5 Расчет ленточного конвейера

5.1. Определение параметров производительности конвейера

Основными исходными данными для расчета ленточного конвейера являются: потребная производительность конвейера весовая Q (т/ч) или объемная V (м³/ч); характеристика перемещаемого насыпного груза - его объемный (насыпной) вес γ (т/м³), кусковатость и некоторые другие свойства; расстояние перемещения, т.е. длина конвейера L (м), угол наклона вверх или вниз ± β или разность уровней в начальной и конечной точках ± Н (м). Кроме того, при выполнении расчета часто нужно принимать во внимание ряд других факторов: назначение и место установки конвейера, конфигурацию конвейера (изгиб в вертикальной плоскости и пр.), расположение и тип загрузочных устройств, способ разгрузки конвейера, атмосферные и климатические условия эксплуатации, потребность реверсирования хода (или отсутствие ее), конструктивные особенности и т.д.

Основной расчет конвейера имеет целью определение следующих главных, характеризующих его величин:

• потребной ширины ленты;

• сопротивлений и потребной мощности двигателей;

• натяжений ленты в характерных точках: на сбегающей ветви у привода (для обеспечения передачи на ленту движущей силы трением, сцеплением); в месте наибольшего провеса на грузовой ветви (чтобы не допустить чрезмерного провеса ленты в пролете между опорами); в отдельных точках контура (для установления силы на натяжном устройстве и наибольшего натяжения, по которому определяются прочностные параметры ленты).

Ширина ленты определяется в зависимости от требуемой производительности конвейера, насыпного веса груза, скорости ленты (назначаемая величина) и формы сечения груза на ленте.

Расчетная производительность, выражаемая в т/ч или в м³/ч, принимается в зависимости от производительности погрузочного экскавационного агрегата - роторного или цепного многоковшового экскаватора, одноковшового экскаватора, погрузочной машины, а также установленного под бункером питателя. Иногда конвейер принимает груз от двух, трех или более погрузочных устройств.

Для экскавационных машин производительность задается объемом горной массы в целике V' (м³/ч), поэтому для определения производительности конвейера должен быть введен коэффициент разрыхления К_р. Кроме того, расчетная производительность конвейера зависит от коэффициента неравномерности подачи груза К_н.

При отсутствии специальных указаний принимают:

К_р = 1,4 … 1,6; К_н = 1,15…1,25.

V = K_p·K_н·V', (5.1)

Q = V·γ = К_р·V·γ ', (5.2)

где γ и γ ' - объемный вес груза, соответственно в насыпке и в целике, т/м³.

Форма сечения груза на ленте зависит от угла естественного откоса груза на движущейся ленте и от типа роликоопоры - прямая или желобчатая, а для желобчатой трех- или пятироликовой опоры - от ее конфигурации, определяемой соотношением длины среднего и боковых роликов и углом их наклона (рисунок 5.1). При установлении ширины ленты для транспортировки кусковатых грузов необходимо учитывать также крупность кусков. Сечение F м² груза на ленте связано с производительностью Q (т/ч) конвейера выражением

Q = 3,6·q·υ = 3600·F·υ·γ = V·γ, (5.3)

где q - нагрузка конвейера на длине 1 м, кг/м; υ - скорость ленты, м/с.

Сечение груза на ленте при расчетах принимается для плоской ленты в виде площади треугольника с углом при основании, равным углу естественного откоса груза на движущейся ленте, и для лотковой на трехроликовой опоре - в виде суммы площадей трапеции и треугольника с таким же углом при основании (приложение Б).

Рисунок 5.1. Расположение насыпного груза на плоской и лотковой ленте

Свободные от груза поля на ленте шириной В_м принимаются равными сумме (0,1·В + 0,05) м. Тогда ширина ленты, на которой располагается груз,

b = 0,9·В - 0,05. (5.4)

При этом

Q = V·γ = Cb² υγ = C(0,9·В - 0,05)² υγ. (5.5)

Рисунок 5.2. Графики для определения: а - коэффициента наполнения ленты С; б - ширины ленты на трехроликовой опоре

На трехроликовой опоре в зависимости от угла откоса груза на ленте φ' и угла наклона боковых роликов β' значения коэффициента С определяются по рисунку 5.2,а и ширина ленты - определяется по рисунку 5.2,б. Теоретическая производительность конвейера (Q_1м/с), найденная по рисунку 5.2,б при скорости движения ленты 1 м/с, умножается на принятую скорость.

На наклонных конвейерах с углом наклона 12⁰ и больше коэффициент С принимается несколько меньшим, умноженным на соответствующий коэффициент:

β, градус	12	14	16	18	20
С	0,98	0,96	0,94	0,92	0,90

При транспортировании крупнокускового груза (500 - 700 мм) коэффициент С снижают еще на 15 - 20 %.

Значения насыпного веса и углов откоса груза на ленте, а также максимальных допустимых углов наклона конвейеров приведены в таблице 5.1.

При содержании в грузе крупных кусков принятую ширину ленты проверяют по кусковатости груза. При наибольших кусках крупностью a'_max соблюдается соотношение:

а) для рядовых грузов, содержащих большие куски в количестве не более 15% по весу

B≥(2,3…2,5)· a'_max, (5.6)

б) для сортированных грузов, содержащих крупные куски до 80% по весу,

B≥(3,3…4,0)· a'_max, (5.7)

На горных предприятиях при перемещении рядовых грузов нередко отступают от этих норм и на ленточных конвейерах, особенно при применении шарнирно-подвесных роликоопор, перемещаются грузы с отдельными значительно более крупными кусками.

Таблица 5.1 - Насыпной вес и углы откоса груза на ленте, максимально допустимые углы наклона конвейеров

Груз	Насыпной вес γ,. т/м3	Угол откоса на ленте φ0	Наибольший угол наклона конвейера, βmax
Апатит	1,5 - 1,7	10	24
Галька влажная	1.4 - 1,5	15	18
Глина сырая	1,8 - 2,0	15 - 20	18 - 26
Земля, грунт влажный	1,5 - 1,7	15	20 - 24
Известняк	1,2 - 1,6	15	16 - 18
Калийные соли	1,1 - 1,6	15	18
Песок сухой	1,3	15	16 - 20
Песок влажный	1,4 - 1,65	18 - 20	20 - 25
Порода горная вскрышная	1,6 - 1,7	15 - 20	17
Руда железная	2,0 - 4,5	15 - 20	18 - 20
Соль каменная	1.0 - 1,2	15-20	18 - 23
Уголь бурый рядовой	0,7 - 0,8	15 - 20	18 - 20
Уголь каменный	0,75 - 0,85	18 - 20	18

Величину рабочей скорости ленты назначают в зависимости от рода груза, потребной производительности, места работы и назначения конвейера, а также его общих конструктивных характеристик.

При большой производительности и ширине скорость ленты увеличивается, так как на широких лентах легче достигаются полная равномерная загрузка и более устойчивый ход. С увеличением производительности и ширины ленты растет также экономия на стоимости ленты и опорных конструкций. Иногда при ленте с теми же прочностными характеристиками, но при повышенной скорости становится возможным увеличение длины конвейера в одном ставе. В качестве ориентировочных значений скорости можно пользоваться данными, приведенными в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Рекомендуемые скорости движения ленты в зависимости от производительности и характеристики транспортируемых материалов

Расчетная объемная производительность конвейера V, м3/ч	Скорость ленты υ (м/с) для
	рыхлых пород и нетяжелых грузов	скальных пород и руд
400 - 800	2,0 - 2,5	1,5 - 2,5
1 000 - 2 500	2,5 - 3,5	2,0 - 3,0
2 500 - 5 000	3,0 - 4,5	2,5 - 3,5
5 000 - 8 000	3,5 - 5,5	2,5 - 3,5
8000 - 12000	4,0 - 6,0	3,0 - 4,0
свыше 12000	4,0 - 6,5	3,0 - 4,5

Рекомендуемый ряд скоростей ленты: 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0 м/с.

При благоприятных условиях работы на стационарных конвейерах с подвесными шарнирными роликоопорами и канатным ставом и на таких же конвейерах отвальных мостов и отвалообразователей приведенные значения скорости могут быть несколько повышены. На отдельных установках скорость ленты может достигать 8 - 10 м/с.

Исследования работы конвейеров с канатным ставом, проведенные УкрНИИпроектом, показали, что при транспортировании пород с крупностью отдельных кусков до 500 мм технически возможна скорость ленты конвейера 5,0 - 5,5 м/с и при транспортировании пород с кусками до 700 мм - от 3,0 до 3,5 м/с.

В настоящее время при проектировании ленточных конвейеров для больших грузопотоков предусматривается повышение их производительности за счет возможного увеличения скорости ленты и оптимизации геометрических параметров роликоопор с целью обеспечения максимального сечения насыпного груза на лотковой ленте при той же ее ширине.

Для повышения надежности и эффективного использования ленточных конвейеров на открытых разработках целесообразно применение регулируемых скоростей движения ленты, особенно при использовании ленточных конвейеров на разработках рыхлых вскрышных пород с крепкими включениями и прослоями, когда ленточные конвейеры должны периодически перемещать как крепкие, так и мягкие породы.

Применение регулируемых скоростей ленты важно и на конвейерах, эксплуатируемых в районах с продолжительной низкой температурой и транспортирующих смерзшиеся глыбы рыхлой породы.