Расчет цепных элеваторов

Чтобы определить тяговое усилие по цепи, необходимо предварительно определить диаметр приводной звездочки, а затем окружное усилие по ней. Для этого необходимо задаться шагом цепи. Выбирают тяговые пластичные цепи типа ВР, чтобы избежать больших динамических усилий в цепи, не рекомендуется брать цепь с малым шагом. Шаг цепи t_ц должен быть кратным шагу ковша t в мм:

а) для глубоких и мелких ковшей

t t_ц

200 200

320 260-320

400 200

500 125-250

640 160-320

б) для ковшей с бортовыми направляющими t = t_ц.

При предварительном выборе цепи диаметр валика берут d = 20-44мм, разрушающую нагрузку цепи: для одноцепных элеваторов - Р_раз = (15 – 20)Р и для двуцепных - Р_раз = (7 – 10)Р, где Р – окружное усилие на приводной звездочке.

По выбранному шагу цепи выбирают предварительно цепь по справочнику с указанием следующих данных:

масса одного метра цепи q_ц = 2-3кг/м;

диаметр втулки d_в = d_вал+(1 – 2мм), м.

Средний диаметр приводной звездочки определяется по формуле:

Д_зв = t_ц/sin(180/z), м (32)

где z =6-8 – число зубьев звездочки.

Для наклонных элеваторов предполагается, что цепь перемещается по роликам на подшипниках качения, устанавливаемых на станине, а холостая свободно повисает по параболе.

Тогда постоянная масса тягового органа с ковшами:

q₁ = q_k/t + 2q_ц, кг (33)

В этой формуле цифра 2 показывает, что ковш висит на двух цепях, при одноцепном элеваторе она не учитывается.

Расчет на усилие, передаваемый цепью, определяется более уточненно, т.е. по точкам.

Для этого сначала по эмпирической формуле определяется усилие по холостой ветви цепи в точке 1 (рис.4), которое получается по предварительному натяжению цепи:

S_сум = 0, 2Р, кгс (34)

где Р – окружное усилие в кгс, определенное по формуле (11).

Откуда натяжение цепи в точке 1:

S₁ ≈ 0, 5S_сум, кгс (35)

При движении в цепи натяжение в точке 2 будет больше натяжения на величину сопротивления W¹/₂ от трения в подшипниках вала и в шарнирах цепи, а также от сопротивления зачерпывания сыпучего груза ковшами.

Сопротивление:

W¹/₂ = 2S₁[(d/D_зв) μ + μ ₁ (d_в/ D_зв)], кгс (36)

где: d ≈ 0, 2D_зв – диаметр натяжного вала в мм;

D_зв и d_в – диаметр звездочки и втулки у цепи в мм;

μ ≈ 0, 3 – коэффициент трения в шарикоподшипниках;

μ ≈ 0, 2 – коэффициент трения в шарнирах цепи.

Сопротивление зачерпывания W_зач будет равным для элеваторов с остроугольными ковшами и с ковшами с цилиндрическим днищем.

При элеваторах с остроугольными ковшами полагаем, что 75% материала попадает в ковши непосредственно, а 25% просыпается в башмак и зачерпывается ковшами. Сопротивление зачерпывания при ковшах в г (рис.5):

W_зач = 0, 25А_зач, кгс (37)

где: А_зач – работа, затрачиваемая на зачерпывание 1кг сыпучего груза ковшами. Определяется так же, как в формуле (30).

Q – погонная масса сыпучего груза в тяговом органе в кг/м.

Погонная масса сыпучего груза:

Q = q’ε γ, кг/м (38)

где составляющие величины те же.

Для элеваторов с расставленными ковшами сопротивление зачерпывания:

WØ _зач = υ А_зач < С (39)

Для элеваторов с бортовыми направляющими у ковшей, определяется сопротивление, затрачиваемое на гашение скорости V₁, падающего в ковш груза.

Принимая V₁ = 1м/сек, получим:

W_c = [0, 75П/3, 6gV] [(V² + V₁²)/2], кгс (40)

где: П – заданная производительность в т/час;

g – ускорение силы тяжести.

Тогда натяжение цепей в точке 2 у элеваторов с остроугольными ковшами составит:

S₂ = S₁+W¹/₂ + W_зач + W_c, кгс (41)

и с расставленными ковшами:

S₂ = S₁+W¹/₂ + W’_зач, кгс (42)

Натяжение цепей в точке 3 будет больше натяжения S₂ на величину сопротивления от подъема груженных ковшей. Для вертикальных элеваторов, цепных и ленточных:

S₃ = S₂+W²/₃ = S₂ + (q + q₁ )H, кгс (43)

где q и q₁ – погонные массы сыпучего груза и тягового органа с порожними ковшами кг.

Для наклонных цепных элеваторов:

S₃ = S₂+W²/₃ = S₂ + (q + q₁ )L(sinβ + Wd/Dcosβ), кгс (44)

где: W = 0, 06 – общий коэффициент сопротивления движения цепи по опорным роликам;

d₂/D₁ = 0, 2 – отношение диаметра цапфы к наружному диаметру опорных роликов при D₁≈ 10см, d₂ ≈ 2см и d₂/D₁ ≈ 0, 2.

Натяжение цепей в точке сбегания их с приводной верхней звездочки у вертикальных элеваторов:

S4 = S1 + q1H, кгс (45)

То же у наклонных элеваторов:

S4 = S1 + q1Lsin^β , кгс (46)

Сопротивление на верхнем криволинейном участке между точками 3 и 4 для цепных вертикальных и наклонных элеваторов составит:

W³/₄ = (S₃ + S₄) [(d/D_зв) μ +μ ₁(d_в/D_зв)], кгс (47)

Окружное усилие на приводной звездочке от статических сил для вертикальных и цепных элеваторов:

Р_ст = S3 – S4 + W³/₄, кгс (48)

где S3 и S4 – натяжение, определяемое для вертикальных элеваторов и для наклонных.

Определяется динамическое усилие, возникающее от неравномерного хода цепей:

S_дин = 3та, кгс (49)

где: а – ускорение, возникающее при набегании цепей на звездочку в м/сек;

m – масса цепей с ковшами и сыпучего груза в ковшах:

т = (q + q₁)L/9, 81, кгсек/м (50)

Для вертикальных элеваторов L заменяют Н.

Ускорение от неравномерного хода цепи определяется по формуле:

а = n²t_ц/180, м/с² (51)

где: t_ц – шаг цепи, м;

n – число оборотов звездочки, мин:

n = 60V/π ∆ _зв (52)

где: V – скорость цепи, м/сек;

∆ _зв – диаметр звездочки, м.

полное напряжение цепей в точке 3:

S = S_в S_дин (53)

где S_в – натяжение цепи для вертикальных элеваторов, определяемое ранее по формуле (43) и наклонных (44).

Запас прочности у цепи, когда ковш висит на двух цепях:

n = 2Р_раз / S ³ 10 (54)

При одноцепном элеваторе двойка из числителя исключается. Если окажется, что n < 10, то необходимо задаться более прочной цепью и произвести расчет заново.

Статистическая мощность N₁, необходимая для привода элеватора, определяется по формуле (10), в которой вместо Р необходимо поставить Р_ст. добавочный расход мощности, затрачиваемый на ускорение при неравномерном ходе цепи, определяется по формуле:

N₂ = [(α +2α 1)LV³] / [2x102z2t_цα ], кВТ (55)

Для вертикального элеватора подставляется Н. Тогда полная мощность для привода элеватора:

N = N₁ + N₂, кВт (56)

Мощность двигателя определяется по формуле (9). Электродвигатель и редуктор подбираются согласно рекомендациям, приведенным в конце расчетного ленточного конвейера. Передаточное число редуктора определяется по формуле (21), в которой число оборотов приводного вала определяется по формуле (22).

Таблица 2

Параметры строительных конвейеров

Таблица 3

Значение объемных весов и углов естественного откоса для различных материалов

Таблица 4