Wydział Górniczy

Projekt z Transportu

Rok IV, EOiP Prowadzący:

Rok akademicki 1999/2000 dr inż. Andrzej Wajda

Wykonał:

Marcin Szlązak

Schemat trasy przenośnika:

Dane:

L = 850 m H = 12 m

L_AB = 100 m H_AB = 7 m

L_BC = 600 m H_CD = 5 m

L_CD = 150 m B = 1800 mm

β₁ = 4° v = 5 m/s

β₂ = 1,90° rodzaj taśmy: tekstylna

rodzaj urobku: węgiel brunatny γ = 900 kg/m³

Przekrój nominalny nosiwa (λ = 30°)

F_n = 0,3778 m²

Szerokość zapełnienia taśmy

Bp = 0,9 ⋅ B - 0,05 = 0,9 ⋅ 1,8 - 0,05 = 1,57 m

1. Obliczenie wydajności:

1. Wydajność jednostkowa

2. Wydajność nominalna

= 0,3778 ⋅ 5 ⋅ 1 = 1,889 m³/s

= 6800,4 m³/h

v - prędkość taśmy

k_n - współczynnik uwzględniający nachylenie trasy

3. Wydajność średnia objętościowa

= 1,889 ⋅ 0,70 = 1,3223 m³/s

= 4760,28 m³/h

k_z - współczynnik nierównomierności wypełnienia taśmy

4. Wydajność masowa

= 1,3223 ⋅ 900 = 1190,07 kg/s

2. Opory ruchu przenośnika.

W_n = W_g + W_d

W_g - opory ruchu cięgna górnego

W_d - opory ruchu cięgna dolnego

Wg = Cfg (m_T + m_K + m_n)

Wg = Cfg (m_T + m_D)

Gdzie:

C - współczynnik oporów skupionych C = 1,110

f - współczynnik oporów głównych f = 0,029

Wstępnie przyjęto taśmę tkaninową poliamidowa 5 - cio przekładkową TK 250 o wytrzymałości jednej przekładki 250 kN/m. Nominalna wytrzymałość taśmy 5 x 250 = 1250 kN/m. Masa taśmy m_t = 24 kg/m²

Masa całkowita taśmy:

m_T = L ⋅ B ⋅ m_t = 850 ⋅ 1,8 ⋅ 24 = 36720 kg

Masa nosiwa na taśmie:

m_n = L ⋅ F_n ⋅ γ = 850 ⋅ 0,3778 ⋅ 900 = 289017 kg

m_n = 340,02 kg/m

Masa części obrotowych krążników:

Rodzaj krążników	Rozstaw	Liczba w zestawie	Średnica	Masa	Masa części ruchomej	Moment bezwładności
	[m]		[m]	[kg]	[kg]	[kg/m^2]
Górne	1,25	3	0,194	29,2	23,9	0,0174
Nadawowe	0,5	3	0,250	76,9	55,8	0,0378
Dolne	4	2	0,194	34,8	29,3	0,0104

1. w cięgnie górnym

gdzie:

L - długość taśmociągu pomniejszona o długość podawania nosiwa

L_o - długość podawania nosiwa

z_kg, z_kn - liczba krążników w zestawie górnym i nadawowym

m_kg, m_kn - masa części ruchomej krążnika górnego i nadawowego

2. w cięgnie dolnym

gdzie:

L - długość taśmociągu

z_kd - liczba krążników w zestawie dolnym

m_kd - masa części ruchomej krążnika dolnego

3. Wyznaczenie siły obwodowej niezbędnej do utrzymania taśmy w ruchu.

W_hi - siła niezbędna do podniesienia urobku na wysokość H_i

W_hi = H_i ⋅ m_n ⋅ g

mT	mK	mD	mn	Wg	Wg*	Wd	Wn	Wn*	Wh	Pu
4320	8510	1465	34002	14784	4050	1826	16610	5876	23341	39951
25920	34416	8790	204012	83448	19047	10957	94405	30004	0	94405
6480	8604	2198	51003	20862	4762	2739	23601	7501	16672	40274
36720	51530	12453	289017	119094	27859	15523	134617	43381	40013	174630

W_g^* - opór ruchu cięgna górnego bez obciążenia nosiwem

4. Wyznaczenie mocy napędu przenośnika.

= 938,87 [kW]

η_m - sprawność napędu; η_m = 0,93

Przyjęto dwa silniki o mocy 500 kW w stacji czołowej przenośnika na jednym bębnie napędowym.

Typ silnika: SZUr - 136r

Sprawność: 0,93

Moment znamionowy: 4850 Nm

Moment bezwładności wirnika: I_w = 0,93 kg/m²

Masa całkowita: 5950 kg

Obroty znamionowe: 980 obr/min

5. Sprzężenie cierne i siły w taśmie.

1. Warunek dopuszczalnego zwisu taśmy.

Na podstawie badań oporów ruchu i naprężeń w rdzeniu taśmy stwierdzono, że stosunek zwisu taśmy do rozstawu zestawów krążnikowych nie powinien przekraczać wartości 0,015. Powyżej taj granicy zarówno naprężenia jak i opory ruchu zaczynają przyrastać coraz szybciej, obniżając w dużym stopniu korzyści uzyskane z obniżenia napięcia w taśmie. Zaleca się więc, żeby siła w taśmie nie obniżyła się poniżej:

k_x - współczynnik zależny od długości przenośnika i stanu pracy. Przy L = 850 m dla ruchu ustalonego k_x = 8, dla hamowania k_x = 3

l_k - rozstaw zestawów krążnikowych

Cięgno	Stan pracy	Sdop
-	-	[N]
Górne	Ruch ustalony	37581
		Hamowanie	14093
	Dolne	Ruch ustalony	13557
		Hamowanie	5084

2. Warunek sprzężenia ciernego.

Wymaga się aby w żadnym stadium pracy przenośnika siły w taśmie nie obniżyły się poniżej minimalnych wartości dopuszczalnych.

• w ruchu ustalonym

[N]

• w czasie rozruchu

[N]

k_u, k_r - współczynniki zabezpieczenia przed poślizgiem odpowiednio: w ruchu ustalonym, podczas rozruchu; k_u = 1,3; k_r = 1,0

μ - współczynnik tarcia pomiędzy taśmą a bębnem zależny od rodzaju okładziny bębna i nosiwa; μ = 0,40

α - kąt opasania taśmy na bębnie napędowym; α = 210°

P_r - siła obwodowa występująca podczas rozruchu

k_d - współczynnik nadwyżki dynamicznej. Dla silników pierścieniowych i taśmy tkaninowej k_d = 1,25

= 218288 [N]

= 68155 [N]

= 65534 [N]

Ostatecznie przyjęto do obliczeń S_min = (S_2u)_min = 68155 [N]

Wyznaczenie sił w taśmie:

S_2u = 68155 [N]

S_3u = S_2u + W_dCD - Hgm_T/L = 68155 + 2739 - 2118 = 68776 [N]

S_4u = S_3u + W_dBC = 68776 + 10957 = 79733 [N]

S_5u = S_4u + W_dAB - Hgm_T/L = 79733 + 1826 - 2966 = 78594 [N]

S_6u = S_5u = 78594 [N]

S_7u =S_6u + W_gAB + Hgm_T/L + W_hAB =78594+14784+2966+23341=119684[N]

S_8u = S_7u + W_gBC = 119684 + 83448 = 203133 [N]

S_9u =S_1u=S_8u+W_gC+Hgm_T/L+W_hCD=203133+20862+2118+16672= 242785[N]

S_2u = S_1u - P_u = 242785 - 174630 = 68155 [N]

6. Dobór taśmy.

Dla taśmy tkaninowej wieloprzekładkowej i dwuprzekładkowej wytrzymałość nominalną taśmy łączonej złączem wulkanizowanym oblicza się ze wzoru:

S_maxr - maksymalna siła w taśmie podczas rozruchu

S_maxr = S_1r = S_2u + P_r = 68155 + 218288 = 286443 [N]

k_e - współczynnik bezpieczeństwa, dla przeciętnych warunków eksploatacji k_e = 4,0

k_m - współczynnik spiętrzenia naprężeń w złączu, dla złącza schodkowego i taśmy średniej jakości k_m = 1,8

= 1145772 [N] ≈ 1145 [kN]

Wytrzymałość wstępnie dobranej taśmy TK 250 nie zostanie przekroczona.

7. Wyznaczenie czasu wybiegu przenośnika.

m_rg - masa zredukowana cięgna górnego [kg]

m_rd - masa zredukowana cięgna dolnego [kg]

I_g, I_e, I_d, I_b - momenty bezwładności części obrotowych, odpowiednio: krążnika górnego, nadawowego, dolnego, bębna.

D_g, D_e, D_d, D_b - średnice płaszcza, odpowiednio: krążnika górnego, nadawowego, dolnego, bębna.

I_m - moment bezwładności mechanizmu napędowego zredukowany na wał bębna napędowego

n - ilość zastosowanych zestawów napędowych

I_w, I_s, I_p, I_n - momenty bezwładności, odpowiednio: wirnika silnika, sprzęgła, przekładni, bębna napędowego

i - przełożenie przekładni

Zdecydowano się zastosować dwustronny bęben napędowy o średnicy 2,0 m, 5 bębnów o średnicy 0,5 m (zwrotny, 3 odchylające, na wysięgniku zrzutowym) oraz jeden odchylający o średnicy 0,365 m.

Rodzaj bębna	Średnica płaszcza	Moment bezwładności
	[m]	[kg/m^2]
Napędowy	2,0	276,0
Nienapędowy	0,5	2,39
		0,365	2,43

=

= 329721 [kg}

= 37227 [kg]

Dobór przełożenia przekładni.

Dla v = 5,0 m/s, prędkości obrotowej 980 obr/min, D_b = 2,0 m wymagane przełożenie przekładni wynosi i = 20.

Zostanie zastosowana przekładnia typu A1-630-20

i = 20

N = 630 kW

I_p = 0,69 kg/m²

Zdecydowano się na sprzęgło elastyczne o średnicy tarczy hamulcowej 0,5 m i I_s = 0,23 kg/m²

= 8348,4 kg/m²

= 11 s

Założono czas hamowania t_h = 10 s. Ponieważ czas wybiegu przenośnika jest dłuższy od założonego czasu t_h, należy zastosować hamulec.

Siła hamowania na bębnie napędowym:

= - 13018,2 N

Moment na wale silnika

=
= - 605,35 Nm

8. Wyznaczenie odcinków przejściowych.

Minimalna dopuszczalna odległość zestawu krążnikowego od bębna zrzutowego.

K₁ - naprężenie w taśmie nabiegającej na bęben zrzutowy
=
= 134,88 kN/m

c₁ - współczynnik kształtu, dla kąta niecki β = 30° c₁ = 102

c₃ - współczynnik uwzględniający własności taśmy, dla taśmy typu TK (poliamidowej) c₃ = 415

K_u - dopuszczalne naprężenie użyteczne taśmy
= 125 kN/m

k_m - współczynnik określający maksymalne lokalne dopuszczalne naprężenie, dla taśmy typu TK k_m = 1,4

= 0,79 m

= 1,42 m

Sprawdzenie stateczności poprzecznej taśmy

Dla taśmy typu TK k_p = 0,08

0,15 > 0,08

Ponieważ warunek nie jest spełniony, odległość zestawu należy obliczyć ze wzoru

Współczynnik C_c' wyznaczono z nierówności

C_c' = 1,26

= 2,27 m

Minimalna dopuszczalna odległość zestawu krążnikowego od bębna zwrotnego.

K₆ - naprężenie w taśmie zbiegającej z bębna zwrotnego
=
= 43,66 kN/m

c₂ - współczynnik kształtu, dla kąta niecki β = 30° c₂ = 56

c₄ - współczynnik uwzględniający jakość taśmy, dla taśmy typu TK (poliamidowej) c₄ = 415

K_u - dopuszczalne naprężenie użyteczne taśmy
= 125 kN/m

= 0,43 m

= 0,77 m

Sprawdzenie stateczności poprzecznej taśmy

0,27 > 0,08

Ponieważ warunek nie jest spełniony, odległość zestawu należy obliczyć ze wzoru

Współczynnik C_c' wyznaczono z nierówności

C_z' = 0,75

= 1,35 m

9. Wyznaczenie łuku przejściowego.

Łuk przejściowy wklęsły.

Poprawne układanie się taśmy na łuku uzyska się gdy promień łuku wewnętrznego nie będzie mniejszy od wartości obliczonych następującym wzorem:

= 575,38 m

S_i - siła w taśmie na łuku, wartość siły S_i oblicza się dla najniekorzystniejszych warunków obciążenia przy założeniu, że taśma nie jest obciążona tylko na łuku. W projekcie najniekorzystniejszy wariant jest wówczas gdy taśma jest całkowicie wypełniona nosiwem; wówczas S_i = S_8u

Jeżeli kąt nachylenia przenośnika δ nie przekracza 18° to krzywą łańcuchową można zastąpić łukiem koła.

= 9,54 m

19,08 m

= 0,32 m

Łuk przejściowy wypukły.

Promień łuku zewnętrznego:

= 16,59 m

k₀ - współczynnik określający odległość obrzeż taśmy od osi neutralnej; k₀ = 0,12

ε_m - dopuszczalny wzrost wydłużenia miejscowego; ε_m = 0,015

k_m - współczynnik określający wielkość dopuszczalnego maksymalnego napięcia lokalnego; k_m = 1,4

= 66,49 kN/m

K_u = 125 kN/m

Promień łuku zewnętrznego:

= 8,20 m

k_w - współczynnik określający odległość części środkowej taśmy od osi neutralnej; k_w = 0,035

Sprawdzenie warunku stateczności taśmy:

k_p = 0,08

R_z - większy z promieni łuku

k₀ = 0,12

0,03 < 0,08

Wyznaczenie kołowego łuku wypukłego:

= 0,58 m

= 0,34 m

= 0,04 m

10. Trajektoria spadającego urobku.

Urobek leżący na taśmie oddziela się na bębnie zrzutowym pod wpływem działania siły odśrodkowej F_odśr. Oderwanie się urobku od taśmy następuje wówczas gdy siła odśrodkowa F_odśr zrównoważy składową siły ciężkości G skierowaną promieniowo w kierunku osi bębna.

Warunek oderwania się urobku od taśmy:

O miejscu oderwania się urobku od taśmy decyduje prędkość taśmy v. W szczególnym przypadku warunek tan może nastąpić w punkcie nabiegania taśmy na bęben jeżeli v = v_gr.

= 1,57 m/s

Ponieważ v > v_gr urobek oderwie się od taśmy w miejscu nabiegania taśmy na bęben.

Aby urobek po oderwaniu się od taśmy ponownie nie spadł na taśmę musi być spełniony warunek:

AC > AB

= 1,57 m/s

Ponieważ v = 5,0 m/s nie zachodzi przypadek ponownego spadania urobku na taśmę.

Dolna krzywa zrzutu:

x	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	2,2	2,4
y	0,008	0,031	0,071	0,125	0,196	0,282	0,384	0,502	0,635	0,784	0,949	1,129

Górna krzywa zrzutu:

Przyjęto h = 0,2

x	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	2,2	2,4
y	0,007	0,029	0,064	0,115	0,179	0,258	0,351	0,458	0,580	0,716	0,866	1,031

11. Dobór mechanizmu napinającego.

Zdecydowano się zastosować mechanizm kompensujący tylko wydłużenia trwałe. Ze względów konstrukcyjnych i eksploatacyjnych jako bęben napinający zostanie wykorzystany bęben zwrotny. Sposób realizacji napinania - mechanizm zębatkowy.

Schemat przenośnika z mechanizmem napinającym zamieszczono na rys nr.1

Droga napinania:

k_l - współczynnik obliczeniowy zależny od długości przenośnika oraz typu taśmy, dla L = 850 m i taśmy TK k_l = 0,02

=17 m

Wielkość siły napinającej:

S_n = S₅ + S₆

S_n = 78594 + 78594 = 157188 N

S_n

S₅

S₆

---