. б), перемещающих сыпучие грузы, необходимо учитывать дополнительные сопротивления, возникающие от трения груза о борта. Рекомендуется следующее выражение для определения этих сопротивлений (Н):
W б = fh 2 p м gK б l б
где f - коэффициент трения груза о стенки борта; K б - коэффициент, учитывающий уменьшение горизонтального давления от слоя груза на стенки бортов; K б =υ+l,2/l+sinφ; l б - длина бортов, м.
Далее выбирают тип тягового элемента, определяют размеры звездочек, мощность электродвигателя. При выборе типа цепи следует учесть, что если передача тягового усилия осуществляется двумя цепями, то тяговое усилие (Н) на одну цепь определяют с учетам неравномерности распределения его между цепями: S ст1 =1,15S ст /2
При скорости транспортирования более 0,2 м/с цепь следует подбирать по полному расчетному усилию с учетом динамических нагрузок по формуле (Sp=S+m60υ 2 /z 2 t ц).
Пластинчатые конвейеры служат для перемещения массовых насыпных и штучных грузов в горизонтальном и наклонном направлениях и используются в горнорудной, угольной, химической промышленности, машиностроении, энергетике и др. Пластинчатые конвейеры перемещают крупнокусковые, тяжелые и горячие материалы, кусковые абразивные грузы с острыми краями, крупногабаритные и тяжелые штучные грузы.
Пластинчатые конвейеры применяют на различных складах, погрузочно-разгрузочных и упаковочных пунктах, для подачи штучных грузов в жесткой и мягкой таре, на технологических участках, где одновременно с транспортированием грузы-изделия подвергают технологическим операциям – сборке, охлаждению, промывке, сушке, сортировке, термообработке и т. д.
Бесконечная замкнутая в вертикальной плоскости ходовая часть пластинчатого конвейера состоит из несущего на себе груз пластинчатого настила, прикрепленного к тяговому элементу, состоящему из одной или двух тяговых цепей.
Ходовая часть огибает концевые (приводную и натяжную) звездочки и в средней части поддерживается направляющими шинами или стационарными роликами, установленными на раме станины.
Привод редукторного типа устанавливают в головной части пластинчатого конвейера; на установках большой протяженности используют два привода – один в головной и другой (примерно половинной мощности) в хвостовой части конвейера. На мощных и длинных пластинчатых конвейерах для возможности бесперегрузочного транспортирования устанавливают промежуточные приводы гусеничного типа.
Натяжные устройства пластинчатых конвейеров применяются преимущественно винтовые жесткие. В тяжело нагруженных конвейерах с длиннозвенными пластинчатыми тяговыми цепями при скоростях движения выше 0,25 м/с устанавливают пружинно-винтовые натяжные устройства, компенсирующие динамические изменения натяжения. Загрузка пластинчатых конвейеров осуществляется в хвостовой или средней части конвейера (при нескольких погрузочных пунктах), разгрузка – с головной звездочки в конечном пункте вручную или автоматически в зависимости от типа и массы груза.
1.1Устройство и основные элементы пластинчатых конвейеров
Пластинчатые конвейеры имеют горизонтальную, наклонную, горизон-
тально-наклонную и сложную комбинированную трассы и перемещают грузы на настиле, образованном из отдельных пластин, неподвижно прикрепленных к гибкому тяговому элементу или составляющих одно целое с ним.
Наиболее широкое применение получили пластинчатые конвейеры общего назначения – стационарные вертикально замкнутые конвейеры с прямолинейными трассами.
К преимуществам пластинчатых конвейеров по сравнению с ленточными относятся: возможность транспортирования тяжелых крупнокусковых, остро- кромочных и горячих грузов; спокойный и бесшумный ход; возможность загрузки без применения питателей; большая протяженность трассы с наклонными участ- ками; обеспечение бесперегрузочного транспортирования; возможность установ-ки промежуточных приводов; высокая производительность.
Недостатками пластинчатых конвейеров являются: большая масса настила и цепей и их высокая стоимость; наличие большого количества шарниров цепей.
Основными параметрами пластинчатых конвейеров являются ширина
настила: 400, 500, 650, 800, 1000, 1200, 1400 и 1600 мм; число зубьев звездочек: 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 и 13; скорость перемещения: 0,01; 0,04; 0,05; 0,1; 0,16; 0,2; 0,25; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1,0 м/с.
Угол наклона полотна пластинчатого конвейера β составляет 35° и более. Он зависит от вида транспортируемого груза и типа настила, обычно принимают угол наклона конвейера β ≤ φ – 5є (φ – угол естественного откоса груза в движении).
При транспортировании штучных грузов максимальный угол наклона определяется из условия: линия действия силы тяжести G груза должна находиться внутри контура, ограниченного соседними ребрами настила
Рис. 1. Схема расположения груза
на пластинчатом конвейере со сложной трассой
Рис. 2. Пластинчатый конвейер: а – общий вид, б – схема трассы конвейера;
1 – электродвигатель; 2 – редуктор; 3 – соединительная муфта; 4 – приводные звездочки;
5 – настил; 6 – натяжное устройство; 7 – натяжные звездочки; 8 – тяговая цепь
При транспортировании штучных грузов и наличии на настиле поперечных грузоудерживающих планок угол наклона конвейера может быть увеличен до 60є.
Пластинчатый конвейер (рис. 2) имеет станину, по концам которой установлены две звездочки – приводная 4 и натяжная 7 с натяжным устройством 6. Бесконечный настил 5, состоящий из отдельных пластин, прикреплен к ходовой части, состоящей из одной или двух тяговых цепей 8, которые огибают концевые звездочки и находятся в зацеплении с их зубьями.
Грузонесущим элементом пластинчатых конвейеров является настил, который выполняется с бортами или без бортов и отличается большим разнообразием конструктивных исполнений и форм в зависимости от вида транспортируемого груза. Основные типы настилов показаны на рис. 3.
Основными размерами настила являются его ширина В и высота бортов h (рис. 3). Нормальный ряд ширины настила 400, 500, 650, 800, 1000, 1200, 1400, 1600 мм; высота бортов 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 355, 400, 450 и 500 мм.
Тяговым элементом пластинчатого конвейера служат пластинчатые цепи (ГОСТ 588–81) следующих типов:
ПВ – пластинчатые втулочные;
ПВР – пластинчатые втулочно-роликовые;
ПВК – пластинчатые втулочно-катковые с гладкими катками;
ПВКГ – пластинчатые втулочно-катковые с гребнями на катках;
ПВКП – пластинчатые втулочно-катковые с подшипниками качения у катков.
а б в
Рис. 3. Типы настилов:
а – безбортовой; б – с подвижными бортами; в – с неподвижными бортами
В качестве тягового элемента могут быть использованы втулочные, роликовые (ГОСТ 588–81) и круглозвенные цепи. Большинство конвейеров имеет две тяговые цепи, и только легкие конвейеры шириной до 400 мм имеют одну цепь.
Для конвейеров с плоскими настилами для штучных грузов применяют цепи с меньшими шагами, что позволяет снизить высоту конвейера и обеспечить большее удобство погрузочно-разгрузочных работ.
Наиболее широкое применение для стационарных пластинчатых конвейеров получили втулочно-катковые цепи с гребнями (ребордами) на катках, которые служат опорными элементами, воспринимающими нагрузку от транспортируемого груза и ходовой части конвейера.
Пластинчатые конвейеры общего назначения обычно имеют один привод, расположенный в головной части. На пластинчатых конвейерах устанавливают угловой или прямолинейный (гусеничный) привод, который состоит из приводных звездочек, передаточного механизма и электродвигателя.
В конвейерах с наклонной или комбинированной трассой, у которых возможно самопроизвольное движение ходовой части при случайном отключении электродвигателя или нарушении кинематической связи в передаточном механизме, устанавливают стопорное или тормозное устройство (храповый механизм или электромагнитный тормоз).
Синхронизация работы нескольких приводных устройств, установленных на одном конвейере, обеспечивается при малых скоростях применением электродвигателей с повышенным скольжением, при высоких скоростях (более 0,5 м/с) – применением специальных гидромуфт.
Передаточным механизмом привода служит один редуктор или редуктор с зубчатой или цепной передачей. На мощных и протяженных конвейерах устанавливают несколько приводов.
Натяжное устройство (НУ) конвейеров – винтовое или пружинно-винтовое устанавливают на концевых звездочках. Ход натяжного устройства принимают обычно 200–1000 мм в зависимости от шага t ц тяговой цепи.
Натяжные устройства выполняют с вращающимися и невращающимися осями; в первом случае для компенсации возможного перекоса тяговых цепей одну из натяжных звездочек устанавливают на оси на шпонке, другую свободно, что дает ей возможность самоустанавливаться.
Невращающиеся оси применяют обычно в пружинно-винтовых натяжных устройствах, так как возможные при этом перекосы не влияют на вращение звездочек.
Опорные конструкции или станины пластинчатых конвейеров выполняют в виде металлических сварных из стандартных прокатных профилей рам, среднюю часть изготавливают в виде отдельных секций металлоконструкции длиной 4–6 м.
Расчет пластинчатых конвейеров проводится в два этапа: предварительное (ориентировочное) определение основных параметров; поверочный расчет. Исходными данными для расчета являются:
- - производительность;
- - конфигурация трассы;
- - характеристика транспортируемого груза;
- - скорость движения полотна;
- - режим работы.
В соответствии с ГОСТ 22281-92 выбирается тип конвейера и тип настила. Настил применяется трех типов:
- - легкий - при насыпной плотности транспортируемого груза с
- - средний - при с= 1-2 т/м 3;
- - тяжелый - при с> 2 т/м 3.
Высота бортов h бортового настила для насыпных грузов выбирается из нормального ряда (по справочнику), для штучных грузов h = 100-160 мм.
Угол наклона конвейера зависит от типа настила и характеристики перемещаемого груза (табл. 2), выбранный угол наклона конвейера должен удовлетворять условию в?ц1-(7-10°), где ц1 - угол естественного откоса груза в движении.
Угол трения груза о настил
На настиле без бортов насыпной груз располагается по треугольнику (рис. 3) так же, как на ленточном конвейере с прямыми роликоопорами; В - ширина настила, b = 0,85В , ц - угол естественного откоса груза в покое (угол естественного откоса груза в движенииц1=0,4ц).
Рис. 3.
Площадь сечения насыпного груза на настиле без бортов
где h1 - высота треугольника;
с 2 - коэффициент, учитывающий уменьшение площади на наклонном конвейере (табл. 3).
Производительность конвейера
Qn=3600F1сv =648c2v сtgц1, (2)
где с - плотность груза, т/м 3;
v - скорость конвейера, м/с;
В п - ширина настила без бортов.
Таблица 3. Значения коэффициента с 2
Ширина настила без бортов
Производительность при настиле с бортами (рис. 4)
Qб=3600Fv с. (4)
Рис. 4. Типы бортовых настилов:
а - с подвижными бортами; б - с неподвижными бортами
Площадь сечения груза на настиле с бортами
F=F2+F3=0,25kвtgц1+Bбhш, (5)
где В б - ширина настила с бортами, м;
ш= 0,65-0,8 - коэффициент наполнения сечения настила.
Полученную ширину настила проверяют по условию кусковатости B?X2a+200 мм, где Х 2 - коэффициент кусковатости. Для сортированного груза Х 2 = 2,7; для рядового груза Х 2 = 1,7.
Окончательно выбранные значения ширины настила округляются до ближайших значений в соответствии с нормальным рядом.
Для штучных грузов ширину настила выбирают по габаритным размерам груза, способу его укладывания и количеству, при этом зазор между грузами должен составлять 100-300 мм.
Тяговый расчет. В ходе тягового расчета определяют силы сопротивления и натяжения цепей на отдельных участках трассы.
Максимальное натяжение цепей рассчитывается путем последовательного определения сопротивлений на отдельных участках, начиная от точки наименьшего натяжения.
Минимальное натяжение принимают равным не менее 500 Н на одну цепь (обычно S min= 1-3 кН).
Линейную силу тяжести настила с цепями q 0 (Н/м) определяют по справочникам и каталогам, обычно
где А - коэффициент, принимаемый в зависимости от типа и ширины настила.
Линейная сила тяжести груза (Н/м)
Максимальное статическое натяжение цепей
где L г и L х - длины горизонтальной проекции загруженной и незагруженной ветвей конвейера, м;
Н - высота подъема груза, м.
Знак "+" в формуле - для участков подъема, "-" - для участков спуска.
Полное расчетное усилие
S max = S ст + S дин, (9)
где S ст - статическое натяжение тяговых цепей, Н;
S дин - динамические нагрузки в тяговых цепях, Н.
Если тяговый элемент состоит из двух цепей, то расчетное усилие на одну цепь учитывается коэффициентом неравномерности ее распределения С н =1,6-1,8.
Расчетное усилие одной цепи
S расч = S max, двух цепей S расч = (1,5S max)/2.
Окружное усилие на звездочке
P=УW=Sст-S0, (10)
где S ст - наибольшее статическое усилие в тяговых цепях в точке набегания на приводные звездочки, полученное методом обхода по контуру, Н;
S 0 - натяжение цепей в точке сбегания с приводной звездочки, Н.
Мощность привода конвейера
где Q - производительность, т/ч;
L г - горизонтальная проекция длины, м;
щ0 - обобщенный коэффициент сопротивления движению.
Далее производится выбор двигателя, определение передаточного числа и выбор редуктора; определение фактической скорости движения и уточнение производительности; определение статического тормозного момента (для наклонных конвейеров); расчет тормозного момента; определение хода натяжного устройства.
Поверочный расчет включает уточненный тяговый расчет методом обхода по контуру; проверку выбранной тяговой цепи; проверку рассчитанной мощности привода; выбор типа натяжного устройства.
Пластинчатые конвейеры рассчитывают аналогично ленточным конвейерам.
Производительность определяют по формуле (192)
Q - 3,6 aFo^Y т
Где V - скорость леиты в м! сек
Fо - площадь сечения желоба в ж2; - коэффициент заполнения; У - насыпная плотность материала в кг!/л3.
При лотковой форме пластин площадь сечения материала на ленте может быть принята равной сечению лотка. Некоторое недо - заполнение лотка материалом учитывают, вводя в формулу коэффициент заполнения |) = 0,7-^0,8. При выборе ширины лоткового конвейера нужно учитывать не только производительность, но и крупность кусков, наибольший линейный размер которых для удобства загрузки и разгрузки не должен превосходить V3 ширины лотка. Высоту бортов лоткового полотна определяют исходя из потребной производительности конвейера. Обычно она составляет 120-180 мм.
Скорость движения пластинчатой ленты составляет 0,2- 0,6 м! сек в зависимости от конструкции цепи и характера перемещаемого материала.
Определять усилия в цепях пластинчатого конвейера и затем мощность двигателя в условиях, когда известны размеры деталей конвейера, удобнее всего методом обхода по контуру.
Натяжение сбегающей ветви в точке / (рис. 108) во избежание Провисания принимают равным 1000-2000 н (100-200 кг).
Если натяжение цепи в точке / равно Sb то натяжение в точке 2 равна S., где S> = Si |- W^о - сопротивления на участке 1 -2
S , ^1-2 к, (207)
Г!_г = Q () L (а/ cos .
Ширина настила при транспортировании штучных грузов должна удовлетворять условию
где b 1 - наибольший поперечный размер груза (рис. 8.3) мм; В 1 - запас ширины настила: для безбортовых конвейеров В 1 = 50...100 мм, для бортовых В 1 = 100...150 мм.
Высота бортов при транспортировании насыпных грузов выбирается из табл. 8.4 с учетом данных табл. 8.5.
Высота бортов h при транспортировании штучных грузов принимается 100...160 мм.
 | Полученные ширина настила и высота бортов должны быть округлены до ближайших размеров по ГОСТ 22281-76 (см. табл. 8.2). Цепи тяговые. Для пластинчатых конвейеров тяговые цепи выбираются согласно данным таблиц III.1.11...III.1.14. Шаг цепей назначается в зависимости от ширины настила (табл. 8.6). Скорость ходовой части (полотна) пластинчатых конвейеров выбирается в зависимости от ширины настила согласно рекомендациям табл. 8.7. Угол наклона. Наибольший угол наклона пластинчатого конвейера при транспортировании насыпных грузов выбирается по табл. 8.8. |
| Рис. 8.3. Расположение штучных грузов на настиле конвейера: а - при автоматической укладке; б - при ручной укладке |
| При номинальной ширине настила, мм | |||||||
Примечание. Предпочтительны размеры, помещенные между линиями.
Табл. 8.8. Наибольшие допустимые углы наклона пластинчатых конвейеров при транспортировании сыпучих грузов
* r - угол трения груза (настил в движении), град.
При этом необходимо, чтобы угол наклона конвейера
где j д - угол естественного откоса груза в движении, град [см. 4.6)].
Натяжное устройство. Ход натяжного устройства выбирается в зависимости от шага тяговых цепей (табл. 8.9).
Загрузочные воронки. Основные размеры загрузочной воронки для пластинчатых конвейеров (рис. 8.4) в зависимости от ширины настила можно принимать по табл. 8.10.
Условное обозначение пластинчатого конвейера. Условное обозначение стационарного пластинчатого конвейера общего назначения, согласно ГОСТ 22281-76, содержит наименование изделия («конвейер пластинчатый») обозначение типа конвейера и исполнения, ширину настила ходовой части (см) и обозначение стандарта.
Например, стационарный пластинчатый конвейер общего назначения бортовой волнистый (БВ), исполнения 1, с шириной настила ходовой части В = 800 мм обозначается:
Конвейер пластинчатый БВ-1-80 ГОСТ 22281-76.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ПЛАСТИНЧАТОГО КОНВЕЙЕРА
Ширина настила без бортов (м) при транспортировании насыпных грузов
где h - высота борта (см. параграф 8.2), м; y - коэффициент, характеризующий степень использования высоты борта, y = 0,65...0,8.
Полученная ширина настила уточняется согласно указаниям параграфа 8.2.
Тяговая сила конвейера (Н)
где F min - наименьшее натяжение цепей (см. параграф 5.2), Н; w - коэффициент сопротивления пластинчатого конвейера (табл. 8.12); q - погонная масса груза на конвейере [формулы (5.3) и (5.11)], кг/м; L - длина горизонтальной проекции загруженной части рабочей ветки конвейера, м; q х.ч - погонная масса ходовой части конвейера, кг/м; L г - длина горизонтальной проекции конвейера, м; Н - высота подъема груза, м; F б - сопротивление трения груза о неподвижные борта [формула (8.8)], Н; F п.р - сопротивление плужкового разгрузчика [формула (5.30)].
Табл. 8.11. Значения коэффициента k b [к формулам (8.4) и (8.5)]
Табл. 8.12. Значения коэффициента сопротивления w для пластинчатых конвейеров
* Большие значения принимаются при путях с центрирующими устройствами, предохраняющими цепь от сдвига.
** При работе в зимних условиях в неотапливаемом помещении или на открытом воздухе приведенные значения увеличиваются в 1,5 раза.
В формуле (8.6) знак плюс перед qH принимается при подъеме груза, знак минус - при его опускании.
Сопротивление трения насыпных грузов о неподвижные борта (Н)
где f - коэффициент трения насыпного груза о стенки борта (табл. 4.1); h p - рабочая высота борта (по высоте груза), м; r - насыпная плотность груза, т/м 3 (см. табл. 4.1); l б - длина бортов, м.
Погонная масса ходовой части конвейера определяется по каталогу.
Приближенно погонную массу (кг/м) ходовой части конвейера можно принять
где В - ширина настила, м; К - см. табл. 8.13.
Мощность на приводном валу конвейера (кВт)
Табл. 8.14. Значения коэффициента k 1 [к формуле (8.11)]
Мощность двигателя для привода конвейера определяется по формуле (6.19).
Максимальное статическое натяжение тягового органа
где F min - наименьшее натяжение тягового органа (1000...3000 Н).
где L - длина конвейера, м; z - число зубьев ведущей звездочки тяговой цепи; t - шаг тяговой цепи, м; k 1 - коэффициент приведения массы (учитывающий, что не все элементы конвейера движутся с максимальным ускорением, а также - влияние упругости цепи) (табл. 8.14).
При скорости полотна до 0,2 м/с динамические нагрузки на цепи можно не учитывать.
Расчетное натяжение тягового органа
Для одноцепного тягового органа F = F расч.
где k - коэффициент запаса прочности цепи: для горизонтальных конвейеров k = 6…8, с наклонными участками - k = 8...10.