Проект винтового наклонного конвейера

ПТО все листы.dwg

Винтовой конвейер Чертеж общего вида
Промежуточная секция
Стойка промежуточная
Техническая характеристика: 1. Тип конвейера винтовой 2. Производительность Q
тсут 70 3. Транспортируемый груз рис 4. Длина конвейера
м 30 5. Угол наклона конвейера 8° 6. Мощность двигателя
мм длина 31413 ширина 622 высота 5856 8.установки
Технические требования: 1. Корпуса подшипников качения при сборе заполнить солидолом ГОСТ1039-79 2. Уровни вибрации на рабочих местах обслуживания конвейера не должны превышать значений
установленные санитарными нормами СН 245-71
Опорная станция Чертеж общего вида
Угловой стальной профиль
Круг S140-В ГОСТ 2590-8835-б ГОСТ 1050-88;
Неуказанные предельные отклонения размеров поверхностей:H14
Неуказанные предельные отклонения размеров поверхностей: H14
Круг S50-В ГОСТ 1133-7135-б ГОСТ 1050-88;
Сталь 45 ГОСТ 1050-88

Курсач_ПТО - 2.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет»
Кафедра Технологического оборудования и систем жизнеобеспечения
Факультет Машиностроения и автосервиса
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
(наименование дисциплины)
(тема курсового проекта)
(фамилия имя отчество)
(подпись дата расшифровка подписи)
Курсовой проект 31 с. 6 рис. 0 табл. 9 источников 0 прил.
Иллюстративная часть курсового проекта 25 листа формата А1
ВИНТОВОЙ КОНВЕЙЕР ПРОЕКТНЫЕ РЕШЕНИЯ МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ РЕДУКТОР РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПОДШИПНИК.
Объектом проекта является винтовой конвейер.
Цель работы – проектирование и исследование наклонного винтового конвейера.
В процессе работы проводились расчет основных параметров винтового конвейера проверочный расчет вала шнека расчет подшипников. Был спроектирован винтовой конвейер.
Нормативные ссылки 6
Термины и определения и сокращения 7
Конструктивные элементы конвейера 8
Проектные решения 11
1 Конструктивные параметры 11
2 Мощность электродвигателя 13
3 Расчет вала шнека на прочность 14
4 Проверочный расчет 19
5 Конструкция привода 21
6 Конструкция опор вала шнека 23
7 Расчет подшипников 24
Безопасность технологического процесса 28
Список использованных источников 31
Иллюстративная часть:
БКВ 00.00.00.000 Винтовой конвейер. Чертеж общего вида на одном листе формата А1.
БКВ 00.06.00. 000 Опорная станция. Чертеж общего вида на одном листе формата А1.
БКВ 00.06.00.002 Плита. Рабочий чертеж детали на одном листе формата А4.
БКВ 00.06.00.003 Крышка. Рабочий чертеж детали на одном листе формата А4.
БКВ 00.06.00.006 Вал. Рабочий чертеж детали на одном листе формата А3.
Винтовые конвейеры применяют на элеваторах и в зернохранилищах на комбикормовых заводах фермах как дозирующее устройство и во многих отраслях пищевой промышленности.
Винтовые конвейеры (шнеки транспортеры) получили большое распространение в различных отраслях промышленности. Винтовые конвейеры предназначены для горизонтального наклонного и вертикального перемещения непрерывным потоком сыпучих (цемента гипса извести шлака песка и т. д.) а также влажных и тестообразных (мокрая глина строительные растворы и бетонные смеси) вязко – пластинчатых жидких материалов и различных смесей на расстояние 5—40 м. Широко применяются комплексные устройства выполняющие функции транспортирования в сочетании с технологическими операциями.
Винтовые конвейеры однотипны по конструкции собираются из взаимозаменяемых унифицированных секций количество которых определяется необходимой дальностью транспортирования материала и отличаются один от другого размерами поперечного сечения желоба длиной и мощностью привода.
Выбор типа винтового конвейера сводится в основном к установлению формы и конструкции винта соответствующей гранулометрическому составу и физическим свойствам транспортируемого материала.
Основным достоинством этих конвейеров является закрытый транспортный тракт компактность безопасность в работе и обслуживании пригодность для транспортирования горячих пылящих и токсичных материалов.
В настоящем курсовом проекте использованы ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 2037 – 82 Конвейеры винтовые стационарные общего назначения.
ГОСТ 19523 – 81* Двигатели асинхронные трехфазные серии 4А с короткозамкнутым ротором.
ГОСТ 1050-88 – Сталь углеродистая качественная.
ГОСТ 20373 – 94 Редукторы и мотор – редукторы зубчатые.
ГОСТ 20758 – 75 Редукторы цилиндрические двухступенчатые типоразмеров Ц2У – 100- Ц2У – 250. Основные параметры и размеры.
ГОСТ 12080 – 66 Концы валов цилиндрические. Основные размеры допускаемые крутящие моменты.
ГОСТ 12.2.022-80 – Система стандартов безопасности труда. Конвейеры. Общие требования безопасности.
ГОСТ 3189 –89 Подшипники шариковые и роликовые. Система условных обозначений.
ГОСТ 27365 – 87 Подшипники роликовые конические однорядные повышенной грузоподъемности. Основные размеры.
Термины определения и сокращения
В настоящем курсовом проекте применяются следующие термины с соответствующими определениями:
Конвейер – машина непрерывного транспорта. Основное значение которых перемещение грузов по заданной трассе одновременно могут распределять грузы по заданным пунктам складировать их накапливая в обусловленных местах перемещать по технологическим операциям и обеспечивать необходимый ритм производственного процесса.
Привод – силовое устройство предназначенное для передачи энергии машине необходимой для работы. Привод включает двигатель того или иного типа и передачу ( трансмиссию).
Редуктор – механизм служащий для понижения частоты вращения (тихоходного вала по отношению к быстроходному) и повышения вращающего момента на тихоходном валу.
Вал – изделие ( деталь) на которой располагаются подшипники зубчатые колеса маховики шкивы и т.д. Валы передают вращающие моменты а также испытывают деформацию изгиба.
Подшипник – опора или направляющая в которой цапфа (опорная поверхность вала) скользит по поверхности вкладыша (подшипника).
Рабочая зона – пространство выстой до 22 м над уровнем пола или площадки на которых находятся места постоянного или временного пребывания рабочих.
Производственные помещение – замкнутые пространства в специально назначенных зданиях и сооружениях в которых постоянно или периодически осуществляется трудовая деятельность людей связанная с участием в различных видах производства в организации контроле и
управлении производством а также с участием во внепроизводственных видах труда на предприятиях транспорта связи т.д
Конструктивные элементы конвейера
Винтовой конвейер представляет собой транспортирующее устройство непрерывного действия рабочим органом которого служит винт вращающийся в закрытом неподвижном кожухе (желобе) с полукруглым днищем. Винтовой конвейер состоит из винта желоба с крышкой загрузочного и разгрузочного патрубков и привода. Наклонные конвейеры по значению угла наклона делятся на пологонаклонные и крутонаклонные. К пологонаклонным относятся конвейеры угол наклона которых не превышает угла естественного откоса транспортируемого груза. Пологонаклонные конвейеры по конструкции и принципу действия подобны горизонтальным конвейерам.
Транспортируемый материал поступающий в машину через загрузочный патрубок перемещается вращающимся винтом по дну желоба к выгрузочному патрубку.
Винты изготовляют одно- и двухходовыми с правым или левым направлением витков имеющих как правило постоянный шаг. Различаются винты: сплошные — для сухих порошкообразных и зернистых материалов (цемента мела гипса гранулированного шлака и т. д.); ленточные — для мелкокусковых материалов (гравия щебня не гранулированного шлака и т. д.); фасонные — для мокрых слежавшихся и тестообразных материалов (мокрая глина растворы и бетонные смеси); лопастные — для бетонных смесей. Таким образом для транспортирования хорошо сыпучих материалов к которым относится рис выбираем сплошной подающий винт.
Витки шнека образующие винтовую поверхность обычно изготовляют из отдельных разрезных железных шайб которым штамповкой придаётся винтовая поверхность. Отдельные витки сваривают или склепывают между собой и затем прикрепляют к валу. В отдельных случаях для транспортирования абразивных материалов применяются шнеки у которых витки отливаются из чугуна. Отдельные трубки отлитые вместе с витками надеваются на вал. Они соединяются между собой посредством выступов на трубках и соответствующих им впадин на соседних трубках. Однако на практике чаще применяют стальные шнеки так как чугунные шнеки получаются значительно тяжелее и обходятся дороже стальных шнеков. Стандартные диаметры винтов 01—08 м. Витки (лопасти) винта закрепляются на стальном трубчатом валу составленном из отдельных секций длиной 2—4 м и соединены между собой через промежуточные подвесные подшипники прикрепленные к крышке желоба. Концевыми опорами вала служат подшипники расположенные за торцовыми стенками желоба.
Желоб конвейера изготовленный из листовой стали так же как и винт собирается на болтах из отдельных секций полукруглой или круглой формы. Между стенкой желоба и винтом должен быть зазор 6—10 мм. В местах загрузки в крышке и в местах разгрузки в дне делаются окна и патрубки. Разгрузочные патрубки снабжаются обыкновенными задвижками различных конструкций или задвижками с зубчатой рейкой.
Промежуточные опоры поддерживают вал шнека и предохраняют его от прогиба. Промежуточные опоры применяют при больших длинах винта и ставят через каждые 2–3 м (в зависимости от длины секции винта) в местах стыковых соединений секций винта. Они выполняются в виде подшипников качения или скольжения.
В промежуточных опорах применяют подшипники качения или скольжения. Подшипники промежуточных опор могут работать в условиях непосредственного контакта с транспортируемым материалом поэтому во избежание загрязнения частицами груза подшипниковый узел должен иметь надежное уплотнение (особенно для подшипников качения) либо обладать нечувствительностью к загрязнению (этому требованию лучше всего отвечают подшипники скольжения). Выбор типа подшипников промежуточных опор шнека зависит от условий работы.
Загрузочное устройство состоят из люка в крышке желоба транспортера и герметичного гибкого впускного патрубка. Размеры загрузочного люка для подачи материала принимаются не менее диаметра шнека.
Выгрузные отверстия выполняются в донной части жалоба. По длине шнека может быть несколько выходных отверстий каждое из которых кроме последнего снабжается шиберными затворами для регулирования его размеров.
Винт конвейера приводится во вращение от электродвигателя через редуктор. Привод размещают на загрузочном или разгрузочном концах конвейера.
В винтовых конвейерах применяют редукторный привод который состоит из двигателя редуктора и двух муфт. Привод наклонных и вертикальных конвейеров выполняется с конической передачей для обеспечения горизонтального расположения редуктора что необходимо для нормального функционирования систем смазки. Ведомый вал редуктора соединяется с валом винта уравнительной муфтой а вал двигателя с ведущим валом редуктора – упругой муфтой.
В задачу проектного расчёта винтового конвейера входит:
- определение основных размеров конвейера;
- определение мощности электродвигателя привода;
- выбор типа электродвигателя;
- расчёт вала шнека на прочность;
- проверочный расчет;
- конструкция привода;
- конструкция опор вала шнека;
- расчет подшипников.
1 Конструктивные параметры
Производительность конвейера:
– производительность суточная тсм;
– коэффициент неравномерности подачи груза;
– коэффициент использования по времени;
– продолжительность смены ч
Необходимый диаметр винта
– отношение винта к его диаметру;
– коэффициент заполнения конвейера;
– насыпная масса груза кгм3;
– коэффициент учитывающий угол наклона конвейера;
Полученный диаметр округляем до ближайшего стандартного значения. Диаметр шнека выбираем по ГОСТ 2037 – 82 из нормального ряда =032 м при n = 60 обмин.
Рисунок 1 – Эскиз сплошного винта
– коэффициент соотношения между шагом и диаметром; для сыпучих
мелкокусковых зернистых гранулированных и пылевидных грузов = 10;
Угол наклона конвейера
– высота подъема груза м;
– длина конвейера м;
– угол наклона конвейера град
Принятое значение n сравнить с найденным по формуле:
– коэффициент учитывающий вид груза.
следовательно условие соблюдается .(4.1.11)
2 Мощность электродвигателя
Мощность электродвигателя:
– общий коэффициент сопротивления движению.
По ГОСТ 19523-81 выбираем асинхронный электродвигатель типа: 4А100S4У3 с номинальной мощностью 30 кВт и асинхронной частотой вращения nдв.ном.= 1500мин-1
Передаточное устройство
Для этого необходимо определить общее передаточное число:
По каталогу выбираем цилиндрический двухступенчатый редуктор типа ГОСТ 20373-94: Ц2У – 125 мощностью =30 кВт синхронная частота вращения =1500 обмин. передаточным числом
Действительная частота вращения =1435 обмин.
Уточняем частоту вращения винта (4.2.5)
3 Расчет вала шнека на прочность
Крутящий момент на валу шнека:
– КПД механизма привода.
Наибольшая осевая сила:
– радиус шнека (приведенный) м;
– угол подъема винтовой линии шнека град;
угол трения груза о поверхности конвейера град;
коэффициент учитывающий радиус действия силы (k=07 08).
груза передвигающегося по конвейеру:
Определим силу действующую на один виток:
вес передвигающийся по конвейеру Нм
– допускаемое касательное напряжение при предварительном расчете вала.
Поперечная нагрузка на участок винта между опорами:
l – длина секций между опорами принимаем конструктивно l = 3 м
Поперечная сила приложена к винту на расстоянии среднего радиуса винта.
Вал изготавливают полым. Его внешний диаметр равен:
Внутренний диаметр вала найдем из соотношения:
где с – коэффициент отношения внутреннего диаметра вала к внешнему диаметру с = 075.
Преобразуя формулу получим:
Определим число промежуточных опор:
Рассмотрим одну секцию вала
Вал винта рассчитывается на сложное сопротивление от эксцентрично приложенной на радиусе r осевой силы и Рпопер.
Определим реакции RA и RB:
Построение эпюры изгибающих моментов:
Рисунок 2 – Эпюры изгибающего и крутящего моментов
4 Проверочный расчет
Из эпюр изгибающего и крутящего моментов видно что опасное сечение вала расположено посередине пролета между опорами. Вал винта будет изготовлен из стали марки Ст 45 с пределом прочности sв = 700 Нмм2.
Определим для опасного сечения запас прочности и сравним его с допускаемым: [S]=125 25
Определение напряжения в опасном сечении вала.
Нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу при котором амплитуда напряжений sа равна расчетным напряжениям изгиба sи:
– осевой момент сопротивления сечения вала мм3.
Для круглого полого сечения вала:
Касательные напряжения изменяются по нулевому циклу при котором амплитуда цикла tа равна половине расчетных напряжений кручения tк:
– полярный момент инерции сопротивления сечения вала мм3.
Полярный момент инерции для круглого полого сечения вала определим по формуле:
Определение коэффициента концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала:
Кs – эффективный коэффициент концентрации нормального напряжения таблица 11.2 [4 стр. 257] для опасного сечения вала Кs=22 ;
Кt – эффективный коэффициент концентрации касательного напряжения таблица 11.2 [4 стр. 257] для опасного сечения вала Кt=16;
Кd – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения таблица 11.3 [4 стр. 258] Кd =081;
КF – коэффициент влияния шероховатости таблица 11.4 [4 стр.258] КF = 10;
Ку – коэффициент влияния поверхностного упрочнения таблица 11.5 [4 стр. 258] Ку = 2
Определение пределов выносливости в расчетном сечении вала:
s-1 – предел выносливости при симметричном цикле изгиба Нмм2;
t-1 – пределы выносливости при симметричном цикле кручения Нмм2.
Определение коэффициента запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
– коэффициент запаса прочности по нормальному напряжению.
– коэффициент запаса прочности по касательному напряжению.
Определение общих коэффициентов запаса прочности:
5 Конструкция привода
Выбор электродвигателя.:
Принимаем электродвигатель 4А100S4УЗ с техническими характеристиками:
Частота вращения n = 1435
Момент инерции ротора = 0045
Рисунок 3 – Эскиз электродвигателя серии 4А
Типоразмер электродвигателя 4А100S4УЗ:
H = 263 мм; D = 235 мм; d1 = 28 мм; d2 = 28 мм; d3 = 12 мм; b1= 8 мм; b2 = 8 мм; b3 = 160 мм; h = 100 мм; h1 = 7 мм; h2 = 7 мм; h3 = 31 мм; h4 = 31 мм; h5 = 12 мм.
Выбираем цилиндрический двухступенчатый редуктор типа Ц2У – 125 мощностью =30 кВт передаточным числом Действительная частота вращения =1435 обмин.
Частоту вращения винта
Рисунок 4 – Эскиз редуктора серии Ц2У
Типоразмер редуктора Ц2У -150:
6 Конструкция опор вала шнека
В качестве опор вала применяются подшипники качения. Каждая секция вала установлена в роликовые конические однорядные подшипники враспор.
Подшипники качения состоят из внутреннего и наружного колец с дорожками качения; тел качения (роликов) которые катятся по дорожкам качения колец.
Роликовые конические подшипники качения – радиально-упорные. Они воспринимают комбинированные нагрузки.
Рисунок 5 – Роликовый конический подшипник
Установка вала происходит по схеме – «враспор». Торцы внутренних колец подшипников упираются в буртики вала а внешние торца наружных колец в торцы крышек. Здесь каждая из опор ограничивает перемещение вала в одном направлении. Схема установки «враспор» наиболее простая и дешевая так как расточку корпуса проводят за один проход а для конструктивного воплощения этой схемы требуется значительно меньше деталей.
7 Расчет подшипников
Вал винта поддерживается двумя концевыми подшипниками и промежуточными подвесными подшипниками.
Промежуточные подшипники установлены на оси имеющей на одном конце фланец на другом – квадратную форму посредством которых малые секции вала соединены между собой.
Пригодность подшипников определяется сопоставлением расчетной динамической грузоподъемности Н с базовой или базовой долговечности ч с требуемой ч по условиям:
Базовая динамическая грузоподъемность подшипника представляет собой постоянную радиальную нагрузку которую подшипник может воспринять при базовой долговечности составляющей оборотов внутреннего кольца.
Расчетная динамическая грузоподъемность Н и базовая долговечность
ч определяются по формулам:
— эквивалентная динамическая нагрузка Н
m— показатель степени: m = 333 — для роликовых подшипников;
— коэффициент надежности. При безотказной работе подшипников
— коэффициент учитывающий влияние качества подшипника
и качества его эксплуатации; при обычных условиях работы подшипника; 06 07 — для роликовых конических подшипников.
n — частота вращения внутреннего кольца подшипника соответствующего вала обмин.
По диаметру вала из каталога выбираем роликовый подшипник:
Условное обозначение: 7309
Схема нагружения подшипников.
Рисунок 6 – Схема нагружения подшипников вала
Определим нагрузки в подшипниках.
Для роликоподшипников характерны следующие соотношения:
– осевая составляющая радиальной нагрузки подшипника Н
е – поправочный коэффициент
– радиальная нагрузка подшипника Н
–осевая нагрузка подшипника Н
осевая сила в зацеплении Н
Определение эквивалентной динамической нагрузки подшипников.
Эквивалентная динамическая нагрузка:
Кб – коэффициент безопасности Кб=11;
КТ – температурный коэффициент при рабочей температуре до 100° С;
Х – коэффициент радиальной нагрузки Х = 04.
Определим для каждого подшипника соотношение и сравним полученное значение с .
V – коэффициент вращения для подшипников с вращающемся внутренним кольцом V = 1.
Найдем эквивалентную динамическую нагрузку:
Определение расчетной динамической грузоподъемности:
Определение пригодности подшипников:
Условие выполняется следовательно выбранные подшипники пригодны для конструирования подшипниковых узлов.
Безопасность технологического процесса
Общие требования безопасности к конструкции и размещению конвейеров всех видов и назначений применяемых в любой отрасли народного хозяйства устанавливает ГОСТ 12.2.022-80.
В установленных на конвейера разгрузочных и загрузочных устройствах не допускается заклинивания и зависания груза образования просыпей. Не допускается конвейера сверх расчетных норм для условий эксплуатации установленных в технических условиях или эксплуатационной документации.
Не допускается падения груза с конвейера или машины в местах передачи транспортируемого груза с одного конвейера на другой или машину.
На наклонных конвейерах ( наклонных участках) штучные грузы при транспортировании должны быть неподвижны по отношению к плоскости грузонесущего элемента конвейера и не менять положения принятого при загрузке.
При работе сложных конвейерных линий состоящих из нескольких винтовых конвейеров должны быть предусмотрены автоматические блокирующие устройства для отключения всей линии при остановке одного из них.
Уровни вибрации на рабочих местах обслуживания конвейеров не должны превышать значений установленными санитарными нормами СН 245-71.
В зоне возможного нахождения людей должны быть ограждены и защищены:
Смотровые люки пересыпных лотков бункеров и т.п. установленные в местах загрузки и разгрузки конвейеров периодически очищаемые обслуживающим персоналом.
Проходы (проезды) под конвейерами сплошными навесами выступающими за габариты конвейеров не менее чем на 1 м;
Участки трассы конвейера (кроме подвесных) на которых запрещен проход людей при помощи установки вдоль трассы перил высотой не менее 1 м от уровня пола.
Движущиеся части конвейеров (приводные натяжные и отклоняющие барабаны натяжные устройства опорные ролики ременные и другие передачи шкивы муфты ) к которым возможен доступ обслуживающего персонала должны быть ограждены.
Через конвейеры длиной свыше 20 м размещенные на высоте не более 12 м от уровня пола до низа наиболее выступающих частей конвейера в необходимых местах трассы конвейера должны быть сооружены мостики для перехода людей и обслуживания конвейера.
Контроль должен включать проверку конвейеров как в не рабочем состоянии так и в рабочем внешним осмотром и замером контролируемых параметров.
Основной целью работы являлось освоение методики проектирования и расчета наклонного винтового конвейера.
В ходе выполнения работы были закреплены полученные знания по такой дисциплине как подъемно-транспортное оборудование.
При выполнении курсового проекта был спроектирован винтовой конвейер. Прежде всего был изучен принцип его действия. Затем проведен расчет винтового конвейера по имеющейся методике определено опасное сечение начерчены эпюры и проведены проверочные расчеты: на прочность динамическую грузоподъемность и базовую долговечность.
Список использованных источников
Подъемно-транспортное оборудование: методические указания по выполнению курсового проекта для студентов очной формы обучения и МИППС направления 15100.62 Технологические машины и оборудование Сост.: Б.Ю. Орлов В.С. Рубан О. И. Никонов; Кубан. гос. технол. ун-т. Каф. технологического оборудования и систем жизнеобеспечения. – Краснодар: Изд. КубГТУ 2014.– 28 с.
Машины непрерывного транспорта: Учеб. пособие для вузов по специальности "Подъемно-транспортные машины и оборудование"Р.Л. Зенков И.И. Ивашков Л.Н. Колобов - М.: Машиностроение 1980. - 304 с.
Подъемно-транспортные установки и оборудование. Курсовое проектирование: учеб. пособие В. И. Ковалевский. – СПБ.: ГИОРД 2013 – 672 с.: ил.
Шейнблит А. Е. – Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие. Изд-е 2-е перераб. и дополн.– Калининград: Янтар. сказ. 2002. 454 с.
Машины непрерывного траспорта: Учебное пособие Ромакин Н. Е. Д. Н. Ромакин. Сарат .гос. техн. ун-т. Саратов 1998. с.
Приводы машин: Справочник В. В. Длоугий Т. И. Муха А. П. Цупиков Б. В. Януш. Под общ. ред. В. В. Длоугого. – 2-е изд. перераб. и дополн. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние. 1982. – 383 с. ил.
Детали машин и основы конструирования Под ред. М. Н. Ерохина. – М.: КолосС 2005 – 464 с. ил.
Григорьев А. М. Винтовые конвейеры. М.: Машиностроение 1972 184 с.
Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для техн. Спец. вузов П. Ф. Дунаев О. П. Леликов – 5-е изд. перераб. и доп. – М.: Высш. шк. 1998. – 447 с. ил.