Вся электронная библиотека >>>

 Экскаваторы >>>

    

 

Траншейные роторные экскаваторы


Раздел: Строительная техника

   

§ 5. РАСХОД МОЩНОСТИ НА ПРИВОД ТРАНСПОРТЕРА

  

Мощность привода транспортера расходуется на перемещение грунта и преодоление вредных сопротивлений, сопутствующих работе транспортера. К последним относятся: силы трения грунта в зонах боковых щитков, силы трения ленты о нажимные фартуки, сопротивление вращению натяжного барабана (при однобарабанном приводе), сопротивление вращению поддерживающих роликов, силы трения очистителей о ленту. При двухбарабанном приводе возникают дополнительные сопротивления, обусловленные недостаточной приспособляемостью механического или индивидуального электрического привода к характеру работы транспортера.

По совокупности сопротивлений различают два основных режима работы транспортера — холостой ход и работа под нагрузкой. Частным случаем каждого режима является статическое состояние. При изучении этих сопротивлений .представляют интерес также переходные режимы, основным из которых считается переход из статического состояния в рабочее на холостом ходу или под нагрузкой.

При работе транспортера на -холостом ходу его тяговый барабан должен развивать окружное усилие, способное преодолеть силу трения ленты о нажимные фартуки и сопротивления на концевых барабанах и поддерживающих роликах.

Сила трения ленты о фартуки находится в прямой зависимости от величины взаимного прижатия рассматриваемых элементов. В свою очередь это прижатие зависит от упругости фартуков и начального натяжения ленты, величину которого назначают из условия передачи тяговым барабаном необходимого окружного усилия Р, равного сумме сопротивлений движению ленты без проскальзывания. Для этого необ

ходимо, чтобы натяжение в сбегающей ветви SC6 (в кгс) в начале движения было не меньше величины

В результате натяжения ленты ее рабочая ветвь, стремясь занять прямолинейное положение и будучи прижатой по бокам фартуками, вспучивается. При этом горизонтальные участки фартуков поворачиваются на некоторый угол ip ( 3.5). Вспучивание опасно при режиме холостого хода, когда углы ^ достигают наибольших значений, а фартуки не способны удержать ленту, и она выходит из-под них. Экспериментально установлено, что допустимая величина стрелы прогиба г ленты в поперечном сечении для любых транспортеров составляет 100—120 мм. В статическом состоянии эта величина равна 60—70 мм. Она принимается в качестве исходной при определении начального натяжения ленты. Очевидно, что в зависимости от жесткости материала, из которого изготовлены фартуки, одной и той же допустимой стреле прогиба будут соответствовать различные усилия начального натяжения. Так, для фартуков экскаватора ЭР7А, изготовленных из пятислойного бельтингового ремня, это усилие составляет 170 кгс, в то время как при использовании для этого более жесткой бывшей в употреблении транспортерной ленты допустимая сила натяжения достигает 250'—260 кгс, т. е. тяговая способность барабана повышается на 47— 53%.

Силу трения ленты о фартуки Тф0 (в кгс) можно найти через площадь контакта Рф (в см2), среднее удельное давление <уф0 (в кгс/см2) и коэффициент трения /ф по приближенной формуле

Коэффициент трения зависит от состояния трущихся поверхностей и находится в пределах от 0,4 до 0,9. Меньшие значения относятся к новой сухой незагрязненной ленте. По мере износа ленты коэффициент трения увеличивается. Для изношенной сухой или обильно смоченной водой ленты этот коэффициент имеет наибольшее значение. Среднее давление ленты на фартуки для рассматриваемых транспортеров обычно составляет 0,07—0,09 кгс/см2.

Сила трения ленты о фартуки в режиме холостого хода есть величина, прямо пропорциональная усилию натяжения в набегающей ветви ленты и возрастающая с увеличением коэффицента трения ленты о фартуки и угла между касательными к ленте плоскостями в крайних точках ее контакта с фартуками. Экспериментально было доказано, что расход мощности на трение ленты о фартуки прямо пропорционален скорости движения ленты и составляет более 50% от общего расхода мощности на холостой ход.

Сопротивление передвижению ленты по роликам и концевым барабанам возникает вследствие трения осей этих элементов в опорах. В режиме холостого хода лента отходит от поддерживающих роликов и прижимается к фартукам. Поэтому сопротивления в этом режиме возникают только на роликах, расположенных на нерабочей ветви ленты, и на концевых барабанах. Эти сопротивления увеличиваются с ростом величины натяжения ленты, а потери мощности на их преодоление не превышают 4% для отклоняющих роликов и 5—9%—для концевых барабанов с осями на подшипниках качения.

По окружному усилию Рх (в кгс) на тяговом барабане, равному сумме сопротивлений движению ленты, мощность NT.X (в л. е.), затрачиваемую на холостой ход транспортера, определяют по формуле

Расход мощности на холостой ход зависит от расположения тягового барабана. При его расположении на разгрузочном конце транспортера расход мощности будет большим, что объясняется значительными потерями на трение ленты о фартуки (разница составляет 7—8%).

При работе транспортера под нагрузкой рассмотренные выше сопротивления претерпевают количественные и качественные изменения. Загруженная грунтом лента оттягивается от фартуков и прижимается к поддерживающим роликам. При этом снижаются потери мощности на трение ленты о фартуки, но увеличиваются сопротивления ее передвижению по роликам.

Источником силы трения ленты о фартуки служит упругость последних и дополнительная пригрузка горизонтальных участков фартуков с имеющимся на них грунтом (см.  3.3).

Кроме того, в нагруженном состоянии возникают новые сопротивления перемещению грунта. Эти сопротивления, классифицируемые как полезные, численно равны силе трения, возникающей между грунтом и лентой.

Как было указано, на боковых поверхностях движущегося потока грунта возникают силы трения, пропорциональные квадрату толщины слоя грунта.

Для количественной оценки рассмотренных сопротивлений в таблице приведены их значения в зависимости от производительности криволинейного транспортера экскаватора ЭР7АМ.

При расчете этих потерь приняты следующие исходные данные: радиус транспортера 3,88 м; угол наклона касательной к рабочей ветви ленты в крайней верхней точке 30°; общая ширина ленты 0,8 м; рабочая ширина ленты 0,6 м; коэффициент трения грунта о ленту 0,85; коэффициент трения грунта о боковые фартуки 0,85; насыпная масса грунта 2,0 т/м3.

Из анализа этих данных следует, что с увеличением производительности транспортера растут суммарные потери окружного усилия и их составляющие: потери на перемещение грунта и на трение по боковым граничным поверхностям движущегося потока грунта. При этом силы трения ленты о фартуки существенно снижаются.

Если оба концевых барабана являются тяговыми, то общая мощность определяется суммой мощностей для привода каждого барабана. При использовании в этом случае электрических двигателей или механической трансмиссии для привода каждого барабана суммарная мощность получается большей, чем если бы привод осуществлялся только от одного барабана. Избыточный расход мощности объясняется недостаточной приспособляемостью привода на каждом барабане друг к другу по скоростям вращения.

В случае механического привода между двумя барабанами существует жесткая кинематическая связь, характеризуемая тем, что каждой окружной скорости одного барабана соответствует определенная скорость второго барабана. Другими словами, конструкция привода обеспечивает постоянное, вполне определенное отношение скоростей вращения двух тяговых барабанов. Это отношение может удовлетворять по крайней мере только одному режиму загрузки транспортера, характеризуемому определенным натяжением ленты. Изменение этого режима приводит к изменению натяжения ленты, ее перемещений в каждом сечении и, в конечном счете, к проскальзыванию ленты по барабанам. Вследствие этого возникает сила трения, на преодоление которой требуется дополнительная мощность.

Вторым источником проскальзывания ленты по барабану являются колебательные перемещения ленты в плоскости, перпендикулярной к ее движению, которые возникают вследствие порционной загрузки транспортера, неоднородности грунта по размерам, форме, свойствам разру- шаемости при падении на ленту и т. д. Эти колебания приводят к непрерывному изменению величины натяжения ленты. Конечный результат этого воздействия аналогичен описанному выше.

Таким образом, в случае механического привода двух тяговых барабанов с жесткой кинематической связью неизбежны дополнительные потери мощности на преодоление сил трения, возникающих вследствие проскальзывания ленты по поверхности барабанов. При проектировании транспортера можно лишь сократить эти потери путем назначения оптимального отношения между скоростями вращения двух барабанов, но устранить их полностью невозможно. Эта задача может быть решена с помощью дифференциального устройства, обеспечивающего передачу каждому барабану требуемого крутящего момента при переменном отношении скоростей, удовлетворяющем условиям взаимодействия ленты с барабаном без проскальзывания. При этом дифференциальным индикатором должна служить сама транспортерная лента. Данным условиям наилучшим образом удовлетворяет гидравлический привод, выполненный по схеме параллельного питания двух или более гидравлических двигателей от одного насоса.

Обычно двухбарабанный привод применяют на мощных ЭТР, оборудованных силовой электрической системой. В этом случае каждый барабан приводится отдельным электродвигателем. Для электродвигателей с жесткой характеристикой, при которой значительное изменение крутящего момента существенно не влияет на скорость вращения ротора, взаимодействие ленты с барабаном почти не будет отличаться от описанного выше для механического привода. Если для привода хотя бы одного барабана применен электродвигатель повышенного скольжения, то в этом случае возможно снижение дополнительных потерь мощности на трение ленты по барабану.

В заключение необходимо отметить, что под термином «проскальзывание ленты по барабану» следует понимать такое проскальзывание, которое может быть в случае недеформируемой в продольном направлении ленты. В действительности в процессе передачи барабаном окружного усилия на ленту последняя имеет различную степень деформации в разных точках дуги контакта с барабаном. В процессе вращения барабана каждое поперечное сечение ленты проходит зону контакта, в начале которой растяжение ленты будет наибольшим, а в конце — наименьшим. Поскольку деформация оболочки барабана ничтожно мала по сравнению с деформацией ленты (в этом сравнении барабан можно считать абсолютно жестким), то лента будет постоянно проскальзывать по барабану на всей дуге контакта. Эти потери неизбежны, и они учитываются при расчете мощности как сопротивления перемещению ленты по барабану.

 

Контрольные вопросы

 

1.         Для чего предназначен транспортер?

2.         Из каких основных элементов состоит транспортер и какие функции выполняют эти элементы?

3.         Как устроена транспортерная лента и как соединены ее концы?

4.         Какие виды транспортеров применяются на ЭТР?

5.         Как изменяется форма поперечного сечения бруствера в зависимости от траектории полета грунта? При какой форме основание бруствера будет наименьшим?

6.         Какие параметры транспортера влияют на формирование поперечного сечения бруствера?

7.         От каких параметров транспортера зависит его производительность и как на нее влияет скорость движения ленты?

8.         Как изменяется скорость грунта, движущегося вместе с транспортерной лентой, и каково предельное значение этой скорости?

9.         На какие характерные зоны можно разделить поперечное сечение грунтового потока на транспортерной ленте? Где находятся поверхности возможного сдвига?

10.       При каких условиях движение грунта по наклонной секции двухсекционного транспортера будет равномерным, замедленным или ускоренным?

11.       Что означает полное использование силы трения грунта о транспортерную ленту?

12.       Какие силы действуют на грунтовую частицу, движущуюся по криволинейному транспортеру? За счет каких сил увеличивается сцепление грунта с лентой по сравнению с прямолинейными участками транспортера?

13.       Как изменяется скорость движения грунта по криволинейному транспортеру?

14.       На что расходуется мощность привода транспортера на холостом ходу и под нагрузкой?

15.       Какими параметрами определяется тяговая способность ведущего барабана и за счет каких конструктивных решений ее можно повысить?

16.       Как деформируется транспортерная лента в поперечном сечении в режиме холостого хода и чем ограничено ее натяжение?

17.       Какова величина мощности, расходуемой на преодоление сопротивлений трения ленты о фартуки в режиме холостого хода?

18.       Как изменяются сопротивления передвижению леиты при переходе из холостого в рабочий режим? За счет чего возникает трение ленты о фартуки в рабочем режиме?

19.       Как изменяются сопротивления передвижению ленты с увеличением производительности транспортера?

20.       Объясните особенности работы транспортера с двумя ведущими барабанами. Какими конструктивными решениями обеспечивается снижение скольжения ленты по барабанам при двухбарабанном приводе?

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  Траншейные роторные экскаваторы

 

Смотрите также:

 

Скребковый конвейер. Винтовые конвейеры, шнеки....

Скребковый конвейер ТОЦ 16-5 производительностью 15 м3/ч перемещает щепу на расстояние 40 м со скоростью 0,5—0,8 м/с.
Высота скребков 83 мм, длина 450 мм, мощность привода 5,5 кВт.

 

Оборудование для приготовления глиняной массы....

Привод монтируется на отдельной раме. Транспортер состоит из двух тяговых цепей, валиков и катков.
превышать 3 мм, так как с увеличением зазора резко снижается производительность и соответственно возрастает удельный расход мощности.

 

Конвейеры. Конвейерами перемещают сыпучие кусковые...

Мощность привода конвейера реализуется на подъем потока материала на высоту Н, на преодоление сопротивлений движению материала по горизонтальному участку пути длиной L...

 

Скребковые и ленточные конвейеры транспортеры....

Характерным для привода канатоведу-щим шкивом является использование привода для кабины лифта ( 1.29, а) и привода канатного транспортера ( 1.29, б). Наиболее распространенным приводом … Ленточные конвейеры. …