7. Определение производительности и количества

подъемно-транспортных и погрузочно-

разгрузочных машин

Количество подъемно-транспортных и погрузочно-разгрузочных машин определяют только применительно к машинам циклического действия (кранам, погрузчикам, электроталям и т.д.).

Потребная производительность этих машин определена ранее (разд. 4) при расчетах интенсивности внутрискладских часовых грузопотоков . Для определения числа машин циклического действия сначала определяют их производительностьq_мв конкретных условиях работы на складе, т/ч:

, (70)

где t- время одного цикла работы подъемно-транспортной машины,

мин (определяется по формулам (72) - (75) в зависимости от

типа машины);

- вместимость грузозахватного устройства (грейфера, ковша), м³,

находится в пределах 0,50...8,0 м³ и принимается по техничес-

ким характеристикам машины;

f - коэффициент заполнения грузозахватного устройства грузом

(принимают f = 0,7...0,9);

- объемная масса сыпучего груза, т/м³(прил. 1).

Продолжительность цикла машины циклического действия, мин, в общем виде определяется по формуле:

, (71)

где - коэффициент совмещения операций в цикле работы подъем-

но-транспортной машины (перемещение моста крана, подъем

груза, перемещение грузовой тележки крана и т. п.), он при-

нимается в пределах 0,1...0,3 в зависимости от типа маши-

ны и условий работы;

t_i - продолжительностьi-й элементарной операции в цикле, (дви-

жения моста крана, подъем груза и т. д.), мин;

n - число элементарных операций, из которых состоит цикл работы

подъемно-транспортной машины, включая рабочие движения

с грузом и холостые без груза (число таких движений в цикле

достигает 10 - 12);

t₀ - время на захват и разгрузку груза, мин.

Формула (71) приобретает более конкретный вид при расчете времени цикла машин определенного типа с учетом технологии работы на складе. На рис. 16 показана схема движения грейфера козлового крана, обеспечивающая перемещение сыпучего груза из приемных траншей в основной штабель.

Рис. 16. Схема движения грейфера козлового крана к расчету

продолжительности его цикла t_к:

1-8 - элементарные операции в цикле; L_м - пролет моста

крана; Н_ш - высота штабеля сыпучего груза

47

В число элементарных операций в цикл работы козлового крана входят:

1 - захват сыпучего груза грейфером;

2 - подъем грейфера с грузом;

3 - передвижение грейферной тележки по мосту крана;

4 - опускание груженого грейфера на штабель;

5 - раскрытие грейфера и высыпание груза в штабель;

6 - подъем порожнего грейфера со штабеля;

7 - движение по мосту тележки с порожним грейфером;

8 - опускание порожнего грейфера в приемную траншею.

Время цикла козлового грейферного крана, мин

(72)

где - время зачерпывания сыпучего груза грейфером, мин

(принимают t_з.г = 0,15...0,20 мин);

- средняя высота подъема грейфера с грузом, м; принимают

= 2...8 м в зависимости от условий перегрузки, высоты

штабеля и т. п.);

- скорость подъема груза, м/мин; принимается по техничес-

кой характеристике крана; ориентировочно допускается

принимать = 15...20 м/мин;

- среднее расстояние передвижения грузовой тележки крана в

цикле при перемещении груза, м; принимают в зависимости

от ширины пролета моста крана и других условий;

- скорость движения тележки по мосту, м/мин; принимается

по технической характеристике крана; ориентировочно мо-

жно принимать = 20... 60 м/мин;

- среднее расстояние передвижения крана в цикле переме-

щения груза, м; поскольку мостовые и козловые краны

обычно работают в установочном режиме, т. е. с установкой

крана в одной позиции на несколько циклов и работой толь-

ко грейферной тележкой, расстояние передвижения крана в

цикле, независимо от размеров складской площадки, прини-

мают не более 10...15 м;

- скорость движения крана по подкрановым путям, м/мин; при-

нимается по технической характеристике крана; ориентиро-

вочно можно принимать = 30...80 м/мин для козловых и

= 80...120 м/мин для мостовых кранов;

- средняя высота опускания грейфера на штабель перед разгру-

зкой, м; принимают = 1...2 м;

- продолжительность раскрытия грейфера и высыпания из него

груза, мин; принимают = 0,15 мин.

Все средние расстояния перемещения грузозахватного органа (грейфера) по горизонтали ,и по вертикалиопределяют по следующим формулам:

(73)

где l _max- максимально возможное перемещение грузозахватного ор-

гана (механизма) в соответствующем направлении, м;

l _min- минимально возможное перемещение грузозахватного орга-

на (механизма) в том же направлении, м.

Коэффициент 2 перед скобкой в формуле (72) учитывает, что операции перемещения грузовой тележки, крана, подъема и опускания грейфера повторяются в цикле 2 раза: один раз с груженым грейфером, второй раз - с порожним.

При определении расстояний перемещений грузозахватного органа (механизмов) в цикле одновременно выбирают (или уточняют) основные геометрические характеристики крана: величину пролета, высоту подъема грузозахватного органа, а при расчетах времени цикла и производительности - другие параметры: грузоподъемность, скорости движения механизмов и др.

Продолжительность цикла стрелового крана, мин:

(74)

где - средний угол поворота стрелы крана при перегрузке груза,

град;

- частота вращения стрелы крана , об/мин; принимают ориен-

тировочно = 1,5...2,0 об/мин, точнее - по технической

характеристике крана;

- средняя величина изменения вылета стрелы крана при пере-

мещении груза, м;

- скорость горизонтального движения грузозахвата при измене-

нии вылета стрелы крана , м/мин; принимается по техниче-

ской характеристике крана; допускается ориентировочно

принимать = 20...40 м/мин.

Остальные величины в формуле (74) определяют аналогично величинам в формуле (70).

Продолжительность цикла ковшового погрузчика, мин:

(75)

где - время зачерпывания груза ковшом, мин; принимаютt _з.г =

0,15...0.20 мин;

- среднее расстояние перемещения груза погрузчиком, м; при-

нимается исходя из компоновки и размеров склада;

- эксплуатационная скорость движения погрузчика, м/мин; прини-

мают = 50...150 м/мин в зависимости от расстояний пере-

движения и типа погрузчика;

R- радиус поворота погрузчика, м; принимаютR = 4...6 м в зави-

симости от типа погрузчика;

- малая скорость движения погрузчика на поворотах, м/мин; при-

нимают = (0,6...0,8);

- число поворотов погрузчика в цикле на 90^о при движении с

грузом;

- средняя высота подъема груза при разгрузке, м; принимают

по технической характеристике погрузчика с учетом условий

работы погрузчика на складе;

- скорость подъема ковша погрузчика, м/мин; принимается по

технической характеристике погрузчика; допускается ориенти-

ровочно принимать = 10...20 м/мин;

- коэффициент совмещения операций подъема и опускания ко-

вша с передвижением погрузчика; принимают = 0,1... 0.3.

- время разгрузки ковша, мин; принимают= 0,15 мин.

Коэффициент 2 перед квадратной скобкой в формуле (75) показывает, что операции передвижения, разворота погрузчика и подъема ковша выполняются в цикле два раза: один раз при движении с грузом, второй - при обратном движении без груза.

Потребное количество подъемно-транспортных машин циклического действия каждого типа для переработки внутрискладских грузопотоков, интенсивности которых были рассчитаны ранее (разд. 4), определяют по формуле:

, (76)

где q_м- производительность машины, т/ч, вычисляется по формуле (67);

- коэффициент использования оборудования по времени; при-

нимают = 0,85...0,90;

- часовая интенсивностьi-го грузопотока, перерабатываемого

машинами данного типа (количество которых определяется),

т/ч (вычислена в разд. 4, при расчетах внутрискладских часо-

вых грузопотоков).

Нецелое число машин, полученное по формуле (76), округляют в большую сторону до целого числа.

8. Определение параметров транспортирующих

машин и устройств

На складах для перемещения грузов из транспортирующих машин непрерывного действия наиболее широко применяются различные виды конвейеров (ленточные, пластинчатые, скребковые, винтовые и др.), а также пневмотранспортные установки.

Конвейеры устанавливаются по трассе перемещения грузов по одному на каждый участок и их общее количество определяется только видом трассы транспортирования. Участком трассы является прямолинейный отрезок трассы (горизонтальный, вертикальный, наклонный).

Пневмотранспортные установки имеют один непрерывный с разветвлениями трубопровод, форма которого определяется трассой перемещения груза.

Необходимые параметры транспортирующих машин непрерывного действия определяются только с учетом грузопотока, который нужно перемещать по трассе движения грузов. Для этого используют требуемую производительность по рассматриваемому грузопотоку, которая была вычислена на этапе расчетов внутрискладских грузопотоков (см. разд. 4). Решают обратную задачу, используя общую формулу производительности, справедливую для всех конвейеров с тяговым органом:

, (77)

где Q- производительность конвейера на рассматриваемом этапе пе-

реработки сыпучего груза, т/ч;

F- площадь поперечного сечения груза на конвейере, м²;

V - скорость движения груза по конвейеру, м/с;

с - коэффициент, зависящий от угла наклона конвейера; ориенти-

ровочно принимается с = 0,8 при=20^о, с= 0,9 при

=10^оис= 1,0 при= 0^о (горизонтальный конвейер);

- объемная плотность сыпучего груза (см. прил. 1).

При проектировании конвейеров конкретных типов (ленточного, скребкового и др.) площадь поперечного сечения груза на грузонесущем

органе конвейера Fвыражают через параметры конвейера (ширину ленты, ширину и высоту скребков и т.п.). Затем, считая производительность

конвейера известной, решают обратную задачу: определяют эти парамет-

ры, скорость движения Vтягового органа и самого груза.

8.1. Определение параметров ленточного конвейера

Для ленточного конвейера с желобчатой лентой, у которого крайние ролики наклонены под углом 20^о,F =. Тогда общая формула (77) приобретает вид:

, (78)

или

(79)

В этом выражении производительность конвейера Q, т/ч, и объемная плотность сыпучего груза, т/м³, известны, а параметры конвейера: ширина лентыВ, м, скорость движения лентыV, м/с, неизвестны. Коэффициент c, зависящий от угла наклона конвейера, принимают, зная способ установки конвейера по общей компоновке склада. Получается уравнение с двумя неизвестнымиВиV. Поскольку сразу его решить невозможно, задаются скоростью движения ленты в пределахV= 0,60...3,15 м/с и определяют потребную ширину ленты конвейера, м:

(80)

Полученную по этой формуле ширину ленты конвейера выражают в миллиметрах и округляют до ближайшей большей стандартной ширины ленты из ряда 500, 650, 800, 1000, 1200 мм и т. д. до 2400 мм.

2. Определение параметров пластинчатого

и скребкового конвейеров

Параметры пластинчатого конвейера определяют аналогично параметрам ленточного конвейера, а параметры скребкового конвейера - из формулы:

, (81)

где Q - производительность конвейера, т/ч;

b, h - ширина и высота скребка, м; ширину скребка принимают в

пределах b = 0,2...1,2 м, высоту h= 0,1...0,4 м;

f- коэффициент заполнения транспортного желоба (лотка) гру-

зом; принимают f = 0,6...0,8;

V- скорость движения тяговой цепи, м/с; принимаютV= 0,2...1,0

м/с;

- объемная плотность сыпучего груза, т/м³;

с- коэффициент, учитывающий уменьшение производительности

при увеличении угла наклона конвейера; принимают: с=

0,8...0,9 при =0...20^о,с= 0,5...0,8 при=90...60^о).

Задаваясь скоростью движения тяговой цепи V, определяют размеры скребкаb иhили, задаваясь размерами скребка, определяют скорость движения тяговой цепи.

8.3. Определение параметров винтового конвейера

Для определения параметров винтового конвейера используют формулу его производительности:

(82)

где Q - производительность винтового конвейера, т/ч;

D - диаметр винта, м; принимают из стандартного ряда: 0,100;

0,125; 0,200; 0,250; 0,300; 0,400; 0,500 м;

- частота вращения винта, об/мин; принимают= 40...60

об/мин;

t- шаг винта, м; принимаютt= 0,8D;

- объемная плотность сыпучего груза, т/м³(см. прил. 1);

f - коэффициент заполнения транспортного желоба (лотка) гру-

зом; принимают f = 0,3...0,5;

с- коэффициент, учитывающий угол наклона конвейера к гори-

зонтали, град; принимают с= 1,0...0,5 при=0...90^о.

Задаваясь шагом tи диаметром винтаD, определяют частоту вращения винтаили, задаваясь шагомtи частотой вращения винта, определяют диаметр винтаD.

8.4. Определение мощности привода конвейеров

Мощность привода для любых конвейеров определяют по формулам:

при Р,кг

(83)

при Р,Н

, (84)

где N- мощность электродвигателя привода конвейера, кВт;

Р - усилие, которое должен развивать привод конвейера для пре-

одоления всех сопротивлений;

V- скорость движения тягового органа, м/с;

- КПД электропривода конвейера; принимают= 0,8...0,9;

k₃- коэффициент запаса мощности, учитывающий дополнительные

неучтенные сопротивления; принимают k₃= 1,15...1,20.

При наличии промежуточных сбрасывающих устройств у ленточного конвейера в общую мощность, вычисленную по формулам (83), (84), добавляют еще 10 кВт на самоходную разгрузочную тележку и по 0,4 кВт на каждый плужковый сбрасыватель.

Усилие, которое должен развивать привод конвейера, определяется через вес груза на конвейере и сопротивления движению тягового органа и груза, кг:

, (85)

где L- длина конвейера по осям концевых барабанов, м;

q_г- вес груза в расчете на 1 м длины конвейера, кг;

q_т- вес 1 м длины тягового органа, кг; принимают: для ленточного

конвейера q_т= 6...7 кг приВ = 650 мм,q_т= 15...18 кг при

В = 800 мм; для скребкового конвейераq_т= (0,5...0,8)q_г;

для пластинчатого конвейера q_т= 90...110 кг;

- угол наклона конвейера к горизонтали, град (см. прил. 1);

w- приведенный коэффициент сопротивления движению тягово-

го органа; принимается: для ленточных конвейеров w =

0,04...0,05; для пластинчатых конвейеров w = 0,1...0,3; для

скребковых конвейеров w = 0,6...1,0.

Мощность привода конвейера может быть также определена по приближенной формуле, которая не учитывает, однако, собственного веса тягового органа, и поэтому в ней коэффициент запаса k₃следует принимать больше, чем при расчете по формулам (83) и (84):

(86)

где N- мощность электродвигателя привода конвейера, кВт;

Q- производительность конвейера, т/ч;

L_г- горизонтальная проекция длины конвейера, м, по осям кон-

цевых барабанов;

Н - высота подъема груза конвейером, м, по осям концевых

барабанов;

k₃- коэффициент запаса мощности, учитывающий дополнитель-

ные неучтенные сопротивления; принимают k₃= 1,3...1,4.

При наличии промежуточных сбрасывающих устройств на конвейере их мощность учитывают так же, как пояснено выше.

8.5. Определение параметров пневмотранспортных установок

При проектировании систем пневмотранспорта определяются следующие параметры:

d - диаметр трубопровода, мм;

G_в- расход воздуха, кг/с;

р_п- перепад давления воздуха по концам трассы трубопровода,

МПа;

N - мощность электродвигателя вакуумного насоса или компрес-

сора, кВт.

Для определения диаметра трубопровода сначала рассчитывают приведенную длину трассы

(87)

где n- число прямолинейных участков транспортного трубопровода;

l_i - длинаi-го прямолинейного участка трубопровода, м;

m- число криволинейных участков и поворотов трассы (колен);

l_j- эквивалентная длина участков, соответствующихj-му поворо-

ту или колену в трубопроводе, м; при расчетах для горизон-

тальных криволинейных участков принимается: l_j=2..3 м

при R/d = 3;l_j=3...5 м приR/d , равном 2 или 5;l_j=5...7 м

при R/d , равном 1 или 10 (R- радиус поворота, м,d - диа-

метр трубопровода, м); для вертикальных перегибов

, где- эквивалентная длина горизонтального по-

ворота того же радиуса;

k- число переключателей на трассе;

l_п- эквивалентная длина для переключателя, м; в расчетах при-

нимают l_п= 8 м.

Далее определяют скорость движения воздуха на конце транспортного трубопровода, м/с

(88)

где С- коэффициент, учитывающий крупность частиц транспортируемо-

го материала; принимается С = 10...16;

- объемная плотность сыпучего груза, т/м³ ( см. прил. 1);

- коэффициент, учитывающий действительную плотность частиц

материала; принимают: для глины - 1,6...1,8; для извести

порошкообразной - 2,0...2,6; для минерального порошка -

2,1...2,7; для цемента - 2,7...3,5;

- коэффициент, зависящий от свойств транспортируемого мате-

риала; для цемента принимают = (2...3)10⁵.

Внутренний диаметр трубопровода определяем из условия обеспечения необходимой скорости воздуха v_вв конце трубопровода, м

(89)

где Q- потребная производительность, т/ч (вычисляется при расче-

тах внутрискладских грузопотоков, см. разд. 4);

- плотность условно стандартного воздуха при нормальном

атмосферном давлении и температуре +20 ^оС, кг/м³; прини-

мают =1,2 кг/м³;

- расходная концентрация смеси груза с воздухом, кг/с груза

на кг/с воздуха, определяемая по графику ( рис. 17).

Полученный по формуле (89) внутренний диаметр трубопровода в метрах переводят в миллиметры и округляют до ближайшего меньшего стандартного диаметра труб, изготавливаемых промышленностью, из ряда наружных диаметров: 133, 140, 146, 152, 159 мм; толщина стенки трубы 4,5 и 5 мм.

Расход воздуха по весу, кг/с

(90)

Расход воздуха по объему, м³/с

(91)

Рис. 17. Зависимость расходной концентрации смеси груза с воздухом

от скорости воздуха в конце трубопровода v_в

Величина перепада давления воздуха по концам трассы трубопровода пневмотранспортной установки зависит от сопротивлений движению аэросмеси, которые трактуются как потери давления. Потери давления в трубопроводе имеют место вследствие сопротивления движению аэросмеси по горизонтальным и закругленным поворотным участкам p_н.К ним добавляются инерционные потериp_д, связанные с сообщением перемещающемуся грузу рабочей скорости. Отдельно определяются потери давления воздуха при подъеме на вертикальных (наклонных) участках трассы трубопроводаp_в.

Суммарные потери давления в трубопроводе (необходимый перепад давления), МПа

(92)

Здесь p_м - потери давления в загрузочном (разгрузочном) устройстве;

p_м= 0,005...0,010 МПа.

Потери давления в трубопроводе вследствие сопротивления движению аэросмеси по горизонтальным и закругленным поворотным участкам

(93)

Здесь p₀ - потери давления при изотермическом движении чистого

воздуха;

С₃ - опытная константа;С₃ = 0,1...0,075 (для грузов большей

плотности принимаются меньшие значения);

a - соотношение плотностей частиц груза и воздуха;

, где_в - плотность частиц груза,

кг/м³; принимается - 1,2 кг/м³;

g - ускорение свободного падения,g= 9,8 м/с²;

Потери давления при изотермическом движении чистого воздуха

(94)

где G_в - расход воздуха по весу, кг/с;

R - универсальная газовая постоянная,R= 29,3;

T- абсолютная температура окружающей среды, град;

 - коэффициент сопротивления; для труб диаметров 150, 175 и

200 мм  соответственно - 0,016...0,020; 0,015...0,018 и

0,014...0,016;

L_пр - приведенная длина трубопровода, м;

F - площадь поперечного сечения трубопровода, м²;

d - диаметр трубопровода, м;

p _к = 0,105 МПа - давление на конце трубопровода.

Инерционные потери давления

(95)

где  - показатель относительной скорости движения частиц груза;

для обычных грузов = 0,35...0,85, пылевидных - 0,60...0,85.

Потери давления в вертикальных (наклонных) участках трубопровода

(96)

Требуемая мощность на привод компрессора (вакуумного насоса),

кВт

(97)

где V_в - расход воздуха по объему, м³/с;

 - КПД привода компрессора (вакуумного насоса); принимают

 = 0,8...0,9.