Для определения полной величины тяговой силы на конвейере с тяговым органом пользуются методом последовательного обхода по контуру или по точкам сопряжений прямолинейных и криволинейных участков контура трассы. Разбив контур на участки и пронумеровав точки сопряжения, начиная от точки сбегания тягового органа с привода к точке набегания, находят последовательно натяжения во всех точках.
Во всех случаях удобно начинать обход контура от точки наименьшего натяжения в обе стороны к приводу. Величина наименьшего натяжения устанавливается в зависимости от типа конвейера.
При определении натяжения во всех точках контура пользуются общим правилом расчета: натяжение тягового элемента в каждой последующей по ходу точке контура равно натяжению в предыдущей точке в сумме с сопротивлением на участке между этими точками.
Таким образом:
т.е. в общем виде
При обходе контура против хода тягового элемента натяжение в каждой последующей точке равно разности между величиной натяжения в предыдущей точке и силой сопротивления на данном участке:
Общее тяговое усилие на приводном барабане (звездочке) равно разности Sнб и Sсб натяжений набегающей и сбегающей ветвей с привода
По максимальному натяжению выбирают гибкий тяговый элемент (ленту, цепь, канат), а по общему тяговому усилию определяют потребную мощность двигателя
где W0 – тяговое усилие в кН;
V – скорость тягового элемента в м/с;
- КПД передаточного механизма
Характер изменения величины натяжения тягового элемента по контуру можно изобразить графически в виде диаграммы натяжений (рис. 8.4) (рассмотрим в ленточных конвейерах) или в виде эпюры натяжений непосредственно на контуре конвейера.
Рис. 8.4. Диаграмма натяжений
Лекция 5
При передаче торговой силы трением привод целесообразно располагать в точке контура, где имеется естественное повышение натяжения - обычно после участка с наибольшим сопротивлением. Отсюда для простых схем горизонтального или наклонного конвейера с движением груза вверх, привод следует устанавливать в голове, т.е. в конце грузовой ветви.
Если же движение груза по наклону вниз и общее сопротивление на грузовой ветви Wгр > 0, то привод целесообразно располагать в голове конвейера (в), а при Wгр < 0, то в хвостовой части конвейера (г). Для последнего случая, если W0 > 0, то двигательный режим, а если W0 < 0, то генераторный режим электродвигателя. Наименьшее натяжение тягового элемента на горизонтальном конвейере всегда у привода по сбегающей ветви (т. а). На наклонном конвейере с движением вверх при Wn > 0 тоже у привода в т. а, а при Wn < 0 в нижней точке обратной ветви (т.). При движении груза по наклону вниз и Wгр > 0, точка наименьшего натяжения на сбегающей ветви у привода (сх. в), а при расположении привода в хвосте (сх. г) и Wгр<0 - в конце грузовой ветви.
. Динамика конвейеров
При пуске конвейеров (кроме статических) возникают дополнительные кратковременно действующие динамические нагрузки, необходимые для преодоления инерции движущихся масс и сопротивлений при трогании с места ходовой части конвейера.
Кинематика тяговых цепей
Звёздочка вращается с постоянной угловой скоростью и зубья звёздочки 1, 2, 3 входят последовательно в зацепление с шарнирами тяговой цепи (рис. 9.2). Время поворота звёздочки на центральный угол является периодом зацепления.
Рис. 9.2. Схема движения цепи по звездочке
Окружная скорость зуба V0= R тоже постоянна. Скорость цепи, считая её движение поступательным:
где - переменный угол, образуемый радиусом О1 и осью О
Таким образом, скорость цепи за период поворота звёздочки на угол , соответствующий одному шагу цепи tц изменяется по закону косинусоиды при изменении угла
Ускорение цепи за тот же период меняется по закону синусоиды
Максимальное ускорение цепь достигает при
Принимая и получим абсолютное значение максимального ускорения
. Диаграмма скорости и ускорения тяговой цепи
Динамические усилия в тяговых цепях
Динамические усилия Sg, возникающие в тяговых цепях ввиду неравномерности их движения, пропорциональных в общем случае ускорению и массе груза и движущихся частей конвейера (F = ma). Наиболее опасным по величине динамических усилий будет момент входа шарнира цепи в зацепление с зубом приводной звёздочки, когда ускорение имеет максимальную положительную величину. Так как происходит мгновенное (ударное) приложение динамической нагрузки к цепям, то необходимо ввести коэффициент динамичности Кg=2.
Тогда динамическое усилие:
где М –масса, принимающая участие в движении;
а – ускорение цепи.
При длине конвейера L, общий вес груза и движущихся элементов установки будет:
Практически максимальное ускорение не может быть передано мгновенно движущимся массам конвейера и груза, поэтому в расчёте учитывают только часть массы, участвующую в создании динамического усилия. Эту часть массы называют приведённой массой - Мпр.
где - коэффициенты участия соответственно для груза и тяговой цепи.
Тогда
Величина устанавливается на основе многократных опытных данных. Для скребковых конвейеров = 0,3 - 0,5; для пластинчатых конвейеров = 0,8 - 0,9; для ковшовых элеваторов =1 (Данные Штокмана И.Г.) и =1.
В соответствии с нормами ВНИИПТМАШа рекомендуется:
= 1 при L < 25
= 0,75 при L = 25-60 м и =1
= 0,5 при L > 60 м
При расчёте весьма коротких конвейеров (толкателей, питателей) широко пользуются формулой, но она даёт чрезмерно завышенное значение динамического усилия ( =1, а Кg=3).