Цепные конвейеры

В цепных конвейерах тяговое усилие передается зацеплением от ведущей звездочки, т. е. осуществляется жесткая кинематическая связь привода и тягового органа.

К достоинствам их относят надежность передачи тягового усилия, малое первоначальное натяжение. Недостатки - большая собственная масса цепей и износ шарниров цепи. Для обеспечения спокойного набегания цепи на звездочку используют натяжное устройство, обычно винтового типа.

Группу конвейеров, у которых цепь является только тяговым органом, называют цепными тяговыми.

Если автомобиль располагается непосредственно на цепях или специальных траверсах, закрепленных на цепях, конвейера называются цепными, транспортирующими. Конвейеры, у которых на цепь крепят несущее устройство, например пластина, образующие настил, называет пластинчатыми.

В качестве тягового органа служат цепи круглозвеньевые и пластинчатые, а также тяговые разборные (рис. 23).

Круглозвенные сварные цепи приводятся в движение от зубчатых блоков или звездочек и реже - от гладких барабанов (фрикционный привод). Сварные цепи рассчитываются на растяжение. Они обычно изготавливаются из стали СТ-3 с пределом прочности [σ_р] ≤ 350-400·10⁶ Н/м² (Па).

Уравнение прочности

σ_р = F_tK/(2πd2 φ_п /4) = 0,6 F_tK/2d2φ_п < [σ_р]. (121)

Отсюда, м,

d = 1,25(F_tK/([σ_р]φ_п)^½, (122)

где φ_п - коэффициент одновременности передачи тягового усилия;

F_t - статическое тяговое усилие, Н;

К = 5...6 - коэффициент запаса. Для одноцепного транспортера φ_п = 1, для двухцепного φ_п = 0,75.

Звездочки для сварных цепей изготавливают сварными или литыми из чугуна или стали (рис. 24). Диаметр начальной окружности тяговой звездочки D ≥ 30d, где d - диаметр цепной стали. Для направляющих звездочек ориентировочно D = (20...25).

Уточненный диаметр начальной окружности при Z > 9 и d < 16 мм

D = t/sin(90º/z), (123)

где t - шаг цепи;

d - диаметр цепной стали;

z - число гнезд для звеньев цепи.

Выбор пластинчатой цепи ведут по разрывному усилию исходя из запаса прочности К = 5...6.

Первоначально размер цепи выбирают конструктивно. Цепь движется в направляющих, выполненных из швеллера № 12…14. Для свободного перемещения цепи ее ширина принимается меньше ширины направляющих на
5…10 мм. Параметры цепи выбирают по ГОСТ 588-81 или 588-74.

Рис. 23. Тяговые цепи: а) круглозвенная; б) пластинчатая втулочно-роликовая; в) разборная

Статистическая тяговая нагрузка на цепь, Н,

Р_ст = F”_t + F_ц, (124)

где F”_t – тяговое усилие на перемещение автомобиля, Н;

F_ц – тяговое усилие на перемещение цепи, Н.

F”_t = N_пG_аφ’φ_п, (125)

где φ’ = 0,01…0,05 – трение качения роликов цепи по направляющей.

Для определения F_ц рассчитывается длина линии обслуживания, м.

L_л = NпL_а + а(N_п – 1), (126)

где L_а – длина автомобиля, м;

а = 1,5 – расстояние между автомобилями на линии, м.

Длина цепи, движущейся по направляющим, м.

L_ц = 2L_л, (127)

Сила веса цепи, Н.

G_ц = L_цqg,

где q – масса погонного метра цепи, кг;

g = 9.8 м/с² – ускорение свободного падения.

Тяговое усилие, Н.

F_ц = G_цφ’, (128)

Диаметр начальной окружности звездочки (рис. 24) для пластинчатой цепи определяют по формуле

D_o = t/(sin180^o/z), (129)

где t – шаг цепи;

z ≥ 6 – число зубьев звездочки.

При большом шаге цепей, когда D_o получается слишком большим, применяют многогранные блоки с четырьмя – шестью гранями. Звенья цепи ложатся на грани и удерживаются на них силой трения. Чтобы цепь не соскальзывала с граненого блока, на ободе делают наружные ограждающие борта или кулаки, входящие между пластинами. При использовании таких блоков цепь имеет значительную неравномерность хода. Поэтому скорость конвейера принимают не более 12 м/мин. Но даже при использовании цепей с достаточно малым шагом скорость их движения не остается постоянной в процессе вращения звездочки, представляющей собой правильный многогранник (рис. 25). Линейная скорость цепи изменяется по закону

V_x = V_ocosφ = wRcosφ, (130)

где V_o – окружная скорость звездочки, м/с.

Рис. 24. Звездочка для круглозвенной цепи

Рис. 25. Звездочка для пластинчатой цепи

Ускорение цепи

а = dV_x/dt = [d(wRcosφ)]/dt = - wRsinφ(dφ/dt). (131)

Так как dφ/dt = w, то а = - w²Rsinφ.

Наибольшее ускорение будет при φ = ± α.

Таким образом, а_макс = ± w²Rsinφ.

Если выразить α через шаг цепи, w – через частоту вращения n и применить второй закон Ньютона, по которому F = - ma, получим величину динамической нагрузки на цепь, Н,

Р_дин = mn²t/60 = mV_o²60/z²t, (132)

где m – приведенная масса цепи, кг.

Динамические нагрузки действуют ни на сварную цепь, Н,

Р’_дин = 6m(nV_cp/z)²[(l + d)/4l²]. (133)

Полная нагрузка на цепь, Н.

S_p = P_ст + Р_дин, (134)

Приведенная масса рассчитывается по формуле, кг,

m = q + cq₁L, (135)

где q – масса автомобилей на конвейере, кг;

q₁ – погонная масса цепи, кг/м;

L – длина конвейера, измеренная по осям концевых звездочек, м;

с - коэффициент приведения. При L < 25 м, с = 2; при L от 25 до 60 м, с = 1,5; при L > 60 м, с = 1.

Мощность привода цепных конвейеров определяют для установившегося движения и периода пуска.

В период установившегося движения расчетное усилие

P_у = (S_p + w_зв)n_ц,, (136)

где n_ц - число параллельных цепей в конвейере;

w_зв - сопротивление тягового органа при огибании звездочек и вследствие трения в подшипниках вала звездочки. Приближенно w_зв = S_p (t - η), где
η = 0,96...0,98.

В период пуска

Р_пуск = S_p + Р_ин + w_зв = Р_у + Р_ин (137)

Р_ин = М(dv/dt) = M(v/t) = (q + 2q₁n_цL)(V_o/t), (138)

где М - масса движущихся частей, кг;

t - время разгона, за которое будет достигнута скорость V_с. Для практических расчетов t = 0,5...1,0 с.

Мощность в период установившегося движения, кВт.

N_у = Р_уV_o/1000η_м, (139)

В период пуска, кВт,

N_пуск = Р_пускV_o/1000η_м, (140)

где η_м - механический КПД всех звеньев механизма от вала приводной звездочки до вала двигателя.

Для асинхронных двигателей должно соблюдаться условие

N_пуск/N_у < 1,5. (141)

В противном случае следует использовать электродвигатели с улучшенными пусковыми характеристиками, например крановые. В расчетах не учитывается усилие натяжения цепи, так как. для конвейеров, где цепи движутся по направлявшим, сила натяжения цепи составляет не более 1 % от S_p. Остальные расчеты выполняется так же, как и при расчете тросового конвейера.

Дата добавления: 2014-11-29