Тяговая сила и мощность двигателя

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 S_нб и S_сб 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 W_гр > 0, то привод целесообразно располагать в голове конвейера (в), а при W_гр < 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 W_n > 0 тоже у привода в т. а, а при W_n < 0 в нижней точке обратной ветви (т.). При движении груза по наклону вниз и W_гр > 0, точка наименьшего натяжения на сбегающей ветви у привода (сх. в), а при расположении привода в хвосте (сх. г) и W_гр<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).