Электрический расчет ленточного конвейера.

6.1.Общие сведения.

Ленточный конвейер является наиболее распространенным механизмом непрерывного транспорта для перемещения сыпучих и штучных грузов (материалов).

В ленточных конвейерах лента одновременно выполняет функции несущего и тягового органа.

В конструкцию ленточного конвейера входят:

1) приводной барабан;

2) редуктор;

3) электродвигатель;

4) отводной барабан;

5) подвижные опорные ролики;

6) лента конвейера;

7) натяжной барабан;

8) натяжное устройство;

9) станция управления приводным двигателем.

Приводной барабан вместе с редуктором и электродвигателем образует приводную станцию.

Современные ЛК (ленточные конвейеры), работающие на открытых разработках полезных ископаемых обеспечивают производительность до 20000 т/час при скорости перемещения ленты примерно 6 м/сек. Суммарная мощность приводных станций достигает 3 - 4 мВт.

6.2.Особенности работы электропривода транспорта.

Лента с грузом, как правило движется в одном направлении с постоянной скоростью. Режим работы длительный диапазон регулирования скорости не более 2 : 1. Транспортеры сооружают на открытом воздухе, в метах с повышенной запыленностью, с влажной либо агрессивной средой, в условиях резкого колебания температур.

Главная особенность в работе электропривода ленточного конвейера – это повышенный момент М_с при страгивании с места, особенно при страгивании груженого ЛК.

Непрерывность работы, с одной стороны является фактором, обеспечивающим высокую производительность механизма, а с другой требует простоты и высокой надежности как механической так и электрической части транспортера.

Наличие фрикционной связи между ЭД и грузонесущим органом требует от ЭД плавного пуска и торможения. В ЛК значительной протяженности ускорение ограничено до 0,2 – 0,3 м/сек² (лента играет волной при пусковых рывках, пружинит и может разрушиться). С этим явлением борются установкой нескольких ЭД вдоль трассы.

Применение много двигательного привода одновременно с улучшением динамики системы позволяет существенно уменьшить массу тянущего элемента и увеличить энергетические показатели, особенно для случаев работы ЛК с переменной нагрузкой.

При ограниченной величине ускорения необходимо сохранять движущий момент М в период пуска постоянным. В установках мощность 1000 квт и более предпочтительнее 2 – 3-х приводные системы привода.

В ЛК наиболее применимы АД с к.з. или фазным ротором. В АД с к.з. ротором регулирование скорости осуществляют изменением i редуктора, или применением многоскоростных АД.

Время пуска ЛК может достигать нескольких минут. Плавный пуск АД с фаз. Ротором достигают включением пусковых сопротивлений в цепь ротора (10 – 20 ступеней).

Для ограничения ускорения в АД с к.з. ротором включают сопротивление в цепь статора (как правило индуктивность). На рис. 6.1 приведена зависимость времени разгона ЛК от его длины.

Рис. 6.1.

6.3.Основной расчет.

Расчет электропривода ЛК начинают с изучения исходных данных и выбора кинематической схемы приводной станции и всего конвейера. Вычерчивается диаграмма натяжения тягового органа. А после определения сил действующих на тяговый орган рассчитывается и мощность электропривода, т.к. производительность и скорость движения задается в исходных данных. Затем выбранный двигатель проверяют по условиям перегрузки и по пусковому моменту ρ.

Пусть дан конвейер, изображенный на рис. 6.1,а.

Рис. 6.2.(а,б)

Диаграмма натяжения рабочего органа изображена на рис. 6.2,б.

Если производительность ЛК П кг/час, а скорость Vм/сек, то удельная масса полезного груза будет .

Тяговое усилие находят из эпюры сил, действующих в и=тяговом элементе. Эту эпюру строят вдоль развернутой трассы ЛК с учетом увеличения сил трения на участках с перегибами и действующих активных сил на подъемах и спусках трассы.

Сила сопротивления на горизонтальном участке равна

(6.1.)

т_ГР, т₀ – удельная масса груза и тянущего элемента;

ℓ - длина участка, м;

k – коэффициент трения.

Сила сопротивления на наклонном участке равна:

(6.2.)

α – угол наклона трассы.

Результирующее усилие, которое должен преодолеть приводной ЭД равен:

F_Н = F_ГОР + F_НАКЛ.

Зная предварительное натяжение F_щ и усилие на набегающем участке тягового органа, получим полезный момент на валу ЭД:

D – диаметр барабана приводной станции, (м);

I – передаточное число редуктора;

п – число приводных станций.

Статический момент сопротивления на валу ЭД с учетом потерь в редукторе и подшипниках приводного барабана:

(6.3)

Мощность приводной станции при статической нагрузке:

(6.4)

к₃ – коэффициент запаса 1,1 – 1,3.

Из каталога определяем номинальную мощность, близкую к статической.

При переменном графике нагрузки выбранный ЭД должен развивать момент, достаточный для преодоления максимально возможного момента нагрузки

т_g – коэффициент допустимой перегрузки ЭД

Для АД

Для ЭД постоянного тока т_g= (2 – 5)I_max/I_ном

Для АД с к.з. ротором необходима проверка по пусковому моменту:

М_{П ЭД} > М_С.П.

М_{П ЭД} – пусковой момент ЭД;

М_С.П – момент сопротивления при пуске ленточного конвейера.

М_С.П = М_СТ + М_ДИН

Силы трения возникают в подшипниках вращающихся элементов, в местах контакта роликов и катков с опорой, в тяговом элементе при его изгибах и вследствие значительной протяженности конвейера и большого количества движущихся масс составляют значительную часть суммарной статической нагрузки, а для горизонтальных конвейеров определяют всю статическую нагрузку электропривода.

Поэтому расчет сил трения при проектировании конвейеров следует выполнять весьма тщательно, т.к. именно эти силы определяют необходимую мощность и количество приводных ЭД.

Коэффициент трения к из формул (6.1), (6.2) довольно сложная величина. Обозначим ее С_п.

(6.5)

С_п – результирующая коэффициента сопротивления движению на линейном участке;

к_п = 1,1 – 1,3 - коэффициент учитывающий неточности в расчетах сил трения;

μ – коэффициент трения в подшипниках;

f – коэффициент трения качения роликов и катков;

D – диаметр ролика катка;

d – диаметр вала подшипника в роликах и катках.

Увеличения усилия на изгибе тягового элемента:

(6.6)

ξТ_Н.Б. – сила от изгиба тягового элемента, пропорциональная натяжению в набегающей точке Т_Н,Б,;

- сила трения в подшипниках блоков или роликов, пропорциональная равнодействующей сил N на данном участке конвейера.

 

 

 

 

Рис. 6.3

Если пренебречь весом блока G (рис. 6.3,а) и принять Т_НБ ≈ Т_СБ, тогда:

С_и – результирующая коэффициента сопротивления на изгибе участка.

Значения С_к и С_и для приближенных расчетов сведены в таблицы 6.1 и 6.2.

Таблица 6.1.

Таблица 6.2.

Пример 6.

Дано: Ленточный конвейер длиной L = 200м служит для подъема руды из карьера глубиной 30 м. Производительность П = 200 т/час, скорость движения ленты v = 2 м/сек, величина разгона а не более 0,3 м/сек², т₀ - вес ленты равен 10 кг/м.

Определить мощность N_ЭД, проверить выбранный ЭД на возможность страгивания полностью загруженного конвейера, определить число приводных станций.

Решение.

1. Определяем статическую расчетную мощность электропривода:

С_П – выбираем из таблицы (6.2) С_П = 0,025;

η_м = 0,8

sin α = H/L = 0,15; cos α = 0,9887≈0,989

k₃ – выбираем 1,2.

2. По каталогу выбираем ЭД защищенный, обдуваемый, серии 4А 180 М4У3 N_ном=30квт; η_н=90,5%; сos φ_н=0,9, п_ном=1500 об/мин.; λ=М_макс/М_н=2,2; k_П=М_П/М_н=1,4; I_П=7I_н; весЭД равен 185 кг.

3. Статический момент на валу ЭД

4. Номинальный момент на валу ЭД

5. Рассчитаем параметры ротора, приняв относительные размеры D_p : L_p = 1,5 : 2,5, G_p ≈1/3G

6. Маховый момент ротора ЭД с муфтой

GD²_вр = δG_pD²_p = 1,2 ∙62 ∙0,0324 = 2,41 кг∙м².

7. Эквивалентный маховый момент поступательно движущихся масс;

Примечание.

Суммарная масса поступательно движущихся грузов и элементов транспортера при производительности 200 т/час и скорости 2 м/сек находится из выражений:

Если учитывать дополнительное усилие в ленте на изгибах приводного и отводного барабанов, выражение суммарной массы примет вид:

8. Скорректированный эквивалентный маховый момент поступательно движущихся масс будет:

9. Общий приведенный маховый момент:

10. Динамический момент на валу ЭД:

11. Необходимый пусковой момент страгивания загруженного транспортера:

М_пуск = М_СТ + М_дин = 182 + 6,35 ∙ 9,81=244,3 нм

12. Максимально допустимый пусковой момент, развиваемый выбранным ЭД

М_доп = λ (0,8 – 0,85)М_ном = 2,2 ∙ 0,85 ∙ 191 = 357,2 нм λ = М_к / М_н

13. Условие успешного запуска груженого транспортера, это М_доп > М_пуск 357,2 > 244,3 нм- условия выполняются.

6.4.Особенности выбора основного ЭО и разработки схемы управления и защиты .

Выбор основного оборудования ЭО, типа ЭД, схемы управления, во многом определяется системой электроснабжения.

Карьерные и рудничные ленточные транспортеры запитывают как правило от комплектных трансформаторных подстанций (КТП) напряжением 6 / 0,4 кВ. Относительная мощность трансформатора КТП – S, ква – определяет способ запуска приводных ЭД транспортера. Если S трансформатора в 8 – 10 раз больше номинальной мощности ЭД, то запуск АД с к.з. ротором осуществляют прямо от сети. Если же питающий трансформатор менее мощный, то запуск АД осуществляется через дополнительные пусковые устройства. Например, АД с к.з. ротором запускают через автотрансформатор либо включением индуктивности в цепь статора.

АД с фазным ротором запускают последовательным отключением пусковых сопротивлений в цепи роторной обмотки.

Питание от КТП подается на станцию управления через разъединитель, выполненный в отдельном ящике совместно с предохранителями. Станция управления защищенного исполнения схема управления – контакторно-релейная. В схеме должна быть предусмотрена максимальная защита по перегрузке и току к.з. В электроприводах, время разгона которых велико и составляет 6 –7 сек и более, предусматривают блокировку защиты по перегрузке контактами реле времени на период разгона системы до номинальной скорости.

Если технологическим процессом предусмотрена работа двух и более транспортеров, то должна быть предусмотрена блокировка на остановку загруженных при аварийной остановке выходного (разгрузочного)транспортера.

На рис. 6.4. изображена принципиальная схема управления угольными транспортерами

S₁ – автоматический выключатель;

М₁ – ЭД наклонного транспортера (загрузочного);

М₂ – ЭД горизонтального транспортера (разгрузочного);

S₂, S₄ – кнопки «стоп»;

S₃, S₅ – кнопки «пуск».

При аварийной либо нормальной остановке первого транспортера, второй останавливается автоматически.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: