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. 2), выбранный угол наклона конвейера должен удовлетворять условию β≤φ 1 -(7-10°), где φ 1 – угол естественного откоса груза в движении.
– угол трения груза о настил
На настиле без бортов насыпной груз располагается по треугольнику (рис. 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 =0,4φ).
Рис. 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. 3).
Производительность конвейера
Q n =3600F 1 ρv =648 c 2 v ρtgφ1, (2)
где ρ – плотность груза, т/м 3 ;
v – скорость конвейера, м/с;
В п – ширина настила без бортов.
Таблица 3. Значения коэффициента с 2
Ширина настила без бортов
Производительность при настиле с бортами (рис. 4)
Q б =3600Fv ρ. (4)
Рис. 4. Типы бортовых настилов:
а – с подвижными бортами; б – с неподвижными бортами
Площадь сечения груза на настиле с бортами
F=F 2 +F 3 =0,25 k β tgφ 1 +B б hψ, (5)
где В б – ширина настила с бортами, м;
ψ= 0,65–0,8 – коэффициент наполнения сечения настила.
Полученную ширину настила проверяют по условию кусковатости B≥X 2 a+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 ≈600B+A, (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, (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
P=ΣW=S ст -S 0 , (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
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.
Введение
Пластинчатые конвейеры предназначены для перемещения в горизонтальной плоскости или с небольшим наклоном (до 35 град) тяжелых (500 кг и более) штучных грузов, крупнокусковых, в т.ч. острокромчатых материалов, а также грузов, нагретых до высокой температуры. Пластинчатые конвейеры, стационарные или передвижные имеют те же основные узлы, что и ленточные.
Грузонесущий орган - металлический, реже деревянный, пластмассовый настил-полотно, состоящий из отдельных пластин, прикрепленных к 1 или 2 тяговым цепям (втулочно-роликовым). Настил может быть плоским, волнистым или коробчатого сечения, без бортов или с бортами. Тяговые цепи огибают приводные и натяжные звездочки, установленные на концах рамы. Различают пластинчатые конвейеры общего назначения (основной тип) и специальные Для увеличения производительности конвейеры с плоским настилом дополняют неподвижными бортами. Типовые пластинчатые конвейеры имеют производительностью до 2000 т/ч. Отдельный вид пластинчатых конвейеров, получивший наибольшее распространение в России в последние 15-20 лет, это конвейер с модульной лентой. Лента может быть как пластиковой, так и стальной. Широкий спектр выпускаемых лент определяет и большой диапазон их применения: от межоперационного транспорта и подачи продукта непосредственно до станка, до применения в пищевой промышленности, а также в сфере торговли.
1. Описание конструкции
Рисунок 1. Схема проектируемого конвейера:
сновные сборочные единицы пластинчатого конвейера: пластинчатое полотно, ходовые ролики, тяговый орган и натяжное устройство. Пластины полотна, имеющие в поперечном сечении прямоугольную или трапецеидальную форму, выполняют штампованными; толщина пластин для транспортирования угля 3-4 мм, для крупнокусковой скальной горной породы массы 6-8 мм. Xодовые ролики крепят к пластинам c помощью коротких консольных или сквозных осей. B качестве тягового органа, на котором закреплены пластины, применяют 1 или 2 пластинчатые или круглозвенные цепи. Изгибающийся конвейер имеет одну круглозвенную цепь. Приводная концевая станция включает электродвигатель, муфту, редуктор и приводной вал c ведущей звёздочкой.озможна установка промежуточных приводов гусеничного типа, y которых на приводной цепи закреплены кулаки, взаимодействующие co звеньями тяговой цепи конвейера. Hатяжное устройство, обычно расположено в хвостовой части конвейера. Достоинства пластинчатого конвейера: возможность транспортирования абразивной горной массы по криволинейной трассе с малыми радиусами закруглений; меньшие сопротивления перемещению и расход энергии, чем в скребковых конвейерах; возможность установки промежуточных приводов, что позволяет увеличить длину конвейера в одном составе.
Недостатки: высокая металлоёмкость,
сложная конструкция пластинчатого полотна и трудность его очистки от остатков
влажной и липкой горной массы, деформация пластин в процессе эксплуатации, что
вызывает просыпание мелких фракций.
2. Расчет пластинчатого конвейера
.1 Определение ширины
конвейера
Для расчета принимаем конвейер с волнистым полотном с бортами.
Ширину конвейера определяем по
формуле:
м, (2.1)
где Q = 850 т/час - производительность конвейера;
u = 1,5 м/с - скорость движения полотна;
r = 2,7 т/м 3 - плотность транспортируемого груза;
K β =0,95 - коэффициент, учитывающий угол наклона конвейера;
j = 45 о - угол естественного откоса груза в покое;
h = 0.16 м - высота бортов полотна, выбираем из номинального ряда;
y = 0.7 - коэффициент использования высоты бортов
Коэффициент K β определяем по формуле:
b =10 о - угол наклона конвейера.
Подставляем полученные
значения в формулу (1.1)
Для транспортируемого материала, содержащего крупные куски до 10%
общего груза должно
выполняться условие:
мм (2.3)
a max = 80 мм - наибольший размер крупных кусков.
Условие выполняется.
Окончательно выбираем
ширину полотна из номинального ряда B
= 400 мм
2.2 Определение нагрузок на транспортную цепь
Предварительно принимаем в качестве тягового органа конвейера
пластинчатую цепь типа ПВК (ГОСТ 588-81).
Погонную нагрузку от
транспортируемого груза определяем по формуле:
(2.4)
Погонную нагрузку от собственного
веса движущихся частей (полотна с цепями) определяем по формуле:
Н/м, (2.5)
A = 50 - коэффициент, принимаемый в зависимости от ширины полотна вида груза
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:
w = 0.08 - коэффициент сопротивления движению ходовой части на
прямолинейных участках
Условие не выполняется, следовательно минимальное натяжение будет в точке 1.
Принимаем минимальное
натяжение цепей S min
= S 1 = 1500 Н. Методом обхода по контуру по ходу полотна определяем
натяжения в точках 1..6 (рис. 1) по методике, аналогичной .
k
= 1.06 - коэффициент увеличения натяжения цепи при огибании звездочки
Н.
Рисунок 2. Диаграмма натяжения
тягового органа
3. Расчет элементов конвейера
.1 Расчет и подбор
электродвигателя
Тяговое усилие привода определяю по
формуле:
где k = 1.06 - коэффициент увеличения натяжения цепи при огибании
звездочки
Установочную мощность
электродвигателя определяю по формуле:
кВт, (3.2)
где h = 0.95 - КПД привода
k з = 1.1 - коэффициент запаса мощности
Принимаем электродвигатель с повышенным пусковым моментом серии 4А
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.
3.2 Расчет и выбор
редуктора
Делительный диаметр приводных
звездочек определяем по формуле:
где t - шаг приводной цепи;
z - число зубьев звездочки;
Предварительно принимаем t = 0.2 м и z = 6.
м.
Частоту вращения
звездочек определяем по формуле:
Об/мин. (3.4)
об/мин.
Передаточное число
редуктора определяем по формуле:
(3.5)
U 
Крутящий момент на выходном валу
редуктора определяем по формуле:
Нм. (3.6)
М
Исходя из выше определенных величин принимаем двухступенчатый цилиндрический редуктор
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. Схема насаживания деталей
на вал.
Таблица 1. Геометрические параметры
валов
3.3 Расчет и подбор
тяговой цепи
Расчетное усилие в цепи определяем
по формуле:
Динамическую нагрузку на цепи
определяем по формуле:
где y = 1.0 - коэффициент, учитывающий уменьшение приведенной массы
движущихся частей конвейера, выбирается согласно при L > 60 м. Подставляя найденные
значения в формулу (3.7) получаем: Разрывное усилие цепи
определяем по формуле:
Исходя из выше
определенных величин принимаем пластинчатую цепь тип цепи - М450 (ГОСТ
588-81); шаг цепи t = 200 мм; разрывное усилие S разр. = 450 кН. Для проверки цепи на
прочность произведём расчет нагрузки на цепь в момент пуска конвейера. Максимальное усилие в
цепи при пуске конвейера определяем по формуле:
где S д.п - динамическое усилие цепи при пуске. Динамическое усилие цепи при пуске
определяем по формуле
где m k - приведенная
масса движущихся частей конвейера; Приведенную массу движущихся частей
конвейера определяю по формуле
где k y = 0.9 -
коэффициент, учитывающий упругое удлинение цепей k u = 0.6 - коэффициент, учитывающий уменьшение средней скорости вращающихся масс по сравнению со
средней скоростью. Gu = 1500 кгс - вес вращающихся частей конвейера (без привода),
принимаем согласно Угловое ускорение вала
электродвигателя определяем по формуле:
где I пр - момент инерции движущихся масс конвейера, приведенный к валу
двигателя. M п.ср - определяется по
формуле:
M п.ст - определяется по
формуле:
Момент инерции движущихся масс
конвейера, приведенный к валу двигателя определяем по формуле:
где I р.м - момент инерции ротора электродвигателя и втулочно-пальцевой
муфты, определяется по формуле:
где I м = 0.0675 - момент инерции втулочно-пальцевой муфты. Подставляя значения в формулы 3.10…
3.17 получаем максимальное усилие в цепи при пуске конвейера. 3.4 Расчет натяжного
устройства
Принимаем натяжное
устройство винтового типа. Величина хода натяжного
устройства зависит от шага цепи и определяется по формуле
Общую длину винта принимаем L об = L+0.4 = 0.8 м. Принимаем материал для винта - сталь
45 с допускаемым напряжением на срез σ ср = 100 Н/мм 2 и
пределом текучести s Т = 320 Н/мм 2 . Тип резьбы выбираю прямоугольный (ГОСТ
10177-82). Принимаем материал для гайки -
бронзу Бр. АЖ9-4 с допускаемым напряжением на срез σ ср = 30 Н/мм 2 , на смятие σ см = 60 Н/мм 2 ,
на разрыв s Р = 48 Н/мм 2 . Тип резьбы тот же. Средний диаметр резьбы винта
определяем по формуле:
где y = 2 - отношение высоты гайки к среднему диаметру [p] = 10 Н/мм 2 -
допускаемое напряжение в резьбе, зависящее от трущихся материалов, при трении
стали по бронзе [p] = 8…12 Н/мм 2 ; K = 1.3 - коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки
натяжных витков Внутренний диаметр
резьбы определяем по формуле:
Мм, (3.20)
Учитывая, что длина винта большая и
требуется большая устойчивость, принимаем d 1 = 36 мм. Шаг резьбы определяем по формуле:
мм (3.21)
Уточненное значение среднего
диаметра резьбы определяем по формуле:
мм (3.22)
Наружный диаметр резьбы
определяем по формуле:
Мм (3.23)
Угол подъема резьбы определяем по
формуле:
Производим проверку надежности
самоторможения, для чего должно выполняться условие:
где f = 0.1 - коэффициент трения стали по
бронзе. Условие выполняется. Производим проверку на
устойчивость.
где j - коэффициент скольжения допускаемых напряжений сжатия, при
расчете на устойчивость определяется как функция гибкости винта (l). Допускаемое напряжение сжатия. Допускаемое напряжение сжатия определяем
по формуле:
Н/мм 2 ,
(3.27)
Гибкость винта определяем по
формуле:
где m =2 - коэффициент приведенной длины По известной гибкости винта нахожу j = 0.22. Подставляем полученные данные в условие 2.26: Условие выполняется. Так как винт работает на
растяжение, то проверку на устойчивость производить не обязательно. Производим проверку
винта на прочность, условие прочности:
где M 1
- момент трения в резьбе (Н мм); M 2
- момент трения в пяте (упоре) (Н мм) Момент трения в резьбе
определяем по формуле:
Н м (3.30)
Момент трения в пяте определяю по
формуле:
где d n = 20 мм - диаметр
пяты, принимается меньше d 1 . Подставляем полученные
данные в условие 3.29: Условие выполняется. Высоту гайки определяем
по формуле:
Мм (3.32)
Количество витков резьбы в гайке
определяем по формуле:
Производим проверку прочности резьбы
гайки на срез, условие прочности:
Условие выполняется
3.5 Расчет валов
Приводной вал В качестве материала вала принимаем
сталь 45, предел прочности s В = 730 Н/мм 2 , пределы выносливости: s -1 = 0.43s B = 314 Н/мм 2 ,
t -1 = 0.58 s - 1 = 182 Н/мм 2 Ориентировочный минимальный диаметр
вала определяю из расчета только на кручение по формуле:
где M = 5085 Нм - крутящий момент на валу 25 Н/мм 2 -
допускаемое напряжение на кручение для стали 45 Из стандартного ряда
(ГОСТ 6636-69 R40) выбираем ближайшее значение диаметра d пв
= 100 мм. Принимаем этот диаметр под подшипники. Под крепление приводных
звездочек принимаем диаметр d
= 120 мм. Ширину ступицы приводной звездочки определяем исходя из необходимой
длины шпонки для передачи вращающего момента. Длину шпонки определяем
из условия смятия и прочности:
где l - длина шпонки, мм; d - диаметр вала в месте установки шпонки, мм; h, b, t 1 , - размеры поперечного
сечения шпонки, мм [s] см - допустимое напряжение смятия, для стальных ступиц
100-120 Н/мм 2 . Также, исходя из условия 3.35
определяем параметры шпонки для присоединительного конца вала, диаметр которого
принимаем d = 95 мм и длину l = 115 мм. Значения всех геометрических размеров шпонок заносим в
таблицу 2.
Таблица 2. Геометрические параметры
валов
* Применяем две шпонки, расположенные под углом 180 о.
Исходя из длины шпонок под приводные
звездочки, длину ступиц последних выбираем l ст = 200 мм. Расчетная схема приводного вала и
эпюра изгибающих моментов имеет вид
Рисунок 4.эпюры моментов
где R 1 и R 2 - реакции опор в
подшипниках, Н; P - нагрузка на звездочки, определяется по формуле:
В связи с симметричностью схемы и
нагрузок реакции опор
R 1 = R 2 = P = 13495 Н. Расчет производим аналогично п.
2.5.1. В качестве материала вала принимаем
сталь 45 (диаметр заготовки более 100 мм), предел прочности s В = 730 Н/мм 2 ,
пределы выносливости: s -1
= 0.43s B = 314 Н/мм 2 , t -1 = 0.58 s - 1 = 182 Н/мм 2 Диаметр вала конструктивно принимаем
0.8 от диаметра приводного вала d = 80 мм Расчетная схема вала аналогична рис.
4.
Принимаем этот диаметр под
подшипники. Под крепление приводных звездочек принимаем диаметр d = 100 мм. Ширину ступицы приводной
звездочки принимаем конструктивно.
3.6 Выбор подшипников
Так как при монтаже на раме
конвейера отдельно стоящих корпусов подшипников имеет место нарушение их
соосности и перекос вала выбираем 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) Проверяем подшипники по
долговечности, которую определяю по формуле:
где n = 39 об/мин - частота вращения
вала; P э - эквивалентная нагрузка
на подшипник, при условии отсутствия осевых нагрузок определяется по формуле:
Н, (3.38)
где V = 1 - коэффициент, учитывающий
вращение колец K T = 1 - температурный коэффициент K s = 2.0 - коэффициент нагрузки 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) По произведённым
расчётам определяем, что подшипники будут работать в течении всего срока
эксплуатации. .7 Расчет и выбор
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 определяем
по формуле
Н. (3.39)
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 принимаем 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 принимаем 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. 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. Выбираем муфту с
номинальным крутящим моментом M кр
= 19000 Нм. .8 Расчет звездочек
Известные данные для
расчёта: 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 определяем по формуле:
где К=0.7 - коэффициент высоты зуба
Диаметр окружности
впадин определяем по формуле:
Мм, (3.41)
Смещение центров дуг впадин
определяем по формуле: e = 0.01. 0.05 t = 8 мм. (3.42) Радиус впадин зубьев определяем по
формуле:
r = 0.5 (D ц - 0.05t) = 50 мм. (3.44)
Радиус закругления головки зуба
определяем по формуле:
Мм. (3.45)
Высоту прямолинейного участка
профиля зуба определяю по формуле:
Ширину зуба определяю по формуле: b f = 0.9 (50 - 10) - 1 = 35 мм.
(3.47) Ширину вершины зуба определяю по
формуле: b = 0.6b f = 21 мм. (3.48) Диаметр венца определяю по формуле:
Производительность Q =850 т/час; Скорость движения полотна u = 1,5 м/с; Длина конвейера l = 90 м; Длина горизонтального участка l г = 25 м; Угол наклона конвейера β = 10 o ; Плотность транспортируемого груза r = 2,7 т/м 3 Также рассчитали его основные
элементы, проверили их на прочность и на долговечность.
Библиографический список
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. Барышев А.И., Механизация погрузочно-разгрузочных, транспортных
и складских работ в пищевой промышленности. Часть 2. Транспортирующие машины. -
Донецк: ДонГУЭТ, 2000 - 145 с. Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин, М.:
Машиностроение, 1979. - 351 с. Ануфриев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя в трех
томах, М.: Машиностроение, 2001. Яблоков Б.В., Белов С.В Методические указания к курсовому
проекту по подъемно-транспортным устройствам (пластинчатые конвейеры), Иваново,
2002 г.
Н, (3.7)
Н, (3.8)
Н.
Н, (3.10)
Н, (3.11)
кг, (3.12)
рад/с 2 ,
(3.13)
H м, (3.14)
H м, (3.15)
H м с 2 , (3.16)
H м с 2 , (3.17)
H м с 2
H м с 2
рад/с 2
мм, (3.19)
мм
, (3.25)
, (3.26)
, (3.28)
, (3.29)
(определено
выше);
Н мм, (3.31)
мм, (3.34)
мм.
, (3.35)
Н. (3.36)
Н.
ч, (3.37)
ч. Долговечность
достаточна
ч. Долговечность
достаточная.
мм, (3.40)
мм. (3.46)
Выполнив курсовой проект мы
спроектировали цепной, пластинчатый конвейер со следующими параметрами:
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 ГОСТ 22281-92 выбирается тип конвейера и тип настила. Настил применяется трех типов:
- - легкий - при насыпной плотности транспортируемого груза с
- - средний - при с= 1-2 т/м 3;
- - тяжелый - при с> 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. 2), выбранный угол наклона конвейера должен удовлетворять условию в?ц1-(7-10°), где ц1 - угол естественного откоса груза в движении.
Угол трения груза о настил
На настиле без бортов насыпной груз располагается по треугольнику (рис. 3) так же, как на ленточном конвейере с прямыми роликоопорами; В - ширина настила, b = 0,85В , ц - угол естественного откоса груза в покое (угол естественного откоса груза в движенииц1=0,4ц).
Рис. 3.
Площадь сечения насыпного груза на настиле без бортов
где h1 - высота треугольника;
с 2 - коэффициент, учитывающий уменьшение площади на наклонном конвейере (табл. 3).
Производительность конвейера
Qn=3600F1сv =648c2v сtgц1, (2)
где с - плотность груза, т/м 3;
v - скорость конвейера, м/с;
В п - ширина настила без бортов.
Таблица 3. Значения коэффициента с 2
Ширина настила без бортов
Производительность при настиле с бортами (рис. 4)
Qб=3600Fv с. (4)
Рис. 4. Типы бортовых настилов:
а - с подвижными бортами; б - с неподвижными бортами
Площадь сечения груза на настиле с бортами
F=F2+F3=0,25kвtgц1+Bбhш, (5)
где В б - ширина настила с бортами, м;
ш= 0,65-0,8 - коэффициент наполнения сечения настила.
Полученную ширину настила проверяют по условию кусковатости B?X2a+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
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, (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
P=УW=Sст-S0, (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
где Q - производительность, т/ч;
L г - горизонтальная проекция длины, м;
щ0 - 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.
Исходные данные. Транспортируемый груз - рядовая среднекусковая железная руда. Трасса конвейера - сложная комбинированная (см. рис. 2.35, б ). Загрузка осуществляется в начале нижнего горизонтального участка без применения специального питателя, разгрузка - в конце верхнего горизонтального участка через вал приводных звёздочек. Условия эксплуатации конвейера тяжёлые: работа на открытом воздухе, интенсивное абразивное загрязнение.
Расчётная производительность конвейера Q =350 т/ч; геометрические параметры трассы:
L 1г =10 м;L 2г =25 м;L 3г =20 м;Н =10 м.
Проработка
задания.
Размер типичного куска
мм;
насыпная плотность груза
т/м 3 ;
угол естественного откоса груза в покое
,
а в движении;
коэффициент трения груза по стальному
настилу (минимальное значение)f
в =0,5;
угол трения груза о металлический настил
;
угол наклона наклонного участка трассы.
Для заданных
условий выбираем двухцепной конвейер
общего назначения с длиннозвенными
тяговыми пластинчатыми цепями и
звёздочками с малым числом зубьев. С
учётом этого принимаем скорость конвейера
м/с.
Объёмная производительность, соответствующая расчётной производительности Q =350 т/м 3 , составляет
Выбор типа настила
и определение его ширины.
С учётом параметров груза
и
по
табл. 2.7 выбираем настил тяжёлого типа.
Так как для транспортирования насыпного груза пригодны только конвейеры с бортовым настилом или с неподвижными бортами, то при проверке транспортирующей способности по выражениям (2.66) и (2.67) принимаем минимальные значения углов, указанные в этих выражениях в скобках.
По формулам (2.66) и (2.67) наибольшие углы наклона конвейера, при которых обеспечивается транспортирование руды без существенного снижения производительности:
для гладкого настила с бортами ;
для бортового волнистого настила ;
для коробчатого
настила
.
По условию (2.68) для гладкого и волнистого настилов
Для гладкого настила не выполняются оба условия, для волнистого - условие (2.68). С учётом этого выбираем бортовой коробчатый настил тяжёлого типа (КГ).
По условию (2.72) мм.
Согласно табл. 2.5
скорости полотна
м/с
и объёмной производительности
м 3 /ч
соответствует высота бортов
мм. Принимаем
.
По формуле (2.71) находим требуемую ширину настила
где в соответствии
с формулой (2.70)
(здесь
С 2 =0,9-
безразмерный коэффициент при
);м-
высота слоя груза у бортов.
Проверяя ширину настила по гранулометрическому составу груза по формуле (2.73), получаем мм.
Из ряда по ГОСТ 22281-76 принимаем ближайшее большее значение ширины настила
мм.
Существенное увеличение ширины полотна по сравнению со значением определённым по формуле (2.71), требует пересчёта скорости по формуле (2.74):
м/с.
Так как ближайшее
меньшее стандартное значение скорости
м/с
дало бы снижение производительности
по сравнению с расчётным значением
т/ч, окончательно принимаем
мм;
мм;
м/с.
Расчёт распределённых масс. Распределённая масса транспортируемого груза
настила с цепями
где
кг/м (см. табл. 2.7).
Выбор коэффициентов
сопротивления движению полотна.
С учётом эксплуатации в тяжёлых условиях
(на открытом воздухе, интенсивное
загрязнение) по табл. 2.6 принимаем
коэффициент сопротивления движению
для ребордных катков на подшипниках
скольжения
.
Коэффициента сопротивления при огибании
отклоняющих устройств:
при угле перегиба
и
при угле перегиба 180 0 .
Определение точки с наименьшим натяжением тягового элемента. Наименьшее натяжение тягового элемента будет в нижней точке 4 наклонного участка холостой ветви, так как .
Определение
натяжений в характерных точках трассы.
Принимаем натяжение в точке 4
.
При обходе трассы от точки4
по направлению движения полотна
определяем
Для определения натяжений в точках 1 и 3 холостой ветви производим обход против направления движения полотна
Определение тягового усилия на приводных звёздочках и мощности привода. Тяговое усилие на приводных звёздочках
При коэффициенте
запаса
и КПД привода
мощность двигателя
кВт.
По полученному значению мощности выбираем двигатель в соответствии с рекомендациями, изложенными в разделе 3.
Определение
расчётного натяжения тягового элемента.
По аналогии с применяемыми конструкциями
принимаем тяговый элемент, состоящий
из двух параллельно расположенных
пластинчатых цепей с шагом
приводную звёздочку с числом зубьев
При заданной схеме трассы конвейера максимальное натяжение тягового элемента
Для нахождения
динамического усилия определяем:
(закон
интерференции упругих волн неизвестен);
длина контура тягового элемента м;
коэффициент участия
в колебательном процессе массы
перемещаемого груза
(при
);
коэффициент участия
в колебательном процессе массы ходовой
части конвейера
(при
м);
масса груза, находящегося на конвейере, кг;
масса ходовой части конвейера кг.
По формуле (2.88) вычисляем динамическое усилие
По выражению (2.87) определяем расчётное натяжение тягового элемента (двух цепей)
Определение расчётного натяжения тяговой цепи и её выбор. По формуле (2.92) расчётное натяжение цепи двухцепного конвейера
где
-
коэффициент неравномерности натяжения
(принят ориентировочно).
По ГОСТ 588-81
предварительно выбираем катковую цепь
М450 с разрушающей нагрузкой
кН.
Запас прочности
этой цепи
,
что меньше допускаемого
для конвейеров, имеющих наклонные
участки. Учитывая это и принимая во
внимание тяжёлые условия работы
конвейера, выбираем цепь Ь630 с разрушающей
нагрузкой
кН. Запас её прочности определяем по
формуле (2.93)
По ГОСТ 558-81 выбранная цепь имеет следующие основные параметры и размеры: шаг 400 мм; диаметр валика 36 мм; диаметр втулки 50 мм; диаметр катка 140 мм; диаметр реборды катка 175 мм; распределённую массу 25,8 кг/м.
Определение остальных параметров конвейера (расчёт натяжного устройства, режимов пуска и торможения и др.) производится в соответствии с общими указаниями, приведёнными в п. 1.3.
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. 2.48) 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).
Рисунок 2.48 - 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. 2.11).
Производительность конвейера:
где ρ – плотность груза, т/м 3 ;
v – скорость конвейера, м/с;
В п – ширина настила без бортов.
Таблица 2.11 - Значения коэффициента с 2
Ширина настила без бортов:
Производительность при настиле с бортами (рис. 2.49) :
(2.49)
а – с подвижными бортами; б – с неподвижными бортами
Рисунок 2.49 - Типы бортовых настилов
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 , (2.51)
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, (2.54)
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 , (2.55)
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, (2.56)
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.
Скребковые конвейеры
К скребковым конвейерам относятся разнообразные по конструкции транспортирующие машины, в которых груз перемещается волочением по неподвижному открытому или закрытому желобу или трубе прямоугольного или круглого сечения при помощи движущихся скребков, прикрепленных к тяговому элементу. Скребковые конвейеры применяют для транспортирования пылевидных, зернистых и крупнокусковых сыпучих грузов, а также для охлаждения горячих грузов: золы, шлака и др.
В качестве гибких тяговых элементов в основном используются цепи (реже ленты и канаты). При цепном тяговом элементе шаг скребков кратен шагу цепи. Рабочей ветвью конвейера обычно является нижняя, реже – верхняя ветвь, используются конвейеры с двумя рабочими ветвями, по которым груз может перемещаться одновременно в обе стороны. Нижняя грузонесущая ветвь цепи проходит внутри каркаса и огибает концевые звездочки, обратная (холостая) ветвь располагается в верхней части каркаса и движется по направляющим путям или роликам.
Скребковые конвейеры нашли широкое применение в угольных шахтах, на обогатительных фабриках, на предприятиях химической и пищевой промышленности, на животноводческих комплексах.
Скребковые конвейеры классифицируют по:
форме скребков: со сплошными и контурными скребками;
высоте скребков: с высокими и низкими скребками (конвейеры с низкими скребками имеют вертикально замкнутое расположение цепи).
Отдельную группу составляют трубчатые скребковые конвейеры с пространственной трассой.
По характеру движения скребковые конвейеры выполняют с непрерывным поступательным движением и с возвратно-поступательным движением: штанговые скребковые конвейеры с шарнирно закрепленными на жесткой штанге сплошными скребками или с жестко закрепленными скребками-шипами.
В скребковых конвейерах с низкими скребками груз перемещается в желобе конвейера сплошным слоем, высота которого в 2–6 раз больше высоты скребков.
Преимуществами скребковых конвейеров являются: простота конструкции и устройства промежуточной загрузки и разгрузки; возможность герметичного транспортирования пылящих и горячих грузов.
К недостаткам скребковых конвейеров относятся: интенсивный износ ходовой части и желоба; значительный расход энергии (из-за трения ходовой части о желоб); заклинивание кусков груза между скребками и желобом (при перемещении грузов с трудно дробимыми кусками).
Конвейеры со скребками шириной 200–320 мм имеют скорости движения v = 0,1–1,0 м/с; со скребками шириной 400–1200 мм v = 0,5–0,63 м/с.
Основным параметром скребкового конвейера является ширина скребка или скребковой цепи, для трубчатых скребковых конвейеров – наружный диаметр трубы .