Задачей расчета является выбор скорости и типоразмера тягового элемента, определение размеров грузонесущего элемента, определение сил натяжения тягового элемента в характерных точках трассы и мощности привода, выбор электродвигателя и передаточного механизма.

Исходные данные на проектирование приводятся в техническом задании, где указывается характеристика транспортируемого груза, требуемая производительность конвейера, схема трассы транспортирования со всеми необходимыми размерами, сведения об условиях работы (график нагружения, срок службы машины, режим работы и др.). По этим данным проводится сначала предварительный (проектный) расчет основных параметров конвейера (размеров рабочих и тяговых элементов по производительности, выбор места установки приводных устройств, сопротивлений движению тягового элемента и др.), а затем поверочный расчет, где рассчитываются на прочность узлы и детали конвейера и уточняются значения параметров, определенные в предварительном расчете.

Все конвейеры с тяговым элементом рассчитываются по единой методике, представленной в виде блок-схемы.

Для расчета отдельных параметров (производительности, сопротивления движению ходовой части конвейера, натяжений рабочего элемента, мощности и др.) нескольких типов конвейеров расчетные формулы носят общий характер.

Производительность. При перемещении насыпных грузов непрерывным потоком массовая производительность (т/ч)

где q — среднее количество (масса) транспортируемого груза, приходящееся на 1 м длины рабочей (грузонесущей) ветви конвейера, кг/м; v — скорость груза, м/с; А — площадь поперечного сечения потока груза на конвейере, м²; р — насыпная плотность (объемная масса) груза, т/м³

При перемещении насыпных грузов непрерывным конвейерным потоком, грузонесущий элемент которого имеет форму желоба (трубы) с коэффициентом заполнения ?

Если насыпной груз перемещается отдельными порциями (в ковшах, сосудах), то массовая нагрузка на 1 м длины

где i — вместимость сосуда, л; а — расстояние между сосудами, м.
Тогда

Производительность конвейеров (т/ч), перемещающих штучные грузы массой G (кг),

где а — шаг расположения грузов, м; Zш — количество штук или партий грузов, перемещаемых в час:

Различают техническую и эксплуатационную производительность. Техническая (расчетная, паспортная) производительность Q — это количество груза, перемещаемого в единицу времени при полном заполнении грузонесущего элемента и сохранении паспортной рабочей скорости. По величине технической производительности рассчитывают конструктивные параметры машины.

Эксплуатационную производительность QЭ определяют с учетом заполнения грузонесущего элемента и использования машины во времени. Если задана требуемая производительность машины за смену в течение Т часов, то средняя эксплуатационная производительность равна

где Qсм — производительность за смену, т.
Техническая и эксплуатационная производительность связаны между собой соотношением:

где Кэ — общий эксплуатационный коэффициент использования машины; Кн — коэффициент неравномерности поступления груза на конвейер; Кв — коэффициент использования конвейера во времени.

Потребная мощность двигателя Р приводного устройства. Слагается из мощности, расходуемой на преодоление сопротивлений движению тягового элемента и груза по трассе конвейера, и мощности на преодоление сопротивлений в передаточных механизмах:

где Fo — окружное усилие, необходимое для преодоления сопротивлений, возникающих при движении ходовой части конвейера и груза, Н; v — скорость тягового элемента, м/с; ? — среднее значение КПД передаточного механизма.
При предварительном расчете конвейеров с гибким тяговым элементом усилие на приводном элементе (барабане, звездочке) определяют по приближенной формуле

где k_п — коэффициент, учитывающий род привода и тип конвейера (для ленточных конвейеров k_п = 1,1…1,8; меньшие значения принимают при двухбарабанном приводе, при работе в сухой среде, большие — для однобарабанного привода при работе во влажной среде; для пластинчатых конвейеров кп = 0,6; для ковшовых и люлечных элеваторов k_п = = 0,6.„0,8); ??i — сумма углов поворота тягового элемента по всей трассе, на которых гибкий элемент под действием натяжения прижимается к опорным, поворотным (кроме привода) или отклоняющим элементам, °; kу = 2000…3000; меньшие значения при работе в тяжелых условиях, большие — при хороших условиях; wx, wp — коэффициенты сопротивления на холостой и рабочей ветвях конвейера; q_K — линейная нагрузка движущихся частей конвейера, Н/м; L_ГЭ — горизонтальная проекция общей длины тягового элемента, м; q — масса груза на один метр грузонесущей ветви конвейера, Н/м; LГ — горизонтальная проекция пути перемещения груза, м; H — высота подъема груза с учетом высоты подъема на сбрасывающей двухбарабанной тележке, м.

При поверочном расчете величина усилия Fo, необходимого для перемещения ходовой части и груза в конвейерах с тяговым элементом, определяется методом «обхода» по контуру (трассе) конвейера. Для этого всю трассу конвейера (рис. 5.12, а) разбивают на прямолинейные и криволинейные участки, определяют сопротивление на каждом участке и натяжение тягового элемента в точках сопряжений участков. При расчете натяжений используют следующее правило: натяжение Fi+1 тягового элемента в каждой последующей точке трассы равно сумме натяжения Fi, в предыдущей точке и сил сопротивления Wi…i+1 на участке между рассматриваемыми точками i и i + 1, т. е.

где Fi+1 и Fi — натяжения тягового элемента в двух соседних точках i +1 и i контура трассы, Н; WI…(I+1) — сила сопротивления на участке, расположенном между этими точками, Н.

Обход по контуру обычно начинают с точки сбегания тягового элемента с приводного элемента. Используя уравнение (5.20), можно получить натяжение в точке набегания тягового элемента на приводной элемент:

где F_сб — натяжение сбегающей ветви; зависит от типа конвейера и схемы трассы; ее задают или определяют расчетным путем по формуле расчета предварительной мощности; n — число участков трассы (прямолинейные, криволинейные, места погрузки и разгрузки).

При известных Fc6 и Fнб тяговое усилие (Н) на приводном элементе

где Wn.у — сила сопротивления движению тягового элемента на приводном элементе (барабан, блок, звездочка).

Тогда потребная мощность электродвигателя

Таким образом, для тягового расчета необходимо определить сопротивление движению ходовой части конвейера с грузом на отдельных участках трассы конвейера — прямолинейных горизонтальных и наклонных, криволинейных, поворотных, участках загрузки и разгрузки и т. п.

Формулы для расчета сопротивлений движению в конвейерах с тяговым элементом приведены в табл. 5.21.