Проектування стрічкового конвеєра

Траса конвеєра

Трасу конвеєра необхідно прокладати за найкоротшою відстанню та з найменшою кількістю її перегинів [10].

При транспортуванні сипких вантажів на підйом та використанні гладких стрічок найбільш допустимі кути нахилу конвеєра слід приймати відповідно додатка В.

Максимально допустимі кути нахилу конвеєру при транспортуванні вантажів на спуск слід приймати на 6 - 8° менш у порівнянні з наведеними у таблиці, при цьому у всіх випадках вони повинні бути не більш 12°.

Для конвеєрів з кутами нахилу (підйому та спуску), які перевищують вищевказані значення, слід застосовувати спеціальні стрічки.

Мінімально допустимі радіуси випуклих та увігнутих (у повздовжньому профілю) ділянок конвеєру слід визначати за спеціальною методикою у залежності від типу стрічки та її ширини, кута нахилу бокових роликів, типу натяжного пристрою, величини натягу стрічки та кута нахилу конвеєра.

Повздовж позамайданчикових конвеєрних стрічок слід передбачати будівництво патрульних автомобільних доріг з під’їздами до навантажувальних, перевантажувальних та розвантажувальних вузлів.

Перетинання конвеєрних стрічок з залізничними, автомобільними дорогами та іншими комунікаціями слід проектувати під прямим чи близько до нього кутом. В окремих випадках при відповідному обґрунтуванні допускається приймати кут перетинання не менш 30°.

Відстань по вертикалі від нижчої точки конвеєрної галереї чи естакади повинна бути:

- до головки рейки залізничної колії - 5,5 м;

- до верху покриття автомобільної дороги та вулиці – не менш 5 м, а при висоті автомобілів, які обертаються, більш 4 м – не менш висоти автомобіля плюс 1 м;

- до поверхні землі на ділянках незабудованої території - не менш 2,5 м.

При перетинанні конвеєрними стрічками водотоків отвір мостів та труб слід визначати за розрахунковою витратою та рівням води з імовірністю перевищення для мостів та труб зі строком служби:

- 20 років та більш - 1:50 (2 %);

- менш 20 років - 1:33 (3 %).

4.2.2 Розрахунок конвеєра

Розрахунковими параметрами конвеєрного транспорту є:

- годинна продуктивність;

- швидкість руху конвеєрної стрічки;

- ширина конвеєрної стрічки;

- довжина конвеєрної стрічки;

- тип конвеєрної стрічки;

- окружне (тягове) зусилля на привідному барабані;

- потужність приводу конвеєру.

Розрахункова продуктивність стрічкового конвеєра (конвеєрної лінії) визначається за формулами:

 

м³/год (4.18)

 

т/год (4.19)

 

де V_п, Q_ск – заданий розрахунковий вантажопотік, відповідно м³/год та т/год;

к_н – коефіцієнт нерівномірності завантаження конвеєрної лінії;

к_в – коефіцієнт використання конвеєрної лінії за часом, який дорівнює відношенню фактичного часу роботи конвеєра до планового у зміну; к_в = 0,7…0,95;

к_Г – коефіцієнт готовності конвеєрної лінії;

n – число конвеєрів у лінії, n = 1;

Для стаціонарного конвеєра к_Г = 0,96, тобто кⁿ_Г = 0,96¹ = 0,96.

Величина коефіцієнта нерівномірності завантаження конвеєрної лінії залежить від характеру організації вантажопотоку.

При рівномірному вантажопотоці к_н = 1…1,2.

При нерівномірному вантажопотоці величина коефіцієнта нерівномірності визначається за графіком подачі вантажу на конвеєр.

Визначення довжини конвеєра. Довжина похилої частини конвеєра визначається висотою розміщення бункера, з якого здійснюється завантаження залізничних вагонів, та вибраним кутом нахилу конвеєра, який повинен бути близьким до максимальних значень, які допускаються для переміщення заданого вантажу.

Довжина підземної горизонтальної частини повинна бути дещо (2…4 м) більше відстані від середини штабеля [11] до його межі у напрямку до бункера, надземної – дещо більше відстані від краю до центра навантажувального бункера (1…3 м). Висота підйому похилої частини конвеєра в даному курсовому проекті приймається на 0,5 м вище бункера та з урахуванням заглиблення на 2 м відносно поверхні землі.

Вибір швидкості руху стрічки. Значення швидкості руху стрічки вибираються в залежності від властивостей вантажу, який транспортується, та особливостей конструкції конвеєра: ширини та типу стрічки, типу розвантажувального устрою, кута нахилу конвеєра.

Швидкість стрічки конвеєра повинна вибиратися з наступного ряду: 0,25; 0,315; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3 м/с. Допускається застосовувати швидкості менш 0,25 м/с. Відхилення швидкостей від вищевказаних допускається в межах ±10 %.

Рекомендовані швидкості стрічок конвеєрів для транспортування різних насипних вантажів по горизонталі або на підйом при відсутності на конвеєрі устроїв проміжного розвантаження наведені в таблиці 4.1.

Ширина стрічки конвеєра повинна бути не менше значення, розрахованого за формулою:

 

, мм (4.20)

 

де k_б – коефіцієнт, який дорівнює 2,0 для рядового вантажу та 3,3 для сортованого вантажу;

а_max – максимальна крупність кусків матеріалу, що транспортується, мм.

 

Таблиця 4.1 – Швидкість стрічки конвеєрів

Характеристика вантажів, які транспортуються	Швидкість стрічки, v, м/с, при ширині стрічки B, мм
300 - 500
Пилоподібні та порошкоподібні сухі, що пилять
Крихкі кускові, кришіння яких знижує їх якість	1,25	1,6	1,6	1,6			2,5	2,5
Дрібнокускові (розмір куска до 80 мм)	1,6		2,5	3,15				6,3
Середньокускові (розмір куска до 160 мм)	1,6	1,6		2,5	2,5	3,15
Середньокускові (розмір куска161 - 350 мм)	-	-	1,6	1,6		2,5	3,15
Крупнокускові важкі (розмір куска більш 350 мм)	-	-	-	-			2,5	3,15
Зернові (зерно)	1,6	2,5	3,15					6,3
Овочі, фрукти, коренеплоди	0,8	0,8

 

При наявності на конвеєрі барабанних розвантажувачів з механічним пересуванням швидкість стрічки повинна прийматися не більш 2 м/с.

При наявності на конвеєрі плужкових розвантажувачів швидкість стрічки повинна прийматися не більш 1 - 1,6 м/с.

При транспортуванні насипних вантажів на спуск швидкість стрічки не повинна перевищувати 1,6 м/с.

Визначення ширини стрічки. При транспортуванні насипних вантажів ширина конвеєрної стрічки визначається за формулою:

 

м (4.21)

 

де C – коефіцієнт площі розтину вантажу на стрічці, який залежить від кута нахилу конвеєра до горизонту β, кута природного укосу вантажу у спокої ρ та кута нахилу бокових роликів (таблиця 4.2);

v – швидкість стрічки конвеєра, м/с;

γ – насипна щільність вантажу (додаток В), т/м³;

Отримане значення ширини стрічки округлюємо в більший бік до найближчого з ряду 300, 400, 500, 650, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000 (мм).

 

Таблиця 4.2 - Коефіцієнт площі розтину вантажу

 

Кут укосу ρ, °	Кут нахилу конвеєра β, °
0 - 10	11 - 15	16 - 18	19 - 22
Кут нахилу бокових роликів (роликоопор), °

Примітка. Коефіцієнт C для плоских стрічок приймається в два рази менш, ніж для стрічок з роликоопорами, які мають кут нахилу бокових роликів 20°.

Визначення геометричних параметрів конвеєрної лінії. Мінімально допустимі радіуси опуклих ділянок конвеєрів з гумовотканинними стрічками приймають в залежності від ширини стрічки та кута нахилу бокових роликів за таблицею 4.3.

 

Таблиця 4.3 – Мінімальні радіуси опуклих ділянок

 

Кут нахилу бокових роликів, °	R 1min м, при ширині стрічки B, мм
	3,5
			7,5

Мінімально допустимі радіуси опуклих ділянок конвеєрів з гумовотросовими стрічками визначаються за формулою:

 

, (4.22)

 

де k ₁ - коефіцієнт, який залежить від відношень натягу стрічки S у верхній точці кривої при встановленому русі, до допустимого натягу стрічки (таблиця 4.4).

 

Таблиця 4.4 - Значення коефіцієнту k ₁

 

Кут нахилу бокових роликів, °	Коефіцієнт k1

 

Мінімально допустимі радіуси увігнутих ділянок конвеєрів (рисунок 4.2) визначають за формулою:

 

, (4.23)

 

де k₂ – коефіцієнт, який враховує тип натяжного пристрою (таблиця 4.5);

k₃ – коефіцієнт, який враховує кут нахилу конвеєра (таблиця 4.6);

S – натяг стрічки у верхній точці кривої при завантаженій повністю горизонтальній ділянці та не завантажених криволінійній та похилій ділянках при встановленому русі:

 

S = (q _г + q _л + q' _р) l·w (4.24)

 

де q_Г - величина лінійних навантажень від маси вантажу, даН/м;

q_л - величина лінійних навантажень від маси стрічки, даН/м;

q’_р - величина лінійних навантажень від часток роликоопор верхньої гілки конвеєра, даН/м;

l – довжина горизонтальної ділянки конвеєра (рисунок 4.2), м;

w - коефіцієнт опору руху стрічки по роликоопорам.

Рисунок 4.2 - Розрахункова схема ділянки конвеєра

при визначенні радіуса R ₂

 

Середня величина лінійних навантажень (даН/м) від маси стрічки та часток роликоопор, які обертаються, для наближених розрахунків наведені в таблиці 4.7.

 

Таблиця 4.5 – Значення коефіцієнту k₂

Вид стрічки	Коефіцієнт k2 для натяжного устрою
вантажного	гвинтового, пружинного, лебідкового
Гумовотканинна	1,2	1,4
Гумовотросова	1,3	1,5

 

Таблиця 4.6 – Значення коефіцієнту k₃

β, °	0 – 8	9 - 12	13 - 15	16 - 18	19 - 21	22 - 24
k3		1,04	1,07	1,1	1,15	1,17

 

Таблиця 4.7 - Середня величина лінійних навантажень, даН/м

Ширина стрічки, мм	q л	q' р	q" р
	3,6	7,8	2,2
	4,6	8,2	2,7
	5,9	9,6
		19,2
		22,2	8,5
	16,8	26,6	12,2
	19,6
	26,7	33,5
	33,4	62,5	28,5

Величини коефіцієнтів опору руху стрічки по роликоопорам w наведені в таблиці 4.8.

Таблиця 4.8 - Величини коефіцієнтів опору руху стрічки по роликоопорам w

Довжина конвеєра, м	Умови експлуатації
легкі	середні	важкі	дуже важкі
влітку	взимку	влітку	взимку
До 100 включно	0,02	0,025	0,035	0,045	0,04	0,055
Більше 100	0,018	0,022	0,032	0,042	0,036	0,05

Наближений тяговий розрахунок. Наближений метод тягового розрахунку зводиться до визначення зусилля на привідному барабані, а також зусиль збігання та набігання у конвеєрній стрічці на привідному барабані.

Величина зусилля на привідному барабані при завантаженій стрічці конвеєра визначається за формулою:

 

, даН (4.25)

 

де k_Д - коефіцієнт додаткових опорів, визначається за графіком на рисунку 4.3;

k_Д - додатковий коефіцієнт, що приймається залежно від довжини конвеєра L за таблицею 4.9.

L_Г - довжина горизонтальної проекції конвеєра, м;

Н – висота підйому вантажу конвеєром, м;

q"_р - величина лінійних навантажень від часток роликоопор нижньої гілки конвеєра, даН/м;

У формулі (4.25) для значення ± q _Г· H знак плюс приймається при русі вантажної гілки стрічки на підйом, знак мінус – при русі вантажної гілки стрічки на спуск.

Рисунок 4.3 - Графік зміни коефіцієнта додаткових опорів k_Д

 

Таблиця 4.9 – Значення додаткового коефіцієнту k’_Д

L, м	До	100-	150-	200-	300-399	400-499	500-	600-	≥ 800
k’ д		1,04	1,13	1,15	1,31	1,35	1,42	1,47	1,53

 

Лінійне навантаження (даН/м) від маси вантажу на стрічці визначається за формулою:

 

, даН (4.26)

 

де Q_к – розрахункова продуктивність конвеєра, т/год;

g – прискорення сили тяжіння, g = 9,81 м/с² ;

v – швидкість руху стрічки конвеєра, м/с.

 

Розрахунковий натяг гілки стрічки (даН), яка набігає на привідний барабан, визначається за формулою:

 

, даН (4.27)

 

де e = 2,72 – основа натуральних логарифмів;

P - зусилля на привідному барабані, даН;

μ – коефіцієнт, приймається за таблицею 4.10;

α – кут охоплення стрічкою привідного барабану, рад.

Приймаємо α = 200⁰ = 3,5 рад.

 

Для двохбарабанного приводу:

 

, (4.28)

 

де α' и α" - кути охоплення стрічкою першого та другого привідних барабанів, рад.

 

Розрахунковий натяг гілки стрічки, яка збігає з привідного барабана, визначається за формулою:

 

, даН(4.29)

 

Таблиця 4.10 – Значення коефіцієнту μ

Поверхня привідного барабана	Стан поверхонь стрічки та барабана, які стикаються	Атмосферні умови	Умови експлуатації^1	Коефіцієнт тертя стрічки о поверхню барабана
Сталева або чавунна, без футеровки	Чисті	Сухо	л	0,35
Пильні	Сухо	с	0,3
Забруднені:
вугіллям, піском^2	Волого	в, дв	0,2
глиною^3	Волого, морозно	в, дв	0,1
Футерована гумою	Чисті	Сухо	л	0,5
Пильні	"	с^4	0,4
Забруднені:
вугіллям, піском^2	Волого	с^4, дв, в	0,25
глиною^3	Волого, морозно	т, дв	0,15

Продовження таблиці 4.10

 

Поверхня привідного барабана	Стан поверхонь стрічки та барабана, які стикаються	Атмосферні умови	Умови експлуатації1	Коефіцієнт тертя стрічки о поверхню барабана
Футерована прогумованою стрічкою без обкладки	Чисті	Сухо	л	0,45
Пильні	Сухо	с	0,35
Забруднені:
вугіллям, піском^2	Волого	с^4, в, дв	0,25
глиною^3	Волого, морозно	в, дв	0,1
^1 л - легкі, с - середні, в - важкі, дв – дуже важкі. ^2 Не липкі вантажі ^3 Липкі вантажі, які знижують коефіцієнт тертя, сніг, лід. ^4 При вологості навколишнього повітря до 65% та при значній вологості вантажу, який транспортується

 

Визначення потужності привода. Потужність на валу привідного барабана (кВт) визначається за формулою:

 

, кВт (4.30)

 

Розрахункова потужність двигуна привода конвеєра визначається за формулою:

 

, кВт (4.31)

де к = 1,1 - 1,2 (менша величина береться при N _б > 50 кВт);

η_П - ККД привода, приймається в межах 0,8 - 0,92.

По отриманій величині N_е вибирається двигун найближчої більшої потужності.