1.1. Настоящая инструкция составлена в соответствии с Постановлением Минтруда...
Для расчёта пластинчатого конвейера должны быть заданы те же исходные данные, что и для ленточного конвейера.
1) Определение основных параметров. На настиле с бортами площадь сечения насыпного груза F равна сумме площадей треугольника F 1 и прямоугольника F 2 (рис. 15.4).
где - углы естественного откоса груза в движении (j д ) и в покое j ;
k b - коэффициент уменьшения площади сечения треугольника на наклонном
конвейере; (k b =1, при b =0 ; k b =0,9 при b >20 о)
h б - высота слоя груза у борта, м.
Обозначим k n =tg(0,4j )k b - коэффициент производительности
F =0,25В 2 k n +Bh б
Производительность конвейера
Отсюда 
, м
h б = (0,65¸0,8)h (h - полная высота бортов).
При крупнокусковом грузе можно считать, что груз располагается на настиле равным прямоугольным слоем, т.е. F 1 =0, а F 2 =F =Bhy ,где y = 0,8¸0,9 - коэффициент наполнения сечения. Полученную ширину настила В необходимо проверить по кусковатости груза
где а - крупность типичных кусков груза, мм;
Х - коэффициент; Х = 1,7 и 2,7 соответственно для рядового и сортированного груза.
Окончательно выбранные ширина настила и высота бортов округляются до ближайших больших по ГОСТ.
Для штучных грузов ширина настила выбирается по размерам груза и способу транспортирования. Скорость движения настила принимают обычно в переделах 0,05-0,63 м/с и не превышает 1 м/с.
2) Тяговый расчёт ведут методом обхода по контуру, начиная обход с точки минимального натяжения цепи; обычно S min =1-3кН. Сопротивления на прямолинейных участках определяют по формулам:
Сопротивление на поворотных звёздочках определяют также как и для барабанов
S сб =KS нб , (K =1,05¸1,1)
РАСЧЕТНА РАБОТА
ПЛАСТИНЧАТЫЙ КОНВЕЙЕР
1.1 Цель работы
Изучить конструкции, общие сведения, принципы действия конвейеров и методы определения основных параметров.
1.2 Определение пластинчатого конвейера
Транспортирующими называют технические средства непрерывного действия для перемещения массовых сыпучих и штучных грузов по определенным линейным трассам. Их делят на конвейеры и устройства трубопроводного транспорта.
По принципу действия различают конвейеры, в которых груз перемещается в результате механического контакта с транспортирующим элементом (лента, пластина, ковш, скребок, шнек, ролики), и пневмотранспортные установки, в которых перемещение сыпучего груза осуществляется самотеком или потоком сжатого воздуха.
Пластинчатый конвейер - транспортирующее устройство с грузонесущим полотном из стальных пластин, прикрепленным к цепному тяговому органу.
При транспортировании материалов с острыми кромками (для подачи крупнокускового камня в дробилки) применяют пластинчатые конвейеры, у которых тяговым органом являются две бесконечные цепи, огибающие приводные и натяжные звездочки. К тяговым цепям прикрепляют металлические пластины, перекрывающие друг друга и исключающие просыпание материала между ними (рисунок 1.2). Допустимый угол наклона пластинчатого конвейера с плоскими пластинами меньше чем у ленточного, т.к. угол трения материала грузов о металл в 2,5÷3,0 раза меньше, чем о резинотканевую ленту. Фасонные пластины, имеющие поперечные выступы на рабочих поверхностях, позволяют увеличить угол наклона конвейера. Пластинчатые конвейеры применяют также для перемещения горячих материалов, деталей и изделий на заводах строительных конструкций.
Характеристики пластинчатых конвейеров:
· толщина пластин – от 3 мм
· ширина полотна – от 500 мм
· скорость движения полотна – от 0.6 м/с
· производительность – от 250 до 2000 т/ч
· угол наклона установки – до 45º
Рабочие инструменты пластинчатых конвейеров:
· пластичное полотно
· ходовые ролики
· тяговый орган
· приводная станция
натяжная станцияПреимущества:
· возможность транспортирования более широкого (по сравнению с ленточными конвейерами) ассортимента грузов;
· способность транспортирования грузов по трассе с крутыми подъёмами (до 35°-45°, а с ковшеобразными пластинами - до 65°-70°);
· возможность транспортирования грузов по сложной пространственной траектории;
· высокая надёжность.
Недостатки:
· малая скорость движения грузов (до 1,25 м/с);
· как и у других цеплных конвейеров:
· -большая погонная масса конвейера;
· -сложность и дороговизна эксплуатации из-за наличия большого количества шарнирных элементов в цепях, требующих регулярной смазки;
· -больший расход энергии на единицу массы транспортируемого груза.
| 1 – металлические пластины; 2 – натяжные звездочки; 3 – две бесконечные цепи; 4 – приводные звездочки. |
| Рисунок 1.2 – Пластинчатый конвейер |
Пластинчатый конвейер применяется для перемещения штучных грузов, по данному условию необходимо вычислить основные характеристики представленного конвейера.
Рисунок 1.9 – Схема пластинчатого конвейера
| Ширина настила, , мм | ||||||||
| Шаг цепи, t , мм |
Определяем погонную весовую нагрузку от груза q , кН/м :
( ), (1.2)где: П=1350 кН/час – производительность конвейера;м ), (1.3)
где: Q ГР =1,10 кН – вес одного груза;
q=0,9375 кН/м – погонная весовая нагрузка.
Принимаем значение шага t ГР , м , с округлением в большую сторону. Тогда t ГР =1,17 м.
Вычисляем погонную нагрузку от ходовой части конвейера q К , кН/м , с помощью эмпирической формулы для тяжелых условий работы настила:
( Тип настилаШирина настила без бортов,
, м1,0 и более
Из таблицы 1.13 выбираем коэффициент сопротивления движению ω , в предположении, что диаметр валика цепи более 20 мм . Следовательно ω=0,120.
Принимаем наименьшее натяжение цепей в точках их сбегания с приводных звездочек =15,666 (кН ), (1.5)где: кН - наименьшее натяжение цепей;
ω=0,120 – коэффициент сопротивления движению;
q=0,9375
q К =0.98
L=40 м – длина конвейера;
Н=0 м – высота подъема;
W Б – сопротивление трения груза о неподвижные борта, кН , (так как борта в данном случае отсутствуют, то W Б =0 );
W П.Р. – сопротивление плужкового погрузчика, кН , (так как погрузка осуществляется через концевой барабан, то W П.Р =0 ).
В зависимости от конструкции настила и тяговой цепи и конфигурации трассы (рис. 4.1) различают пластинчатые конвейеры общего назначения (вертикально замкнутые); изгибающиеся (с пространственной трассой) и специального назначения (разливочные машины, эскалаторы, пассажирские, конвейеры с настилом сложного профиля).
Рис. 4.1. Схемы трасс пластинчатых конвейеров:
а – горизонтальная; б – горизонтально-наклонная; г – наклонная;
д – наклонно-горизонтальная; в , е , ж – сложная
Наиболее широкое применение получили пластинчатые стационарные, вертикально замкнутые конвейеры с прямолинейными трассами, которые являются конвейерами общего назначения. В металлургической промышленности их используют для подачи крупнокусковой руды и горячего агломерата; на химических заводах и при производстве строительных материалов – для перемещения крупнокусковых нерудных материалов; на тепловых электростанциях – при подаче угля; в машиностроении – для транспортирования горячих поковок, отливок, опок, отходов штамповочного производства; на поточных линиях сборки, охлаждения, сушки, сортирования и химической обработки.
Передвижные пластинчатые конвейеры используют на складах, погрузочно-разгрузочных, сортировочных и упаковочных пунктах для перемещения тарно-штучных грузов.
Специальные пластинчатые конвейеры, в том числе и изгибающиеся с пространственной трассой, используют в горно-рудной и угольной промышленности для транспортирования на дальние расстояния руды и угля.
4.1.1.1 Общее устройство, назначение и области применения
К преимуществам пластинчатых конвейеров по сравнению с ленточными относятся: возможность транспортирования тяжелых крупнокусковых, острокромочных и горячих грузов; спокойный и бесшумный ход; возможность загрузки без применения питателей; большая продолжительность трассы с наклонными участками и малыми радиусами переходов и обеспечение бесперегрузочного транспортирования; возможность установки промежуточных приводов; высокая производительность при небольшой скорости движения; возможность использования конвейеров в технологических процессах и поточных линиях при высоких и низких температурах.
Недостатками пластинчатых конвейеров являются: большая масса настила и цепей и их высокая стоимость; наличие большого количества шарниров цепей, требующих дополнительного обслуживания; сложность замены изношенных катков тяговых цепей; большие сопротивления движению.
Пластинчатый конвейер (рис. 5.2) имеет станину, на концах которой установлены две звездочки – приводная 3 с приводом и натяжная с натяжным устройством 4. Бесконечный настил 1, состоящий из отдельных пластин, закрепляется к ходовой части, состоящей из одной или двух тяговых цепей 2, которые огибают концевые звездочки и находятся в зацеплении с их зубьями.
Вертикально замкнутые тяговые цепи движутся вместе с настилом по направляющим путям станины вдоль продольной оси конвейера. Конвейер загружается через одну или несколько воронок 5 в любом месте трассы, а разгружается через концевую звездочку и воронку. Промежуточная разгрузка возможна только для пластинчатых конвейеров с безбортовым плоским настилом. Скорость их движения составляет до 1,25 м/с.
Рис. 4.2. Пластинчатый конвейер:
1 – настил; 2 – тяговая цепь; 3 – приводная звездочка;
4 – натяжное устройство; 5 – загрузочный бункер
Основные параметры пластинчатых конвейеров общего назначения установлены ГОСТ 22281-92: ширина настила: 400; 500; 650; 800; 1000; 1200; 1400; 1600 мм; число зубьев звездочек: 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13; скорость движения: 0,01; 0,016; 0,025; 0,04; 0,05; 0,063; 0,08; 0,1; 0,125; 0,16; 0,2; 0,25; 0,315; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1,0 м/с.
Угол наклона полотна пластинчатого конвейера обычно составляет 35–60º и зависит от характеристики транспортируемого груза и типа настила. При транспортировании штучных грузов и наличии на настиле поперечных грузоудерживающих планок угол наклона конвейера может быть увеличен.
4.1.1.2 Элементы пластинчатых конвейеров
Тяговым элементом обычно служат пластинчатые цепи:
ПВ – пластинчатые втулочные;
ПВР – пластинчатые втулочно-роликовые;
ПВК – пластинчатые втулочно-катковые с гладкими катками;
ПВКГ – пластинчатые втулочно-катковые с гребнями на катках;
ПВКП – пластинчатые втулочно-катковые с подшипниками качения у катков
В качестве тягового элемента могут быть использованы втулочные, роликовые и круглозвенные цепи. Конвейеры с шириной настила более 400 мм имеют две тяговые цепи, легкие конвейеры (с шириной настила менее 400 мм) – одну цепь.
Опорными элементами у пластинчатых втулочно-катковых цепей являются ходовые катки, передающие нагрузку от настила и транспортируемого груза на направляющие пути (на конвейерах тяжелых типов применяют катки на подшипниках качения).
В конвейерах с втулочными и роликовыми цепями и гладким настилом опорными элементами служат стационарные роликовые опоры, закрепленные на станине конвейера. В конвейерах легкого типа с шириной настила 80–200 мм цепь могут объединять с настилом, скользящим по направляющим металлическим или пластмассовым путям.
Настил является грузонесущим элементом конвейера. Настил выполняется с бортами и без бортов и имеет различную конструкцию в зависимости от характеристики транспортируемого груза (табл. 4.1) .
Таблица 4.1
Типы настилов пластинчатых конвейеров
Окончание табл. 4.1
Плоский настил изготавливают из деревянных планок, стальных или полиуретановых пластин; для обеспечения надежного положения груза настил снабжают фасонными накладками или упорами. Волнистый настил обеспечивает надежное перекрытие соседних пластин, увеличивает жесткость и прочность полотна, повышает сцепление грузов с поверхностью конвейера, уменьшает их просыпание между пластинами и обеспечивает перемещение грузов под большими углами наклона.
Швеллерный настил применяется для транспортирования крупных горячих отливок и штамповок, обеспечивает прочность и жесткость полотна и облегчает его очистку. Настил изготавливают методом штамповки и сварки стальных листов толщиной 4–10 мм. Пластины настила крепят на болтах, заклепках или приваривают к специальным уголкам, которые крепятся к пластинам тяговых цепей.
Основными размерами настила являются его ширина В и высота бортов h . Нормальный ряд ширины настила: 400, 500, 650, 800, 1000, 1200, 1400, 1600 мм; высота бортов: 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 355, 400, 450 и 500 мм.
Привод пластинчатого конвейера – угловой или прямолинейный (гусеничный) (разд. 2.4), состоит из приводных звездочек, передаточного механизма (редуктора или редуктора с дополнительной передачей) и электродвигателя. На конвейерах, имеющих наклонный участок трассы, устанавливают стопорное устройство или электромагнитный тормоз. Передаточным механизмом привода служит один редуктор или редуктор с зубчатой или цепной передачей. Мощные конвейеры большой производительности и длины имеют несколько приводов.
Натяжные устройства. На пластинчатых конвейерах устанавливаютсявинтовые (наибольшее распространение) или пружинно-винтовые натяжные устройства (на тяжело нагруженных конвейерах значительной длины со скоростями более 0,25 м/с). НУ устанавливаются на концевых звездочках и имеют ход равный не менее 1,6–2 шага цепи, Х = 320–2000 мм.
Одна из звездочек НУ закрепляется на валу на шпонке, другая – свободно для возможности самоустановки по положению шарниров цепи.
Станина пластинчатого конвейера изготавливается из угловой или швеллерной стали. Концевые части выполняют в виде отдельных рам для привода и НУ, среднюю часть – в виде отдельных секций металлоконструкции длиной 4–6 м.
4.1.1.3 Расчет пластинчатых конвейеров
Расчет пластинчатых конвейеров проводится в два этапа: предварительное (ориентировочное) определение основных параметров; поверочный расчет. Исходными данными для расчета являются:
производительность;
конфигурация трассы;
характеристика транспортируемого груза;
скорость движения полотна;
режим работы.
В соответствии с ГОСТ22281–92 выбирается тип конвейера и тип настила. Настил применяется трех типов:
легкий – при насыпной плотности транспортируемого груза ρ < 1т/м 3 ;
средний – при ρ = 1–2 т/м 3 ;
тяжелый – при ρ > 2 т/м 3 .
Высота бортов h бортового настила для насыпных грузов выбирается из нормального ряда (по справочнику), для штучных грузов h = 100–160 мм.
Угол наклона конвейера зависит от типа настила и характеристики перемещаемого груза (табл. 4.2), выбранный угол наклона конвейера должен удовлетворять условию β ≤ φ 1 – (7–10º), где φ 1 – угол естественного откоса груза в движении.
пластинчатого конвейера
β" – угол трения груза о настил
На настиле без бортов насыпной груз располагается по треугольнику (рис. 4.3) так же, как на ленточном конвейере с прямыми роликоопорами; В – ширина настила, b = 0,85В , φ – угол естественного откоса груза в покое (угол естественного откоса груза в движении φ 1 = 0,4 φ).
Рис. 4.3. Расположение насыпного груза на плоском настиле
Площадь сечения насыпного груза на настиле без бортов
где h 1 – высота треугольника;
с 2 – коэффициент, учитывающий уменьшение площади на наклонном конвейере (табл. 4.3).
Производительность конвейера
где ρ – плотность груза, т/м 3 ;
v – скорость конвейера, м/с;
В п – ширина настила без бортов.
Таблица 4.3
Значения коэффициента с 2
Ширина настила без бортов
Производительность при настиле с бортами (рис. 4.4)
. (4.4)
Рис. 4.4. Типы бортовых настилов:
а – с подвижными бортами; б – с неподвижными бортами
Площадь сечения груза на настиле с бортами
где В б – ширина настила с бортами, м;
ψ = 0,65–0,8 – коэффициент наполнения сечения настила.
Полученную ширину настила проверяют по условию кусковатости В ≥ Х 2 а +200 мм, где Х 2 – коэффициент кусковатости. Для сортированного груза Х 2 = 2,7; для рядового груза Х 2 = 1,7.
Окончательно выбранные значения ширины настила округляются до ближайших значений в соответствии с нормальным рядом.
Для штучных грузов ширину настила выбирают по габаритным размерам груза, способу его укладывания и количеству, при этом зазор между грузами должен составлять 100–300 мм.
Тяговый расчет. В ходе тягового расчета определяют силы сопротивления и натяжения цепей на отдельных участках трассы.
Максимальное натяжение цепей рассчитывается путем последовательного определения сопротивлений на отдельных участках, начиная от точки наименьшего натяжения.
Минимальное натяжение принимают равным не менее 500 Н на одну цепь (обычно S min = 1–3 кН) .
Линейную силу тяжести настила с цепями q 0 (Н/м) определяют по справочникам и каталогам, обычно
q 0 ≈ 600 B + A , (4.6)
где А – коэффициент, принимаемый в зависимости от типа и ширины настила.
Линейная сила тяжести груза (Н/м)
Максимальное статическое натяжение цепей
где L г и L х – длины горизонтальной проекции загруженной и незагруженной ветвей конвейера, м;
Н – высота подъема груза, м.
Знак «+» в формуле – для участков подъема, «–» – для участков спуска.
Полное расчетное усилие
S max = S ст + S дин, (4.9)
где S ст – статическое натяжение тяговых цепей, Н;
S дин – динамические нагрузки в тяговых цепях, Н.
Если тяговый элемент состоит из двух цепей, то расчетное усилие на одну цепь учитывается коэффициентом неравномерности ее распределения С н =1,6–1,8.
Расчетное усилие одной цепи S расч = S max , двух цепей S расч = (1,5S max) / 2.
Окружное усилие на звездочке
Р = ∑ W = S ст – S 0 , (4.10)
где S ст – наибольшее статическое усилие в тяговых цепях в точке набегания на приводные звездочки, полученное методом обхода по контуру, Н;
S 0 – натяжение цепей в точке сбегания с приводной звездочки, Н.
Мощность привода конвейера
N в = Q L г ω / 367, (4.11)
где Q – производительность, т/ч;
L г – горизонтальная проекция длины, м;
ω 0 – обобщенный коэффициент сопротивления движению.
Далее производится выбор двигателя, определение передаточного числа и выбор редуктора; определение фактической скорости движения и уточнение производительности; определение статического тормозного момента (для наклонных конвейеров); расчет тормозного момента; определение хода натяжного устройства .
Поверочный расчет включает уточненный тяговый расчет методом обхода по контуру; проверку выбранной тяговой цепи; проверку рассчитанной мощности привода; выбор типа натяжного устройства.
4.1.1.4 Монтаж пластинчатых конвейеров.
Последовательность этапов монтажа пластинчатого конвейера :
· разбивка осей и установка средней части става конвейера;
· установка опорных конструкций или рельсов (для катков цепи) при обеспечении допусков не более 1–2 мм;
· установка привода и натяжной станции при обеспечении горизонтальности и перпендикулярности осей конвейера и приводного вала;
· по приводному валу ориентируют другие элементы привода (открытые передачи, редуктор и электродвигатель), обеспечивая строгую соосность валов;
· тщательной проверке подлежит ходовая часть;
· опробование начинают продвиганием ходовой части на 5–10 м вручную или от электродвигателя;
· обкатка конвейера вхолостую в течение 3–4 часов:
– конвейер должен работать плавно, без стуков, ударов и вибраций;
– зацепление цепи должно быть плавным;
– соседние пластины должны свободно проворачиваться на звездочках и криволинейных участках;
– температура нагрева редуктора и подшипников скольжения должна быть не более 70º, нагрева подшипников качения не должно быть;
· обкатка под нагрузкой (в течение 12 часов)
– производят те же проверки, что и при обкатке вхолостую;
– регулируют расположение загрузочного устройства;
– устраняют просыпание грузов на рабочие поверхности рельсов и в зазоры между пластинами;
– регулируют работу НУ для предотвращения смещения полотна
4.1.1.5 Технический осмотр и ремонт элементов пластинчатых конвейеров.
Технический осмотр (ТО) тяговых цепей предусматривает их систематический осмотр, текущий ремонт, очистку и смазку. В процессе осмотра выявляют: состояние деталей, посадок в соединениях; подвижность роликов и катков .
Невращающиеся ролики и катки с лысками на поверхности качения подлежат замене, ослабленные болтовые соединения звеньев и креплений рабочих органов должны быть затянуты.
ТО звездочек выявляет износ по боковым поверхностям зубьев: звездочка подвергается ремонту или замене; устраняется сбег полотна.
ТО грузонесущих элементов предусматривает их осмотр и устранение повреждений, затрудняющих эксплуатацию: выявляют наличие остаточных деформаций, надежности крепления к тяговому органу, износ; деформированные пластины исправляют или заменяют, регулируют зазоры между ними, ослабленные соединения подтягивают.
(Курсовая)
n7.doc
Задание.Вариант 10
Выполнить проект конвейера цепного пластинчатого (КЦП 15) со следующими характеристиками:
производительность Q = 250 т/час;
скорость движения полотна = 0.8 м/с;
длинна конвейера l = 90 м;
длинна горизонтального участка l г = 40 м;
угол наклона конвейера = 7 o ;
плотность транспортируемого груза = 0.9 т/м 3 .
Самостоятельно принятые параметры, не указанные в задании:
В задании не указан тип перемещаемого груза. Исходя из заданной плотности (0.9 т/м 3) можно предположить, что грузом является сахар, однако маловероятно применение конвейера со столь большой производительностью (250 т/час) для транспортировки сахара или другого пищевого продукта.
Конвейера с подобной производительностью применяются в угольной промышленности, например в очистных забоях или конвейерных штреках для транспортировки рядового угля. Поэтому в качестве транспортируемого груза принимаю - рядовой уголь, плотность рядового угля удовлетворяет условию задания.
Схема проектируемого конвейера:
Рисунок 1.
1. Предварительный расчет.
Для расчета принимаю конвейер с волнистым полотном с бортами.
Расчет произвожу по методике, изложенной в :п. 3.2.
1.1. Определение ширины конвейера.
Ширину конвейера определяю по формуле:
м, (1.1)
Где: Q = 250 т/час - производительность конвейера;
= 0.8 м/с - скорость движения полотна;
= 0.9 т/м 3 - плотность транспортируемого груза;
K - коэффициент, учитывающий угол наклона конвейера;
= 40 о - угол естественного откоса груза в покое (:Приложение табл. 2);
h = 0.16 м - высота бортов полотна, выбираю из номинального ряда;
= 0.7 - коэффициент использования высоты бортов ( :стр. 137).
Коэффициент K определяю по формуле:
, (1.2)
Где: = 7 о - угол наклона конвейера.
Подставляя полученные значения в формулу 1.1 определяю ширину полотна:
Для транспортируемого материала, содержащего крупные куски до 10% общего груза должно выполняться условие:
мм, (1.3)
где: a max = 80 мм - наибольший размер крупных кусков (:стр. 136).
Условие выполняется.
Окончательно выбираю ширину полотна из номинального ряда B
= 650 мм (:табл. 3.6)
1.2.
Определение нагрузок на транспортную цепь.
Предварительно принимаю в качестве тягового органа конвейера пластинчатую цепь типа ПВК (ГОСТ 588-81).
Погонную нагрузку от транспортируемого груза определяю по формуле:
Н/м (1.4)
Погонную нагрузку от собственного веса движущихся частей (полотна с цепями) определяю по формуле:
Н/м, (1.5)
Где: A = 50 - коэффициент, принимаемый в зависимости от ширины полотна и вида груза (:табл. 3.5).
Минимальное натяжение цепей для данного конвейера может быть в точках 1 или 3 (рис. 1). Минимальное натяжение будет в точке 3 если будет соблюдаться условие:
Где: = 0.08 - коэффициент сопротивления движению ходовой части на прямолинейных участках (:табл. 3.7).
Условие не выполняется, следовательно минимальное натяжение будет в точке 1.
Принимаю минимальное натяжение цепей S min = S 1 = 1500 Н. Методом обхода по контуру по ходу полотна определяю натяжения в точках 1..6 (рис. 1) по методике, аналогичной :п.3.2.
Где: k :стр.138).
Диаграмма натяжения тягового органа:
Рисунок 2.
2. Окончательный расчет элементов конвейера.
2.1. Расчет и подбор электродвигателя.
Тяговое усилие привода определяю по формуле:
Где: k = 1.06 - коэффициент увеличения натяжения цепи при огибании звездочки (:стр.138).
Установочную мощность электродвигателя определяю по формуле:
кВт, (2.2)
где: = 0.95 - КПД привода (:стр. 139);
k з = 1.1 - коэффициент запаса мощности (:стр. 139).
кВт
Принимаю электродвигатель с повышенным пусковым моментом серии 4А (:Приложение табл. 16)
тип двигателя - 4АР200L6УЗ;
мощность N = 30 кВт;
частота вращения n дв = 975 об/мин;
маховый момент GD 2 = 1.81 кг м 2 ;
масса m = 280 кг.
присоединительный диаметр вала d = 55 мм.
2.2. Расчет и подбор редуктора.
Делительный диаметр приводных звездочек определяю по формуле:
м, (2.3)
где: t - шаг приводной цепи;
z - число зубьев звездочки;
Предварительно принимаю t = 0.2 м и z = 6.
м.
Частоту вращения звездочек определяю по формуле:
об/мин. (2.4)
об/мин.
Передаточное число редуктора определяю по формуле:
(2.5)
Крутящий момент на выходном валу редуктора определяю по формуле:
Нм. (2.6)
Исходя из выше определенных величин принимаю двухступенчатый цилиндрический редуктор (:Приложение табл. 27):
тип редуктора - 1Ц2У-250;
передаточное число u = 25;
номинальный крутящий момент на выходном валу при тяжелом режиме M кр = 6300 Нм;
масса m = 320 кг.
Рисунок 3.
Таблица 1.
Все данные взяты из :Приложение табл. 29.
2.3. Окончательный расчет и подбор тяговой цепи.
Расчетное усилие в цепи определяю по формуле:
Н, (2.7)
где: S
Динамическую нагрузку на цепи определяю по формуле:
Н, (2.8)
Где: = 1.0 - коэффициент, учитывающий уменьшение приведенной массы движущихся частей конвейера, выбирается согласно :стр.140 при L > 60 м.
Подставляя найденные значения в формулу 2.7 определяю:
Н.
Разрывное усилие цепи определяю по формуле:
Н (2.9)
Исходя из выше определенных величин принимаю пластинчатую цепь (:Приложение табл. 5):
тип цепи - М450 (ГОСТ 588-81);
шаг цепи t = 200 мм;
разрывное усилие S разр. = 450 кН.
Для проверки цепи на прочность произвожу расчет нагрузки на цепь в момент пуска конвейера.
Максимальное усилие в цепи при пуске конвейера определяю по формуле:
Н, (2.10)
где: S д.п - динамическое усилие цепи при пуске.
Динамическое усилие цепи при пуске определяю по формуле:
Н, (2.11)
где: m k - приведенная масса движущихся частей конвейера;
- угловое ускорение вала электродвигателя.
Приведенную массу движущихся частей конвейера определяю по формуле
кг, (2.12)
где: k y = 0.9 - коэффициент, учитывающий упругое удлинение цепей (:стр.140);
k u = 0.6 - коэффициент, учитывающий уменьшение средней скорости вращающихся масс по сравнению со средней скоростью (:стр.140);
Gu = 1500 кгс - вес вращающихся частей конвейера (без привода), принимаю согласно :стр.140
Угловое ускорение вала электродвигателя определяю по формуле:
рад/с 2 , (2.13)
где: I пр - момент инерции движущихся масс конвейера, приведенный к валу двигателя.
M п.ср - определяется по формуле:
H м, (2.14)
M п.ст - определяется по формуле:
H м, (2.15)
Момент инерции движущихся масс конвейера, приведенный к валу двигателя определяю по формуле:
H м с 2 , (2.16)
Где: I р.м - момент инерции ротора электродвигателя и втулочно-пальцевой муфты, определяется по формуле:
H м с 2 , (2.17)
Где: I м = 0.0675 - момент инерции втулочно-пальцевой муфты.
Подставляя значения в формулы 2.10 ... 2.17 получаю максимальное усилие в цепи при пуске конвейера.
H м с 2
H м с 2
рад/с 2
2.4. Расчет натяжного устройства.
Принимаю натяжное устройство винтового типа.
Величина хода натяжного устройства зависит от шага цепи и определяется по формуле (:п. 5.1):
Общую длину винта принимаю L об = L +0.4 = 0.8 м.
Расчет произвожу по методике :п. 2.4
Принимаю материал для винта - сталь 45 с допускаемым напряжением на срез [ ] ср = 100 Н/мм 2 и пределом текучести Т = 320 Н/мм 2 . Тип резьбы выбираю прямоугольный (ГОСТ 10177-82).
Принимаю материал для гайки - бронзу Бр. АЖ9-4 с допускаемым напряжением на срез [ ] ср = 30 Н/мм 2 , на смятие [ ] см = 60 Н/мм 2 , на разрыв Р = 48 Н/мм 2 . Тип резьбы тот же.
Средний диаметр резьбы винта определяю по формуле:
мм, (2.19)
где: = 2 - отношение высоты гайки к среднему диаметру (:стр.106);
[p ] = 10 Н/мм 2 - допускаемое напряжение в резьбе, зависящее от трущихся материалов, при трении стали по бронзе (:стр.106) [p ] = 8...12 Н/мм 2 ;
K = 1.3 - коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки натяжных витков (:стр.106);
мм
Внутренний диаметр резьбы определяю по формуле:
мм, (2.20)
Учитывая, что длинна винта большая и требуется большая устойчивость, принимаю d
1
= 36 мм.
Шаг резьбы определяю по формуле:
Уточненное значение среднего диаметра резьбы определяю по формуле:
Наружный диаметр резьбы определяю по формуле:
Угол подъема резьбы определяю по формуле:
Произвожу проверку надежности самоторможения, для чего должно выполняться условие:
, (2.25)
где: f = 0.1 - коэффициент трения стали по бронзе.
Условие выполняется.
Произвожу проверку на устойчивость. Условием устойчивости является (:стр.107):
, (2.26)
Где: - коэффициент скольжения допускаемых напряжений сжатия, при расчете на устойчивость определяется как функция гибкости винта ().
[ -1 P ] - допускаемое напряжение сжатия.
Допускаемое напряжение сжатия определяю по формуле:
Н/мм 2 , (2.27)
Гибкость винта определяю по формуле:
, (2.28)
где: =2 - коэффициент приведенной длинны (:стр.107).
Из :табл. 2.39 по известной гибкости винта нахожу = 0.22. Подставляю полученные данные в условие 2.26:
Условие выполняется.
Так как винт работает на растяжение, то проверку на устойчивость производить не обязательно.
Произвожу проверку винта на прочность, условие прочности:
, (2.29)
где: 
(определено выше);
M 1 - момент трения в резьбе (Н мм);
M 2 - момент трения в пяте (упоре) (Н мм);
Момент трения в резьбе определяю по формуле:
Момент трения в пяте определяю по формуле:
Н мм, (2.31)
где: d n = 20 мм - диаметр пяты, принимается меньше d 1 .
Подставляю полученные данные в условие 2.29:
Условие выполняется .
Высоту гайки определяю по формуле:
Количество витков резьбы в гайке определяю по формуле:
(2.33)
Произвожу проверку прочности резьбы гайки на срез, условие прочности:
(2.33)
Условие выполняется
Пружину натяжного устройства выбираю по методике :т.3 гл.2.
Остальные размеры натяжного устройства принимаю конструктивно.
2.5. Расчет валов и подбор подшипников.
2.5.1. Приводной вал.
В качестве материала вала принимаю сталь 45 (диаметр заготовки более 120 мм В 1 = 0.43 B = 314 Н/мм 2 , -1 = 0.58 1 = 182 Н/мм 2
Ориентировочный минимальный диаметр вала определяю из расчета только на кручение по формуле:
мм, (2.34)
где: M = 5085 Нм - крутящий момент на валу (определен ранее);
[] k = 25 Н/мм 2 - допускаемое напряжение на кручение для стали 45 (:стр. 96).
мм.
Из стандартного ряда (ГОСТ 6636-69 R 40) выбираю ближайшее значение диаметра d пв = 100 мм. Принимаю этот диаметр под подшипники. Под крепление приводных звездочек принимаю диаметр d = 120 мм. Ширину ступицы приводной звездочки определяю исходя из необходимой длинны шпонки для передачи вращающего момента. Длину шпонки определяю из условия смятия и прочности:
, (2.35)
Где: l - длинна шпонки, мм;
d - диаметр вала в месте установки шпонки, мм;
h , b , t 1 , - размеры поперечного сечения шпонки, мм (выбираю из :табл. 6.9);
[ ] см - допустимое напряжение смятия, для стальных ступиц 100-120 Н/мм 2 .
Также, исходя из условия 2.35 определяю параметры шпонки для присоединительного конца вала, диаметр которого принимаю d = 95 мм и длину l = 115 мм (ограничения муфты). Значения всех геометрических размеров шпонок привожу в таблице 2.
Таблица 2.
* Применяю две шпонки, расположенные под углом 180 о.
Исходя из длинны шпонок под приводные звездочки, длину ступиц последних выбираю l
ст
= 200 мм.
Принимая во внимание выше перечисленные размеры, а также габариты крепежных элементов конструктивно принимаю расстояние между центрами подшипников 1300 мм.
Расчетная схема приводного вала и эпюра изгибающих моментов имеет вид (весом звездочек пренебрегаю):
Рисунок 4.
Где: R 1 и R 2 - реакции опор в подшипниках, Н;
P - нагрузка на звездочки, определяется по формуле:
Н. (2.36)
В связи с симметричностью схемы и нагрузок реакции опор R 1 = R 2 = P = 13495 Н.
Проверочный расчет вала на прочность .
Условием прочности вала является запас прочности, определяемый по формуле:
, (2.37)
Где: n - запас прочности по нормальным напряжениям;
n - запас прочности по тангенциальным напряжениям.
[n ] = 2.5 - минимально допустимый запас прочности.
Запас прочности по нормальным напряжениям, при условии отсутствия осевых нагрузок определяю по формуле:
, (2.38)
Где: k = 1.75 эффективный коэффициент концентраций напряжений (:табл. 6.5);
= 0.7 масштабный фактор для нормальных напряжений (:табл. 6.8);
- амплитуда нормальных напряжений изгиба, Н/мм 2 , определяется по формуле:
, (2.39)
Где: W - момент сопротивления изгибу, мм 3 , определяется по формуле:
мм 3 (2.40)
Запас прочности по тангенциальным напряжениям определяю по формуле:
, (2.41)
Где: k = 1.6 эффективный коэффициент концентраций напряжений кручения (:табл. 6.5);
= 0.59 масштабный фактор для нормальных напряжений (:табл. 6.8);
= m - амплитуда и среднее напряжение, Н/мм 2 , определяется по формуле:
, (2.42)
Где: W к - момент сопротивления кручению, мм 3 , определяется по формуле:
мм 3 (2.43)
Подставляю значения в формулы 2.37 ... 2.43
Н/мм 2 .
Н/мм 2 .
Условие выполняется .
Подбор подшипников .
Так как при монтаже на раме конвейера отдельно стоящих корпусов подшипников имеет место нарушение их соосности и перекос вала выбираю шарикоподшипники радиальные сферические двухрядные 1320 (ГОСТ 5720-75 и 8545-75) со следующими параметрами:
d = 100 мм (внутренний диаметр)
D = 215 мм (наружный диаметр)
B = 47 мм (ширина)
C = 113 кН (Динамическая грузоподъемность)
Проверяю подшипники по долговечности, которую определяю по формуле:
ч, (2.44)
Где: n = 39 об/мин - частота вращения вала;
P э - эквивалентная нагрузка на подшипник, при условии отсутствия осевых нагрузок определяется по формуле:
Н, (2.45)
Где: V = 1 - коэффициент, учитывающий вращение колец (:стр. 117);
K T = 1 - температурный коэффициент (:табл. 7.1);
K = 2.0 - коэффициент нагрузки (:табл. 7.2).
ч
Долговечность достаточная.
2.5.2. Вал натяжного устройства.
Расчет произвожу аналогично п. 2.5.1.
В качестве материала вала принимаю сталь 45 (диаметр заготовки более 100 мм :табл. 3.3), предел прочности В = 730 Н/мм 2 , пределы выносливости: 1 = 0.43 B = 314 Н/мм 2 , -1 = 0.58 1 = 182 Н/мм 2
Диаметр вала конструктивно принимаю 0.8 от диаметра приводного вала d = 80 мм (:п. 5.3.1.)
Расчетная схема вала аналогична рис. 4.
Н.
Принимаю этот диаметр под подшипники. Под крепление приводных звездочек принимаю диаметр d = 100 мм. Ширину ступицы приводной звездочки принимаю конструктивно.
Проверку вала на прочность произвожу только по изгибающим напряжениям, т.к. момент на валу минимальный (31.4 Нм).
Н/мм 2 .
Запас более чем достаточный.
Подбор подшипников .
Так как при монтаже на раме конвейера отдельно стоящих корпусов подшипников имеет место нарушение их соосности и перекос вала выбираю шарикоподшипники радиальные сферические двухрядные 1218 (ГОСТ 5720-75 и 8545-75) со следующими параметрами:
d = 800 мм (внутренний диаметр)
D = 160 мм (наружный диаметр)
B = 30 мм (ширина)
C = 44.7 кН (Динамическая грузоподъемность)
ч
Долговечность достаточная.
2.6. Расчет и подбор тормозного устройства и муфт.
При отключении конвейера в нагруженном состоянии из за наклона части конвейера вес груза создаст усилие, направленное в сторону противоположную движению полотна. Это усилие определяю по формуле (сопротивлением звездочек пренебрегаю):
Отрицательный значение силы означает, что сила трения элементов конвейера выше силы скатывания груза, а следовательно нет необходимости в применении тормозного устройства.
Для передачи момента от электродвигателя ко входному валу редуктора принимаю упругую втулочно-пальцевую муфту типа МУВП (ГОСТ 21424-75) с расточками полумуфт под вал двигателя (d дв = 55 мм) и под входной вал редуктора (конусная расточка d р1 = 40 мм).
Момент подводимый к валу электродвигателя равен отношению момента на выходном валу редуктора к передаточному числу редуктора M дв = 203.4 Нм.
С учетом запаса и габаритных размеров принимаю муфту с номинальным крутящим моментом M кр = 500 Нм, при этом максимальный (габаритный) диаметр муфты D = 170 мм, максимальная длинна L = 225 мм, количество пальцев n = 8, длинна пальца l = 66 мм, присоединительная резьба пальца М10. (Данные о муфте взяты из :Приложение табл. 42, 43.)
Для передачи момента от выходного вала редуктора к приводному валу принимаю зубчатую муфту типа МЗ (ГОСТ 5006-83) с конусной расточкой (исполнение К d р2 = 90 мм) для присоединения к выходному валу редуктора. Расточка муфты для присоединения к приводному валу цилиндрическая d = 95 мм с двумя шпоночными канавками.
Из предложенного перечня (:Приложение табл. 45) выбираю муфту с номинальным крутящим моментом M кр = 19000 Нм.
2.7. Расчет звездочек.
Известные параметры:
делительный диаметр звездочек d e = 400 мм;
количество зубьев z = 6;
шаг зубьев t = 200 мм.
диаметр роликов цепи D ц = 120 мм.
Диаметр наружной окружности определяю по формуле:
мм, (2.47)
где: К=0.7 - коэффициент высоты зуба (:т.2 табл. 31).
Диаметр окружности впадин определяю по формуле:
Смещение центров дуг впадин определяю по формуле:
e = 0.01 .. 0.05 t = 8 мм. (2.49)
Радиус впадин зубьев определяю по формуле:
r = 0.5(D ц - 0.05t ) = 50 мм. (2.50)
Половина угла заострения зуба = 15 о (:т.2 табл. 31).
Угол впадины зуба = 86 o (:т.2 табл. 31).
Радиус закругления головки зуба определяю по формуле:
Высоту прямолинейного участка профиля зуба определяю по формуле:
мм. (2.52)
Ширину зуба определяю по формуле:
b f = 0.9(50 - 10) - 1 = 35 мм. (2.53)
Ширину вершины зуба определяю по формуле:
b = 0.6b f = 21 мм. (2.54)
Диаметр венца определяю по формуле:
мм, (2.55)
где: d 5 = 150 мм - диаметр реборды катка цепи;
h = 70 мм - ширина пластины цепи.
2.8. Расчет некоторых конструктивных элементов конвейера.
В качестве несущей опоры для катков цепи выбираю швеллер 12 по ГОСТ 8240-89 с моментом сопротивления изгибу W x = 8.52 см 3 . Несущий швеллер опирается на сварные рамы, определяю расстояние между рамами:
Максимально допустимый изгибающий момент для швеллера 12 определяю по формуле:
С учетом того, что вся нагрузка распределяется на два швеллера максимальную длину пролета определяю по формуле (вывод формулы опускаю):
м. (2.57)
Для предотвращения чрезмерного прогиба несущего швеллера принимаю 3-х кратный запас прочности и длину пролета 1.2 м.
Радиус изгиба на переходе конвейера из наклонного участка в горизонтальный, исходя из шага цепи, согласно принимаю R
= 3 м.
Литература.
1.
Барышев А.И., Стеблянко В.Г., Хомичук В.А.
Механизация ПРТС работ. Курсовое и дипломное проектирование транспортирующих машин: Учебное пособие/ Под общей редакцией А.И. Барышева - Донецк: ДонГУЭТ, 2003 - 471 с., ил.
2.
Барышев А.И.
, Механизация погрузочно-разгрузочных, транспортных и складских работ в пищевой промышленности. Часть 2. Транспортирующие машины. - Донецк: ДонГУЭТ, 2000 - 145 с.
3.
С.А. Чернавский
Курсовое проектирование деталей машин, М.: Машиностроение, 1979. 351 с.
4.
Ануфриев В.И.
Справочник конструктора - машиностроителя в трех томах, М.: Машиностроение, 2001.
5.
Яблоков Б.В., Белов С.В
Методические указания к курсовому проекту по подъемно-транспортным устройствам (пластинчатые конвейеры), Иваново, 2002 г.
Рассчитать пластинчатый горизонтальный конвейер при заданной производительности Q = 130 т/ч (см. рис. 8.1, а ) для перемещения штучных грузов плотностью r = 0,95 т/м 3 с размером по диагонали 700 мм, массой т = 180 кг. Длина конвейера L = 45 м. Разгрузка - в конце загруженной ветви. Условия работы - средние.
Исходя из размеров груза выбираем по формуле (8.2) ширину настила В = 700 + 100 = 800 мм.
По ГОСТ 22281-76 (табл. 8.2) принимаем ширину настила В = 800 мм. По табл. 8.6 принимаем шаг цепи t = 400 мм. В соответствии с данными табл. 8.3 и 8.7 принимаем скорость ходовой части u = 0,2 м/с.
В качестве тягового органа предварительно принимаем (см. параграф 4.4) две пластинчатые катковые с ребордами на катках (тип 4) разборные цени со сплошными валиками (исполнение 2) и разрушающей нагрузкой (табл. III.1.11) F разр = 112 кН. Номер цепи - M112, обозначение цепи:
Цепь тяговая М112-4-400-2 ГОСТ 588-81.
Погонная масса груза, согласно (5.12), q = Q /(3,6u ) = 130/(3,6 ´ 0,2) = = 180 кг/м.
Из формулы (5.11) найдем шаг расположения грузов на настиле t г = m /q = = 180/180 = 1 м.
Приближенно погонная масса ходовой части конвейера по формуле (8.8) q х.ч » 60×0,8 + 45 = 93 кг/м, где для легкого груза (r<1) из табл. 8.13 принят К = 45.
Из табл. 8.12 выбираем коэффициент сопротивления движению w = 0,l (диаметр валика цепи - менее 20 мм).
Приняв наименьшее натяжение цепей в точке их сбегания с приводных звездочек F min = F 1 = 1000 Н (см. параграф 5.2), найдем из формулы (8.6) тяговую силу конвейера (F 6 и F п.р равны нулю):
Определим натяжение в характерных точках конвейера методом обхода по контуру и уточним значение F 0 . Обход начинаем от точки с наименьшим натяжением F min = F 1 = 1000 Н.
Сопротивление на участке холостой ветви конвейера согласно (5.22) F х = q х.ч q wL = 93×9,81×0,l×45 = 4105 H; то же, на загруженной ветви согласно (5.17) F г = (q + q х.ч) q wL = (180 + 93) 9,81×0,1×45 = 12 052 Н.
Натяжение цепей в точке набегания цепей на натяжные звездочки согласно (5.35) F 2 = F 1 + F х = 1000 + 4105 = 5105 Н.
Сопротивление на натяжных звездочках по формуле (5.26) F пов = F 2 (l,05-l) = = 0,05F 2 .
Натяжение цепей в точке сбегания с натяжных звездочек F 3 = F 2 + F пов = F 2 + + 0,05F 2 = 1,05 × 5105 = 5360 Н.
Натяжение в точке набегания загруженных ветвей цепей на приводные звездочки F 4 = F 3 + F г = 5360 + 12 052 = 17 412 Н.
Натяжение в набегающих на приводные звездочки тяговых цепях с учетом сопротивлений на поворотном пункте 4 (на приводных звездочках) F наб = F 4 ++ F 4 (k п - 1) = k п F 4 = 1,05×17 412 = 18 283 Н.
Уточненное значение тяговой силы конвейера согласно (5.37) = F наб - F 1 = 18 283 - 1000 = 17 283 Н, что отличается от полученного ранее на 4%.
Из формул (8.12) и (8.13) найдем расчетное натяжение одной цепи
Требуемая мощность двигателя по формуле (6.21) при КПД привода h = 0,94 (табл. 5.1) и коэффициенте запаса k = 1,2 Р = 1,2 ´ 3,45/0,94 = 4,41 кВт.
Из табл. III.3.1 выбираем электродвигатель 4А132М8УЗ мощностью 5,5 кВт с частотой вращения 720 мин -1 .
Частота вращения приводного вала конвейера по формуле (8.15) п п.в = 60×0,2/(6×0,4) = 5 мин -1 .
Передаточное число привода по формуле (6.23) и = 720/5 = 144.
Принимаем кинематическую схему привода, состоящую из клиноременной передачи и редуктора.
С учетом пояснений к формуле (1.101), из которых следует, что для машин непрерывного действия k р = 1, из табл. Ш.4.13 выбираем редуктор КЦ2-750, имеющий передаточное число и р = 118, с мощностью на быстроходном валу Р р = 6,5 кВт при частоте вращения этого вала п б = 600 мин -1 .
При этом передаточное число клиноременной передачи и к.п = и /и р = = 144/118 = 1,22.
Проверка двигателя на достаточность пускового момента и определение коэффициента перегрузки тягового органа при пуске конвейера выполняются аналогично расчету, изложенному в параграфе 16.1.
