Основы теории тяги ленточных конвейеров.

Работа ленточного конвейера основана на передаче тяговой силы трением. Тяговым органом ленточных конвейеров является лента, которая одновременно является грузонесущим органом. По всей длине лента поддерживается стационарными роликами. Тяговая сила за счёт сцепления ленты с барабаном передается на ленту приводным барабаном, вращение которого осуществляется электродвигателем через редуктор. Натяжное устройство обеспечивает натяжение ленты, необходимое для сцепления ленты с барабаном, избежание скольжения ленты на приводных барабанах и ограничения провеса между роликоопорами. При соблюдении этих требований натяжение ленты на набегающей Sнб и на сбегающей Sсб ветвях ленты определяется по закону Эйлера уравнением

 

; S/S ≤ eμα, 4.1

 

где е – основание натуральных логарифмов, е = 2,718; μ – коэффициент трения между лентой и барабаном; α – угол обхвата лентой барабана (или барабанов), рад. Диаграмма натяжения ленты на приводном барабане представлена на рис.4.3.

 

 

Рис.4.3. Диаграмма натяжения ленты конвейера на приводном барабане.

 

На дуге αп натяжение остаётся постоянным и равным Sнб, поэтому на этом участке сила трения не создаётся (αп – угол или дуга покоя). На дуге α – натяжение снижается от Sнб до Sсб, что сопровождается сокращением размеров ленты за счёт её упругих свойств и скольжения по барабану (α - угол или дуга скольжения). Тяговое усилие конвейера (наибольшая движущая сила, которая может быть передана барабаном на ленту) определяется как разность натяжений набегающей и сбегающей ветвей

 

. 4.2

 

Подставляя значения Sнб или Sсб из уравнения (4.1) получим

 

4.3

 

Наибольшее рабочее натяжение ленты при заданном тяговом усилии из уравнения (4.3) определяется по выражению

 

4.4

 

Выражение

4.5

 

определяет тяговый фактор привода ленточного конвейера. Как видно из выражения (3) и (4) с увеличением «μ» и «α» при одном и том же значении тягового усилия W0, которое определяется величиной сопротивления на конвейере, натяжение Sнб уменьшается. Обычно Sнб является максимальной величиной натяжения ленты на конвейере, по которой рассчитываются прочностные размеры ленты. С уменьшением Sнб достигается снижение веса ленты и её стоимости. Величина коэффициента трения «μ» зависит от материала обода и от состояния поверхностей ленты и барабанов (влага, грязь и др.) С целью увеличения «μ» применяют специальные материалы для футеровки барабанов, имеющие повышенные фрикционные свойства. Значение «μ» изменяется от 0,1 (чугун, сталь при влажной атмосфере) до 0,4 при футеровке конвейерной лентой при сухой атмосфере. Для снижения максимального натяжения и повышения тяговой способности конвейера значительный эффект дает увеличение угла обхвата за счёт применения различных схем привода с отклоняющими барабанами и двух (или более) приводных барабанов. Примеры таких схем приводов приведены на рис. 4.4.

 

 

Рис.4.4. Схемы приводов ленточных карьерных конвейеров: а-г – однобарабанные; д-з – двухбарабанные; и-л – специальные

 

Особенности расчета двухбарабанных устройств с независимым приводом каждого барабана заключаются в следующем. Конструктивно на один приводной барабан могут быть установлены один или два приводных блока. При этом приводной барабан должен иметь выходные концы вала с обеих сторон для соединения их с приводным блоком. Приводной блок представляет собой электродвигатель с редуктором, соединяющий их валы муфтой и тормозом. Основным параметром двухбарабанного независимого привода является коэффициент распределения тяговых усилий или мощностей между барабанами. При двухбарабанном приводе (рис.4.5) тяговые усилия, передаваемые каждым барабаном, при условии μ1= μ2= μ, определяются по формулам

 

 

4.6

 

 

 

 

Рис.4.5. Схема натяжения ленты при двухбарабанном приводе ленточных конвейеров

 

Поскольку тяговое усилие передаваемое каждым барабаном, пропорционально мощности, коэффициент распределения мощности между барабанами равен:

 

(ИСПРАФИТЬ формулу) 4.7

 

При α12=α и μ12

К=W1/W2= e μα = К1 ; 4.8

 

К1 = e μα > 1. 4.9

Следовательно, мощность привода

 

. 4.10

 

Значение с изменением коэффициента сцепления μ от 0,1 до 0,4 колеблется: от 1,37…2,02 (при α=180о) до 3,51…16,4 (при α=400о). При этом двигатели на первом барабане перегружены, а на втором мощность не используется. Для сглаживания неравномерности распределения применяют различные схемы установки двигателей на приводных блоках, муфты скольжения или системы автоматического регулирования скольжения двигателей.