Курсовая работа: Наклонный пластинчатый конвейер. Определение нагрузок на транспортную цепь Расчет и выбор приводных звездочек пластинчатого конвейера

(Курсовая)

Курсовой проект - Проектирование привода ленточного конвейера (Курсовая)

Курсовой проект - Тепломассообменное оборудование промышленных предприятий (Курсовая)

Курсовой проект - Тепловой конструктивный расчет теплообменных аппаратов.Вариант 8 (Курсовая)

Контрольная работа - Расчет велосипедного крана. Расчет пластинчатого конвейера для транспортировки угля (Лабораторная работа)

Курсовой проект - Разработка цепного траншейного экскаватора с баровым рабочим органом (Курсовая)

Курсовая работа - Расчет ленточного конвейера (Курсовая)

Курсовой проект по МНТ (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.

Входной и выходной валы имеют конические присоединительные концы под муфты (рис. 3), их основные размеры приведены в таблице 1.

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

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).

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)

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.

Расчет геометрических размеров звездочек произвожу по методике :т.2 п. 31
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.

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)

Отсюда производительность конвейера по выражению (17.1)

Полученное значение согласуют с рядом стандартных значений: 400, 500, 650, 800, 1000 мм и т. д.

б) расчет конвейера с бортовым настилом (рисунок 22.4, б ).

Площадь поперечного сечения груза с учетом значения h 2 = 0,5Btgφ 2 и h 3 = ψh , где ψ = 0,75…0,9 – коэффициент заполнения

Решая это уравнение относительно ширины настила, получим

где а’ – размер типичного куска груза; Х 2 – коэффициент (Х 2 = 1,7 – для рядовых грузов; Х 2 = 2,7 – для сортированных грузов).

Тяговый расчет пластинчатых конвейеров

Целью тягового расчета является определение натяжения цепи в характерных точках конвейера. Для этого используется метод обхода по контуру. Для горизонтального и пологонаклонного конвейера минимальное натяжение цепи находится в месте схода цепи с приводной звездочки (рисунок 19.5).

Рисунок 22.3 – Расчетная схема

Распределенная нагрузка от массы транспортируемого груза

где В – ширина настила; А – коэффициент.

Натяжение цепи в точке 1

Натяжение цепи в точке 3

Окружное усилие на приводной звездочке

где η 0 – общий к.п.д. привода.

По этим данным подбирают стандартный электродвигатель и другие элементы приводной станции.

Лекция № 23 (2 часа)

СКРЕБКОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

План лекции

23.1 Общие сведения

23.2 Расчет скребковых конвейеров.

23.3 Определение предварительного натяжения цепи

23.4 Тяговый расчет скребковых конвейеров.

Общие сведения

Эти конвейеры применяют для транспортирования хорошо сыпучих грузов – пылевидных, зернистых, мелкокусковых (зерно, уголь, шлак и др.). Для перемещения липких и хрупких грузов эти конвейеры применять нельзя.

Основной отличительной особенностью скребковых конвейеров является то, что груз в них перемещается методом волочения.

Рисунок 23.1 – Скребковый конвейер: 1 – тяговый элемент (цепь); 2 – скребок;3 – направляющая; 4 – звездочка натяжная; 5 – звездочка приводная; 6 – кожух;7 – загрузочный патрубок; 8 – разгрузочный патрубок; 9 – перемещаемый материал

Эти конвейеры характеризуются следующими параметрами: производительность до 350 т/ч; скорость – 0,16…0,63 м/с; длина трассы – до 100 м; угол наклона – до 30…40 0 .

Преимущества:

Простота конструкции;

Создают возможность промежуточной загрузки и разгрузки;

Обеспечивают возможность герметичного перемещения груза;

Рабочей может быть, как нижняя, так и верхняя ветвь конвейера.

Недостатки:

Повышенный износ ходовой части и желоба;

Повышенный расход энергии на единицу транспортируемого груза;

Возможно крошение и измельчение груза;

Возможно заклинивание ходовой части и разрушение цепи.

Классификация:

1. В зависимости от характера перемещения груза различают конвейеры с непрерывным поступательным (показан на рисунке 23.1)и возвратно-поступательным действием. К числу последних относятся штанговые конвейеры.

2. В зависимости от принципа действия различают конвейеры порционного и сплошного волочения.

3. В зависимости от конструкции скребков различают сплошные скребки (высокие и низкие) и контурные скребки . Первые используют в конвейерах порционного волочения, в вторые – сплошного волочения.

Тяговым элементом скребковых конвейеров служат одна или две пластинчатые катковые цепи с шагом 160, 200, 250, 320 и 400 мм. К каждому звену цепи крепится скребок, выполненный из листовой стали толщиной 3…8 мм, резины или пластмассы.

Рисунок 23.2 – Конфигурация скребков: а – прямоугольный, б – трапецеидальный;в – полукруглый

Желоб изготавливают из листовой стали толщиной 4…6 мм. Для повышения износостойкости внутреннюю поверхность желоба футеруют резиной или используют базальт (каменное литье).

На рисунке 23.3 показан скребковый конвейер в промышленном исполнении.

Рисунок 23.3 – Скребковый конвейер

Определяют ширину настила, выбирают тяговый элемент и находят мощность электродвигателя.

Рис. Поперечное сечение сыпучего груза, расположенного на настиле пластинчатого конвейера: а - без бортов; б - с бортами; в - с неподвижными бортами.

При определении ширины плоского настила без бортов слой груза в нем имеет в сечении форму треугольника (рис. а). Площадь поперечного сечения груза (м 2) определится как
F 1 = C 1 *b*h 1 /2 = C 1 *b 2 *tg(φ 1)/4 = 0,18*B 2 н *С 1 *tg(φ 1) (1)
где b - ширина основания груза, лежащего на настиле; b = 0,85В н; В н - ширина настила, м; h 1 - высота слоя груза, м; С 1 - коэффициент, учитывающий уменьшение площади поперечного сечения груза при его поступлении на наклонный участок транспортера (табл.); φ 1 - угол при основании треугольника; φ 1 = 0,4*φ; φ - угол естественного откоса.

Значения коэффициента С 1 для пластинчатых конвейеров

Используя формулу Q=3,6*F*p м *υ, производительность (т/ч) пластинчатого конвейера с учетом формулы (1) можно записать как Q = 3,6*F 1 p м υ = 0,648*B н 2 *С 1 *р м *υ*tg(φ).

Тогда ширина настила без бортов будет (м)
B = √(Q/(0,648*С 1 *р м *υ*tg(φ)))

При настиле с бортами (как подвижными, так и неподвижными, (рис. б, в) площадь поперечного сечения груза на настиле складывается из площадей
F = F 2 + F 3 = B нб h 2 C 1 /2 + B нб h 3

При коэффициенте заполнения желоба, образованного настилом и бортами (ψ = h 3 /h), который принимают равным 0,65...0,80, будем иметь (м 2)
F = 0,26*B 2 нб *C 1 *tg(φ 1)+B нб *h*ψ

Используя эту и формулу Q=3,6*F*p м *υ , получим выражение для определения массовой производительности (т/ч) пластинчатого конвейера, имеющего настил с бортами,
Q = 3,6*F*p м υ = 0,9*В нб *p м *υ*

Из этой формулы можно определить ширину настила, задавшись всеми необходимыми параметрами и высотой борта h. Решая квадратное уравнение, получим (м)

Можно, задавшись B нб, определить h. Полученные значения ширины настила и высоты бортов округляют до ближайших больших по государственному стандарту, а скорость тягового элемента пересчитывают. Ширину настила при транспортировании штучных грузов выбирают в зависимости от габаритов груза так же, как и для ленточных.

Скорость тягового элемента при определении геометричс ских параметров пластинчатого конвейера принимают в пределах 0,01...1,0 м/с, так как его работа с большими скоростями приводит к значительному увеличению динамических усилий.

Тяговый расчет пластинчатого конвейера выполняют аналогично расчету ленточного. Однако ввиду того что закон Эйлера к приводу цепного конвейера неприменим, при его расчете необходимо задаться величиной минимального натяжения тягового элемента. Обычно рекомендуют принимать S min = 1000...3000 Н.

Сопротивления перемещению тягового элемента с прямым настилом и движущимися бортами определяют по выражениям (W пр =(q+q k)gL(fcosα±sinα)) или (W пр =g(q+q k)(ω 1 L г ±H)). Величина нагрузки q 0 для пластинчатых транспортеров
q 0 =(q+q k), где q k - сила тяжести 1 м тягового элемента с настилом. Величину q k (кг) ориентировочно можно определить по выражению
q k =60В н +А п где коэффициент А п принимают по таблице 10.

Коэффициент сопротивления движению ходовых катков по направляющим можно вычислить по формуле или выбрать по таблице

Примечание. Меньшие значения относятся к тяжелым цепям с катками увеличенного диаметра.

В конвейерах с неподвижными бортами (рис. б), перемещающих сыпучие грузы, необходимо учитывать дополнительные сопротивления, возникающие от трения груза о борта. Рекомендуется следующее выражение для определения этих сопротивлений (Н):
W б = fh 2 p м gK б l б

где f - коэффициент трения груза о стенки борта; K б - коэффициент, учитывающий уменьшение горизонтального давления от слоя груза на стенки бортов; K б =υ+l,2/l+sinφ; l б - длина бортов, м.

Далее выбирают тип тягового элемента, определяют размеры звездочек, мощность электродвигателя. При выборе типа цепи следует учесть, что если передача тягового усилия осуществляется двумя цепями, то тяговое усилие (Н) на одну цепь определяют с учетам неравномерности распределения его между цепями: S ст1 =1,15S ст /2

При скорости транспортирования более 0,2 м/с цепь следует подбирать по полному расчетному усилию с учетом динамических нагрузок по формуле (Sp=S+m60υ 2 /z 2 t ц).

Определяют ширину настила, выбирают тяговый элемент и находят мощность электродвигателя.

пластинчатый конвейер тяговой электродвигатель

Рис. Поперечное сечение сыпучего груза, расположенного на настиле пластинчатого конвейера: а -- без бортов; б -- с бортами; в -- с неподвижными бортами.

При определении ширины плоского настила без бортов слой груза в нем имеет в сечении форму треугольника (рис. а). Площадь поперечного сечения груза (м 2) определится как F 1 = C 1 *b*h 1 /2 = C 1 *b 2 *tg(ц 1)/4 = 0,18*B 2 н *С 1 *tg(ц 1) (1) где b -- ширина основания груза, лежащего на настиле; b = 0,85В н; В н -- ширина настила, м; h 1 -- высота слоя груза, м; С 1 -- коэффициент, учитывающий уменьшение площади поперечного сечения груза при его поступлении на наклонный участок транспортера (табл.); ц 1 -- угол при основании треугольника; ц 1 = 0,4*ц; ц -- угол естественного откоса.

Значения коэффициента С 1 для пластинчатых конвейеров

Используя формулу Q=3,6*F*p м *х, производительность (т/ч) пластинчатого конвейера с учетом формулы (1) можно записать как

Q = 3,6*F 1 p м х = 0,648*B н 2 *С 1 *р м *х*tg(ц).

Тогда ширина настила без бортов будет (м)

B = v(Q/(0,648*С 1 *р м *х*tg(ц)))

При настиле с бортами (как подвижными, так и неподвижными, (рис. б, в) площадь поперечного сечения груза на настиле складывается из площадей

F = F 2 + F 3 = B нб h 2 C 1 /2 + B нб h 3

При коэффициенте заполнения желоба, образованного настилом и бортами (ш = h 3 /h), который принимают равным 0,65...0,80, будем иметь (м 2)

F = 0,26*B 2 нб *C 1 *tg(ц 1)+B нб *h*ш

Используя эту и формулу Q=3,6*F*p м *х, получим выражение для определения массовой производительности (т/ч) пластинчатого конвейера, имеющего настил с бортами,

Q = 3,6*F*p м х = 0,9*В нб *p м *х*

Сопротивления перемещению тягового элемента с прямым настилом и движущимися бортами определяют по выражениям (W пр =(q+q k)gL(fcosб±sinб)) или (W пр =g(q+q k)(щ 1 L г ±H)). Величина нагрузки q 0 для пластинчатых транспортеров q 0 =(q+q k), где q k -- сила тяжести 1 м тягового элемента с настилом. Величину q k (кг) ориентировочно можно определить по выражению q k =60В н +А п где коэффициент А п принимают по таблице 10.

Таблица

Примечание. Меньшие значения относятся к тяжелым цепям с катками увеличенного диаметра.

W б = fh 2 p м gK б l б

где f -- коэффициент трения груза о стенки борта; K б -- коэффициент, учитывающий уменьшение горизонтального давления от слоя груза на стенки бортов;

K б =х+l,2/l+sinц;

l б -- длина бортов, м.

Sст1=1,15Sст/2

При скорости транспортирования более 0,2 м/с цепь следует подбирать по полному расчетному усилию с учетом динамических нагрузок по формуле

(Sp=S+m60х 2 /z 2 t ц).

Пример расчёта пластинчатого конвейера

Исходные данные: перемещаемый груз -- мешки с мукой массой G г = 60 кг, размеры мешка 250Х450Х900 мм, производительность Q = 300 шт/ч, коэффициент неравномерности К н =1,5. Схема трассы и размеры конвейера приведены на рисунке а.

Рис.

1. Исходя из размеров груза и угла наклона конвейера, принимаем бортовой плоский настил шириной В н =500 мм и высотой борта h=100 мм.
2. Определяем расчетную производительность конвейера Q p = Q*K н = 300*1,5 = 450 шт/ч.
3. Задаемся скоростью тягового элемента х=0,2 м/с. Тогда расстояние между транспортируемыми мешками определится как a = 3600*х/Q p = 3600*0,2/450 = 1,6 м.
4. В качестве тягового элемента принимаем две пластинчатые катковые цепи с катками на подшипниках скольжения.
5. Определяем массу, приходящуюся на 1 м, от груза q=G г /a=60/1,6=37,5 кг/м

настила с тяговым элементом по формуле (q k =60В н +А п) q к =60*0,5+40=70 кг/м, где коэффициент A п взят по таблице для легкого настила при В н =0,5 м.

6. Выполняем тяговый расчет конвейера, принимая за точку с минимальным натяжением точку 2 (рис. а), так как на участке 1--2 величина Lг2щx.к

Расчет сопротивлений перемещению тягового элемента пластинчатого конвейера (см. рис. а)
Участок и вид сопротивления	Расчетные формулы	Примечание
		Величина 5mln выбрана по вышеприведенным рекомендациям
Сопротивление ne-ремещению тягового элемента на прямо- 7„ с„ „ nq „ „. линейном участке 2-1	S 1 =S 2 -gq k L г2 щ хк + gq k H=1000-9,8170500,09+ 9,8170*5= 1000-3100+3440	Величину сопротивления принимаем со знаком минус, так как контур обходим против часовой стрелки Для нахождения величины S3 использована формула, соответствующая движению тягового элемента по криволинейной направляющей выпуклостью вниз, причем учитываем только первый член, так как второй учтён при расчете сопротивлений на прямолинейных участках
Сопротивление перемещению тягового элемента на криволинейном участке 2--3	S 3 = S 2 e щxkц = S 2 e 0,090,1 = 1,01S 2	Коэффициент сопротивления wx .к принимаем по таблице 11 для средних условий работы
Сопротивление перемещению тягового элемента на прямолинейном участке 3--4	S 4 = S 3 +q k gL г1 щ хк = 1010+9,817030*0,09
Сосредоточенное сопротивление при огибании натяжной звездочки.	S 5 = оS 4 = 1,06*2860	При б= 180°о= 1,06
Сопротивление перемещению тягового элемента на прямолинейном участке 5--6	S 6 = S 5 = g(q+qk)L г1 щ хк = 3030+ 9,81(37,5+ 70)30*0,09
Сопротивление перемещению тягового элемента на криволинейном участке 6--7	S 7 = S 6 e щxkц = 58701,01
То же, на участке 7-8	S 8 = S 7 = g(q+qk)L г2 щ хк = g(q+q k)H= 5930+ 9,81(37,5+70)50*0,09+ 9,81(37,5+70)5

По величинам натяжений в характерных точках строим диаграмму натяжений тягового элемента (рис. б). Максимальным натяжением будет натяжение в точке 8. По этому натяжению определяем величину нагрузки, действующей на одну цепь, с учетом формулы (S ст1 =1,15S ст /2). Принимая коэффициент запаса прочности n ц =10, определяем величину разрушающей нагрузки по формуле (S раз =S max n ц)

S paз = 1,15*n ц *S 8 /2 = 1,15*15945*10/2 = 91683 Н.

По величине S paз подбираем катковую цепь M112-4-160-2 ГОСТ 588--81 с t ц =160 мм, d ц =l5 мм. Для выбранной цепи S paз по государственному стандарту равна 112 кН. Так как скорость тягового элемента невелика, то динамическую нагрузку, действующую на цепь, не учитываем.

7. Величина тягового усилия будет

Р = (S 8 --S 1)*о = (15945 -- 1340)*1,06= 15470 Н.

8. Мощность электродвигателя при передаточном механизме с з=0,8 будет (см. формулу) N=15470*0,2/(1000*0,8)=3,9 кВт

По величине N из каталога выбираем электродвигатель 4А112МВ6УЗ с N д =4,0 кВт и n д =950 об/мин.

Скребковые конвейеры

Под понятием скребковые конвейеры подразумевается группа машин непрерывного действия с тяговым элементом, отличительным признаком которых является рабочий орган, выполненный в виде скребка. Скребковые конвейеры обычно классифицируют по этому признаку и с его учетом их подразделяют на конвейеры:

со сплошными высокими скребками (высота скребка приблизительно равна высоте желоба, в котором перемещается груз);

с погруженными скребками.

К конвейерам с погруженными скребками относят конвейеры со сплошными низкими скребками, с контурными скребками, трубчатые.

Область применения скребковых конвейеров достаточно широка. Их используют на предприятиях пищевой и зерноперерабатывающей промышленности, в угольных шахтах, химической промышленности для транспортирования сыпучих и кусковых грузов. Возможность изготовления герметичного желоба позволяет применять их для транспортирования пылящих и горячих грузов.

К достоинствам скребковых конвейеров относят простоту конструкции, герметичность желобов, возможность загрузки и вьщрузки в любой точке горизонтального или наклонного участка трассы.

Недостатками являются сравнительно быстрый износ шарниров цепи и желоба, повышенная мощность привода вследствие трения груза и скребков о желоб, истирание частиц транспортируемого груза.