5.3. Порядок расчета винтовых конвейеров

Для расчета необходимы исходные данные такие же, как и для ленточного конвейера.

1.Расчет производительности винтовых конвейеров заключает­ся в определении диаметра винта D (5.2, 5.3) с учетом допускае­мой частоты его вращения n_max (5.4). При транспортировании кусковых материалов необходима проверка по гранулометрическому составу (5.5). Большее значение диаметра винта округляют до ближайшего по ГОСТ 2037-82 и уточняют частоту вращения n.

2.В ориентировочных расчетах мощность двигателя N_дв оп­ределяют по формуле (3.18) с использованием общего коэффициента сопротивления движению w (табл. 32).

3.При уточненных расчетах мощность двигателя N_дв вы­числяют по формуле (5.10) с учетом преодоления сопротивлений, свя­занных с подъемом груза на заданную высоту (5.6), сил трения груза о дно желоба (5.7), сил трения при проскальзывании винта относительно груза W₃ (5.8, 5.9).

4.Рекомендации по подбору электродвигателя и редуктора та­кие же, как и для ленточного конвейера.

Загрузочные устройства делятся на три типа: с принудительным, сложным и самотечным движением насыпного груза.

В загрузочных устройствах с принудительным движением груз перемещается под воздействием приводных устройств – питателей. Эти устройства имеют большие габаритные размеры и конструктивно сложны.

В загрузочных устройствах со сложным движением груз перемещается самотечно и принудительно (например, вибрационный питатель с направляющим вибролотком).

Рис. 23. Схема загрузочной воронки

В загрузочных устройствах с самотечным движением груз перемещается только под действием сил тяжести. К ним относятся воронки с затворами и без затворов, направляющие лотки прямолинейного и криволинейного профиля. Устройства с самотечным движением груза, состоящие из загрузочной воронки и направляющего лотка (рис. 23), не имеют приводных механизмов, просты по конструкции и применяются наиболее часто.

В большинстве случаев загрузка происходит у заднего концевого барабана. Загрузочное устройство должно обеспечивать центрирование и равномерное расположение груза по длине ленты; скорость подачи груза на ленту, близкую скорости движения ленты; формирование грузопотока в загрузочном устройстве, а не на ленте; исключение по возможности воздействия на ленту и роликоопоры массы поступающего груза; отсутствие завалов и рассыпания груза по сторонам; возможность регулирования скорости подачи груза.

Днище лотка воронки, воспринимающего удары струи загружаемого груза и направляющего его на ленту, устанавливается наклонно к ленте под углом , на 8÷10 больше угла внешнего трения груза о поверхность днища лотка (угол внешнего трения равен арктангенсу коэффициента внешнего трения). Лоток воронки входит внутрь направляющего лотка с наклонными бортами, опирающимися на ленту через вертикально расположенное к ленте уплотнение, нарезанное из резинотканевой ленты.

Параметры направляющего лотка в зависимости от ширины ленты приведены в табл. 22.

Размеры направляющего лотка загрузочного устройства Таблица 22

Ширина ленты, мм	Высота лотка (не менее), м	Длина лотка, м, при скорости ленты, м/с
		До 1,6	1,6 – 2,5	Св. 2,5
400	0,2	1,0	1,2	1,6
500	0,2	1,2	1,6	2,0
650	0,3	1,2	2,0	2,5
800	0,3	1,6	2,5	2,5
1000	0,4	2,0	2,5	2,5
В1 = 0,5В; В2 = (0,6 – 0,7)В

Под лентой в месте крепления на раме направляющего лотка с учетом рекомендаций подразд. 5.6 настоящего пособия устанавливается батарея желобчатых роликоопор, причем ближняя к концевому барабану роликоопора в этой батарее является переходной, остальные роликоопоры – рядовые.

Разгрузочные устройства. Материал с ленточных конвейерах разгружается через концевой барабан или в промежуточных точках трассы с помощью плужковых сбрасывателей и двухбарабанной сбрасы­вающей тележки.

П

Рис. 24. Схема разгрузочных устройств:

а – сбрасывающая воронка; б – плужковый сбрасыватель односторонний; в – двухсторонний; г – двухбарабанная сбрасывающая тележка

лужковый сбрасыватель представляет собой пластину, располо­женную перпендикулярно поверхности ленты (рис. 24). В плужковых сбрасывателях одностороннего действия (рис. 24 а) пластина установ­лена под углом 35÷40⁰ к продольной оси ленты. В сбрасывателях двухстороннего действия (рис 24 б) угол между пластинами равен 60⁰.

Сбра­сыватель односторон­него дейст­вия наибо­лее простой, но в месте разгрузки вследствие трения груза о ленту возникает дополните­льная сила, стремящая­ся сдви­нуть ее с роликоопор. В сбрасывателях двухстороннего действия сдвига ленты не происходит, но его конструкция сложнее, так как необходима уста­новка двух разгрузочных рукавов.

Для разгрузки материала в нескольких точках конвейера уста­навливают либо несколько стационарных откидных плужковых сбрасыва­телей, либо используют сбрасыватель, установленный на подвижной тележке. Тележка перемещается под лентой по рельсам, расположенным по бокам вдоль конвейера. На тележке под лентой располагают прямые роликоопоры или настил, с помощью которых лента под плужком выпрям­ляется, а над лентой на стойках закрепляют плужок.

В двухбарабанном разгрузочном устройстве на тележке 1 (рис. 24 г) ставят два отклоняющих барабана 2 и прямые направляющие роли­коопоры. Лента, последовательно огибая барабаны, верхней рабочей поверхностью касается нижнего барабана, для того чтобы на ленте не напрессовывались прилипшие частицы груза, под верхним барабаном установлена вращающаяся щетка или скребок. Материал через верхний барабан разгружается в воронку 3 и по двум боковым рукавам 4 направляется в бункера, расположенные под конвейером.

При использовании индивидуального привода для двухбарабанной сбрасывающей тележки он должен развивать тяговое усилие

, (4.9)

где W_бт – сопротивление движению ленты на барабанной тележке; G_бт – ее вес; w^// = 0,03÷0,04 коэффициент сопро­тивления движению тележки по рельсам.

Для предотвращения буксования тележки должно соблюдаться условие

, (4.10)

где f – коэффициент трения скольжения колес по рельсам; n и n₁ – соответственно общее число и количество ведущих колес.

О

Рис. 25. Очистные устройства

а – скребок; б – щетка

чистные устройства. Для сухих и влажных, но не липких гру­зов для очистки ленты от остатков материала используют прижимные cкребки (рис. 25 а).

Для липких материалов применяют вращающиеся щетки (рис.25 б) с приводом от вала приводного барабана через промежуточную звездочку или от электродвигателя. Щетка к барабану прижимается с помощью контргруза.

Станина конвей­ера состоит из про­дольных балок, на ко­торых закрепляются верхние и нижние роликоопоры, и усилен­ных рамных конструк­ций для размещения привода и натяжной станции. Продольные балки станины опира­ются на периодически расставленные стойки, которые закрепляются на полу помещения.

Опорные металлоконструкции подразделяются на следующие основные узлы: опора приводного барабана, секции средней части, опора натяжного устройства. Примеры опорных металлоконструкций конструкций ленточных конвейеров даны в [2, 4, 8].

Контрольные и предохранительные устройства.

Контрольные при­боры ленточных конвейеров на заводах по переработке торфа выведены на центральный пункт управления. Кнопки включения и выключения двигателя расположены в месте нахождения обслуживающего персонала. Кроме этого, вдоль конвейера протягивают трос, соединенный с пу­тевыми выключателями, для аварийной остановки конвейера.

4.1.2. Расчет производительности

При расчете параметров производительности ленточного конвейера определяют ширину ленты.

Расположение груза на ленте зависит от формы поддерживающих роликов грузовой ветви. Чтобы материал не просыпался, ширина ленты конвейера должна быть больше основания слоя материала (рис. 26):

Рис.26. Схема расположения груза на ленте конвейера с роликоопорами: а – однороликовая; б – двухроликовая; в – трехроликовая

,м. (4.11)

Площадь поперечного сечения груза F (м²) на плоской лен­те представляет собой равнобедренный треугольник (рис. 26 а) с уг­лом при основании φ_д и равна

. (4.12)

Угол естественного откоса в движении принимают равным φ_д = 0,35φ в связи с растеканием материала на ленте при ее набега­нии на роликоопоры.

Для желобчатой двухроликовой опоры (рис. 26 б)

.

В случае использования желобчатой трехроликовой опоры площадь поперечного сечения материала также прямо пропорциональна члену (0,9B-0,05)².

Тогда, согласно формулам (3.5) и (4.11, 4.12), производительность ленточного конвейера равна

, (4.13)

где к_n– коэффициент, учитывающий степень подвижности (угол естественного откоса) и форму поперечного сечения груза (табл. 23); к_β – коэффициент снижения производительности наклонных конвей­еров (рис. 27) [8].

Отсюда необходимая ширина ленты

. (4.14)

М

Рис. 27. Зависимость коэффици­ента к_β от угла установки конвейера

аксимально допустимая скорость ленты при разгрузке через головной барабан зависит от характеристики груза и ширины ленты (табл. 24) [8].

На брикетных заводах транспортирование грузов с большими скоростями может вызвать интенсивное пыление, поэтому при транспортировании сухих пылевидных грузов (торф, уголь) не рекомендуется принимать скорость ленты более 1,6 ÷ 2 м /с.

Рассчитанную по формуле (4.14) ширину ленты округляют до ближайшего значения по ГОСТу и проводят соответствующую корректировку скорости транспортирования груза.

Таблица 23

Роликоопоры	Коэффициент кn при угле естест­венного откоса в движении φд, град			Роликоопо­ры	Коэффициент кn при угле естествен­ного откоса в дви­жении φд, град
	15	20	25		15	20	25
Однороликовая Двухроликовая α = 15° α = 20°	250 500 570	330 580 615	420 660 660	Трехроликовая α = 20° α = 30° α = 45°	470 550 635	550 625 690	640 700 750

При транспортировании грузов, содержащих куски, принятая по производительности ширина ленты должна быть проверена по гра­нулометрическому составу:

, (4.15)

где к_г – коэффициент, учитывающий гранулометрический состав для груза;

к_г = (2,7÷3,2) – несортированного; к_г = (3,3÷4) – сорти­рованного.

Большее значение ширины ленты, полученное с помощью выражений (4.14) и (4.15), округляют до ближайшего значения по ГОСТ 20-85.

Таблица 24

Характеристика транспор­тируемого груза	Скорость ленты конвейера vм/с при ширине B, мм
	400-500	650	800	1000	1200
Пылевидные сухие, пылящие Хрупкие, кусковые, крошение которых снижает их качество Зернистые и порошкообразные, в том числе рыхлые вскрышные породы Мелкокусковые, a^/ ≤60 мм	1,0 1,25 1,6 1,6	1,0 1,6 2,5 2,0	1,0 2,0 3,15 2,5	1,25 2,0 4,0 3,15	1,25 2,5 4,0 4,0

4.1.3. Тяговый расчет конвейера и мощность привода

Исход­ные данные для тягового расчета: длина конвейера L и отдельных его участков, угол наклона β, характеристика тран­спортируемого груза (ρ, a^/, влажность, абразивность), про­изводительность Q, скорость движения ленты υ и ее ширина B, тип роликоопор, условия эксплуатации.

Погонную нагрузку q_гр от материала определяют, преобра­зуя формулу (3.1):

. (4.16)

Масса 1 м длины вращающихся частей роликоопор равна соответствен­но для груженой и для порожней ветвей.

Массы вращающихся частей роликоопор и можно определить по каталогам заводов-изготовителей или приближенным формулам [8]:

для трехроликовой опоры

, (4.17)

для однороликовой опоры

, (4.18)

где A_m и Б_m – коэффициенты для роликов легкого, среднего и тяжелого типов: 8 и 9; 10 и 10; 15 и 12 соответственно.

Погонную нагрузку от ленты приближенно определяют в зависи­мости от ширины ленты конвейера:

, (4.19)

или при известной толщине ленты δ_л, вычисленной по формуле (2.1);

, (4.20)

где δ_л – толщина ленты, мм; В – ширина ленты, м; 1,1 – плотность ленты, т/м³.

Ориентировочный тяговый расчет производится с использовани­ем обобщенного коэффициента к_g, учитывающего все сосредоточенные сопротивления движению: на барабанах, местах погрузки, разгрузки и др.

Сопротивления движению соответственно на грузовой и порожней ветвях равны

,

, (4.22)

где L_г – длина конвейера по горизонтали.

В формуле (4.21) следует принимать знак «плюс» при подъеме ма­териала, «минус» – при спуске, а в формуле (4.22) – наоборот.

Величина коэффициента к_g зависит от длины конвейера [8]:

Длина конвейера, м	6	10	20	30	40	50	80	100	200
кg	6	4,5	3,2 2,8	2,8	2,6	2,2	1,9	1,75	1,45

Коэффициент сопротивления движению w_гр на грузовой ветви при трехроликовых опорах в зависимости от условий эксплуатации можно принять следующим:

Условия работы конвейера	Легкие	Средние	Тяжелые	Очень тяжелые
Длина конвейера, м до 100 м включительно более 100 м	0,02 0,018	0,025 0,022	0,035 0,032	0,045 0,042

Для порожней ветви коэффициент сопротивления w_пор для тех же условий работы соответст­венно равен: 0,018; 0,022; 0,03; 0,04.

ллриС помощью формул (4.21) и (4.22) можно вычислить сопротивле­ния на грузовой и порожней ветвях прямолинейного наклонного конвей­ера. Для конвейера, имеющего наклонный и горизонтальный участки, эти формулы соответствующим образом преобразовывают (см. п. 3.3).

Определив W_гр и W_пор, вычисляют тяговое усилие на при­водном барабане:

(4.23)

и мощность двигателя

, (4.24)

где к_з = 1,0÷1,2 – коэффициент запаса установочной мощности.

Тяговое усилие на приводном барабане можно выразить через усилия в точках набегания S_нб и сбегания S_сб с приводного бара­бана (3.21). С другой стороны, S_нб и S_сб взаимосвязаны уравне­нием Эйлера (4.4).

Решая совместно уравнения (3.21), (4.4) и (4.23) вычисляют величину максимального натяжения тягового органа

(4.25)

и по нему производят расчет ленты на прочность, определив количе­ство прокладок i_n (4.1) и ее толщину δ (2.1).

Загрузочное устройство конвейера.

Загрузочные устройства делятся на три типа: с принудительным, сложным и самотечным движением насыпного груза.

В загрузочных устройствах с принудительным движением груз перемещается под воздействием приводных устройств – питателей. Эти устройства имеют большие габаритные размеры и конструктивно сложны.

В загрузочных устройствах со сложным движением груз перемещается самотечно и принудительно (например, вибрационный питатель с направляющим вибролотком).

φ, φ_д – углы естественного откоса соответственно в покое и движении;

р_в , р_бок – соответственно вертикальное и боковое давление, Н/м²;

ω – угловая скорость приводного органа, рад/с;

ψ – коэффициент использования объема (площади поперечного сечения) грузонесущего органа.