Проектирование пластинчатого конвейера

Общий вид.cdw

Техническая характеристика:
Скорость транспортирования
Угол наклона конвейера
Условия работы средние

Натяжное устройство.cdw

Приводной вал конвеера.dwg

Допустимый перекос осей рабочих поверхностей
подшипников не более 2-3
Обеспечить смазку подшипника смазкой "Литол-24

Общий вид.dwg

Техническая характеристика:
Скорость транспортирования
Угол наклона конвейера
Условия работы средние

Рама конвейра.dwg

Сварку выполнить электродом Э42.
После сварки произвести правку рамы.
Кромки свариваемых деталей обработать механическим путем
не грубее Ra10 по ГОСТ 2789-73.
Раму окрасить эмалью ПФ-115 ГОСТ 9825-73 в желтый цвет.

Спецификация ходовая часть.dwg

Настил бортовой волнистый
Винт М12х30 ГОСТ 17473-80
Гайка М12-6Н.5(S18) ГОСТ 15526-70
Шайба 12 65Г ГОСТ 6402-70
Цепь М450-2-400-2-1.2-3 ГОСТ 588-81

Спецификация 1 лист.dwg

Вал приводной со зводочками
Ось с натяжными звездочками

Спецификация натяжное.dwg

Винт М20х400 ГОСТ 1481-84
Болт М16х40 ГОСТ 7798-70
Болт М12х16 ГОСТ 7798-70
Гайка М20-6Н.5(S55) ГОСТ 15526-70
Шайба 16 65Г ГОСТ 6402-70
Пружина 7039-2038 ГОСТ 13165-67

Спецификация приводной вал лист.dwg

Подшипник скольжения
Шпилька М24-6gх100.58 ГОСТ 22033-76
Гайка М24-6Н.5(S36) ГОСТ 15526-70
Шайба 24 65Г ГОСТ 6402-70
Шпонка 32х18х220 ГОСТ 23360-78

Ходовая часть.dwg

Крепление настила к цепи производить при монтаже конвейера.
Настил обкатать без нагрузки в течение не менее 1 часа.
Смазка цепи осуществляется погружением ее в подогретую до
температуры разжижения пластичную смазку типа солидол.

Рама конвейра.cdw

Сварку выполнить электродом Э42.
После сварки произвести правку рамы.
Кромки свариваемых деталей обработать механическим путем
не грубее Ra10 по ГОСТ 2789-73.
Раму окрасить эмалью ПФ-115 ГОСТ 9825-73 в желтый цвет.

Спецификация натяжное.spw

Винт М20х400 ГОСТ 1481-84
Болт М16х40 ГОСТ 7798-70
Болт М12х16 ГОСТ 7798-70
Гайка М20-6Н.5(S55) ГОСТ 15526-70
Шайба 16 65Г ГОСТ 6402-70
Пружина 7039-2038 ГОСТ 13165-67

Спецификация 1 лист.spw

Вал приводной со зводочками
Ось с натяжными звездочками

Спецификация рама.spw

Спецификация ходовая часть.spw

Настил бортовой волнистый
Винт М12х30 ГОСТ 17473-80
Гайка М12-6Н.5(S18) ГОСТ 15526-70
Шайба 12 65Г ГОСТ 6402-70
Цепь М450-2-400-2-1.2-3 ГОСТ 588-81

Спецификация приводной вал лист.spw

Подшипник скольжения
Шпилька М24-6gх100.58 ГОСТ 22033-76
Гайка М24-6Н.5(S36) ГОСТ 15526-70
Шайба 24 65Г ГОСТ 6402-70
Шпонка 32х18х220 ГОСТ 23360-78

Приводной вал конвеера.cdw

Допустимый перекос осей рабочих поверхностей
подшипников не более 2-3
Обеспечить смазку подшипника смазкой "Литол-24

Ходовая часть.cdw

Крепление настила к цепи производить при монтаже конвейера.
Настил обкатать без нагрузки в течение не менее 1 часа.
Смазка цепи осуществляется погружением ее в подогретую до
температуры разжижения пластичную смазку типа солидол.

Общий вид_v14.cdw

Техническая характеристика:
Скорость транспортирования
Угол наклона конвейера
Условия работы средние

Записка.docx

Министерство образования РФ
Саратовский государственный технический университет
по дисциплине “Машины непрерывного транспорта”
ТЕМА: проектирование пластинчатого конвейера
1. Основные типы пластинчатых конвейеров 4
2. Общее устройство пластинчатых конвейеров 5
3. Область применения пластинчатых конвейеров .. .. ..6
Анализ существующих элементов конструкций
2. Цепи опорные катки и ролики .8
4. Натяжные устройства 9
5. Опорные устройства 9
Техническое предложение . 10
Расчет элементов конвейера
1. Определение ширины настила .11
2. Определение максимального натяжения и выбор тяговой цепи 11
3. Тяговый расчет конвейера .13
4. Выбор двигателя и кинематический расчет привода ..14
5. Расчет конвейера на пуск .16
6. Проверка цепи на прочность и износ 17
7. Расчет тормозного момента ..17
8. Определение основных параметров натяжного устройства 18
9. Определение основных параметров загрузочного устройства .19
Расчет элементов конвейера на прочность
1 1 Расчет приводного вала 19
1.2 Выбор подшипников качения приводного вала . 21
1.3 Расчет шпоночных соединений .. 21
1.4 Уточненный расчет приводного вала ..22
2.1 Расчет оси натяжных звездочек .. 23
2.2 Выбор шпоночного соединения 24
2.3 Выбор подшипников качения оси 25
2.4 Уточненный расчет оси 25
3 Расчет металлоконструкции конвейера 27
Безопасные условия эксплуатации конвейера 29
Список используемой литературы . .. 30
1. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПЛАСТИНЧАТЫХ КОНВЕЙЕРОВ
Пластинчатый конвейер служит для непрерывного транспортирования насыпных и штучных грузов по трассе расположенной в вертикальной плоскости или (при специальном исполнении) в пространстве. Тяговым элементом конвейера является одна или две цепи грузонесущим — жесткий металлический или реже деревянный пластмассовый резинотканевый настил (полотно) состоящий из отдельных пластин (поэтому конвейер называется пластинчатым) движущийся по направляющим путям. Действие динамических нагрузок на тяговые цепи ограничивает скорость их движения обычно до 125 мс однако при использовании цепи конвейер может иметь увеличенную длину при больших линейных нагрузках как с одним так и с несколькими приводами; крутые перегибы по сравнительно небольшим радиусам с повышенным углом наклона.
По конструкции настила тяговой цепи и расположению трассы различают пластинчатые вертикально замкнутые конвейеры общего назначения (основной тип) и изгибающиеся конвейеры с пространственной трассой. К специальным пластинчатым конвейерам относят разливочные машины для транспортирования и охлаждения жидкого металла эскалаторы пассажирские конвейеры и конвейеры с настилом сложного профиля.
Пластинчатые конвейеры бывают стационарные и передвижные с собственным приводом а также встроенные в технологические машины с приводом от этих машин. В качестве тяговых элементов конвейеров чаще всего используют цепи различных типов преимущественно пластинчатые (ГОСТ 588—81). Известны пластинчатые конвейеры с плоским петлевым настилом (рис. 1 о) выполняющим функции грузонесущего и тягового элемента а также конвейеры с тяговым элементом в виде ленты к которой прикреплены несущие пластины.
По конфигурации трассы пластинчатые конвейеры бывают горизонтальными наклонными и комбинированными (с несколькими горизонтальными и наклонными участками); по расположению тягового элемента в пространстве обычно вертикально замкнутыми реже горизонтально замкнутыми (например конвейеры для транспортировки багажа в аэропортах) и изгибающимися в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Вертикально замкнутые конвейеры обычно выполняют двухцепными (с двумя параллельными цепными контурами) а горизонтально замкнутые и пространственные — одноцепными. При большой ширине полотна пластинчатые конвейеры делают трех- и четырех- цепными (планочные транспортеры сельхозмашин). Пластинчатые конвейеры в основном изготовляют одноприводными реже многоприводными с концевым или концевым и промежуточным расположением приводов.
По принципу транспортирования (переносом на полотне) к пластинчатым относятся конвейеры для длинномерных штучных грузов перемещаемых на седлообразных пластинах с шипами 7 прикрепленных к цепи на большом расстоянии друг от друга (рис. 1 н). Такие конвейеры широко применяемые в лесной промышленности называют бревнотасками. По этому же принципу к пластинчатым конвейерам можно отнести планочные и прутковые конвейерные устройства широко распространенных сельскохозяйственных машин в которых их используют для транспортирования волокнистых грузов (планочные в зерно – и силосоуборочных комбайнах) и корнеплодов (прутковые в картофелеуборочных комбайнах).
Известны пластинчатые конвейеры фирмы Беумер (ФРГ) у которых тяговым элементом служит резинотросовая лента; к ленте через специальные привулканизированные подкладки крепится коробчатый настил. На рабочей ветви лента с настилом опирается на прямые роликоопоры а – обратная ветвь движется по рельсам на катках прикрепленных к стенкам настила. Применение ленты позволяет увеличить скорость конвейера снизить массу и износ ходовой части и повысить плавность движения. Недостатками такой конструкции являются сложность ходовой части и повышенное рабочее натяжение из-за применения фрикционного привода.
Рис. 1. Схемы пластинчатых конвейеров:
а — общая схема; б — с плоским разомкнутым настилом (тип ПР); в – с неподвижными бортовыми направляющими (бортами); г д — с плоским сомкнутым настилом (тип ПС); е ж — с безбортовым волнистым настилом; з — с бортовым настилом (общий вид); и — с бортовым волнистым настилом (тип БВ); к — то же с перегородками; л м — с коробчатым соответственно мелким (тип КН) и глубоким (тип КГ) настилом; н — с шипами на пластинах; о — с петлевым настилом; п — схема для расчета угла наклона настила с ребрами для штучных грузов
– груз; 2 – настил; 3 – отдельные пластины; 4 – гибкий тяговый элемент; 5 – бортовые неподвижные направляющие - борта; 6 – перегородки; 7 – седлообразные пластины с шипами.
2. ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ПЛАСТИНЧАТЫХ КОНВЕЙЕРОВ
. Конвейер (рис. 2) имеет ходовую часть с двумя тяговыми цепями 3 снабженными в каждом шарнире опорными катками. Цепи приводятся в движение приводными звездочками 7 от электродвигателя 11 через редуктор 12 и открытую зубчатую передачу 9. На противоположном конце конвейера установлены натяжные звездочки 10 с натяжным устройством . Катки тяговых цепей катятся по направляющим путям (рельсам) 6 прикрепленным к станине 5. Настил 4 конвейера образован из бортовых (лотковых) пластин. Конвейер загружают в любом месте рабочей ветви через одну или несколько рядом расположенных загрузочных воронок 2 а разгружают через концевую разгрузочную коробку с разгрузочной воронкой 8.
Рис. 2. Пластинчатый конвейер общего назначения.
В связи с применением цепей в качестве тяговых элементов скорость движения настила пластинчатых конвейеров обычно не превышает 035 мс редко достигает 1 мс. Однако благодаря желобчатой форме и большой ширине настила В их производительность может составить 2000 тч и более. Дальность расстояния бесперегрузочного транспортирования многоприводными конвейерами практически не ограничена. Известны установки длиной до 2 км. Угол наклона пластинчатого полотна может быть 35 60° а в отдельных случаях (коробчатые настилы с поперечными перегородками) — 70° хотя при углах наклона свыше 35° производительность конвейера заметно снижается так как насыпной груз надежно удерживается лишь в пределах высоты перегородки (рис. 1 к м). При транспортировании штучных грузов максимальный угол наклона определяется из условия чтобы линия действия силы тяжести G груза находилась внутри контура ограниченного соседними ребрами 6 настила (рис. 1 п).
В пластинчатых конвейерах допустимы значительно меньшие по сравнению с ленточными конвейерами радиусы закругления на вогнутых участках (3 5 м).
Основные параметры (ширина и тип настила) стационарных пластинчатых конвейеров общего назначения установлены ГОСТ 22281-76.
3. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПЛАСТИНЧАТЫХ КОНВЕЙЕРОВ
Пластинчатые конвейеры используют для перемещения разнообразных штучных насыпных и навалочных грузов преимущественно тяжелых крупнокусковых абразивных острокромочных и горячих. Наиболее широкое применение получили стационарные вертикально замкнутые конвейеры с прямолинейными трассами которые называют конвейерами общего назначения. В металлургической промышленности их используют для подачи крупнокусковой руды и горячего агломерата на химических заводах и предприятиях стройматериалов — для перемещения крупнокусковых нерудных материалов (например известняка) на тепловых электростанциях — для подачи крупнокускового (недробленого) угля. Они нашли широкое применение в машиностроении для транспортирования горячих поковок отливок опок острокромочных отходов штамповочного производства а также на поточных линиях сборки охлаждения сушки сортирования и термической обработки. Передвижные пластинчатые конвейеры используют на складах погрузочно-разгрузочных сортировочных и упаковочных пунктах для перемещения тарно-штучных грузов.
Специальные пластинчатые конвейеры в том числе изгибающиеся с пространственными трассами применяют в горнорудной и угольной промышленности для транспортирования на дальние (до 2 км) расстояния крупнокусковых тяжелых и острокромочных грузов (руды угля). В пищевой промышленности широко используют пластинчатые конвейеры с плоским петлевым настилом (рис. 1 о) для перемещения бутылок банок и пр.
Планочные и прутковые конвейерные устройства применяют в различных сельскохозяйственных машинах. Бревнотасками оснащают склады лесных материалов в лесной и деревообрабатывающей промышленности.
АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ
Настилы. В конвейерах общего назначения применяют настилы шести типов показанные на рис. 1. Плоские разомкнутые настилы (тип ПР см. рис. 1 б) используют в конвейерах для штучных грузов; плоские сомкнутые (тип ПС см. рис. 1 г д) и безбортовые волнистые (тип В см. рис. 1 е ж) — для штучных и насыпных кусковых грузов; бортовые волнистые (тип БВ см. рис. 1 з и)—для насыпных и штучных грузов; коробчатые мелкие (тип КМ) и глубокие (тип КГ см. рис. 1 м)— в основном для насыпных грузов.
Бортам настила придают трапецеидальную форму благодаря чему увеличивается их взаимное перекрытие от основания к вершине борта. Требуемый размер перекрытия определяют из условия предотвращения просыпания груза в сторону при развороте полотна на звездочке.
Направление движения настила должно соответствовать стрелкам показанным на рис. 1 во избежание заклинивания груза между пластинами и их повреждения.
В пластинчатых конвейерах применяют также настилы с гнездами для круглых изделий (рис. 3 а) с выпуклыми пластинами (рис. 3 б) облегчающими очистку дна и др. Плоские настилы выполняют иногда деревянными или из полимерных материалов но преимущественное применение получили стальные штампованные и штампосварные (см. рис. 1 г) настилы. Для мелко- и среднекусковых грузов пластины изготовляют холодной и горячей штамповкой из листовой стали толщиной до 4 мм а для конвейеров перемещающих тяжелые крупнокусковые грузы — из стали толщиной 5 8 мм.
Жесткость пластин повышают штамповкой ребер и приваркой поперечных перегородок. Оптимальной (по отношению массы к полезному объему транспортируемого груза) является скругленная (корытообразная) форма поперечного сечения пластины но она неудобна по условиям крепления цепей. Поэтому наибольшее распространение получили прямоугольная и трапецеидальная формы поперечного сечения. Последняя более удобна и по условиям очистки настила (минимальное налипание в углах).
а – плоский с гнездами для круглых грузов; б – с выпуклыми пластинами.
2. ЦЕПИ ОПОРНЫЕ КАТКИ И РОЛИКИ
В качестве тяговых элементов в конвейерах общего назначения в основном используют пластинчатые цепи по ГОСТ 588—81. Крепление бортового волнистого настила к двум пластинчатым катковым цепям 2 показано на рис. 4 а. Наиболее нагруженными элементами такой цепи являются катки 3. Они воспринимают силы тяжести ходовой части и транспортируемого груза и передают их на направляющие пути. Катки непрерывно вращаются при качении по направляющим а при захвате зубьями приводной звездочки передают полное усилие натяжения цепи которое в крутонаклонных конвейерах тяжелого типа может быть весьма большим что ограничивает возможность применения для катков более надежных и технологичных в эксплуатации подшипников качения так как их необходимо рассчитывать на полное тяговое усилие. Поэтому катки обычно снабжают подшипниками скольжения (стальными термически обработанными чугунными втулками) и втулками из спеченных материалов. Необходимость частой смазки и быстрое изнашивание таких катков усложняют и удорожают их эксплуатацию. Кроме того во многих случаях направляющие засоряются частицами транспортируемого груза препятствующими вращению катка что приводит к образованию лысок на его ободе. Замена дефектных катков с лысками затруднена так как требуется разборка нескольких звеньев цепи.
По условиям обслуживания и замены катков предпочтительно их консольное размещение за пределами шарнира цепи (рис. 4 6). В этом случае вместо катковой используют более простые роликовую втулочную или открыто шарнирную цепи. Каток не входит в зацепление со звездочкой воспринимает небольшую нагрузку и может быть снабжен подшипниками качения. Такие катки легче смазывать ремонтировать и заменять а катки с подшипниками качения к тому же имеют долговременную смазку не загрязняющую направляющие пути.
В благоприятных условиях находятся и поддерживающие устройства конвейеров выполненных по схеме рис. 4 в. В них вообще нет катков и направляющих путей а верхнюю и нижнюю ветви полотна поддерживают стационарные ролики 4. В качестве тягового элемента в этом случае также используют две роликовые втулочные или открытошарнирные цепи; при этом рабочая ветвь полотна опирается на ролики через цепи а холостая — через гладкий настил.
Тяговые цепи размещают по бокам настила (рис. 4 а) или непосредственно под ним (рис. 4 в). В последнем случае уменьшается ширина конвейера и настил испытывает меньшие напряжения изгиба что особенно важно при установке конвейера под бункером.
Пластинчатые конвейеры общего назначения обычно имеют один привод расположенный в головной части. При необходимости плавного бесступенчатого изменения скорости (например в линиях термообработки) между электродвигателем и редуктором устанавливают вариатор скорости. Для предотвращения самопроизвольного движения загруженного полотна назад при случайном отключении электродвигателя или нарушении кинематической связи в передаточном механизме привод конвейеров с крутонаклонными участками снабжают храповым или роликовым остановом или колодочным тормозом. Звездочки для пластинчатых цепей изготовляют с профилем зубьев по ГОСТ 592—75. При установке приводных звездочек на вал во избежание перекоса полотна при движении необходимо обеспечить одинаковое взаимное расположение их зубьев. Для повышения износостойкости зубья подвергают термической обработке (закалка с нагревом ТВЧ или газопламенная).
4. НАТЯЖНЫЕ УСТРОЙСТВА
В легких конвейерах обычно устанавливают жесткие винтовые натяжные устройства (см. рис. 2) а в тяжело нагруженных большой длины — пружинно-винтовые устройства. Ход натяжного устройства составляет 16 2 шага цепи (с учетом возможности укорочения цепи на 2 4 звена). Натяжные звездочки устанавливают на подшипниках качения на невращающейся оси (в сочетании с пружинно-винтовым натяжным устройством) или на вращающейся. В последнем случае одну из звездочек закрепляют на оси шпонкой а вторую устанавливают свободно. Это обеспечивает одновременное зацепление обеих натяжных звездочек с цепями независимо от некоторой разницы в длине цепей.
5. ОПОРНЫЕ УСТРОЙСТВА
Опорные станины для привода и натяжного устройства конвейера выполняют в виде отдельных металлических конструкций сваренных из прокатных профилей. Среднюю часть опорной металлической конструкции (рамы) конвейера собирают из унифицированных секций длиной 4 6 м (рис. 5 а). Направляющие пути для катков изготовляют из уголковых профилей а для тяжелых конвейеров — из швеллеров или узкоколейных рельсов. На вогнутых криволинейных участках (переход с нижнего горизонтального участка на наклонный) над направляющими путями устанавливают контршины 2 (рис. 5 б) препятствующие подъему пластинчатого полотна. Контршины размещают также на прямолинейных участках крутонаклонных конвейеров в качестве предохранительных устройств препятствующих складыванию цепей при обрыве. Радиусы криволинейных участков направляющих путей выбирают по зависимости (1.100).
ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ
На основе анализа существующих элементов конструкций пластинчатых конвейеров для работы в тяжёлых условиях с среднекусковым грузом целесообразнее принять волнистый тип настила с низким бортом (Рис. 1 зи) так как при падении груза высокие борта могут быть разрушены ударной нагрузкой.
Тяговым элементом служат две пластинчатые цепи катковые с ребордами на катках размещенных непосредственно под настилом (Рис. 4 г) что уменьшает ширину конвейера и настил испытывает меньшие напряжения изгиба.
В головной части конвейера установлен привод состоящий из: асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и повышенным скольжением который обеспечит более плавный пуск конвейера; коническо-цилиндрического редуктора. Двигатель соединен с редуктором упругой втулочно-пальцевой муфтой. Тихоходный вал редуктора соединён с приводным валом конвейера зубчатой муфтой.
При установке приводных звездочек на вал во избежание перекоса полотна при движении необходимо обеспечить одинаковое взаимное расположение их зубьев. Для повышения износостойкости зубья подвергают термической обработке (закалка с нагревом ТВЧ или газопламенная). Натяжные звездочки установлены на вращающейся оси. Одна из звездочек закреплена на оси шпонкой а вторая установлена свободно. Это обеспечивает одновременное зацепление обеих натяжных звездочек с цепями независимо от некоторой разницы в длине цепей. Натяжные звездочки работают в сочетании с пружинно-винтовым натяжным устройством которое благодаря упругости пружины стабилизирует натяжение тяговой цепи снижая динамические нагрузки.
Подача груза на конвейер осуществляется через установленную загрузочную воронку.
РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ КОНВЕЙЕРА
1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШИРИНЫ НАСТИЛА
При крупнокусковом грузе когда настил загружается сразу по всей длине
где Q = 80 – производительность тч;
= 30 - плотность груза тм3;
= 08 - коэффициент заполнения сечения настила по высоте бортов;
h = 0125 – высота бортов м;
v = 02 – скорость движения настила мс
Ширина настила округляется до ближайших размеров по ГОСТ 22281-76.
Определим реальную скорость настила
гдеv1 – вновь принятое значение скорости;
В1 – принятое значение ширины настила по ГОСТ 22281-76.
Выбранная скорость должна соответствовать нормальному ряду скоростей табл. 3.4.
2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОГО НАТЯЖЕНИЯ И ВЫБОР ТЯГОВОЙ ЦЕПИ
Погонная масса груза кгм
где Q – производительность конвейера тч;
v – скорость движения настила мс;
Погонная масса движущихся частей конвейера кгм
где В – ширина настила м;
К – коэффициент (для крупного груза с шириной настила равной 400 мм) равен 80;
Максимальное натяжение тяговых цепей Н
где SMIN – минимальное натяжение тяговых цепей Н;
LГLХ – длины горизонтальных проекций загруженной и холостой ветви конвейера м;
H – высота подъема груза м;
w – коэффициент сопротивления движению ходовой части конвейера на прямолинейных горизонтальных участках.
w=009 – цепь катковая с ребордами на катках (ГОСТ 588-81) Диаметра валика цепи больше 20 мм (Для цепи М630 диаметр валика равен 36 мм.)
Динамическая нагрузка на цепи:
L = 11 м – длина конвейера
z = 6 – число зубьев ведущей звездочки
t = 250 мм – шаг тяговой цепи
= 1 – коэффициент приведения масс (учитывающий что не все элементы конвейера движутся с максимальным ускорением а также влияние упругости цепи)
Расчетное натяжение двухцепного конвейера
где СН – коэффициент неравномерности натяжения цепей зависит от точности изготовления цепей и монтажа конвейера. Принимаем равным 17.
Разрушающая нагрузка цепи
где [СП] – коэффициент запаса прочности пластинчатой цепи для конвейеров с наклонными участками [СП]=810. принимаем [СП]=10.
По разрушающей нагрузке по ГОСТ 588-81 выбираем цепь М630 с разрушающей нагрузкой не менее 630 кН.
3. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ КОНВЕЙЕРА
Для выполнения тягового расчета трассу конвейера (рис.6) разбивают на участки нагрузка и сопротивления в которых постоянны.
Рис.6. Расчетная схема пластинчатого конвейера и диаграмма натяжения цепи
Сопротивление при установившемся движении на прямолинейных горизонтальных участках: для загруженной ветви
для незагруженной ветви
Сопротивление на прямолинейных наклонных участках:
для загруженной ветви
гдеL – проекция участка на горизонтальную плоскость м;
H – проекция участка на вертикальную плоскость м.
Сопротивление движению на криволинейных участках
где - коэффициент сопротивления при огибании тяговой цепью криволинейной направляющей шины;
SНАБ - натяжение цепи в точке набегания на криволинейную направляющую.
Сопротивление на звездочках
где кЗВ – коэффициент сопротивления на звездочках.
Обход по контуру следует начинать с точки наименьшего натяжения тягового элемента. Для горизонтальных конвейеров такой точкой является точка сбегания тягового элемента с приводной звездочки. У конвейеров с наклонным участком минимальное натяжение может быть в одной из двух точек для рассматриваемого случая в точке 1 или 4.
Точка минимального натяжения определяется из условия
Условие не выполняется значит минимальное натяжение тягового элемента находится в точке 1 т.е. S1=SMIN = 2000 Н
При обходе трассы от точки 4 по направлению движения полотна определяем
где =102; кЗВ=105; - для подшипников качения
Тяговое усилие на приводных звездочках
4. ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА
Мощность двигателя для привода пластинчатого конвейера определяется по расчетному тяговому усилию на приводных звездочках
где кз=115 – коэффициент запаса мощности двигателя;
=09 – к.п.д. привода с учетом приводных звездочек;
v – скорость ходовой части конвейера мс;
По полученному значению мощности выбирают двигатель 4A160M8У3 с мощностью Р = 11 кВт и числом оборотов n= 730 мин-1.
Выбираем муфту № 1 упругую втулочно-пальцевую с тормозным шкивом с наибольшим крутящим моментом 500 Н*м и моментом инерции муфты 0125 кг*м3
Частота вращения вала (мин-1) приводных звездочек
где D0 - диаметр делительной окружности приводной звездочки м.
z – число зубьев ведущей звездочки
Необходимое передаточное числю между валом двигателя и валом приводных звездочек
Из конструктивных соображений разрабатывается кинематическая схема привода конвейера выбирается редуктор КЦ2-1000 с передаточным числом UP=182
Фактическое общее передаточное UФ число привода конвейера не должно отличаться от расчетного U0 более чем 3%. В данном случае погрешность составляет 29%.
Уточняется скорость движения настила (мс) исходя из фактического передаточного числа привода
Уточняется производительность (тч) конвейера для конвейеров с бортами
где В – ширина настила конвейера м;
vФ – фактическая скорость перемещения настила мс;
- плотность груза =3 тм3;
k - коэффициент учитывающий угол наклона конвейера k=0.95;
- угол естественного откоса груза в состоянии покоя =5;
h – высота бортов h=0125м;
- коэффициент заполнения сечения настила по высоте бортов =08.
5. РАСЧЕТ КОНВЕЙЕРА НА ПУСК
Время пуска пластинчатого конвейера с
где J0 – приведенный момент инерции поступательно и вращательно движущихся масс груза конвейера и привода
где JР JМ – соответственно моменты инерции ротора электродвигателя и соединяющих с редуктором муфт кгм2 JР=018 кгм2 JМ=0125 кгм2;
=01502 – коэффициент учитывающий массы деталей привода вращающихся медленнее чем вал электродвигателя;
ДВ – угловая скорость двигателя с-1 ДВ=764 с-1;
Тдв.п – пусковой момент двигателя нм:
Тдв.п=(0708) TДВMAX - для электродвигателей с короткозамкнутым ротором;
Тдв.п=(1516)TДВMAX - для электродвигателей с фазным ротором;
Тст.п – статический пусковой момент конвейера приведенный к валу электродвигателя Н.
где Мст.п – статическое сопротивление движению тягового элемента при пуске
где кпс=1015 – коэффициент увеличения сопротивления большие значения принимают для тяжелых условий работы и низких температур.
6. ПРОВЕРКА ЦЕПИ НА ПРОЧНОСТЬ И ИЗНОС
Максимальное натяжение цепей в период пуска конвейера
где SДИН - динамическое усилие в цепи Н;
Тдв.п – пусковой момент выбранного двигателя Нм;
Тив- момент инерции вращающихся частей привода Нм
Максимальное натяжение цепи в двухцепном конвейере при пуске
где Сh - коэффициент неравномерности натяжения цепей; одной цепи Сh=16.
Фактический запас прочности цепи
Проверку цепи на износ ведут по удельному давлению в шарнире при установившейся работе конвейера и номинальной его загрузке.
Расчетное натяжение цепей для этого случая определится
где S12 - максимальное статическое натяжение цепей определяемое по тяговому расчету;
SДИН- динамическое усилие в цепи пренебрегаем вследствие малой скорости.
7. РАСЧЕТ ТОРМОЗНОГО МОМЕНТА
Статический тормозной момент на валу двигателя препятствующий обратному движению полотна конвейера под действием силы тяжести груза на наклонном участке конвейера при выключении электродвигателя
где F0 - тяговое усилие на приводных звездочках Н;
Н - высота наклонного участка м;
К0= 06075 - коэффициент возможного уменьшения сопротивлений движению.
Расчетный тормозной момент по которому подбирается тормоз
где кт= 15175 - коэффициент запаса торможения.
При отрицательном статическом тормозном моменте тормоз не требуется.
8 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАТЯЖНОГО УСТРОЙСТВА
Натяжное устройство представлено на рис.2.
Ход натяжного устройства должен обеспечить компенсацию удлинения цепи от нагрузок износа температурных условий выполнения монтажных и ремонтных работ. Для пластинчатых конвейеров у которых удлинение цепи незначительно ход lХЛ натяжного устройства должен быть на 50100 мм больше длины половины секции цепи чтобы можно было при большом износе уменьшить длины цепи на одну секцию (секцией цепи называют два парных звена).
где t – шаг цепи t=400мм.
По рекомендациям примем lХЛ =500мм.
Усилие необходимое для перемещения подвижного поворотного устройства с тяговым элементом зависит от его расположения на трассе конвейера и усилий в набегающей и сбегающей ветвях цепи.
Момент вращения натяжного винта
где КНВ=0607 – коэффициент распределения усилий между натяжными винтами;
f=025 – коэффициент трения в торце упорной поверхности гайки;
=46 – угол подъема винтовой линии;
’=6 – приведенный угол трения в резьбе;
D – диаметр гайки под ключ м;
d0 – диаметр отверстия натяжного винта м.
9 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗАГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА
Основные размеры загрузочной воронки пластинчатых конвейеров (рис. 7) зависят от ширины настила. И в данном случае при В=400 мм расстояние между бортами воронки Вб=270 мм длина бортов lб=1000 мм.
Рис. 7. Схема загрузочной воронки пластинчатого конвейера.
РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ КОНВЕЙЕРА НА ПРОЧНОСТЬ
1 1 РАСЧЕТ ПРИВОДНОГО ВАЛА
Расчет валов на кручение выполняют перед составлением компоновочной схемы приводного вала конвейера. Диаметр вала в опасном сечении определим из условия прочности на кручение при пониженных допускаемых напряжениях:
где - крутящий момент
- допускаемые напряжения на кручение.
Суммарная нагрузка на вал:
Sнаб Sсб – векторы от натяжения соответственно в набегающей и сбегающей ветвях тягового элемента по результатам тягового расчета Н.
Нагрузка на ступицу:
z – число ступиц на валу.
Крутящий момент на валу:
Н - окружное усилие на звездочке
= 0764 м – диаметр начальной окружности звездочек
При смонтированной на валу зубчатой муфте принимается что на вал действует изгибающий момент:
Построим эпюры моментов (рис.8):
Найдем реакции в опорах:
Рис.8 Расчетная схема приводного вала.
На основании третьей гипотезы прочности приведенный момент в опасном сечении:
Диаметр вала в опасном сечении равен:
= 65 МПа – допускаемое напряжение.
1.2 ВЫБОР ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ ПРИВОДНОГО ВАЛА.
Так как частота вращения вала конвейера вала больше 1 обмин то проверка выбранного подшипника проводится по динамической грузоподъемности.
Номинальная долговечность подшипника в миллионах оборотов
где С- номинальная динамическая грузоподъемность подшипника Н;
Р- приведенная нагрузка Н;
р=3-показатель степени для шариковых подшипников;
р=033-показатель степени для роликовых подшипников;
где Fr –радиальная нагрузка Н;
Fa-осевая нагрузка Н;
X = 1 и Y = 0 - коэффициенты радиальной и осевой нагрузки;
V=1-коэффициент вращения при вращении внутреннего кольца;
V=1.2-коэффициент вращения при вращении наружного кольца;
k=13-15-коэффициент безопасности;
kt =1-температурный коэффициент при t105.
n = 6.9-частота вращения звёздочки обмин;
Подшипник шариковый радиальный однорядный 222 (ГОСТ 8338-75):
С=146000 Н; X=1; Fr =RВ=20485 H:
Расчетная долговечность подшипника в часах
1.3 РАСЧЕТ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Рассчитаем шпонку под ступицу звёздочки цепи на смятие:
- рабочая длина шпонки равная прямолинейной части боковой грани
d = 120 мм – диаметр вала
Т = - крутящий момент на валу
= 74 мм – глубина вреза шпонки в ступицу
n = 2 – кол-во звездочек
= 100-120 МПа – допускаемое напряжение смятия для стальных ступиц.
Примем для диаметра 120 мм шпонку 36х32х220 ГОСТ 23360-78
Рассчитаем шпонку на входном конце приводного вала на смятие:
d = 100 мм – диаметр вала
Т = 12759 - крутящий момент на валу
= 6.4 мм – глубина вреза шпонки в ступицу
Условие не выполняется так как расчетная длина шпонки значительно превышает длину шейки вала на которую устанавливается муфта. Для того чтобы условие выполнялось необходимо установить две шпонки 36х32х180 ГОСТ 23360-78 под углом 180°.
1.4 УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ ПРИВОДНОГО ВАЛА
Коэффициент запаса прочности при симметричном цикле нагружений для нормальных напряжений
Для касательных напряжений
При одновременном действии нормальных и касательных напряжений
где = 270 МПа – предел выносливости гладкого образца при симметричном цикле напряжений изгиба для Ст45.
=150 МПа – предел выносливости гладкого образца при симметричном цикле напряжений кручения для Ст45.
и - амплитуда номинальных напряжений соответственно при изгибе и кручении при симметричном цикле нагружения.
- суммарные коэффициенты учитывающие влияние всех факторов на сопротивление усталости соответственно при изгибе и кручении.
Напряжение кручения:
- расчетный изгибающий и крутящий моменты
- осевой и полярный моменты сопротивления сечения вала.
Для валов ослабленных шпоночным пазом:
Суммарный коэффициент концентрации напряжений для детали (или ) при наличии технологического упрочнения определяют по формуле
=19 =17- эффективный коэффициент концентрации напряжений для полированного образца
=06 =05 - коэффициенты влияния абсолютных размеров детали.
=26 - коэффициент влияния поверхностного упрочнения.
[S] = 18 –допустимое значение запаса выносливости. При приближенной расчетной схеме осредненных механических характеристиках умеренных требованиях к технологии.
2.1 РАСЧЕТ ОСИ НАТЯЖНЫХ ЗВЕЗДОЧЕК
Суммарная нагрузка на ось:
Построим эпюры моментов (рис. 9):
Рис.9 Расчетная схема приводного вала.
= 50 МПа – допускаемое напряжение.
2.3 ВЫБОР ШПОНОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ
Так как ось не передает крутящего момента то шпонку под ступицей звездочки цепи на смятие не рассчитываем. Размерами шпонки зададимся конструктивно. Для диаметра 155 мм примем шпонку 22х14х125 СТ СЭВ 189-75
2.2 ВЫБОР ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ ОСИ.
Подшипник шариковый радиальный однорядный 212 (ГОСТ 8338-75):
С=52000 Н; X=1; Fr = RA =RВ=20485:
2.4 УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ ОСИ
где = 045570 =257 МПа – предел выносливости гладкого образца при симметричном цикле напряжений изгиба для Ст5.
- амплитуда номинальных напряжений соответственно при изгибе при симметричном цикле нагружения.
- суммарные коэффициенты учитывающие влияние всех факторов на сопротивление усталости соответственно при изгибе.
- осевой момент сопротивления сечения вала.
Суммарный коэффициент концентрации напряжений для детали при отсутствии технологического упрочнения определяют по формуле
=16 - эффективный коэффициент концентрации напряжений для полированного образца
=122 – коэффициент состояния поверхности для класса шероховатости 5.
=074 - коэффициент влияния абсолютных размеров детали.
[S] = 15 –допустимое значение запаса выносливости. При приближенной расчетной схеме осредненных механических характеристиках умеренных требованиях к технологии.
3 РАСЧЕТ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ КОНВЕЙЕРА.
Для выбора параметров проката рассмотрим наиболее протяженный горизонтальный участок конвейера между опорами L3 = 070 м. На данный участок действуют распределенные силы металлоконструкции погонной массы движущихся частей конвейера и погонная масса груза. Условно примем что рассматриваемая металлоконструкция представляет собой балку на двух опорах расчетная схема представлена на рис. 12.
Рис.12 Расчетная схема распределенных нагрузок действующих на металлоконструкцию конвейера.
Суммарная распределенная нагрузка определится:
где = 111 - погонная масса груза кгм;
= 104 - погонная масса движущихся частей конвейера кгм;
= 833- погонная масса проката кгм.
Ориентировочно для катков тяговой цепи шириной 90 мм примем за расчетный прокат – уголок равнополочный № 9 изготовленный из горячекатаной углеродистой стали 3.
Реакции опор определим:
Максимальный изгибающий момент:
Момент сопротивления для подобранного профиля:
где - допустимое напряжение изгиба для горячекатаной углеродистой стали 3 МПа;
Условие прочности для выбранного профиля соблюдается.
Рис.13 Уголок №9 ГОСТ 8509-93 Рис.14 Эскиз стоек конвейера. Ст3 ГОСТ 535-79
БЕЗОПАСНЫЕ УСЛОВИЯ ЭКСПЛУТАТАЦИИ КОНВЕЙЕРА
Эксплуатация МНТ требует соблюдения определенных правил. К работе они должны допускаться только в исправном состоянии. Нагрузка на элементы конвейера и масса груза не должны превышать расчетных значений. Пуск конвейера проводят в холостую во избежание дополнительных усилий вредно влияющих на работу элементов машин.
До подачи груза на конвейер нужно убедиться что он работает нормально: боковое смещение рабочего органа отсутствует все опорные детали вращаются движущиеся части не задевают за неподвижные элементы отсутствует ненормальный шум. Перед пуском после длительной остановки необходимо внимательно осмотреть и убедиться в отсутствии посторонних предметов на трассе. Загружать конвейер следует так чтобы груз располагался равномерно по всей ширине настила; односторонняя загрузка недопустима.
Не допускают налипание груза на звездочки и другие тяговые элементы но очистка их вручную от налипающих частиц груза при работе конвейера категорически запрещена.
В проектируемом конвейере транспортируется щебень который имеет среднекусковую структуру поэтому установка кожуха необязательна.
Зенков Р.Л. Ивашков И.И. Колобов Л.Н. Машины непрерывного транспорта. – М.: Машиностроение 1987. – 432 с.
Спиваковский А.О. Дьячков В.К. Транспортирующие машины. – М.: Машиностроение 1983. – 487 с.
Ромакин Н.Е. Ромакин Д.Н. Машины непрерывного транспорта. Учебное пособие Саратовский государственный технический университет. Саратов. 1998. – 80с
Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя: в 3-х томах: Т. 3 – 8-е изд. перераб. И доп. Под ред. И.Н. Жестковой. – М.: Машиностроение 2001. – 912 с.: ил.
Асинхронные двигатели серии 4А: СправочникА90 А.Э. Кравчик М.М. Шлаф В.И. Афонин Е.А. Соболенская - М.: Энергоиздат 1982. – 504 с. ил.