16.10. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ КАЧАЮЩИХСЯ КОНВЕЙЕРОВ
16.10.1. Пример расчета качающегося инерционного конвейера
Рассчитать инерционный горизонтальный конвейер с переменным давлением груза на дно желоба для транспортирования агломерата железной руды с насыпной массой ρ= 1,8 т/м3. Производительность конвейера Q=.70 т/ч, длина L = 35 м (схема конвейера - см.рис. 15.2).
Амплитуду колебаний желоба а (равную радиусу кривошипа r) принимаем равной 15 мм, частоту вращения кривошипа – nKP= 320 мин-1 [см. пояснения к формулам (15.7) и (15.8)]. Примем угол направления колебаний (угол наклона упругих стоек) β = 30° (см: параграф 15.3).
Из табл. 4.1 найдем для агломерата железной руды коэффициент трения в покое по стали f0=0,8. По формуле (4.7) коэффициент трения груза в движении fд = (0,7...0,9) fo= (0,7...0,9)0,8 = 0,56...0,72; примем fд=0,6.
Проверим режим работы конвейера по условиям (15.7) и (15.8):
т. е. условия соблюдаются. При несоблюдении этих условий следует соответственно изменить частоту вращения кривошипа или его радиус.
Средняя скорость движения груза по формуле (15.9) vг= 0,21?320?0,015?0(6?tg30° = 0,35 м/с. Из формулы (5.13) требуемая площадь сечения желоба A = Bh = Q/(3600vρ)=70/(3600?0,35?1,8) = 0,031 м2. В соответствии с рекомендациями параграфа 15.4 примем высоту слоя груза в желобе h = 0,05 м. Тогда высота борта желоба hб = h/ψ = 0,05/0,5 = 0,1 м, где коэффициент заполнения сечения ψ = 0,5 (см. параграф 15.4). Требуемая ширина желоба B=A/h = 0,031/0,05 = 0,62 м.
Принимаем окончательно ширину желоба из стандартного ряда В = 630 мм и высоту hб = 100 мм (см. параграфы 15.2, 15.4).
Приняв КПД привода η = 0,85, по формуле (15.13) определяем мощность двигателя:
Из табл. III.3.2 выбираем двигатель с повышенным пусковым моментом типа 4АР160Э8УЗ мощностью 7,5 кВт при частоте вращения п = 730 мин-1.
Требуемое передаточное число привода (клиноременная передача) u = n/nкр=730/320 = 2,28.
16.10.2. Пример расчета вибрационного конвейера
Рассчитать горизонтальный двухтрубный (двухэлементный) динамически уравновешенный виброконвейер (см. рис. 15.3, б) для транспортирования агломерата железной руды с насыпной массой ρ=1,8 т/м3. Производительность конвейера Q = 150 т/ч, длина L = = 30 м, максимальная крупность куска груза amax=100 мм, минимальная amin = 50 мм.
Из пояснений к формуле (4.1) видно, что груз можно считать сортированным, так как amax/amin=100/50=2<2,5.
Из табл. 15.3 для двухтрубного конвейера тяжелого типа с эксцентриковым приводом (Q>50 т/ч и L>20 м) рекомендуемый коэффициент режима работы Г= 1,2...2,0; примем Г = 2. В табл. 15.4 рекомендуемая амплитуда колебаний трубы при эксцентриковом, приводе а = r = 4…8 мм; примем
а=4 мм.
Из формулы (15.4) угловая скорость возбудителя колебаний при α = 0 и среднем угле направления колебаний β = 30°
Частота вращения эксцентрикового вала nкр = 30w/π = 30?99,04/3,14 = 946 мин-1.
Скорость транспортирования из формулы (15.11)
Здесь коэффициент k1=1 (табл. 15.5) для кускового груза с размерами частиц 5...200 мм (в данном случае максимальный размер куска аmах= 100 мм).
Из формулы (5.13) требуемая площадь сечения груза в двух трубах A=Q/(3600vρ) = =150/(3600?0,297?1,8) =0,078 м2.
Требуемый диаметр одной трубы (см. параграф 15.4) при числе труб z = 2 и коэффициенте заполнения ψ = 0,5
Этот, диаметр трубы согласуется с международным стандартом ИСО1815-75 (см, параграф.15,2). Принимаем d=315 мм.
Проверка на кусковатость, грузов (см. 15.9) удовлетворительная, так как amax= 100 меньше d/3 = 315/3 = 105 мм. Частота собственных колебаний системы при резонансной настройке w0= w = 99,04 рад/c [пояснения к формуле (15.3)].
Общая масса колеблющейся части конвейера (одной трубы) вместе с грузом и прикрепленными к трубе частями [см. пояснения к формуле (15.3)] m = mт + mп+mгλ=900+50+2430?0,15= 1315 кг.
Принимаем массу трубы, m при ее толщине δт = 3 мм и плотности стали ρ=7800 кг/м3 m'T=qTL=23,16?30=694,8 кг.
Масса 1 м трубы qT = ρπdδT = 7800?3,14?0,315?0,003=23,16 кг/м; длина конвейера L = 30 м; масса трубы вместе с прикрепленными к ней частями mт=1,3тт=1,3?694,8≈900 кг (коэффициент 1,3 учитывает массу прикрепленных к трубе частей); масса части привода, связанная с трубой (в основном шатун и кривошип) mп≈50 кг;масса груза, находящегося в одной трубе, mГ=qГL = 81?30=2430 кг, где масса 1 м груза, находящегося в одной трубе, из формулы (5.14) qГ =Q/(2?3,6v) =150/(2?3,6?0,257) = 81 кг/м; коэффициент λ = 0,15 принят по рис. 2.49, при коэффициенте режима работы Г = 2.
Требуемую жесткость упругой системы найдем из формулы [см. пояснения к формуле (15.3)]
Суммарную жесткость упругой системы можно представить как сумму жесткостей рессор С1 больших С2 и малых С3 резинометаллических шарниров [см. пояснения к формуле (15.3)]:С=С1+С2+С3, отсюда жесткость рессор С1 = С - С2 - С3=129?105 – 16?105 - 8?105= 105?105 Н/м.
Для ориентировочных расчетов принимаем: число стоек в конвейере - 10 (по пять с каждой стороны), число больших резинометаллических, шарниров в одной стойке - 4, всего больших шарниров z=10?4=40;число малых резинометаллических шарниров z1 = 80 (по восемь в каждой стойке); приведенную жесткость одного большого шарнира = 4?104 Н/м [см. пояснения к формуле (15.3)] всех больших шарниров С2 = = 4?104?40 = 16? 105 Н/м одного малого шарнира С3 = 104 Н/м, всех малых шарниров С3 == 104 ?80 = 8 ?10б Н/м; количество рессор zp = 320.
Жесткость одной рессоры [см. пояснения к формуле (15.3)]
Приняв ширину рессоры b = 0,1 м, длину l=6,4 м, по формуле (15.1) определим ее толщину:
Принимаем δ = 5 мм.
По формуле (15.2) определим напряжение изгиба в месте заделки рессоры:
Здесь принято: а = 0,004 мм; коэффициент k3 = 0,68 (при резиновых прокладках между рессорами).
Усилие в шатуне при установившемся движении по формуле (15.3) при w0 = 0,2
Усилие в шатуне в начале пуска, когда w = 0 [см. (15.3)],
По этому усилию рассчитываются на прочность и жесткость элементы кривошипно-щатунного механизма.
Мощность электродвигателя для конвейера длиной более 10 м определяется по формуле (15.15):
Коэффициент транспортабельности груза kтр=1. (для кусковых грузов); k3=4,5; k4=3,5 (из табл.15.9).
Из табл. III.3.2 выбираем электродвигатель с повышенным пусковым моментом типоразмера 4АР1800М6УЗ мощностью 18,5 кВт при частоте вращения .975 мин-1. Передаточный механизм не требуется, так как частота вращения кривошипного вала (пKP=946 мин-1) и частота вращения двигателя отличаются незначительно.