板式给料机功率计算

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  摘要:本文阐述了板式给料机功率的定义及计算方法。
  关键词:板式给料机、功率、力、产量、运料速度。
   问题的提出
   在国内大型矿山中,运送物料方式主要分为皮带运输和板式给料机运输两种。由于皮带易被矿石头割裂,使用寿命短,平均为一个月。有时三五天就要更换一次,每换一次需要停产半天到一天,致使停产维修。皮带机的给料速度太快,矿仓经常放空,物料很容易砸坏托辊,使皮带机的损坏加剧。综上可以看出皮带机的维修量大且奋勇高。板式给料机是钢结构件,与物料接触面为16Mn耐磨材质,不易被物料磨损割裂,运行特点是低速重载,具有很强抗压性。综上所述在振动筛和破碎机上方的料仓下普遍选用板式给料机。那么如何根据已知条件正确选择板式给料机驱动电机的功率,使功率得到有效利用,功率既要够用也不浪费。下面将详细介绍功率定义及计算方法并举例说明
   功率的定义
   功率是指物体在单位时间内所做的功,即功率是描述做功快慢的物理量。功的数量一定,时间越短,功率值就越大。
   功率的计算
   求功率的公式为功率=功/时间(即p=w/t),功的计算公式W=Fs
   P表示功率,单位是“瓦特”,简称“瓦”,符号是“w”。W表示功,单位是“焦耳”,简称“焦”,符号是“J”。t表示时间,单位是“秒”,符号是“s”。因为W=F(f 力)*s(s 距离)(功的定义式),所以求功率的公式也可推导出P=F·D①(F为力,D为速度)对于板式给料机运送的物料我们选取其中的一个单元dv。物料运行方式主要分0度和有倾角两种情况。
   0度物料单元受力分析如图:
  
   在相对静止的物料中,物料单元受到的其他物料的作用力相互抵消。去掉抵消的力。物料主要受图示4个力的作用。由图中可以知道,重力和支撑力是一对作用力与反作用力,牵引力和摩擦力是一对作用力与反作用力。
   即G=F2,F1=f
   沿着力的位移方向重力和支撑力不做功,我们要求的功率就是单位时间内牵引力所做的功,也就是单位时间内摩擦力消耗的功。
   F1=f、
   f=μG、
   G=mg、
   dm=ρd v
  将公式分别整合可以得到
   dF1=μ·ρ·dv· g②
   将上式代入①可以得到
   dP=μ·ρ·dv· g·D③
   对于整体运送的物料 代入③得到
   P=μ·ρ·v· g·D
   其中v是可以运载物料的最大体积,D为物料运行的速度,给料机链板与接触面之间是滑动摩擦所以采用滚动摩擦系数μ。
   带倾角物料单元受力分析如图:(由于物料堆积角等限制,板式给料机一般倾角不大于25度)
  
   由图可知:
   F2=G·cosαFα=f+G·sinα
   沿着物料位移方向列出做功的力为Fα
   Fα=f+G·sinα、
   f=μ·G·cosα、
   G=mg、
   dm=ρd v
   后面公式代入前面可以得到
   dFα=(sinα+/μcosα)μ·ρ·dv· g与②比较有
   dFα=(sinα+/μcosα)dF1=KdF1、(K=sinα+/μcosα) 代入③并积分得到
   Pα=KP。α角在0到25度之间变化,所以K=1~1.34
   举例说明
   宁夏某石灰石矿运送原料矿石的重板技术参数如下:
   物料:石灰石,容重ρ=1.45t/m3,重板型号2200X9990mm,给料能力:Q=550-1200t/h,安装倾角:23度。
   说明:在链板上要留出安装栏板的空间,所以宽2200mm的链板有效载料宽度为B=2100mm.按最大产量计算,功率满足最大产量即可。Q=1200t/h,设平均料层高度为h,物料运行速度为D,头尾轮中心距为L,每小时运送的物料量为
   ρ*B*h*D*3600。满足运量要求有Q=ρ*B*h*D*3600给料速度D=Q/ρ*B*h*3600,因为带有倾角,使用后面算出的功率公式,带入后得到
   P=K*μ·ρ·v· g·Q/ρ*B*h*3600。运送的物料体积v=B*h*L(m3)则
   P=K*μ·ρ·B*h*9.99· g·Q/ρ*B*h=K*μ*9.99 g·Q。查机械手册取μ=0.975,g=9.8N/kg,K=1.34,Q=1200t/h,带入上式有
   P=1.34*0.975*9.99*9.8*1200(N.mt/kg.h)统一计量单位得
   P=1.34*0.975*9.99*9.8*1200*1000/3600(N.m/s)=42636.3W≈43kw即牵引力所需功率为43KW,电机是通过减速器和联轴器传到主轴装置带动链条形成牵引力的,所以选电机的时候要考虑传动效率。
   P电*μ传=P, P电=P/μ传.
   μ传由2部分组成减速器的传动效率和联轴器传动效率组成,
   查表可得μ传=0.8X0.9=0.72
   P电=P/μ传.=43/0.72=59.72KW
   选取电机时候电机功率要比计算的理论功率大一个档,增加工矿安全系数。查电机样本应选电机功率为 75KW。
  
  参考文献:
  [1]熊春妹,板式给料机设计,《有色冶金设计与研究》 1997
  [2]郁飞、李海洋,1.8×12m重型板式给料机改造矿山机械 2001-29-4[3]韩颖晓、林勇军 新型重型板式给料机的开发及应用 有色金属:2005
  机械设计手册
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