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Fu=Fc+Fp
(1)摩擦阻力Fc是各部分摩擦力的合成,主要包括主要摩擦阻力Fm、附加阻力Ff、物料与挡板的摩擦阻力Fb,即
Fc=Fm+Ff+Fb
主要阻力Fm是由上分支、下分支和链条来回牵引作业的摩擦所产生。
式中f——摩擦系数(见表1)
L——板式给料机头尾轮距,m
L1——板式给料机装载物料长度,m
——上支撑滚子单位长度线载荷,kg/m
——下支撑滚子单位长度线载荷,kg/m
qB——链条单位长度线质量,kg/m
qG——输送物料单位长度线载荷,kg/m
δ——板式给料机的倾角
Q——给料能力,t/h
v——链条运行速度,m/s
表1摩擦系数表
机器工作条件
承载滚子或滚轮
滑动轴承
滚动轴承
良好
0.06~0.08
0.02
一般
0.08~0.10
0.03
不好
0.10~0.13
0.05
恶劣
0.13~0.2
0.1
(b)附加阻力Ff是由链节中的摩擦、链条和链轮间的摩擦、链轮中轴承的摩擦、链条与上下支撑间的摩擦组成,一般情况下
Ff≈(0.05~0.1)Fm
(c)物料与挡板间的摩擦阻力Fb由所输送的物料与挡板装置之间的摩擦产生。
Fb=μγH2L1
式中μ——物料与挡板之间的摩擦系数,一般取0.5~0.7
γ——松散物料的密度,kg/m
H——物料与挡板的接触高度,m
上式以下列假设为基础:
输送物料的横截面积为矩形,物料运动的内摩擦忽略不计。
(2)坡度阻力Fp根据输送高度和输送物料在每段上的线载荷qG来计算。
Fp=qGL1sinδ
所以,链轮上的圆周力Fu可以表达为
Fu=Fm+Ff+Fb+Fp
重型板式给料机的工作情况见图1
2、链条拉力的计算
链条拉力Fk由圆周力Fu、链条自重、链条的初张力Fv和链条运行时由于多边效应产生的附加动拉力Fd组成。
Fk=Fu+qBLsinδ+FV+Fd
(1)初张力FV使链条保持适度的张紧,因此要适当选择初张力,以免链条脱开链轮时因松驰而引起故障。
根据经验,重型板式给料机的最大垂度和分支支撑跨距的比值约为5/100,即h/a≈0.05,所以初张力可按下式求其近似值
承载分支
回程分支
式中a0——承载分支支撑间距
aU——回程分支支撑间距
在计算链条拉力时,初张力FV要选择承载分支和回程分支中的较大值进行计算。
(2)链条附加动拉力Fd由运动质量和链条最大加速度产生。
式中ω——链轮角速度
t——链条节距,m
R——链轮节圆半径,m
为了降低链条的动拉力,应选择较小的链节距和小的链轮角速度,整个链条在各点上的张力变化曲线见图2。
3、料层厚度和驱动轮圆周力的关系
对于重型板式给料机而言,降低链条的拉力,对整机的设计成本及零部件的设计、选型、配套都至关重要,它直接关系到链条、电机、减速器以及液压系统等外配套件的选型,对整机的设计强度及刚度也有直接的影响。
降低链条拉力的最直接、最有效的方法,就是控制重型板式给料机的给料厚度,下面举例说明料层厚度与驱动轮圆周力之间的关系。
设计1台2400×
28000的重型板式给料机,已知:
生产能力Q=4500t/h,物料密度γ=2.1t/m3,安装倾角δ=25°
。
a0=0.5m
aU=0.8m
t=0.317m
R=0.514m
(1)给料厚度日=1.8m时
式中B——给料宽度
则
Ff=0.075Fm=2543kg
Fb=μγH2L1=133358kg
Fp=qGLlsinδ=9060×
28×
sin25°
=107210kg
则Fu=Fm+Ff+Fb+Fp=277020kg
qBLsinδ=20886kg
取
和
两者的较大值。
则Fk=277020+20886+12263+4028=314197kg
主轴轴功率
(2)运量不变,给料厚度H=1.6m时
则Fm=31384kg,Ff=2354kg,Fb=105370kg,Fp=95435kg
则Fu=234543kg,qBLsinδ=20886kg,
,Fd=4679kg,Fk=271244kg主轴轴功率
(3)运量不变,给料厚度H=1.4m时
则Fm=28839kg,Ff=2163kg,Fb=80674kg,Fp=83567kg
则Fu=195243kg,qBLsinδ=20886kg,
,Fd=5574kg,Fk=231703kg
4、结论
由以上的计算可知,当料层厚度由1.8m降为1.6m时,即料层厚度下降11%时,链条的速度提高14%,圆周驱动力下降15%,链条拉力下降13.5%,功率下降5%。
当料层厚度由1.8rn降为1.4m时,即料层厚度下降22%,链条的速度提高28%,圆周驱动力下降30%,链条拉力下降26%。
功率下降10%。
可见在运量不变的前提下,随着重型板式给料机给料厚度的下降,链条速度提高,电机的功率下降不多,而链条上的驱动圆周力和链条拉力却下降较大。
所以在设计时,控制并选择合适的给料厚度对链条选型和寿命有较大的影响。
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