Dimensionarea ȘI Verificarea Unei Benzi Transportoare Pentru Materiale Granulare

DIMENSIONAREA ȘI VERIFICAREA UNEI BENZI TRANSPORTOARE PENTRU MATERIALE GRANULARE

Autori: SĂNDULESCU CLAUDIU CONSTANTIN, PLOSCARU CĂTĂLIN GABRIEL , anul III, specializarea TCM, FACULTATEA DE INGINERIE ȘI DEZVOLTARE DURABILĂ DIN UNIVERSITATEA ”CONSTANTIN BRÂNCUȘI” DIN TG-JIU

COORDONATOR: ȘEF LUCR.DR.ING. IANAȘI CĂTĂLINA

Rezumat : Nevoia crescanda de a se obtine benzi de transport care sa satisfaca lungimi si debite tot mai ridicate, in acelasi timp cu o durata si fiabilitate cat mai mare in exploatare, a condus la efectuarea unor ample cercetari in domeniu, ceea ce a determinat aparitia unor familii intregi de benzi cu structuri constructive, dimensiuni si clase de rezistenta din cele mai diverse. Aceste benzi transportoare trebuie dimensionate si verificate corespunzator astfel incat sa reziste la sarcinile ce rezulta din incarcarile produse de materialul granular transportat pe banda.

Cuvinte cheie: banda transportoare, rezistenta de miscare, regim nestationar.

1. INTRODUCERE

In general, oricare ar fi tipul constructiv luat in considerare, elementele componente ale unui transportor cu banda constau in principal din: echipamentul mecanic, constructia mecanica, echipamentul electric, echipamentul de protectie si de securitate, echipamentul auxiliar si organul de tractiune si purtator de sarcina care este banda. Banda de transport este organul de tractiune si purtator de sarcina din cadrul unui transportor. Materialele ce compun o banda de transport se pot imparti in doua mari categorii: materiale pentru placile de acoperire sau invelisul exterior si materiale ce constitute partea de rezistenta, domeniile cu insertii, care pot fi textile si din cabluri de otel [4]. Datorita faptului ca benzile sunt supuse la eforturi de intindere si la fenomene de uzura, asupra lor se fac calcule de verificare pentru a determina rezistentele maxime la care acestea pot functiona, fara a trece in regimul de deformare permanenta. Calculele de dimensionare a benzii transportoare precum si a altor elemente ale unui transportor cu banda variaza pe lungimea acestuia in functie de situatiile de functionare ale transportorului [1,3,4].

2. CALCULUL REZISTENTELOR DINAMICE PE UN TRONSON DE BANDA AL TRANSPORTORULUI

2.1. Calculul acceleratiei la pornirea sau oprirea benzii transportoare

Prezenta lucrare are ca obiect studiul unui transportor cu banda cu latimea B = 0,8 m si lungimea traseului de banda (dus-intors) de L =12 m. utilizandu-se pentru deplasarea pietrei sparte, pe verticala, sub un unghi δmax = 18°, cu viteza de v = 2m/s. Transportorul cu banda face parte dintr-un ansamblu de transportoare cu banda ce apartin unei cariere de granit. In urma procesului de prelucrare a granitului rezulta fractii granulare care se sorteaza in functie de utilizarea acestora. Transportorul cu banda studiat in aceasta lucrare trebuie dimensionat si verificat pentru a rezista la transportul de fractii granulare cu dimensiunile cuprinse in gama 80-150 mm.

Fig. 1 Instalație pentru macinarea si transportul agregatelor [5,6]
1-buncăr materie primă, 2-transportor, 3-transportor, 4-sită, 5- transportor pentru fractii peste 150 mm, 6-concasor, 7- transportor magnetic (pentru preluare eventuale materiale feroase ),

8-transportor pentru 80-150 mm , 9-impactor (concasor), 10-sită, 11-transportor,

12- transportor, 13- transportor

Fig. 2 Material granular transportat pe banda [6]

Pentru a transporta in mod corect materialul pe banda, material care apare in fig. 2, procesul de pornire si oprire a benzii transportoare trebuie sa evite fenomenul de alunecare pe banda a materialului transportat, drept pentru care acceleratiile respective trebuie sa verifice urmatoarele doua conditii date de formulele (1) si (2):

apornire ≤ g (μ1∙ cosδmax – sinδmax) (1)

apornire = 9,81(0,6∙cos18° – sin18°) = 2,566m/s2

aoprire ≤ g (μ1∙ cosδmax + sinδmax) (2)

aoprire = 9,81(0,6∙cos18° + sin18°) = 8,629 m/s2

unde:

μ1 =0,5… 0,7 este coeficient de frecare intre materialul transportat si banda, μ1=0,6 [1].

δmax [grade] – unghiul celui mai inclinat tronson de banda, δmax = 18° (la tronsonul ascendent unghiul de inclinare este δ>0) [7].

Cu privire la acest unghi δmax se precizeaza ca [1]:

– la tronsoane ascendente δ>0,

– la cele descendente δ < 0.

Fig . 3 Transportor inclinat cu banda acoperitoare [1]:

1 – banda de transport, 2 – banda acoperitoare, 3 – anvelope care apasa pe banda acoperitoare

2.2. Calculul rezistentelor dinamice

Pentru a calcula rezistentele dinamice care apar intr-un tronson de banda, ne vom raporta la figura 3, de mai sus, in care avem prezentat un transportor inclinat utilizat pentru material de tip roca macinata. Banda trebuie sa asigure functionarea instalatiei in conditii de securitate si de eficienta economica maxima. Pentru aceasta, banda transportorului trebuie sa fie flexibila, rezistenta si durabila. Rezistentele dinamice care apar in banda, simbolizate prin fortele FNST pentru un tronson (j) al unuia din ramurile benzii (ascendenta sau descendenta), se determina cu relatia urmatoare [1,4]:

FNST = a(qb + qGj + CRj∙qRj) lj (3)

in care:

a [m/s2] – acceleratia (la pornire sau oprire) – determinata cu formulele (1) si (2);

qb [kg/m]- masa unui metru liniar de banda, qb = 14,7[kg/m], [1];

qGj [kg/m]- masa incarcaturii de material transportat pe un metru de banda din tronsonul j, care se determina in functie de debitul masic de material transportat si viteza benzii [1,7]:

qGj = = 251,424[kg/m]

unde:

= 502,848 [t/h], [3],

v = 2m/s, [3];

qRj [kg/m]- masa rolelor de sustinere ce revine pe un metru liniar de banda din tronsonul j,

qRj = 0,8 [kg/m], [1].

Astfel, vom avea doua valori pentru rezistenta dinamica, in functie de acceleratia de pornire si cea de oprire:

Pentru: apornire = 2,566m/s2

FNST = a(qb + qGj + CRj∙qRj)lj = 2,566 (14,7+251,424+2∙0,81) 6 = 4115,955 [N],

Pentru: aoprire= 8,629 m/s2

FNST = a(qb + qGj + CRj∙qRj)lj = 8,629 (14,7+251,424+2∙0,81) 6 = 13862,177 [N].

CRj – coeficientul de inertie care se determina cu relatia de mai jos [1,4]:

CRj = = (4)

unde:

ri [m] – raza de inertie a unei role de sustinere, ri = m, [2]

re [m] – raza exterioara a unei role de sustinere, re = mm=0,054m.

lj [m] – lungimea tronsonului j, lj = 6 m.

Se observa ca, la pornire, rezistenta dinamica este mai mica decat la oprire, cand banda are viteza iar forta de franare este mai mare.

2.3 Calculul forțelor de tracțiune minime din banda transportoare

Aceste forțe sunt variabile pe parcursul traseului de bandă, valorile sale locale bazandu-se pe: configurația transportului cu bandă, localizarea și numărul de tobe conducatoare, sistemele de frânare caracteristici, dispozitivele de întindere, condițiile de funcționare ale transportorului, modul de încărcare (complet încărcat, complet descărcat, încărcat numai pe anumite secțiuni) [1,4]. Tensiunile și eforturile la tracțiune trebuie să fie suficient de mari astfel încât să se asigure transmiterea forței periferice la tamburul de antrenare al benzii transportoare fără fenomene periculoase de alunecare și de deplasare minimă între două seturi succesive de role [3]. După cum se vede în figura 4 de mai jos, forța periferică simbolizată prin F este transmisa de la tamburul de antrenare la banda daca tensiunile din ramurile benzii îndeplinesc următoarele condiții [1,4]:

Fig. 4 Tamburul de antrenare al benzii

T- T= F [N] (5)

T ≤ T∙e [N] (6)

Prin urmare: T= C∙ F [N] (7)

T = (1+C) F [N] (8)

Unde:

T [N] – tensiunea din ramura benzii care vine spre tambur;
T [N] – tensiunea din ramura benzii care se infasoara pe tambur;
F [N] – forța periferică de conducere a tamburului;
e – baza logaritmilor naturali;
μ – coeficientul de frecare între bandă și tambur, μ = 0,3.
α – unghiul de înfășurare a benzii pe tambur;

C- factorul de înfășurare, care este determinat cu relația:

C= (9)

Deci, C= 0,497.

Forta F = a(qb + qGj + CRj∙qRj)lj = 2,566 (14,7+251,424+2∙0,81) 6 = 4115,955 [N]

Dupa efectuarea calculelor obținem următoarele valori pentru forțele de rezistență:

T= 2045,629 [N],

T= 6162,675 [N]

Dupa dimensionarea si verificarea benzii se observa ca se respecta conditia impusa (6) si anume:

T ≤ T∙e [N]

Acest lucru ne indica faptul ca banda lucreaza in parametri optimi, fara a interveni fenomenul de patinare, iar materialul transportat pe banda nu aluneca inapoi spre rampa de incarcare.

3. CONCLUZII

Transportorul cu banda este unul din cele mai raspandite tipuri de instalatii de transport continuu utilizat pentru deplasarea orizontala sau inclinata a materialelor de tipul rocilor de diferite dimensiuni. Din cercetarile efectuate in domeniul exploatarilor de resurse minerale si arocamente si din calculele efectuate in lucrarea de mai sus se observa ca dimensionarea benzii transportoare precum si a altor elemente ale transportorului impun cunoasterea modului in care fortele de tractiune din banda (tensiunile din aceasta) variaza pe lungimea transportorului. In toate situatiile de functionare a transportorului trebuie asigurata antrenarea benzii fara aparitia fenomenului de patinare a acesteia si a fenomenului de rostogolire inapoi pe banda a materialului transportat, astfel incat transportorul cu banda sa functioneze la parametri optimi.

BIBLIOGRAFIE

[1] Armaselu V. (1984). Imbinarea, vulcanizarea si repararea benzilor de transport. Ed.Tehnica, Bucuresti.

[2] Buzdugan Gh. (1986) Rezistenta materialelor. Editura Academiei, București.

[3] Fodor D. (1995). Exploatarea zacamintelor de minerale si roci utile prin lucrari la zi. Ed. Tehnica, Bucuresti.

[4] Marian I. (1984). Utilaje de incarcare si trasnport minier. EDP, Bucuresti

[5] Ianasi C., Influence of geometric shape on the mechanical properties of components from infrastructure, paper accepted for publication in SGEM Conference, 17-24.06.2012, Bulgaria.

[6] Ianasi C. Mihut N., mechanical and geometrical characterization of the conveyors belts from mineral resources exploitation, Advances Materials Researches, Vol 837, pp 99-104, DOI :10.4028/www.scientific.net/AMR.837.99

[7] Stoian L., Palfalvi A., Vintila N., Maniu A., Technology of materials, EDP Publishing House, Bucarest, pp 72-78, 1980.