第二章 连续运输机械bqil.docx
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1、第二章 连续运运输机械械7 课时时我们可以以按功能能结构构特征把把全部现现有的和和可能的的连续运运行式运运输设备备和往返返运行式式运输设设备进行行一般系系统化,进进而将其其分为以以下四组组主要元元件:承载元件件承载载并同货货载一起起移动的的承载机机构或容容器;牵引机构构克服服物料运运输阻力力用的动动力元件件;导向机构构承载载元件和和牵引机机构的导导向元件件,物料料沿导向向机构或或相对于于导向机机构运输输;传动装置置保证证被运输输物料移移动用的的传动元元件。用一定的的方式把把这些元元件进行行组合,就就能够编编制任何何一种实实际运输输机械设设备的结结构型式式。同时时,能够够编制包包括在动动力上有有
2、直接联联系的全全部元件件(传动动装置除除外)的的运输机机械的基基本结构构式。对对传动机机构与结结构式主主要元件件的组合合法分析析,证实实了存在在着两种种类似的的组合方方法:配配合法和和结合法法。配合合法具有有往返运运行式运运输设备备的特征征,结合合法具有有连续运运行式运运输机械械设备的的特征。例例如,传传动机构构与随物物料一起起移动的的承载机机构相配配合,一一般就产产生机车车运输一一类的机机械设备备。承载载机构和和传动机机构结合合时,即即承载机机构或容容器与一一台(数数台)传传动装置置作相对对移动时时。就产产生了连连续运输输机械设设备。上述四组组元件中中,承载载元件和和牵引机机构是共共性较多多
3、的元件件。第一节 连续运运输机械械的基本本运算1、运输输能力运输设备备的运输输能力是是运输设设备在单单位时间间内所能能运送的的货载量量。按运运行方式式不同,其其基本计计算方法法有两种种。一、连连续运行行式的运运输设备备连续运运行式的的输送设设备在均均匀、连连续装载载时,其其运输能能力为:(1-11)式中:QQ为运输输能力,tt/h; qq为单位位长度上上所装物物料的质质量,kkg/mm;为物料料的运行行速度,mm/s。由(1-2)得(1-3) 式式中:AA为物料料运行的的断面积积;为物料料的松散散密度 式(113)即即为连续续运行式式运输设设备运输输能力的的基本计计算公式式。 从式中中可以看看
4、出,运运输能力力的大小小与输送送距离无无关,它它主要取取决于运运送货载载的运行行速度和单位位长度上上的货载载质量qq。 (一)货货载均匀匀分布在在载运输输设备上上货载均均匀分布布在运输输设备上上的输送送设备有有:带式式输送机机、板式式输送机机、链板板输送机机、刮板板运输机机、气力力及水力力设备等等。它们们的共同同特点是是物料均均匀分布布在运输输设备上上,理论论上都可可以确定定运输物物料的理理论截面面积,但但是,在在实际运运输过程程中,物物料并不不可能完完全达到到理论截截面积,因因此计算算中应考考虑其装装满程度度,一般般以装满满系数来表示示。(1-4)式中中:A0为运输输设备的的理论截截面积,m
5、2;A为运输设备的实际物料截面积,m2;为装满系数。因此 (1-5)从而而可得运运输能力力为(1-6)(二)运运输容器器在运输输线路上上等间距距运行货货载装在在单个容容器内,而而容器按按一定规规律运动动并保持持一定的的间隔距距离,这这时货载载量q可由下下式求出出: (1-7)式中:GG为容器器中的货货载质量量,kg;a为容器器间隔距距离,m 。则小时运运输能力力为: (1-8)属于这一一类的运运输设备备有:无无极绳运运输设备备、架空空索道以以及斗式式提升机机等。二、往返返运行式式运输设设备如前所述述,往返返运行式式运输设设备的特特点是按按一定的的工作方方式作周周期性往往返运行行,把一一定量的的
6、货载从从一个地地点运至至另一个个地点,然然后将空空容器返返回原处处完成一一个循环环。其往往返一次次的运输输量为: (1-9)式中:QQy为往返返一次的的运输量量,kg;G为每个个容器的的货载量量,kgg;Z为一组组容器的的容器数数。每小时的的运输能能力为:(1-110)式中:QQ为运输输能力,kgh;T为往返一次的运输时间,min。一次运输输量决定定于设备备的构造造。从式(11-3)和式式(1-110)两个基基本公式式可以看看出,连连续运行行式运输输设备的的运输能能力与运运输距离离无关,而而往返运运行式运运输设备备的运输输能力将将随运输输距离的的增加而而降低。为为了满足足生产率率的要求求,必须
7、须增加每每次运输输量或列列车组数数、运行行次数,同同时,欲欲提高运运输能力力,还必必须缩短短辅助时时间。需要说明明的是:运输设设备的运运输能力力和运输输设计生生产率是是两个概概念,运运输设计计生产率率是由矿矿山产量量任务和和它的工工作制度度所决定定的单位位时间的的运输量量,是选选择运输输设备的的原始依依据,它它由采矿矿设计提提供,一一般可由由下式确确定: (1-11)式中:QQ1为运输输设计生生产率,tt/h;Ar为日产产量,tt/d;Tr为日运运输工作作时间,hh;一般般取188199h;KK为运输输不均衡衡系数,一一般取11.21.225。考虑到所所选择的的运输设设备的运运输能力力应满足足
8、矿山产产量任务务所要求求的运输输生产率率,因此此,运输输设备的的运输能能力应等等于或稍稍大于运运输生产产率,即即:(1-112)为方便计计算,通通常采用用Q=Q1,来计计算求取取运输设设备的技技术参数数,例如如F,G,Qy等。2、运输输设备阻阻力计算算工程计算算中,常常用阻力力系数计计算运输输机械的的运行阻阻力。阻阻力系数数是等速速运行时时的运行行阻力与与运行支支承面上上受到的的正压力力之比。阻阻力系数数可由分分析得出出其表达达式,实实际工作作中使用用的是由由试验得得出的具具体数值值。一、矿车车运行的的阻力和和阻力系系数当矿车沿沿水平直直线钢轨轨作等速速运动时时将产产生下列列阻力: (2)轴颈
9、与与轴承之之间的摩摩擦力; (2)车轮沿沿钢轨运运行时所所产生的的滚动摩摩擦阻力力; (3)车轮凸凸缘与钢钢轨间的的摩擦阻阻力。图1-11(a)所示为为单个矿矿车在水水平直线线轨道上上等速运运行时的的受力状状况。图图1-22(b)所示为为其中一一个轮对对上的作作用力,列列出各作作用力对对轴心的的力矩方方程为:(a) (bb)图1-22 矿车车运行阻阻力分析析(1-113)整理得:(1-114)当N1=N2时,FF2=F1,全部部运行阻阻力为:(1-115) 矿车运行行的阻力力系数即即为:(1-116) 式中:FF为矿车车运行阻阻力,NN;m为矿车车的总质质量,kkg;gg为重力力加速度度,ms
10、2;k为车轮轮与轨道道间的滚滚动摩擦擦因数,其其数值与与车轮直直径及轨轨面形状状和材料料关,kk=0.500.166 mmm;为车轮轮轴承的的摩擦因因数;dd为车轮轮的轴径径,mmm;D为车轮轮直径,mmm。式(1-16)所表达达的阻力力系数,用用于分析析影响矿矿车阻力力的诸因因素。工工程计算算中用的的阻力系系数是由由试验得得出的,用用下式计计算矿车车运行阻阻力: (1-17) 最终终矿车运运行总牵牵引力FF0为:(1118)(1119) 二、有牵牵引机构构的连续续运输机机械的运运行阻力力和阻力力系数有牵引机机构的连连续运行行式运输输机械,其其牵引机机构连接接成封闭闭环形,在在驱动装装置的带带
11、动下,沿沿线路连连续循环环运行,如如图13所示示。整个个线路由由沿直线线运行的的直线段段和绕曲曲线运行行的曲线线段组成成。直线线段和曲曲线段的的运行条条件不同同,其运运行阻力力也不同同,通常常分别计计算。(一)直直线段运运行阻力力直线段的的运行阻阻力,因因牵引机机构及支支承方式式的不同同而异,有有链条滑滑行、滚滚轮链运运行及牵牵引构件件在托辊辊上运行行三种。图1-33运行示示意图图图1-44刮板链链与中部部槽的接接触 2、3直线段段;1、44曲线线段1中部槽槽;2刮板链链(1)链链条滑行行刮板输送送机的刮刮板链在在中部槽槽中滑动动运行,刮刮板链在在槽内的的运行阻阻力,是是滑动面面上的摩摩擦阻力
12、力。由阻阻力系数数的定义义可得,刮刮板链在在中部槽槽内运行行的阻力力系数为为:图155滚轮链链 (11-200)式中:l为刮刮板链运运行的阻阻力系数数;Fl为刮刮板链的的运行阻阻力,NN;ql为刮刮板链单单位长度度的质量量,kggm;L为刮板板链长度度,m。刮板链的的运行阻阻力: (1-221)(2)滚滚轮链运运行滚轮链是是装有可可转动滚滚轮的牵牵引链,如如图1-55(a)所示,链链条用滚滚轮支承承在导轨轨上运行行,以减减小运行行阻力。滚滚轮链在在直线导导轨上的的运行状状况与矿矿车在轨轨道上运运行相似似,滚轮轮链的运运行阻力力系数也也用式(1116)表表示。图1-55(b)所示是是以滚轮轮链为
13、牵牵引构件件的板式式输送机机的承载载牵引部部件。被被运物料料装在承承载板上上,物料料与承载载牵引部部件一起起运行,这这种结构构的输送送机承载载段沿水水平运行行时的阻阻力为:(2-222)式中:FFzh为重重段(承承载段)运行阻阻力,NN; qq为单位位长承载载板上装装运的物物料量,kkg/mm; qq0为单位位长承载载板和滚滚轮链的的质量,kkg/mm LL为承载载段长度度,m;1为滚滚轮链的的运行阻阻力系数数。(3)牵牵引构件件在托辊辊上运行行牵引构件件在托辊辊上运行行,如图图1-66所示。若若牵引构构件无弯弯曲变形形从牵牵引构件件与托辊辊的相互互作用关关系看,也也与矿车车在轨道道上运行行相
14、似。这这种条件下的的运行阻阻力系数数也可用用式(1116)表示图1-66(b)所示是是输送带带在托辊辊上运行行的带式式输送机机被运运物料装装在输送送带上,与与输送带带一起运运行,输输送带既既是承载载构件,又又是牵引引构件。若若输送带带在运行行中没有有形变,这这种方式式沿水平平运输的的运行阻阻力, (b)(a)图1-66牵引构构件在托托辊上运运行1牵引引构件;2托辊辊;3辅送带带;4物料重段(承承载段)为: (1-23)返回的空空行程段段为: (1-224)式中:FFzh为重重段(承承载段)运行阻阻力; FFk为空段段运行阻阻力,NN;q为单位位长度输输送带上上装运物物料量,kkg/mm;qd为
15、输输送带单单位长的的质量,kkg/mm;L为重段段和空段段的长度度,m;qg为为重段(承载段段)单位位长度上上分布的的托辊旋旋转部件件的质量量,kgg/m;,为牵牵引构件件在重段段,空段段托辊组组上运行行的阻力力系数; qgg为空段段单位长长度上分分布的托托辊旋转转部件的的质量,(二)绕绕经曲线线段的阻阻力在运输设设备中,牵牵引构件件绕经的的曲线段段,有绕绕经可转转动的导导向体和和绕经固固定的圆圆弧导向向体两种种,这两两种导向向体的阻阻力不同同。(1)绕绕经可转转动的导导向体 可转动的的导向体体,依牵牵引构件件的不同同,有链链轮、绳绳轮和滚滚筒三种种。这类类导向体体,牵引引构件与与导向体体的转
16、动动部件一一起绕轴轴转动。牵牵引构件件绕经这这类导向向体的阻阻力。由由以下三三部分组组成。在牵引引构件与与导向体体的相遇遇点,当当它由直直线变成成弯曲时时,因牵牵引构件件的弯曲曲转折所所产生的的阻力;导向体体转轴上上的摩擦擦阻力;在牵引引构件绕绕出导向向体的分分离点,当当它由弯弯变直时时,因牵牵引构件件转折所所产生的的阻力。图1-77链条绕绕经链轮轮的阻力力图1-77所示,设设链条的的张力在在链条与与链轮的的相遇点点Fy为,在在链条与与链轮的的分离点点为Fl。在相相遇点由由直变弯弯绕进链链轮时,链链轴上的的摩擦阻阻力为:(1-225)按做功相相等的条条件得: (126)将式(2217)代人式式
17、(226)并整理理得: (127)式中:F1为链链条由直直变弯的的阻力,NN; dd1为链轴轴直径,mmm;DD为链轮轮直径,mmm;为链条条绕进链链轮时,相相邻两链链节转折折的角度度。同理可得得,在分分离点链链条由弯弯变直,因因链轴上上的摩擦擦给链轮轮旋转增增加的阻阻力为: (128)式中:FF3为链条条由弯变变直的阻阻力,NN;Fll为链条条在分离离点的张张力,NN。链轮转轴轴上的摩摩擦阻力力,当绕绕进和绕绕出的两两股链条条相互平平行时:(1229) 式中:F2ff为轮转转轴上的的摩擦阻阻力,NN;f为为链轮转转轴的摩摩擦因数数。把作用于于链轮转转轴上的的摩擦阻阻力变为为链轮节节圆周上上的
18、,即即为转轴轴上的摩摩擦力给给链轮旋旋转的阻阻力F22。按力力矩相等等的条件件得: (130)将式(11-299)代人人式(11-300) 得得: (131)式中:FF2为链轮轮周上的的摩擦阻阻力; dd为链轮轮转轴的的直径,mmm。(132)(133)(134)由以上分分析得到到链条绕绕经链轮轮的阻力力Fr为:一般主动动链轮或或主动滚滚筒的此此项阻力力为: (11355)对于换向向链轮或或换向滚滚筒,一一般要考考虑的是是相遇点点的张力力Fy,和分分离点的的张力FFl之间的的关系:(136)(137)通常取kk=1.051.007。(2)绕绕经固定定的圆弧弧导向体体牵引构件件绕经固固定的圆圆弧
19、导向向体如如图1-8所示,其其运行阻阻力也是是由三部部分组成成的。与与绕经可可转动导导向体不不同的是是,此时时导向体体固定不不动,因因而导向向体对牵牵引构件件运行的的阻力,是是挠性体体在圆弧弧上的摩摩擦力,其其摩擦力力大小可可由欧拉拉柔索公公式求出出。由欧拉柔柔索公式式得: (138)式中:FFl为牵引引构件在在分离点点的张力力; FFy为牵引引构件在在相遇点点的张力力; uu为牵引引构件与与导向体体间的摩摩擦因数数; aa为圆弧弧导向体体的圆心心角。牵引构件件绕经固固定导向向体,其其两端张张力差就就是运行行阻力 Fg:图1-8牵引构件绕经固定的圆弧导向体 (1139)由以上分分析可知知:牵引
20、引构件沿沿直线运运行时,阻阻力与牵牵引构件件的张力力无关,与与负载、运运输距离离、牵引引构件及及其支承承条件有有关,沿曲线线运行时时,阻力力与牵引引构件的的张力成成正比。3.牵引引机构张张力、牵牵引力及及功率计计算一、牵引引构件的的张力分分析及计计算有牵引机机构的运运输机械械,驱动动装置通通过牵引引构件传传递牵引引力,以以克服各各种运行行阻力使使机器运运行。阻阻力愈大大,需要要的牵引引力愈大大,牵引引构件的的张力增增加也越越大。由由于连续续运输机机械的运运行阻力力是沿运运输路径径分布的的,因而而牵引构构件的张张力沿运运行方向向逐渐变变化。牵牵引构件件在各点点的张力力用“逐点计计算法”计算。 逐
21、点计计算法,是是计算牵牵引构件件在运行行时各点点张力的的方法,其其规则是是:牵引引构件某某一点上上的张力力,等于于沿其运运行方向向后一点点的张力力与这两两点间的的运行阻阻力之和和。用公公式表达达为: (1140)式中:FFi,Fi-11,分别别为牵引引构件上上前后两两点的张张力;F(i-1)i为前后后两点间间的运行行阻力。用逐点计计算法求求牵引构构件各点点上的张张力,可可以从任任意点开开始,依依次分别别向绕进进和绕出出驱动装装置的相相遇点和和分离点点进行。由由于连续续运行的的运输机机械对牵牵引构件件的最小小张力往往往有一一定的要要求,所所以,计计算各点点张力时时,通常常是从牵牵引构件件的最小小
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