Проектирование скребкового конвейера

list_2.cdw

После установки на (салазки и натяжной винт нанести солидол.
Раму натяжного устройства покрасить краской.

s_1.cdw

s_2.cdw

Болт М12 х30 ГОСТ 7796-70
Гайка М12 ГОСТ 5915-70
Шайба 12.65Г ГОСТ 6402-70
Гайка М24 ГОСТ 5915-70
Винт М10x30 ГОСТ 6958-78

list_1.cdw

Техническая характеристика конвейера
Скорость движения цепи
Транспортируемый груз
известь порошкообразная
Техническая характеристика привода
Частота вращения цепной звездочки
2. передаточное число
Цепь пластинчатая тяговая
разрушаюшая нагрузка
Направление движения цепи

Проектирование скребкового конвейера.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Саратовский государственный технический университет
по дисциплине «Машины непрерывного транспорта»
«Проектирование скребкового конвейера»
Введение4_Toc149994285
Техническое предложение6
1.Определение основных параметров конвейера.8
2 Тяговый расчет конвейера10
3 Выбор двигателя и кинематический расчет привода. 13
Расчет конвейера на пуск и торможение. 14
Прочностные расчеты 17
Расчет металлоконструкции конвейера. 29
Условия безопасной эксплуатации. 32
Машины непрерывного транспорта получили широкое применение в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Особенно перспективно использование машин непрерывного транспорта в составе транспортно – перегрузочных и транспортно – складских систем гибких автоматизированных производств.
Скребковые конвейеры составляют значительную группу машин непрерывного транспорта. Они бывают стационарные передвижные колесные переносные разборные подвесные поворотные и встроенные в машины.
В качестве гибких тяговых элементов в них в основном используют цепи (реже канаты и ленты). При цепном тяговом элементе шаг скребков кратен шагу цепи.
По конфигурации трассы скребковые конвейеры разделяют на горизонтальные наклонные вертикальные и комбинированные (с горизонтальными вертикальными и наклонными участками). Их выполняют с одной и с двумя (верхней и нижней) рабочими ветвями одностороннего действия и реверсивными. По числу цепей в тяговом элементе скребковые конвейеры бывают одно-(с одним цепным контуром) двух- (с двумя) и трехцепные (с тремя параллельными цепными контурами).
Основные параметры. Большие сопротивления движению и повышенный износ желоба цепей и скребков ограничивают скорость длину и производительность скребковых конвейеров. Обычно их скорость составляет 016 04 мс и лишь в редких случаях (конвейеры для перемещения каменного угля и зерновых продуктов) достигает 1 мс. Длина транспортирования как правило не превышает 100 м в отдельных случаях (конвейеры для уборки навоза) достигает 200 м; производительность конвейеров колеблется в широких пределах: от нескольких тонн в час до 350 тч в редких случаях — до 900 тч. Углы наклона трассы при обычной форме скребков могут достигать 40° а в конвейерах с контурными скребками — 90°. Скребковые конвейеры по сравнению с ленточными и пластинчатыми имеют малую высоту сечения (высота горизонтально замкнутого конвейера почти равна высоте скребка).
Преимущества и недостатки. Преимуществами скребковых конвейеров являются простота конструкции малая высота безопасность возможность транспортирования разнообразных грузов (хорошо сыпучих связных порошкообразных острокромочных химически активных и ядовитых горячих и при низкой температуре) по сложным трассам без перегрузки; герметичность отсутствие пыления пожаро- и взрывоопасное потерь и загрязнения груза; простота автоматизации загрузки и разгрузки во многих точках трассы.
К недостаткам можно отнести измельчение грузов (в меньшей степени у конвейеров сплошного волочения с низкими скребками) значительный расход энергии повышенный износ движущихся частей и желобов (особенно при перемещении абразивных грузов) шум создаваемый при трении груза и элементов конвейера о желоб и направляющие возможность образования заторов груза и заклинивания скребкового полотна в конвейерах с закрытым желобом.
Области применения. Скребковые конвейеры используют для транспортирования самых разнообразных грузов как легкосыпучих мелко- средне- и крупнокусковых так и связных. По универсальности применения они занимают одно из первых мест среди машин непрерывного транспорта а по длине рабочего органа их общая протяженность приблизительно на порядок выше чем ленточных.
Для крупно- и среднекусковых сыпучих и связных грузов используют конвейеры с открытым желобом для мелкокусковых зернистых и пылевидных - преимущественно закрытые герметичные.
Конвейеры порционного волочения с высокими скребками применяют в угольной и пищевой промышленности. Конвейеры сплошного волочения с низкими скребками и герметичными желобами используют в пищевой промышленности (транспортирование зерновых культур муки отрубей комбикормов и их многочисленных ингредиентов) в химической промышленности (транспортирование карбида кальция извести горячего колчеданного огарка гранулированной сажи кальцинированной соды удобрений ядохимикатов и др.) в целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности (транспортирование серы глинозема молотой извести мела древесной щепы опилок и др.) в металлургической промышленности (транспортирование бокситов кокса измельченной руды концентратов и огарков цветных металлов и т. д.) в литейных цехах (транспортирование формовочной земли пылевидной глины песка).
Разработка делается на основании задания № 5.
Техническое предложение.
1. Описание предлагаемой конструкции.
В конвейере порционного волочения с высокими сплошными скребками (рис. 1) груз перемещается по желобу 6 укрепленному на станине 5 вдоль нижней ветви вертикально замкнутой цепи 1. Цепь с консольно – прикрепленными к ней скребками 2 опирается на катки 8 движущиеся по направляющим 9. Цепь приводится в движение от привода через звездочку 3. Ее предварительное натяжение создается натяжным устройством воздействующим на звездочку 7. На нижнюю рабочую ветвь груз попадает сверху через свободное пространство между скребками верхней холостой ветви. Разгрузка производится из выпускных отверстий 4 в днище желоба открываемых и закрываемых шиберными (плоскими) затворами.
Рис. 1. Скребковый конвейер порционного волочения с высокими сплошными скребками (с открытым желобом и одной (нижней) рабочей ветвью).
Цепи. В качестве тяговых элементов применяем пластинчатые втулочно-катковые цепи с ребордными катками. Применение катков снижает сопротивление движению и износ опорных элементов. Катки нуждаются в хорошем уходе - периодической смазке защите подшипников очистке направляющих путей так как при попадании на них частиц груза нарушается вращение катков образуются лыски на их ободе и снижается положительный эффект от их применения.
Скребковое полотно в зависимости от размеров кусков транспортируемого груза и ширины желоба может иметь одну или две тяговых цепи. В одноцепном конвейере цепь расположенная посередине мешает загрузке а с увеличением ширины желоба снижается прочность консольных участков скребков. Поэтому для крупнокусковых грузов необходимо применять двухцепные конвейеры.
Желоб выполняем прямоугольным. Днище желоба для повышения долговечности делаем съемным для замены на новое.
Скребки. Скребки изготовливаем из листовой стали толщиной 3 8 мм и усиливают штампованными ребрами жесткости или приваркой прокатных профилей.
Шиберные затворы в днище желоба открывают и закрывают вручную Затворы могут иметь продольное и поперечное перемещения.
Привод (П) (рис 1.). В рассматренном конвейере применяем электрический привод с передаточными механизмами редукторного типа и предохранительными устройствами (срезной штифт муфта предельного момента и пр.) для предохранения от поломок при образовании заторов и заклинивании кусков груза в зазорах а также между цепью и звездочкой.
Будем использовать скребковый конвейер порционного волочения (рис. 1) с высокими сплошными скребками ящичного типа.
В качестве тягового элемента скребкового конвейера учитывая условия работы предварительно выбираем тяговую пластинчатую цепь будем применять две цепи.
Привод со звездочкой.
Двигатель трехфазный асинхронный короткозамкнутый с повышенным пусковым моментом.
Редуктор цилиндрический горизонтальный двухступенчатый.
Натяжное устройство винтовое.
Подача груза в желоб конвейера осуществляется по верхней ветви конвейера разгрузка производится в конце конвейера. Транспортирование груза производится по нижней ветви конвейера.
Из рекомендаций [5 стр. 7] скорость движения цепи примем 075 мс.
1. Определение основных параметров конвейера.
Определение размеров поперечного сечения желоба.
Размеры поперечного сечения желоба определяют по заданной производительности Q конвейера и выбранной скорости груза с учетом подвижности груза и угла наклона конвейера.
где – коэффициент ширины желоба.
– соответственно рабочая ширина и высота желоба м.
=0.6– коэффициент заполнения желоба.
– коэффициент уменьшения производительности зависит от угла наклона конвейера .табл.1.2.[1.c8].
Высоту скребка примем на 25÷50 мм больше высоты желоба :
Принимаем hc=180+55=230 мм.
Размер скребка: ширина =500мм высота =230мм. табл.9.2(III167).
Между желобом и скребком на каждую сторону должен быть зазор 5÷ 15мм
Ширина желоба BЖ=500+15x2=530мм
Шаг скребков lC =500 мм . табл.9.2(III167).(3)
Определение максимального натяжения и выбор тяговой цепи.
Максимальное натяжение тяговой цепи:
– длины горизонтальных проекций груженой и холостой ветвей конвейера м;
H-высота подъема груза; H=; (5)
Коэффициент сопротивления движения груза по желобу в конвейере с плоскими скребками табл.13(I10);
- коэффициент сопротивления ходовой части конвейера:
– для цепей с катками.
– необходимое минимальное натяжение тягового элемента кН; Примем кН
Погонная масса груза:
– погонная масса движущихся частей скребково-ковшового конвейера (тяговой цепи со скребками) кгм;
– для одноцепных конвейеров. Примем
Динамическая нагрузка на цепь:
- длина конвейера L=50м;
- число зубьев ведущей звездочки;
- шаг тяговой цепи t=250 мм;
- коэффициент приведения масс
Расчетное натяжение тяговой цепи:
Расчетное натяжение цепи конвейера:
- коэффициент неравномерности натяжения цепи;
Разрушающая нагрузка цепи:
– коэффициент запаса прочности пластинчатой цепи с наклонными участками
По разрушающей нагрузке по ГОСТ 558 – 81 выбираем цепь М224 с разрушающей нагрузкой шаг 250 мм.(III287 табл.III 1.11) масса одного метра цепи m=98 кг.табл III1.12( III288).
2 Тяговый расчет конвейера
Сопротивление передвижению на груженом наклонном участке:
Сопротивление передвижению на холостом наклонном участке:
Уточненный тяговый расчет конвейера методом обхода по контуру.
Разбиваем трассу конвейера на отдельные участки и определяем натяжение в отдельных точках цепи методом обхода по контуру. Обход по контуру надо начинать с точки наименьшего натяжения тягового элемента. У конвейеров с наклонным участком минимальное натяжение может быть в точке 2.
Рис. 2. Расчетная схема скребкового конвейера
Для определения натяжения в точке 1 холостой ветви произведем обход против движения тяговой цепи.
S1=S2-(-WНХ)=6000-(-76255)=676255Н; (16)
Тяговое усилие на приводной звездочке:
F0=S4-S1=24978-6762.55=18215.45Н. (17)
Выбор двигателя и кинематический расчет привода.
Мощность двигателя для привода конвейера определяется по расчетному тяговому усилию на приводных звездочках:
где кз=115 – коэффициент запаса мощности двигателя;
h0=09 – к.п.д. привода с учетом приводных звездочек;
По полученному значению мощности выбирают двигатель 4A200M8У3.со следующими параметрами:
мощностью N = 185 кВт и числом оборотов nдв= 735 мин-1.
Частота вращения вала (мин-1) приводных звездочек
где D0 - диаметр делительной окружности приводной звездочки м.
Необходимое передаточное числю между валом двигателя и валом приводных звездочек:
Исходя из полученного передаточного числа выбираем редуктор цилиндрический горизонтальный двухступенчатый типа Ц2-500 имеющий следующие характеристики:
частота вращения мин-1 750
передаточное число 31.5
Уточняется скорость движения настила (мс) исходя из фактического передаточного числа привода:
Уточняется производительность конвейера :
Qф=360030182060850.750778=104.13тчас(23)
Расчет конвейера на пуск
Время пуска скребкового конвейера:
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 кг×м2 JР=040 кг×м2 JМ=0125 кг×м2; y=01502 – коэффициент учитывающий массы деталей привода вращающихся медленнее чем вал электродвигателя;
wДВ – угловая скорость двигателя с-1 wДВ=7693 с-1;
Тдв.п – пусковой момент двигателя н×м;
Tпуск=(07÷08)Tмах=082405=1924 нм;
TмахTдв=22.таб 4.2.1(I65);
Tcт.п.- статический пусковой момент конвейера приведенный к валу электродвигателя Н.
где : Wcт.п- статическое сопротивление движению тягового элемента при пуске.
где kПС=10÷15- коэффициент увеличения сопротивления.
Wcт.п=18215.4512=21858.54Н(27)
Номинальный момент на валу электродвигателя:
Проверка цепи на прочность и износ.
Максимальное натяжение цепей в период пуска конвейера
где - момент инерции вращающихся частей привода Н·м
Максимальное натяжение цепи в конвейере при пуске
где - коэффициент неравномерности натяжения цепей в зависимости от точности изготовления цепи и монтажа конвейера.
Фактический запас прочности цепи
Проверку цепи на износ проводят по удельному давлению в шарнире при установившейся работе конвейера и номинальной его нагрузке.
Расчетное натяжение цепей для этого случая определится
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: К0= 06075 - коэффициент возможного уменьшения сопротивлений движению.
Полученный отрицательный момент показывает что на данный тип конвейера ставить тормоза не целесообразно поскольку при выключении двигателя конвейер остановится из-за сопротивления в узлах конвейера для предотвращения обратного движения ходовой части предусмотреть остановы.
Предварительный расчет валов.
Выбираем материал вала: сталь 40ХН. Твердость 270 НВ; т=750мПа т=450мПа -1=420мПа -1=230мПа =01 табл.10.2 (IV165).
Валы рассчитываются на кручение. Диаметр вала в опасном сечении определяем из условия прочности на кручение при пониженных допускаемых напряжениях.
- допускаемые напряжения на кручение.
Крутящий момент на валу:
– диаметр начальной окружности звездочек
С учетом уменьшения сечения вала за счет шпоночного паза принимаем
Для валов на сложное сопротивление составляем его расчетную схему (рис. 4): расположение опор величину и направление действующих на вал нагрузки а так же точки их приложения.
Рис. 4. Схема к расчету вала
Рис. 5. Рабочий эскиз вала приводной звездочки скребкового конвейера
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=1 – число ступиц на валу.
Крутящий момент на валу: (40)
где – диаметр делительной окружности приводных звездочек.
на основании третьей гипотезы прочности приведённый момент в опасном сечении
Диаметр вала в опасном сечении равен:
= 55 МПа – допускаемое напряжение.
На основании предварительного расчёта разрабатываем конструкцию вала (рис 5.): назначаем диаметры и длины отдельных участков расположение шпоночных канавок и т. д.
Расчет шпоночных соединений.
Основным для соединения является расчёт на смятие шпонок и пазов:
= 100МПа – допускаемое напряжение смятия для стальных ступиц;
d =150 мм – диаметр вала.
Выбираем шпонку 36х20х220 ГОСТ 23360-78 t1=12мм. табл.24.29 (IV433)
Шпонка на конце вала:
d =110 мм – диаметр вала;
Шпонка bхhхl=28х16х200 t1=10 мм. На конце вала две шпонки.
Прочность шпоночного соединения обеспечена.
Уточненный расчет валов на выносливость.
Валы испытывают нормальные и касательные напряжения. Прочность вала определяется путем подсчета коэффициента запаса прочности в опасном сечении.
Коэффициент запаса прочности при симметричном цикле нагружений для нормальных напряжений
Для касательных напряжений
При одновременном действии нормальных и касательных напряжений
где: [S]=15÷25- минимальное значение коэффициента прочности вала.
= 450 МПа – предел выносливости гладкого образца при симметричном цикле напряжений изгиба для Ст45.
=230 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.
Момент сопротивления сечения вала при изгибе:
Полярный момент сопротивления сечения вала :
Коэффициент концентраций напряжений при отсутствии технологического упрочнения:
=215 эффективный коэффициент концентрации напряжений для полированного образца
=07 =07 - коэффициенты влияния абсолютных размеров детали.
Kn=115Kn=1.15-коэффициент состояния поверхности.
Коэффициент запаса прочности:
Запас прочности обеспечен.
Выбор подшипников вала приводных звездочек.
Выберем двухрядный сферический подшипник роликовый радиальный по ГОСТ 5721-75.
Для радиальных шариковых подшипников нагруженных радиальной нагрузкой
P=31740.55×1.2=38088.66 Н
где Fс=3174055 Н - радиальная нагрузка на подшипник;
- коэффициент при вращении внутреннего кольца;
Кб=12 - коэффициент безопасности для цепных конвейеров;
- температурный коэффициент.
Номинальная долговечность подшипника в миллионах оборотов
где С- номинальная динамическая грузоподъемность подшипника Н;
Р- приведенная нагрузка Н;
Расчетная долговечность подшипника в часах
Срок службы подшипника больше рекомендуемого.
Предварительный расчет оси натяжной звездочки
Выбираем материал оси натяжной звездочки: Сталь 40ХН.
Для оси составляем её расчетную схему( рис 6) : расположение опор величину и направление действующих на ось нагрузки а так же точки их приложения.
Суммарная нагрузка на ось
где S3=6000 Н S2=6300 Н - векторы от натяжения соответственно в набегающей и сбегающей ветвях тягового элемента по результатам тягового расчёта.
z=1 – число ступиц на валу
Рис. 6. Рабочий эскиз оси натяжных звездочек скребкового конвейера.
Изгибающий момент в расчётном сечении оси:
Диаметр оси в опасном сечении:
где []=55 мПа - допускаемое напряжение для стали 40ХН;
Уточненный расчет оси на выносливость.
Коэффициент запаса прочности при симметричном цикле нагружений для нормальных напряжений:
В приведённой формуле:
= 450 МПа - предел выносливости гладкого образца при симметричном цикле напряжений изгиба;
- суммарный коэффициент учитывающий влияние всех факторов на сопротивление усталости соответственно при изгибе.
- расчетный изгибающий момент
- осевой момент сопротивления сечения вала.
=215- эффективный коэффициент концентрации напряжений для полированного образца
=07 - коэффициенты влияния абсолютных размеров детали.
Kn=115-коэффициент состояния поверхности.
где Fс=12300 Н - радиальная нагрузка на подшипник;
Расчет металлоконструкции конвейера.
Для выбора параметров проката рассмотрим наиболее протяженный горизонтальный участок конвейера между опорами L1 = 15 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.7.
Рис. 7. Расчетная схема распределенных нагрузок действующих на металлоконструкцию конвейера
Суммарная распределенная нагрузка определится:
где - погонная масса груза кгм;
- погонная масса движущихся частей конвейера кгм;
- погонная масса проката кгм.
Проверяем принятое нами прямоугольное сечение состоящее из металлического листа обрамленного уголком №5 ГОСТ 8509-93 изготовленный из горячекатаной углеродистой стали 3 (рис.14).
Реакции опор определим:
Максимальный изгибающий момент:
Рис.8 Сечение металлоконструкции конвейера.
Момент инерции прямоугольного сечения:
Момент сопротивления для подобранного профиля:
где - допустимое напряжение изгиба для горячекатаной углеродистой стали 3 мПа;
Условие прочности для выбранного прямоугольного поперечного сечения выполняется. Понизить коэффициент запаса прочности для данного сечения можно путем уменьшения толщины стенки.
УСЛОВИЯ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
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 посредине рабочего органа; односторонняя загрузка недопустима.
Натяжение цепи должно соответствовать расчетному. При малом натяжении возможно ее провисание а при чрезмерном натяжении ведет к перегрузке (в этих случаях необходимо остановить работу конвейера).
Не допускают налипание груза на звездочки но очистка их вручную от налипающих частиц груза при работе конвейера категорически запрещена.
В результате выше произведенных расчетов был спроектирован скребковый конвейер для транспортировки извести порошкообразной имеющий следующие технические характеристики:
Производительность 100тч
Скорость транспортирования груза 075 мс
Также был спроектирован привод конвейера с техническими характеристиками:
Мощность двигателя185 кВт
Перед. число редуктора 315
Список использованной литературы
Машины непрерывного транспорта: Учебное пособие Н.Е. Ромакин Д.Н. Ромакин. Сарат. гос. техн. ун-т. Саратов 1998. -79 с.
Зенков Р. Л. и др. Машины непрерывного транспорта. М: Машиностроение 1987.
А.В.Кузьмин Справочник по расчетам механизмов подъемно транспортных машин . Минск Высшая школа 1983.
Курмаз Л.В. Детали машин. Проектирование: учебн. пособие Л.В. Курмаз А.Т. Скобейда. – 2е изд. испр. и доп. – Мн.: УП «Технопринт» 2002. – 290 с.
В.И Анурьев Справочник конструктора-машиностроителя. М: Машиностроение 1979 том 1728с.

list_3.cdw

Смазать солидолом ГОСТ 6584-65 через пресс-масленку
подшипник скольжения
Острые кромки притупить.

s_3.cdw