книги / Основы теории и расчёты рудничных транспортных установок
..pdfПолное усилие при заклинивании |
So слагается |
из усилия |
|||||
S'd, обусловленного |
только |
массой |
цепи, и из |
усилия Sor |
|||
определяемого из выражения (399). |
|
|
|||||
На рис. |
75 |
показан |
график Sa(*), |
полученный |
сложением |
||
графиков |
So(t) |
(399) |
и |
Зл(() (395), |
|
|
|
|
|
|
Sd (0 = |
Sd (О So (t). |
|
Рис. 75. График усилий в цепи, имеющий сосре доточенную массу на конце
Исследование этого уравнения на максимум приводит к формуле
S r = SM(1 - cos Ч пах) + |
y |
f |
s in < ,ax + |
Е0 j - , |
(400) |
где |
' |
|
|
» |
|
|
|
|
_____ |
|
|
= |
|
х |
агс18( ' ' ] / |
Т 5 г ) |
(401) |
( я = |
1. |
2, 3, 4, ...). |
|
|
§ 16. СОДЕРЖАНИЕ И ПОРЯДОК РАСЧЕТА СКРЕБКОВОГО
КОНВЕЙЕРА
При расчете определяют необходимую площадь сечения ра бочего желоба (проверяют конвейер по производительности); запас прочности цепи (или допустимую длину конвейера и ко личество их); усилие натяжного устройства; мощность и тип двигателя и расход энергии на транспортирование.
Порядок расчета
1. При заданной производительности определяется необхо димая площадь сечения рабочего желоба, которая сравнивается е фактической площадью сечения. Конвейер удовлетворяет ус-
143
довиям производительности, если коэффициент -наполнения ле жит в допускаемых пределах.
2.Производится определение сопротивлений движению ца •прямолинейных участках конвейера.
3.Определяются натяжения тяговой цепи «по точкам», тя говое усилие и необходимое усилие натяжного устройства.
4.Производится определение ,динамических нагрузок.
5.Вычисляется действительный запас прочности цепи ро отношению к статическим натяжениям и с учетом динамических нагрузок. Если цепь не удовлетворяет условиям прочности, то
.определяется необходимое число конвейеров при заданной дли не транспортирования.
6.Определяется мощность двигателя и выбирается Дви гатель.
7.Определяется расход энергии на транспортирование.
Глава IV
К А Ч А Ю Щ И Е С Я И В И БРАЦ И О Н Н Ы Е КОНВЕЙЕРЫ
§1. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ МАТЕРИАЛЬНОЙ ЧАСТИЦЫ НА ПЛОСКОСТИ, СОВЕРШАЮЩЕЙ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ
ДВИЖЕНИЕ
На частицу материала, расположенную на наклонной пло скости, совершающей возвратно-поступательное движение, дей ствуют следующие силы: сила тяжести G, нормальная реакция плоскости N, сила инерции Р и сила трения частицы о плос кость F . Последнюю условно прикладываем в центре тяжести частицы, что при небольшой высоте не приводит к ощутимой погрешности (,рис. 76).
6
Рис. 76. Силы, действующие на частицу материала, расположенную на плоскости, совершающей возвратно-поступательное движение
Введем следующие условные обозначения кинематических параметров плоскости и частицы материала:
v — абсолютная скорость плоскости;
*ои — абсолютная скорость частицы материала; ^отн — скорость частицы материала относительно плоскости,
l0 Н. С. Поляков, И. Г. Штокман |
145 |
j — абсолютное ускорение плоскости;
/м — абсолютное ускорение частицы материала.
Знак силы инерции Р противоположен знаку ускорения ча
стицы |
|
Р = — — |
(403) |
g |
|
Знак силы трения F противоположен знаку относительной скорости Уотн, а при совместном движении частицы и плоскости совпадает со знаком /.
За положительное направление скоростей, ускорений и сил принимаем направление транспортирования (направление дви жения плоскости вниз).
Раскладывая силу тяжести G на продольную (тангенциаль ную) составляющую G sin р и перпендикулярную (нормальную) составляющую G cos [}, получим следующее условие равновесия частицы в направлении, перпендикулярном направлению дви жения плоскости,
N — Gcosf}. |
|
|
|
Условие равновесия частицы в направлении движения |
|
||
G sin (J + |
Р + Z7 = 0. |
|
(404) |
Величина силы трения зависит от велйчины силы |
инерции |
||
и не может быть больше, чем |
|
|
|
P fflax = |
G/,cosp, |
|
(405) |
где /о — коэффициент трения |
покоя частицы материала |
о |
плос |
кость. |
|
|
|
В зависимости от соотношения величин / и /м частица |
мате |
риала движется совместно с плоскостью и раздельно от плоско сти (скользит по плоскости), обгоняя (оо>0) или отставая (оо<0) от нее.
Наибольшее ускорение плоскости (желоба конвейера), при котором еще возможно совместное движение, называется «кри тическим» ускорением. Определим критическое Ускорение дли различных периодов движения.
1 период — ускоренное движение плоскости в положительном. направлении
Характеристика периода: у > 0; />0. Уравнение движения частицы в момент отрыва
G Sin Р -f- Ркр + F max = 0 |
(40б) |
O sin p — ^ / Kp + G /Ocosp = 0, |
(407) |
откуда |
|
У'р= g (sin Р + /0cos р), -и/сел:2. |
(408) |
В момент времени, «когда ускорение плоскости превысит j' ,
произойдет отрыв частицы и начнется ее скольжение вдоль плоскости. Ускорение скольжения получим, заменив в выраже нии (408) коэффициент трения покоя /0 на коэффициент трения скольжения,
|
Уск — ё (sin р + Acos Р), м/сек2. |
(409) |
Средние значения f0 и f 1 приведены в табл. 16. |
|
|
|
Таблица 16 |
|
|
Коэффициент трения |
|
|
Материал |
скольжения |
|
покоя /о |
|
|
/i |
|
|
|
|
Каменный уголь |
0,40 -0,50 |
0,30—0,40 |
Антрацит . |
0,35 -0,45 |
0,25 -0,35 |
Бурый уголь . |
0,40 -0,50 |
0,30 -0,40 |
Руда |
0,70 -1,00 |
0,50 -0,70 |
Отсюда можно заключить, что если в период ускоренного движения плоскости в положительном направлении произойдет отрыв, то частица будет после отрыва двигаться ускоренно, т. е. величина vм будет возрастать. Так как ускорение в выражении (409) постоянно, то возрастание скорости будет цроисходить по закону прямой. В своем движении частица будет отставать от плоскости, а поэтому относительная скорость в выражении (402) будет величиной отрицательной, а сила трения — величиной -по ложительной и постоянной F\ = Gf\ cos р.
2 период — замедленное движение плоскости в положительном направлении
Характеристика периода: v>0; j< 0 . Уравнение движения частицы в момент отрыва
GSin (5 |
Р'кр |
^шах — 0 |
(410) |
или |
|
|
|
Gsin Р — — |
/;р - |
G / ,cos Р = 0, |
(411) |
откуда |
|
|
|
= ё (sin Р + /Ocos р), м/сек1. |
(412) |
||
10* |
|
|
147 |
Как только / станет больше j' , начнется раздельное сколь жение частицы относительно плоскости с ускорением:
Лк = ё (sin р - /icos р), м/сек-. |
(413) |
Качающиеся конвейеры применяются в тех случаях, когда угол настолько мал, что спуск материала собственным весом невозможен, т. е. условие (8) не выполнено.
Следовательно, область применения качающихся конвейе
ров ограничена условием sin р < / а cos р, откуда j CK< О
Таким образом, если в период замедленного движения пло скости в положительном направлении происходит отрыв, то ча стица после отрыва будет двигаться с постоянным замедлением и скорость частицы будет линейно убывать.. Но убывание ско рости плоскости будет происходить быстрее, чем частицы, а по этому относительная скорость в выражении (402) будет поло жительной.
3 период — ускоренное движение плоскости в отрицательном направлении
Характеристика периода: v < 0; |
у<0. |
|
|
Уравнение движения |
частицы |
имеет |
вид уравнения (410), |
критическое ускорение |
определяется |
выражением (412), а |
|
ускорение скольжения /*к |
выражением (413), т. е.: |
||
|
|
|
(414) |
Если в период ускоренного движения плоскости в отрица тельном направлении происходит отрыв, то частица после от рыва двигается с постоянным ускорением в отрицательном на правлении и абсолютная величина скорости линейно возра стает. Прй этом абсолютная величина скорости плоскости боль ше абсолютной величины скорости частицы, т. е. частица, дви гаясь в отрицательном направлении, будет отставать от плос кости.
4 период — замедленное движение плоскости в отрицательном направлении
Характеристика периода: v<0; />0.
Уравнение движения частицы имеет вид уравнения (406), критическое ускорение /'*” определяется выражением (408), а
ускорение скольжения /** выражением (409), т. е~
Если в период замедленного движения плоскости в отри цательном направлении происходит отрыв, то после отрыва ча стица двигается с постоянным замедлением в отрицательном направлении и абсолютная скорость частицы линейно убывает. При этом абсолютная величина скорости плоскости меньше абсолютной величины скорости частицы, т. е. частица будет опережать плоскость.
§ 2. ДИАГРАММЫ ДВИЖЕНИЯ МАТЕРИАЛА ПО ЖЕЛОБУ КАЧАЮЩЕГОСЯ КОНВЕЙЕРА ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ МАТЕРИАЛА НА ДНО ЖЕЛОБА
Рассмотрим характер движения материала по желобу кача ющегося конвейера в течение одного полного периода качания желоба Т
Рис. 77. Построение диаграммы скорости материала на желобе качающегося конвейера
Для того, чтобы установить закон движения материала, зная закон движения желоба, необходимо найти точки отрыва ма териала от желоба. С этой целью на графике (рис. 77) прове дены две горизонтальные прямые, соответствующие величинам критических ускорений j' и /," , определяемым выражениями
(408) и (412).
В рассматриваемом случае в первом периоде (у > 0; />0) критическое ускорение /1ф превышает ускорение желоба и, сле довательно, материал не отрывается от плоскости.
Во втором периоде (^ > 0; /<0) в точке А происходит пере сечение линии j "Kр с линией /, что соответствует моменту вре
мени t0. Начиная с этого момента времени, ускорение желоба
Рис. 78. Отрыв материала при ускоренном и замедленном движении желоба
цо своему абсолютному значению превышает критическое. По этому в момент времени to происходит отрыв материала и начи нается его скольжение по желобу с постоянным замедлением /*к
Скорость раздельного движения изображается прямой ВС, угол наклона которой определяется из зависимости
tga = ycV |
(416) |
Во все время раздельного движения материал относительно желоба перемещается вперед, однако, начиная с точки D, абсо
лютная скорость материала становится |
отрицательной. |
В четвертом периоде (а < 0 ; />0) в |
точке С скорость мате |
риала становится равной скорости желоба и материал «садится» на желоб.
Нового отрыва материала не происходит, так как критиче ское ускорение у'р превышает ускорение желоба. Поэтому до
конца четвертого периода материал движется вместе с жело бом. Итак, от начального момента до точки В материал дви
жется совместно с желобом, от точки В до точки С — раздельно
иот точки С до 1—Т — вновь совместно.
Врассматриваемом случае отрыв материала за один пол ный период качания желоба произошел один раз и притом во время замедленного движения желоба. Если в первый период
(о > 0 ; />0) ускорение желоба превосходит критическое, то от рыв наступает также и во время ускоренного движения желоба, как это показано на рис. 78.
Рис. 79. Непрерывное раздельное движение ма териала и желоба
В начале первого периода материал движется совместно с желобом. В момент времени п (см. рис. 78) ускорение желоба становится равным критическому, наступает отрыв и раздель ное движение материала с ускорением j'CK, определяемым выра
жением (409). При этом скорость материала изменяется по пря мой Kh. /В точке h скорости материала и желоба становятся равными и материал ;«садится» на желоб. Нового отрыва не на ступает, так как / < / ' • До момента времени (точка о) проис
ходит совместное движение, а далее, поскольку |у|> [/^.р|, на чинается раздельное движение.
Возможны случаи, когда материал относительно желоба движется все время раздельно. Такой случай показан на рис. 79. В те моменты времени, когда скорость материала становится равной скорости желоба (точки В и С), ускорения желоба превосходят критические и начинается новый отрыв мате риала.
|
§ 3. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ |
|
|||
|
Производительность |
качающегося |
конвейера |
определяется |
|
по формуле, общей для всех конвейеров, |
|
||||
|
Q = |
ЗбОО^р-ср, |
т/ч, |
|
|
где |
^ — площадь сечения желоба, ж2; |
|
|
||
TJcp — средняя скорость перемещения материала |
на конвейе- |
||||
|
ре, м1сек, |
|
|
|
|
|
VCP = Y > м1сек< |
(417) |
|||
где |
s — перемещение материала за |
одно полное качание жело- |
|||
|
ба, м; |
|
полного качания, сек. |
||
|
Т — .продолжительность одного |
Перемещение материала s определяется из диаграммы ско рости материала.
Введем следующие обозначения перемещения материала за
одно полное качание желоба: |
|
|
|
5пол— абсолютное |
перемещение |
материала |
в положительном |
направлении (в направлении транспортирования); |
|||
s0Tp — абсолютное |
перемещение |
материала |
в отрицательном |
направлении (в направлении, обратном направлению |
|||
транспортирования); |
|
|
|
S0TH — перемещение материала относительно |
желоба; |
||
sa„c — полное абсолютное перемещение материала, |
|||
|
^абс ~ ^пол |
^отр* |
(4 ^ |
Абсолютное перемещение материала в положительном на правлении определяется на диаграмме площадькк ограниченной осью абсцисс и кривой положительных значений скорости ма териала. Так, на диаграмме, показанной на рис. 77, snon = = пл. MNBDM.
Абсолютное перемещение материала в отрицательном на правлении определяется площадью, ограниченной осью абсцисс
и |
кривой отрицательных значений |
скорости материала, |
s0Tp= |
|||
= пл. DCiD. |
|
|
|
|
|
|
|
Следовательно, |
на основании |
соотношения (418) абсолют |
|||
ное перемещение |
материала 5а6с = |
пл. MNBDM — пл. DCiD, |
||||
но |
пл. MNDM = пл. MNBOM+ пл. |
BODB = пл. MNBOM |
||||
-|—пл. ВОеВ + пл. BeDB и пл. DCiD = |
пл. eCiDe — пл. eCDe. |
|||||
|
Окончательно получим |
|
|
|
|
|
|
sa6c = пл. MNBOM + пл. BeDB + |
пл. ВОсВ — |
|
|||
|
|
— пл. eCiDe |
пл. eCDe |
(419) |