Электрический расчет ленточного конвейера

6.1. Общие сведения.

Ленточный конвейер является наиболее распространенным механизмом непрерывного транспорта для перемещения сыпучих и штучных грузов (материалов).

В ленточных конвейерах лента одновременно выполняет функции несущего и тягового органа.

В конструкцию ленточного конвейера входят:

1) приводной барабан;

2) редуктор;

3) электродвигатель;

4) отводной барабан;

5) подвижные опорные ролики;

6) лента конвейера;

7) натяжной барабан;

8) натяжное устройство;

9) станция управления приводным двигателем.

Приводной барабан вместе с редуктором и электродвигателем образует приводную станцию.

Современные ЛК (ленточные конвейеры), работающие на открытых разработках полезных ископаемых обеспечивают производительность до 20000 т/час при скорости перемещения ленты примерно 6 м/сек. Суммарная мощность приводных станций достигает 3 - 4 мВт.

6.2. Особенности работы электропривода транспорта.

Лента с грузом, как правило движется в одном направлении с постоянной скоростью. Режим работы длительный диапазон регулирования скорости не более 2: 1. Транспортеры сооружают на открытом воздухе, в метах с повышенной запыленностью, с влажной либо агрессивной средой, в условиях резкого колебания температур.

Главная особенность в работе электропривода ленточного конвейера – это повышенный момент М_с при страгивании с места, особенно при страгивании груженого ЛК.

Непрерывность работы, с одной стороны является фактором, обеспечивающим высокую производительность механизма, а с другой требует простоты и высокой надежности как механической так и электрической части транспортера.

Наличие фрикционной связи между ЭД и грузонесущим органом требует от ЭД плавного пуска и торможения. В ЛК значительной протяженности ускорение ограничено до 0,2 – 0,3 м/сек² (лента играет волной при пусковых рывках, пружинит и может разрушиться). С этим явлением борются установкой нескольких ЭД вдоль трассы.

Применение много двигательного привода одновременно с улучшением динамики системы позволяет существенно уменьшить массу тянущего элемента и увеличить энергетические показатели, особенно для случаев работы ЛК с переменной нагрузкой.

При ограниченной величине ускорения необходимо сохранять движущий момент М в период пуска постоянным. В установках мощность 1000 квт и более предпочтительнее 2 – 3-х приводные системы привода.

В ЛК наиболее применимы АД с к.з. или фазным ротором. В АД с к.з. ротором регулирование скорости осуществляют изменением i редуктора, или применением многоскоростных АД.

Время пуска ЛК может достигать нескольких минут. Плавный пуск АД с фаз. Ротором достигают включением пусковых сопротивлений в цепь ротора (10 – 20 ступеней).

Для ограничения ускорения в АД с к.з. ротором включают сопротивление в цепь статора (как правило индуктивность). На рис. 6.1 приведена зависимость времени разгона ЛК от его длины.

Рис. 6.1.

6.3. Основной расчет.

Расчет электропривода ЛК начинают с изучения исходных данных и выбора кинематической схемы приводной станции и всего конвейера. Вычерчивается диаграмма натяжения тягового органа. А после определения сил действующих на тяговый орган рассчитывается и мощность электропривода, т.к. производительность и скорость движения задается в исходных данных. Затем выбранный двигатель проверяют по условиям перегрузки и по пусковому моменту ρ.

Пусть дан конвейер, изображенный на рис. 6.1,а.

Рис. 6.2.(а,б)

Диаграмма натяжения рабочего органа изображена на рис. 6.2,б.

Если производительность ЛК П кг/час, а скорость Vм/сек, то удельная масса полезного груза будет .

Тяговое усилие находят из эпюры сил, действующих в и=тяговом элементе. Эту эпюру строят вдоль развернутой трассы ЛК с учетом увеличения сил трения на участках с перегибами и действующих активных сил на подъемах и спусках трассы.

Сила сопротивления на горизонтальном участке равна

(6.1.)

т_ГР, т₀ – удельная масса груза и тянущего элемента;

ℓ - длина участка, м;

k – коэффициент трения.

Сила сопротивления на наклонном участке равна:

(6.2.)

α – угол наклона трассы.

Результирующее усилие, которое должен преодолеть приводной ЭД равен:

F_Н = F_ГОР + F_НАКЛ.

Зная предварительное натяжение F_щ и усилие на набегающем участке тягового органа, получим полезный момент на валу ЭД:

D – диаметр барабана приводной станции, (м);

I – передаточное число редуктора;

п – число приводных станций.

Статический момент сопротивления на валу ЭД с учетом потерь в редукторе и подшипниках приводного барабана:

(6.3)

Мощность приводной станции при статической нагрузке:

(6.4)

к₃ – коэффициент запаса 1,1 – 1,3.

Из каталога определяем номинальную мощность, близкую к статической.

При переменном графике нагрузки выбранный ЭД должен развивать момент, достаточный для преодоления максимально возможного момента нагрузки

т_g – коэффициент допустимой перегрузки ЭД

Для АД

Для ЭД постоянного тока т_g= (2 – 5)I_max/I_ном

Для АД с к.з. ротором необходима проверка по пусковому моменту:

М_{П ЭД} > М_С.П.

М_{П ЭД} – пусковой момент ЭД;

М_С.П – момент сопротивления при пуске ленточного конвейера.

М_С.П = М_СТ + М_ДИН

Силы трения возникают в подшипниках вращающихся элементов, в местах контакта роликов и катков с опорой, в тяговом элементе при его изгибах и вследствие значительной протяженности конвейера и большого количества движущихся масс составляют значительную часть суммарной статической нагрузки, а для горизонтальных конвейеров определяют всю статическую нагрузку электропривода.

Поэтому расчет сил трения при проектировании конвейеров следует выполнять весьма тщательно, т.к. именно эти силы определяют необходимую мощность и количество приводных ЭД.

Коэффициент трения к из формул (6.1), (6.2) довольно сложная величина. Обозначим ее С_п.

(6.5)

С_п – результирующая коэффициента сопротивления движению на линейном участке;

к_п = 1,1 – 1,3 - коэффициент учитывающий неточности в расчетах сил трения;

μ – коэффициент трения в подшипниках;

f – коэффициент трения качения роликов и катков;

D – диаметр ролика катка;

d – диаметр вала подшипника в роликах и катках.

Увеличения усилия на изгибе тягового элемента:

(6.6)

ξТ_Н.Б. – сила от изгиба тягового элемента, пропорциональная натяжению в набегающей точке Т_Н,Б,;

- сила трения в подшипниках блоков или роликов, пропорциональная равнодействующей сил N на данном участке конвейера.