Проектирование пластинчатого конвейера производительностью 80 тонн для насыпных металлических деталей

3_Настил.cdw

1_Станция приводная.cdw

Тяговое усилие наиб.
Скорость движения цепи
Привод: электродвигатель АИР 180 М8 ТУ 16
Передаточное число привода 93
Смещение валов двигателя и редуктора не более:
В подшипники заложить смазку Литол ГОСТ 4366-89
Техническая характеристика.
Технические требования.

2_Станция натяжная.cdw

Набегающее усилие на звездочке Н
В подшипники заложить смазку Литол ГОСТ 4366-89
Техническая характеристика

Лист_4.spw

Загрузочное устройство
Антифрикционные шайбы
Поддерживающая металлоконструкция
Шайба 20 Л 65Г029 ГОСТ 6402-70
Болт 2 М 10-8q x 25 ОСТ 26-2037- 96
Болт 2 М 20-8q x 100 ОСТ 26-2037- 96

Лист_2.spw

Кольцо маслоотражающее
Опорная металлоконструкция
Ось натяжного устройства
Рама натяжного устройства
-6g х 50 ГОСТ 7808-70
-6g х 40 ГОСТ 7808-70
-6g х 70 ГОСТ 7808-70
Болт 1 М20 х 2-6g х 100 ГОСТ 7808-70
-6g х 40 ГОСТ 17475-80
Гайка 1 М20 х 2-7H ГОСТ 5915-70
Подшипник 1221 ГОСТ 8338-75
Пружина ГОСТ Р 50753-95
Шайба 2У 18 Л 65Г029 ГОСТ 6402-70
Шайба 2У 20 Л 65Г029 ГОСТ 6402-70
Шайба 2У 12 Л 65Г029 ГОСТ 6402-70
Шайба 2 Н.3 х 14 ГОСТ 13463-77
Шайба 2 Н.4 х 32 ГОСТ 13463-77
Шпонка А 2-22 х 14 х 100 ГОСТ 23360-78

Лист_5.spw

Лист_3.spw

Внешняя пластина цепи
Внутренняя пластина цепи
-6g х 20 ГОСТ 11738-84
-6g х 7 ГОСТ Р 11738-84
Масленка 3. 1. 1. 45.Ц6.хр ГОСТ 19853-74
В-63 х 40 х 4 ГОСТ 8510-86

Лист_1.spw

Ступица зубчатого колеса
-6g х 60 ГОСТ 7808-70
Болт 1 М10 х 1-6g х 40 ГОСТ 7808-70
-6g х 150 ГОСТ 7808-70
-6g х 90 ГОСТ 7808-70
-6H.12.40Х.16 ГОСТ 5915-70
Мaнжета 1.1-18 х 150-1 1 ГОСТ 8752-79
Масленка 3. 1. 1. 45.Ц6.хр ГОСТ 19853-74
МУВП-8-710-48-1-190-2
Подшипник 1227 ГОСТ 8338-75
Шайба 16 Л 65Г029 ГОСТ 6402-70
Шайба 18 Л 65Г029 ГОСТ 6402-70
Шайба 20 Л 65Г029 ГОСТ 6402-70
02.Ст3кп.019 ГОСТ 13463-77
Шпонка 2-14 х 9 х 40 ГОСТ 23360-78
Шпонка 2-22 х 14 х 100 ГОСТ 23360-78
Штифт 15 k6 х 45.20Х.88 ГОСТ 10774-80
Электродвигатель АИР 180 М8 ТУ 16

4_Бункер с затвором.cdw

5_Общий вид.cdw

загрузочное устройство
Техническая характкристика
Производительность 80тч
Скорость передвижения груза 0
Транспортируемый груз мелкие детали навалом
Мощность электодвигателя 15 кВт
Электродвигатель АИР 180М8 ТУ 16
Передаточное число 93
Редуктор 5КЦ-ЕS-180 U=28
Условия эксплуатации средние

РПЗ_мой_типа.doc

РПЗ 33с. 6 рис. 1 табл. 10 источников 1 прил.
Проектирование пластинчатого конвейера.
Цель работы - Научиться определять способы достижения целей проекта выявлять приоритеты решения задач при производстве модернизации и ремонте машин непрерывного транспорта; использовать прикладные программы расчета узлов агрегатов и систем машин непрерывного транспорта; научиться разрабатывать технические условия стандарты и техническое описание машин непрерывного транспорта а так же сравнивать по критериям оценки проектируемые узлы и агрегаты с учетом требований надежности технологичности и безопасности.
В данном курсовом проекте приведена разработка и проектирование пластинчатого конвейера. Пояснительная записка проекта состоит из нескольких глав которые включают в себя расчет привода расчет конвейера расчет приводного вала выбор муфты расчеты натяжной и приводных станций а также прочие сопутствующие расчеты. Так же проект включает в себя пять чертежей формата А1: общий вид конвейера станция приводная станция натяжная элемент настила и загрузочное устройство а также спецификации к ним.
)Область применения пластинчатых конвейеров . .7
)Расчёт пластинчатого конвейера. . .10
1) Расчет производительности. .10
2) Определение типа настила. . .10
3) Определение скорости движения настила. .11
4) Расчет ширины настила. . .11
5) Определение распределённых масс. .. .11
5.1) Распределённая нагрузка транспортируемого груза. . .11
5.2) Распределённая масса настила с цепями. .11
6) Выбор коэффициентов сопротивления движению полотна. .12
7) Тяговый расчёт. .12
7.1) Определение точки с минимальным натяжением. .. .12
7.2) Определение натяжений на характерных участках трассы. .. .12
7.3) Определение тягового усилия на приводных звездочках
и мощности привода. .15
8) Определение расчетного натяжения тягового элемента. . .15
9) Определение расчетного натяжения тяговой цепи и ее выбор. .16
10) Выбор звездочки. .16
11) Выбор редуктора. .16
12) Натяжное устройство. .17
13) Расчет натяжных винтов. 19
14) Расчёт оси натяжного устройства. . .20
15) Проверка конвейера на самоторможение. .20
) Определение частот вращения на валах привода .20
) Расчёт загрузочного устройства .21
1) Определение длины и высоты бортов. . .22
) Определение крутящих моментов на валах привода .. .23
) Расчет валов пластинчатого конвейера. 25
) Расчет подшипников вала и оси. .29
) Проверка прочности шпоночных соединений .29
) Расчет некоторых элементов металлоконструкции .30
) Инновационные предложения. .. .31
Список литературы . .33
Область применения пластинчатых конвейеров
Пластинчатыми называют конвейеры перемещающие грузы на настиле образованном из отдельных пластин как правило неподвижно прикрепленных к гибкому тяговому элементу или составляющих одно целое с ним. В качестве тягового элемента в пластинчатых конвейерах используются различные типы пластинчатых цепей а также круглозвенные цепи.
Пластинчатые конвейеры бывают стационарные и передвижные с собственным приводом а также встроенные в технологические машины с приводом от этих машин.
По конфигурации трассы пластинчатые конвейеры бывают горизонтальными наклонными и комбинированными (с несколькими горизонтальными и наклонными участками).
Преимуществами пластинчатых конвейеров по сравнению с ленточными являются их большая приспособленность для транспортирования крупнокусковых острокромочных горячих и других подобных грузов вызывающих повреждение лент; работоспособность как при нормальных так и при высоких или низких температурах; возможность транспортирования более широкого ассортимента насыпных навалочных и штучных грузов; большое разнообразие трасс транспортирования (включая горизонтально замкнутые и пространственные с более крутыми подъемами и меньшими радиусами переходов с одного направления на другое что обеспечивает компактность конвейеров и уменьшение до минимума потерь производственных площадей на участках подъема); возможность установки промежуточных приводов (что практически не решено для конвейеров других типов) обеспечивающих бесперегрузочпое транспортирование на дальние расстояния; большая площадь сечения груза. На полотне (при лотковой форме настила) и высокая производительность при относительно небольшой скорости движения; возможно выполнение пастила со специальными устройствами.
К недостаткам пластинчатых конвейеров относятся большая масса сложность изготовления и высокая стоимость ходовой части (пластинчатый настил с цепями); меньшая скорость движения полотна по сравнению со скоростью ленточных конвейеров; сложность промежуточной разгрузки конвейеров с бортовым настилом; усложнение эксплуатации из-за большого числа шарнирных соединений требующих постоянного наблюдения и ухода (очистки смазывания) и подверженных повышенному износу сложность замены изношенных катков; значительно большие сопротивления движению (по сравнению с ленточными конвейерами в связи с большей собственной массой несущего полотна).
Они нашли широкое применение в машиностроение для транспортирования горячих отливок 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.
Схема трассы и её описание.
Тип конвейера – пластинчатый наклонно-горизонтальный
Рис. 1 Кинематическая схема трассы.
– натяжное устройство
– загрузочное устройство
– приводной барабан.
Транспортируемый груз: мелкие детали навалом.
Производительность: Q=80 тч.
Насыпная плотность .
Размер типичного куска а=60 мм.
Угол естественного откоса груза в покое .
Коэффициент внешнего трения:
Геометрические параметры трассы:
Условия эксплуатации средние.
Расчёт пластинчатого конвейера.
1.Расчет производительности.
Расчетная производительность конвейера:
где =12 – коэффициент неравномерности загрузки
=09 – коэффициент использования машинного времени.
Объемная производительность соответствующая расчетной
где Q – расчетная производительность конвейера;
p – насыпная плотность транспортируемого груза.
2.Определение типа настила.
Для бортового волнистого:
Для коробчатого настила:
где - угол трения груза о настил.
Заданный угол наклона конвейера при гладком и волнистом настилах должен удовлетворять условию: где - угол естественного груза в движении.
Выбираем коробчатый настил среднего типа (БВ)
Рис. 2 Схема настила.
3.Определение скорости движения настила.
Согласно заданных условий работы принимаем скорость по ГОСТ 22281-76 V=0.25 мс [1. c.155]
4.Расчет ширины настила.
Требуемая ширина настила:
где безразмерный коэффициент учитывающий уменьшение площади поперечного сечения груза на наклонном участке конвейера и связанность груза;
безразмерный коэффициент равный 1 для горизонтальных конвейеров и 09 – для наклонных при ;
мм – высота бортов по ГОСТ принимаем h=100 мм
мм- высота слоя груза у бортов.
Проверим ширину настила по гранулометрическому составу груза:
Из ряда по ГОСТ 22281-76 принимаем ближайшее большее значение ширины настила В=400 мм.
5.Определение распределённых масс.
5.1.Распределённая нагрузка транспортируемого груза.
5.2.Распределённая масса настила с цепями.
где В – ширина настила м;
А – эмпирический коэффициент берется по таблице [2. c.43].
6.Выбор коэффициентов сопротивления движению полотна.
С учетом эксплуатации в тяжелых условиях (на открытом воздухе интенсивное загрязнение) принимаем коэффициент сопротивления движению для подшипников качения . Коэффициенты сопротивления при огибании отклоняющих устройств: при угле перегиба и при угле перегиба .
Рис. 3 Кинематическая схема трассы для тягового расчёта.
Тяговый расчёт начинается разбивки схемы трассы на характерные участки.
7.1.Определение точки с минимальным натяжением.
Минимальное натяжение цепи Smin находится в верхней точке 1 наклонного участка холостой ветви так как
7.2.Определение натяжений на характерных участках трассы.
Тяговый расчёт выполняется методом обхода по контуру трассы начиная с точки с минимальным натяжением на холостой ветви S1=2000 Н
Рис. 4 Диаграмма натяжений.
7.3.Определение тягового усилия на приводных звездочках и мощности привода.
При коэффициенте запаса и КПД привода мощность двигателя
По полученным данным подбираем двигатель АИР180М8 ТУ 16-525564-84
8.Определение расчетного натяжения тягового элемента.
Принимаем тяговый элемент состоящий из двух параллельно расположенных пластинчатых цепей с шагом мм приводную звездочку 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 .[2. c.19]
Коэффициент участия в колебательном процессе массы ходовой части конвейера при м.[2. c.19]
Масса груза находящегося на конвейере: кг.
Масса ходовой части конвейера: кг.
Вычислим динамическое усилие:
Определим расчетное натяжение двух цепей:
9.Определение расчетного натяжения тяговой цепи и ее выбор.
где коэффициент неравномерности натяжения. [2. c.19]
По ГОСТ 588-81 предварительно выбираем цепь ВКГ320 с разрушающей нагрузкой [2. c.25]
Запас прочности этой цепи запас прочности достаточен. По ГОСТ 558-81 Выбранная цепь имеет следующие основные параметры и размеры: шаг 320 мм диаметр валика 30 мм диаметр втулки 42 мм диаметр катка 130 мм.
Делительный диаметр приводной звездочки:
где t – шаг цепи z=6 – число зубьев.
По мощности двигателя подбирают редуктор в соответствии с расчетным передаточным числом:
где частота вращения двигателя (обмин) скорость приводной звездочки
V – расчетная скорость цепи;
шаг зубьев звездочки.
Передаточное число достаточно большое U=9344. Следует разбить данное передаточное число на 2 применив коническо-цилиндрический редуктор 5КЦ-ЕS-180 с передаточным числом U=28(номинальным крутящим моментом 55-111 кНм) и открытую прямозубую передачу с U=34
Момент на приводном валу
Момент на тихоходном валу редуктора
Редуктор выбран правильно.
Для соединения валов редуктора и электродвигателя выбираем муфту МУВП -48 (диаметры входного и выходного вала d-48 мм). Момент который может передать муфта Т=700 Нм.
Крутящий момент на быстроходном валу редуктора Нм следовательно муфта подходит.
12.Натяжное устройство.
Усилие натяжного устройства конвейера:
где усилие в точке набегания гибкого элемента на натяжное устройство;
Рис. 5 Схема натяжного устройства.
Расчетное усилие в одной пружине с учетом равномерного распределения нагрузки:
где - коэффициент запаса.
Материал пружины сталь 65Г(ГОСТ 1050-85).
Диаметр прутка находим из условия прочности пружины сжатия
где - коэф. зависящий от индекса пружины ;
- начальный средний диаметрм;
- допустимое напряжение кручения для материала проволоки. Па;
где - предел выносливости при кручении;
- коэф. безопасности;
- коэф. концентрации касательных напряжений.
Определяем средний диаметр пружины
Определяем число витков по заданной осадке
- рабочий ход пружины.
Определяем общее число витков с учетом шлифовки торцев пружины при образовании опорных поверхностей:
Длина пружины до соприкосновения витков
Длина пружины в ненагруженном состоянии
Наружний диаметр пружины
Внутренний диаметр пружины
13.Расчет натяжных винтов
Определяем диаметр винта из условия что напряжения возникающие в материале винта меньше предельно допустимых для данного материала винта. Материал винта сталь 40Х.
Винт нагружен осевым растягивающим усилием следовательно
где - напряжения возникающие в материале винта Па;
- предельно допустимые напряжения растяжения Па
- площадь поперечного сечения винта по внутреннему диаметру резьбы Н.
Принимаем диаметр резьбы винта равный 32мм.
14.Расчёт оси натяжного устройства. [8]
Ось рассчитаем по напряжениям среза с коэффициентом достаточным для избежания смятия.
где i=2 – число плоскостей среза.
Предварительный диаметр оси
Окончательный диаметр оси
Где K-коэффициент учитывающий непостоянный тип нагрузки.
Окончательно примем ось диаметром d=32мм.
15.Проверка конвейера на самоторможение.
Сопротивление препятствующее обратному движению цепи:
Условие самоторможения:
где 055 – 065 – коэффициент возможного уменьшения сопротивления движению.
Условие выполняется значит тормоз не нужен.
Определение частот вращения на валах привода
Расчёт загрузочного устройства
Детали будут подаваться на конвейер при помощи загрузочного бункера направляющего их в середину ленты.
Угол наклона стенок воронки:
Необходимая величина гидравлического радиуса:
Где - коэффициент внутреннего трения груза
K- коэффициент учитывающий степень однородности груза и расположение выпусого отверстия. К= 0.6 0.8. Принимаем К=0.6
Ожидаемая скорость истечения груза:
Где коэффициент истечения. Принимаем
Необходимая пропускная способность:
- коэффициент учитывающий время на технологические операции. Принимаем
Необходимая площадь выпускного отверстия
где объемная масса угля.
Сторона отверстия равна
Принимаем размеры отверстия: а=300мм b=300мм
Время опорожнения бункера:
где коэфициент пропорциональности
Используем один пирамидальный бункер с высотой .
1.Определение длины и высоты бортов.
Где коэффициенты трения груза о материал настила и о стальные стенки бортов
Где b-расстояние между бортами
Определение крутящих моментов на валах привода
Крутящий момент на валу I:
где - угловая скорость вала двигателя 1с.
Переход от частоты вращения вала к его угловой скорости осуществляется по нижеприведенной формуле если частота имеет размерность обмин а угловая скорость – 1c:
В нашем случае угловая скорость вала двигателя равна:
Определим крутящий момент на валу I:
При определении крутящего момента на валу II следует учитывать потери мощности на муфте и паре подшипников качения на втором валу. Таким образом рассчитывать крутящий момент на валу II:
Крутящий момент на валу III рассчитываем по нижеприведенной формуле:
где - КПД зубчатой передачи редуктора;
где - КПД зубчатой передачи второй ступени;
Дальнейший расчет производим на ЭВМ при помощи программы KPDM. Результаты приведены ниже:
Прямозубая передача.
Передаточное число: u=3.4
Kрутящий момент на шестерне: T1=4907 Hм
Частота вращения: n1= 7.9 обмин
Mежосевое расстояние: aw= 470
Pесурс работы: Lh= 1000 час.
Параметры зацепления: m=3.0 z1=32 z2=127
Угол наклона зубьев: BETA= 0.000 (град)
Cтепень точности: 10
Диаметры: d1 =96.00 d2 =381.00
d1a=99.00 d2a=384.00
Ширина зуба: b1= 53 b2= 51
Усилия в зацеплении: Ft=%228338 Fr=83108 Fa= 0 (H)
Tвердость зубьев: HRC1=65 HRC2=60
Hапряжения: контактные [SH]= 3117.16 SH= 2847.680
изгибные [SF]= 685.18 SF= 5084.38 (MПа)
Расчет валов пластинчатого конвейера.
Уточнённый расчет ведется с учетом совместного действия кручения и изгиба. Для уточненного расчета необходимо предварительно задаться общей длиной вала и определить расчетные нагрузки. Ориентировочно длину вала для предварительного расчета можно принять для типовых конструкции.
Расстояние между центрами опор: l0=550 мм
Общая длина вала: l=850 мм.
Приводной вал (рис. 6) испытывает изгиб от поперечных нагрузок Р1 создаваемых натяжением полотна (весом звездочки можно пренебречь) и кручение от момента
передаваемого на вал приводом а для натяжного устройства испытывающего изгиб от поперечных нагрузок создаваемых натяжением цепи
Так как привод может передать момент Т=18849Н то во избежание скручивания вала вследствие закусывания цепей принимаем в дальнейших расчётах это значение.
Из рис. 6 видно что суммарная поперечная нагрузка на вал равна:
Поскольку эта нагрузка передается на вал через ступицы то
Эпюра изгибающих и крутящих моментов показана на рис 6. Максимальный изгибающий момент равен:
где RA = Р1 — реакция опоры Н;
Изгибающий момент в сечении перед ступицей равен:
Диаметр ступицы и диаметр цапфы соответственно будут равны:
Рис. 6. Схемы к расчёту приводного и натяжного валов.
Расчет подшипников вала и оси.
Расчет подшипников по динамической грузоподъемности
где Рэкв— эквивалентная нагрузка на подшипник для конвейеров Рэкв=RA (см. рис. 1);
L—долговечность подшипника млн. оборотов
где Lh—долговечность подшипника в часах равная соответственно 1000 3500 и 5000 часов для хороших средних и тяжелых условий эксплуатации;
частота вращения приводного вала (оси) обмин.
Предпочтение отдано самоустанавливающимся подшипникам
ГОСТ 5720—75 d=135 D=210 B=53 C0=91500 H для приводного вала и ГОСТ 5720-75 d=105 D=185 B=43 C0=72000 H для натяжного вала. Все выбранные подшипники имеют многократный запас по грузоподъемности.
Проверка прочности шпоночных соединений
На приводной вал устанавливаем призматическую шпонку ГОСТ 23360-78 с размерами . Материал шпонки – сталь 45
Такой огромный запас объясняется тем что вал на скручивание работает на порядок меньше чем на изгиб.
На вал электродвигателя и быстроходный вал редуктора устанавливаем призматическую шпонку ГОСТ 23360-78 с размерами . Материал шпонки – сталь 45
Следовательно шпонка передаст момент.
Расчет некоторых элементов металлоконструкции
Основа данной металлоконструкции состоит из швеллеров выполненных по ГОСТ 8240-89 и уголков выполненных по ГОСТ 8509-86.
Сварную раму изготавливаем из швеллера №12П ГОСТ 8240-89.
Так же конструкция содержит горячекатаные листы металла (раскосы пластины настил) выполненные по ГОСТ 19903-74
Максимально допустимый изгибающий момент для швеллера по формуле:
Максимальная длина пролета определяется по формуле:
Для предотвращения чрезмерного прогиба несущего швеллера принимаем 3х кратный запас прочности и длину пролета 15м.
Инновационные предложения.
При проектировании данного конвейера мы сталкиваемся с одной проблемой. Груз (насыпные металлические детали) падает из бункера вертикально в коробчатый настил тем самым повреждая как короб так и свои геометрические формы.
Футерование коробов позволит как сохранить сами короба так и без повреждений транспортировать груз.
Так как на современном рынке нет никаких решений по этому поводу было решено взять футеровочный материал для ленточных барабанов и им обклеить короб изнутри.
Некоторые её параметры:
- Твердость по Шору А ± 60 ед.
- Удельный вес 1.17гсм³
- Протектор: ромб - ширина 35 мм x длина 18 мм x высота 3 мм
- Потери объема при истирании 120мм³
С соединительным слоем.
Толщина 6-8-10-12-15 мм
Стандартный размер рулонов 2000х10000 мм
При рабочем интервале температур окружающего воздуха от -45 до +60 °С
В данном проекте был спроектирован пластинчатый конвейер для транспортировки насыпных металлических деталей. Спроектированы следующие элементы конвейера: приводная станция включающая в себя приводной вал со звёздочками приводимый двигателем АИР180М8 ТУ 16 мощностью 15кВт редуктором 5КЦ-ES-180 с передаточным отношением 28 и открытой зубчатой передачей с передаточным числом 34; пружинно-винтовую натяжную станцию; коробчатый настил футерованный изнутри; загрузочный бункер пирамидальной формы с гидроприводом.
Спиваковский А.О. Дьячков В.К. Транспортирующие машины: Учеб. пособие для машиностроительных вузов. – 3-е изд. перераб. – М. : Машиностроение 1983. – 487 с. ил.
Барышев А.И. Стеблянко В.Г. Хомичук В.А. Механизация ПРТС работ. Курсовое и дипломное проектирование ТМ: Учебное пособие - Донецк: ДонГУЭТ 2003.
Зенков Р. Л. Ивашков И. И. Колобов Л. Н. Машины непрерывного транспорта. М.: Машиностроение 1987. 432с.
Подъемно-транспортные машины: Атлас конструкций. Под редакцией М. П. Александрова.
Атлас конструкций узлов и деталей машин: Учеб. ПособиеПод ред. О.Я.Ряховского. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана 2005 г.
Иванов М.Н. Финогенов В.А. Детали машин (12-ое изд.) М. Высш. Шк. 2008. – 408 с.
Скриншот из источника 8.