Przenośnik zgrzebłowy - obliczenia

Transkrypt

1 Przenośnik zgrzebłowy - obliczenia Katedra Maszyn Górniczych, Przeróbczych i Transportowych Przenośnik zgrzebłowy - obliczenia Dr inż. Piotr Kulinowski pk@imir.agh.edu.pl tel. (67) 0 7 B- parter p.6 konsultacje: poniedziałek

2 iteratura. Antoniak J.: Urządzenia i systemy transportu podziemnego w kopalniach. Wyd. Śląsk. Katowice 990.

3 Obliczanie podstawowych parametrów przenośnika zgrzebłowego W zakres podstawowych obliczeń parametrów przenośnika zgrzebłowego (Redlera) w ruchu ustalonym, o zadanej wydajności, długości i nachyleniu, wchodzą: obliczenie oporów ruchu materiału transportowanego i łańcucha ze zgrzebłami. obliczenie mocy napędu i dobór silnika. określenie maksymalnych sił rozciągających cięgno (łańcuch) i dobór jego parametrów wytrzymałościowych

4 Punkty obwiedni Obliczenie siły rozciągających w łańcuchu rozpoczynamy od ustalenia charakterystycznych punktów na obwodzie cięgna (łańcucha). v

5 Punkt v Jako punkt,, oznacza się miejsce, w którym można określić wymaganą wartość siły rozciągającej. Przyjmuje się, że do zapewnienia poprawnej współpracy łańcucha ogniwowego z kołem łańcuchowym wymagana jest siłą od 5 do 0 kn. Zatem w przypadku jak na rys., punkt będzie stanowić miejsce zbiegania łańcucha z koła gniazdowego napędzającego łańcuch. Następny punkt,, na obwodzie cięgna wyznacza się w miejscu, które określi odcinek -. Na jego długości charakter oporów ruchu nie zmienia się np. w wyniku zmiany kąta nachylenia, współczynnika tarcia, masy itp.

6 Siły w charakterystycznych punktach na obwodzie cięgna Siły w charakterystycznych punktach na obwodzie cięgna określa ogólny wzór: S = n S n Wn n () gdzie: S n siła rozciągająca cięgna (łańcuch) w punkcie n W n n - opór ruchu cięgna i materiału na odcinku od n- do n Korzystając ze wzoru () otrzymamy następujące siły rozciągające w charakterystycznych punktach obwodu cięgna: S = 5 0 kn S = S W kn S = S W kn S = S W kn v

7 Opory ruchu Opory ruchu W oraz W, które wpływają na wartość sił rozciągających cięgno, wynikają z sił tarcia i składowych stycznych sił ciężkości materiału transportowanego oraz łańcucha i zgrzebeł. Przyjmujemy następujące oznaczenia: ł masa jednego metra łańcucha wraz z zgrzebłami [kg/m] u masa urobku (materiału transportowanego) znajdującego się na jednym metrze przenośnika [kg/m]. Wartość u można obliczyć z zależności : u Qm =.6 v gdzie: Q m wydajność masowa przenośnika [t/h] v prędkość urobku (łańcucha) [m/s] f współczynnik oporu ruchu łańcucha i zgrzebeł o dno rynny. /0,5 0,5/ f współczynnik oporu ruchu materiału transportowanego o dno rynny. Przy transporcie po stalowych rynnach można przyjąć: Y dla węgla f = 0, 0,6 Y dla drewna (trociny) f = 0,8 Y dla grafitu w proszku f = 0, 0, Y dla torfu w kawałkach f = 0, 0,7 Y dla ziarna zbóż f = 0, 0,6 długość przenośnika [m] - kat nachylenia przenośnika [ ] g przyspieszenie ziemskie [m/s ]

8 Rozkład sił w cięgnie przenośnika zgrzebłowego na odcinku Masę cięgna skupiono w punkcie A i ma ona wartość równą: gł Siły składowe oporów ruchu, które zwiększają siłę w punkcie,, przyjmujemy ze znakiem, siły składowe zmniejszające siłę w punkcie przyjmujemy ze znakiem -. W = f ł ł g cos g sin S = S f g cos g sin ł ł v A f ł g cos ł g sin ł g ł g cos

9 Opór ruchu na bębnie zwrotnym - Na odcinku -, na którym łańcuch zmienia kierunek ruchu o 80, określenie analityczne oporów ruchu jest trudne ze względu na złożoność zjawisk występujących w tym miejscu i dlatego w uproszczonych obliczeniach przyjmujemy że opory ruchu na tym odcinku powiększają siłę S o 5% w stosunku do wartości siły S. Siłę S wyznaczamy z następującej zależności: S W S ( 0,0 0,05) = (,0,05) = S W = S

10 Rozkład sił w cięgnie przenośnika zgrzebłowego na odcinku Rozkład sił w cięgnie przenośnika zgrzebłowego na odcinku u g sin u g cos ł g ł g sin ł g cos f ł g cos f u g cos u g v sin sin cos cos = g g g f g f W u ł u ł sin sin cos cos = g g g f g f S S u ł u ł

11 Opór ruchu na bębnie napędowym - Na odcinku, na którym łańcuch zmienia kierunek ruchu na kole łańcuchowym o 80, określenie analityczne oporów ruchu jest tak samo trudne jak na odcinku i dlatego w uproszczonych obliczeniach przyjmujemy że opory ruchu na tym odcinku wynoszą 6% 0% sumy sił na końcach przedziału, czyli siły S i S, zatem: W ( S ) ( 0,06 0, ) = S

12 Wykres sił w cięgnie Na podstawie wyznaczonych sił na możemy przedstawić wykreślnie wartości sił w cięgnie w dowolnym punkcie trasy przenośnika N C B P Ponieważ zmiana wartości sił miedzy punktami i jest liniową funkcją długości przenośnika, można wierzchołki wektorów sił w punktach, i, połączyć linią prostą, Uzyskana obwiednia umożliwia określenie siły rozciągającej cięgno w dowolnym punkcie np. w punkcie B będzie to siła, której wartość reprezentuje długość odcinka BC

13 Obliczenie mocy napędu Moc silnika,,ns niezbędną do ustalonej pracy przenośnika wyznaczamy na podstawie znanych wartości oporów ruchu lub sił rozciągających cięgno oraz prędkości cięgna. N s P v = 000 η [kw] P = W W W W W = S S [N] gdzie: N s znamionowa moc silnika [kw] P siła napędowa równoważąca opory ruchu przenośnika [N] v prędkość liniowa cięgna [m/s] η - sprawność napędu η = η p η sh η p sprawność przekładni (0,9 0,95) η h sprawność sprzęgła hydrodynamicznego (0,96 0,97)

14 Dobór mocy silników Po wyznaczeniu niezbędnej mocy silnika należy dobrać silnik z katalogu o mocy równej lub większej od obliczonej wartości,,n s. Należy jednak pamiętać, że dobrany silnik o mocy większej niż niezbędna może przy przeciążeniach spowodować wystąpienie w cięgnach sił większych niż założone w obliczeniach. Należy zatem sprawdzić jaka maksymalna siła w cięgnach, w ruchu ustalonym może pojawić się dla dobranej z nadmiarem mocy silnika.

15 Maksymalna siła w łańcuchu S max = k p n S N dob η 000 v gdzie: S max - maksymalna siła w cięgnie nabiegającym na bęben czołowy[n] N dob - sumaryczna moc napędu czołowego [kw] η - sprawność napędu n - liczba cięgien(łańcuchów) v -prędkość liniowa cięgna [m/s] k p. -współczynnik nierównomierności obciążenia pasm łańcuchów kp. = gdy n= kp. =,0 gdy n= kp. =,0,08 gdy n=

16 Dobór łańcucha Na podstawie obliczonej maksymalnej siły rozciągającej dobieramy łańcuch z katalogu korzystając ze nierówności: S max S k zr [N] gdzie: S zr katalogowa siła zrywająca łańcuch [N] k współczynnik bezpieczeństwa k = 6 Wartość współczynnika k zależy miedzy innymi od sposobu rozruchu napędu.

17 Przenośnik zgrzebłowo-rurowy rurowy Zależność na opory ruchu w warstwy materiału sypkiego można przedstawić w najogólniejszej postaci: w = π(d d ) γ m h ( µ cos sin) e µkd hsgn( D d gr = arctan( µ ) gdzie: kąt nachylenia rynny względem poziomu, który należy uwzględnić ze znakiem: przy ruchu warstwy materiału w górę, - przy ruchu warstwy materiału w dół, gr -kąt graniczny (ujemny), przy którym w = 0, D - średnica wewnętrzna rury (rynny), m d - średnica cięgna, m h -długość warstwy transportowanego materiału, m µ -współczynnik tarcia materiału o rynnę, γ m -ciężar właściwy materiału, ϕ k = tg (5 ) współczynnik charakteryzujący właściwości materiału ϕ -kąt tarcia wewnętrznego materiału, gr )