Проектирование вертикального ковшового элеватора

kovw.doc

Розрахунок основних параметрів машини.
1.Розрахунок та вибір робочого і тягового органу.
2.Тяговий розрахунок.
3.Кінематичний розрахунок.
Розрахунок основних вузлів машини.
1.Розрахунок приводного вала.
2.Підбір підшипників.
3.Розрахунок шпонкового з”єднання.
4.Розрахунок компенсуючих муфт.
5.Розрахунок натяжного пристрою.
Елеватори призначені для вертикального або крутопохилого до 70º переміщення сипучих шматкових та штучних вантажів. В залежності від вантаженесучого елементу елеватори підрозподіляють на : ковшові колискові та поличні. Ковшові призначені для транспортування сипучих вантажів колискові і поличні – штучних.
В залежності від виду тягового органу ковшові елеватори бувають стрічкові та ланцюгові. В залежності від кількості ланцюгів до яких прикріплені робочі елементи елеватори бувають одноланцюгові та дволанцюгові.
В залежності від швидкості руху тягового органу розрізняють тихохідні та швидкохідні елеватори.
Для підіймання насипних вантажів на висоту до 70 м застосовують ковшові елеватори. Ковшовий елеватор складається з нескінченного гнучкого робочого органу до якого прикріплюються ковші які є робочими елементами.
Тяговий орган огинає приводний та натяжний барабани які розміщені у металевому кожусі. Верхню частину елеватора звуть головкою нижню – башмаком.. головка і башмак з’єднані між собою металевими секціями або роздільними трубами. Сипучий вантаж попадає у башмак через одну із завантажувальних ланок. Проходячи приводний барабан ковші розвантажуються. Для забезпечення необхідного натягу тягового органа та запобігання просипанню вантажу з ковшів в елеваторах застосовують натяжний пристрій а для обертання приводного барабану в одному напрямку – зупинники.
Ковшові конвеєри бувають: вертикальні і крутопохилі; стаціонарні пересувні й переносні; з стрічковим або ланцюговим тяговим органом; з розставленими і стуленими ковшами.
Перевагаю ковшових елеваторів є малі габарити у поперечному перерізі; недоліком – необхідність завантажувати ковші до певного рівня бо переповнення їх викликає передчасний початок розвантаження тобто зворотний осип вантажу.
При висоті транспортування понад 10 м кожух елеваторів закріплюють до будівельних конструкцій.
У сільському господарстві ковшові елеватори застосовують: на зерноочисних токах на крупорушкпх на комбікормових заводах. Вони часто входять до складу механізмів сільськогосподарських машин.
Тяговим органом ковшових елеваторів можуть бути: тканинні прогумовані багатошарові стрічки; пластинчасті або круглоланкові ланцюги.
Ковші виготовляють зварними або штампованими з листової сталі товщиною 10 20 мм. нколи застосовують ковші що виготовлені з пластмаси та гуми для запобігання пошкодження вантажу і сітку для відокремлення вантажу від води..
РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРВ МАШИНИ.
1.Розрахунок та вибір робочого та тягового органу.
Продуктивність конвеєра - П=400 кНгод.
Висота транспортування – Н=15 м.
Ввантаж що транспортується – пшениця.
Вибір основних параметрів.
Для транспортування пшениці приймаємо стрічковий тяговий орган. Скориставшись рекомендаціями табл..4.1 (Л.2) приймаємо ковш Г (глибокий) коефіцієнт заповнення =08. Крок розміщення ковшів у норіях tк=015 03 м. Приймемо tк=025 м.
Визначення об’єму ковша норії.
де γ – об’ємна маса вантажу γ =8 кнм3;
V – швидкість транспортування згілно рекомендацій
табл.4.1 ( Л.2) приймемо V=24 мс.
ік=400*025 36*24*80*08=181 л.
за табл. 4.7 (Л.2) вибираємо норійний ковш ік=18 л типу 3.
Ширина ковша Вк=160 мм висота ковша h=150 мм ширина норійної стрічки Вст=200 мм.
Кількість прокладок стрічки приймаємо іст=4.
Згідно з рекомендаціями сила тяжіння глибокого ковша складає Gк=143 Н.
Визначення погонних навантажень.
Сила тяжіння вантажу на 1 пог. м. ходової частини норії визначимо за формулою:
qв=П 36*V=400 36*24=463 Нм.
Силу тяжіння 1 пог.м. стрічки визначимо за формулою:
qст=11*Вст *( *іст+ 1)=11*02*(15*4+10) 154 Нм
– товщина прокладки стрічки;
=10 мм – товщина гумованого шару
Погонне навантаження від ковшів:
qк=Gк tк =143025=572 Нм.
Визначення опору руху і натягу стрічки.
Поділимо трасу на характерні ділянки починаючи з точки 1 на приводному барабані до точки 4.
Приймемо К=105 коефіцієнт який враховує опір при огинанні барабана стрічкою.
Тяговий розрахунок необхідно розпочати з точки найменшого натягу. Для заданої траси норії найменший натяг буде в точці 2. Його величину визначимо за формулою:
Fн=12*Вст*іст=12*20*4=960 Н
де Вст=20 см ширина стрічки.
Визначимо натяг у характерних трочках:
де Wз – сила опору зачерпування
де Коп –коефіцієнт опору при зачерпуванні умовно він дорівнює роботі яку необхідно затратити при зачерпуванні вантажу масою 1 кг.
Коп=(12 3)*V=15*24=36.
F3=1.05*480+3.6*46.3=671 Н.
F4=F3+(qст+qк+qв)*Н=671+(154+572+463)*15=2555 Н.
F1=F2+( qст+qк)*Н=480+(154+572)*15=1569 Н.
За теорією фрикційного привода:
де е=272 – основа натурального логарифму;
f – коефіцієнт тертя зчеплення стрічки з барабаном f=0.3;
α – кут обхвату барабану α=180°.
F1 >F4 e0.3*3.14=25552.56=998 Н.
У нашому випадку F1=1569Н > 998Н. Умова виконується
Потрібну кількість прокладок у стрічці при запасі міцності стрічки S=9 визначимо за формулою:
де [K]p – розривне навантаження Нсм [K]p=550;
Ми прийняли іст=3 що відповідає найменшій кількості прокладок і забезпечує запас міцності стрічки більший ніж ми прийняли.
Визначення окружної сили.
На поверхні приводного барабану визначимо окружну силу.
Ft=(F4-F1)*К=(2555-1569)*105=10353 Н.
Діаметр приводного барабана визначимо.
Dпб=а*іст=(125 160)*4=500 640 мм
Згідно з ГОСТ 22644-77 приймаємо Dпб=630 мм.
Потужність на приводному валу норії:
Ро=Ft*V1000=1035.3*2.4 1000=2.48 кВт.
Потужність що відбирається від вала двигуна:
P=K*Po=1.1*2.480.8=3.42 кВт
де – ККД двигуна К=11 125 – коефіцієнт.
За цією потужністю вибираємо двигун 4А100L4У3: Рд=4.0 кВт nд=1435 хв-1.
3. Кінематичний розрахунок.
Визначення передаточного числа приводного иеханізму.
Швидкість обертання приводного валу конвеєра визначимо:
nпв=60*V*Dпб=60*2.4 3.14*0.63=72.8 хв-1
передаточне число приводного механізму:
U=nдnпв=143572.8=19.7.
Приймаємо редуктор Ц2У - 100 з передаточним числом Up=10
та ланцюгову передачу
Перевірка електродвигуна по пусковому моменту.
Умова нормальноі роботи двигуна
де Мн=9550*Рдпд=9550*401435=266 Н м – номінальний момент двигуна;
m=23 – кратність максимального моменту двигуна.
Момент зрушення завантаженої норії приведений до вала двигуна:
Мзр=37*П*Н*rб V*Up*=3.7*40*15*0.3152.4*10*0.8=36.4 Н м
де rб – радіус барабана;
П – продуктивність в тгод.
Отже умова нормальної роботи двигуна забезпечується.
Визначення характеру розвантаження.
Характер розвантаження визначається аналітично за формулою: Б=g*rб V2=9.81*0.3152.42=053.
При Б1 розвантаження відцентрове.
Кінематична схема приводу.
РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ ВУЗЛВ МАШИНИ.
1.Розрахунок приводного валу.
Вибираємо число зубців ведучої зірочки z1=20.
z2=z1*Uл.п.=20*197=40.
Крок ланцюга приймаємо
Ланцюг роликовий однорядний ПР - 254 – 5000 ГОСТ 13568 – 75.
Оптимальна міжосьова відстань пердачі
aw=(30 50)*Р=(30 50)*254=(762 1270) мм.
Приймаємо aw=762 мм.
d1=PSin(180z1)=25.4Sin(18020)=163 мм.
d2=25.4Sin(18040)=325 мм.
Зусилля яке передається двигуном
де Mкр3 – крутний момент на ведучій зірочці.
Т1=9550*Р1n1=9550*401435=266 H м.
P2=P1*м*підш=40*099*099=392 кВт.
T2=9550*3921435=26 H м.
P3=P2* зач*підш=392*08*099=31 кВт.
n3=n2Up=143526=552 обхв.
Т3=9550*31552=5363 Н м.
Ft=2*53630.163=6580 H.
Попередній натяг ланцюга від провисання ведомої вітки
де kf – коефіцієнт провисання; kf=30;
g – вага 1м ланцюга; g=25.3 H.
Fo=3*25.3*0.762=57.8 H.
Навантаження на вал ведомої зірочки
де kв – коефіцієнт навантаження вала; kв=115.
Fn=115*6580+2*578=7683 Н.
Визначимо реакції опор в горизонтальній площині:
ΣМА=0; Ftб*0.15- RВг*0.3+Fn*036+Ftз*0.36=0;
RВг=(10353*015+7683*036+6580*036)03=17633 Н.
ΣF RAг+Ftб+Fn+Ftз- RВг=0;
RAг=-Ftб-Fn+ RВг=-10353-7683-6580+17633=2335 H.
Визначимо згинаючий момент в горизонтальній площині.
Мзг.1= RAг*015=350 Нм;
Мзг.2= RAг*03+Ft*0.15=855 Нм;
Мзг.3=-Ft*0.06-Fn*0.06=855 Нм.
В масштабі будуємо епюру по знайденим результатам.
Визначимо реакції опор у вертикальній площині.
ΣМА=0; Ftб*0.15 - RВв*0.3+Ftз*0.36=0;
RВв=(10353*015+6580*036)03=8414 Н.
ΣF RAв+Ftб+Ftз- RВв=0;
RAв=Ftб- RВв+ Ftз =10353-8414+7683=305 H.
Визначимо згинаючий момент який діє у вертикальній площині.
Мзг.1= -RAв*015=-46 Нм;
Мзг.2= -RAв*03+Ftб*0.15=64 Нм;
Мзг.3= -RАв*036+ Ftб*021 -RB*0.06=0 Нм.
Визначимо крутний момент і побудуємо його епюру.
Мкр=Ftб*D2=10353*0.632=326 Hм.
Найбільший згинаючий момент буде під опорою В.
Визначимо приведений момент.
де []м – допустима напруга на міцність. Для Ст.20 []м=420 МПа.
2. Вибір підшипників.
Підшипник вибираємо для приводного валу. Діаметр під підшипник d=25мм.
Вибираємо шарикопідшипники радіально-сферичні дворядні по ГОСТ 5720-75 тип 1305.
Параметри підшипника.
d=25мм D=63мм В=15мм r=2мм
С=25000 – коефіцієнт роботоздатності
nmax=8000обхв – граничне число обертів
Qст=7500Н – допустиме статичне навантаження
Сr=171кН е=028 х=1 у=226.
Визначимо еквівалентне динамічне навантаження.
де Кк – коефіцієнт обертання Кк=10;
Кб - коефіцієнт безпеки Кб = 14;
Кт – температурний коефіцієнт Кт = 10.
RE=1*1*19537*1.4*10=27352 Н.
Приймаємо довговічність підшипників Lh=5000 год.
Розрахункова довговічність.
Отже потребуєма довговічність забезпечується.
3. Розрахунок шпонкового з’єднання.
Для вала d=28 мм за ГОСТ 23360-78 вибираємо шпонку 40*12*8 де l=40 мм b=12 мм h=8 мм t=52 мм – для валу t1=37 мм – для втулки фаска r=0.4 мм.
Перевірка шпонки на зминання.
Азм=(094*h-t1)*l=(0.94*8-347)*30=1282 cм2 .
зм=65801282=5125 МПа.
[зм]=70 МПа – для чистотянутої сталі.
зм[зм] – умова міцності виконується.
Перевірка шпонки на зріз.
[зр]=120 МПа – для чистотянутої сталі.
зр [зр] – умова міцності виконується.
4. Розрахунок муфти.
Між двигуном і редуктором пропонується встановити муфту пружинну МУВП. Вона вибирається по розміру вала двигуна і ведучого вала редуктора.
Вибираємо муфту МВП 1-281.
d=28мм L=76мм D=100мм d1=40мм l1=25мм D1=68мм
Mкр=63Нм =600с-1 n=6 =02мм γ=1º30 dn=10мм lвт=15мм
Крутний момент що передається муфтою.
Мкр=9550*Pn=9550*401435=266 Нм.
Перевірка гумових кілець на зминання.
де допустима напруга на зминання [см]=2 МПа
kp - коефіцієнт режиму kp=15.
см=2*266*103*15(68*6*10*15)=102МПа.
см [см] – умова виконується.
Перевірка пальців на згин.
н=2*Мкр*kp*(0.5*lвт+c)(n*Do*0.1*dn3) [н]
де [н] – допустима напруга на згин [н]=(04 05) т. Для матеріалу пальців сталь 45 т=220 МПа
с=3 5 приймаємо с=5.
н=2*266*103*15(05*15+5)(6*68*01*103)=382 МПа.
н[н] – умова виконується.
5. Розрахунок натяжного пристрою.
Визначення зусилля натягу натяжного пристрою.
Fн=F3+F2=671+480=1151 Н.
Хід натяжного пристрою.
Lнат=(16 2)*Pt=(1.6 2)*254=(406 508) мм.
Приймаємо Lнат=50 мм.
Визначення параметрів натяжної пари.
Матеріал гвинта і гайки:
-для гвинта приймаємо нормалізовану сталь 45 для якої границя міцності при текучесті т=390 Мпа;
-для гайки – чугун СЧ 18.
-для матеріала гвинта (при [nт]=3 – коефіцієнт запасу міцності [т]= т[nт]=3903=130 МПа;
-для матеріала гайки [р]=24 МПа [см]=45 МПа.
Допускаємий тиск для пари сталь-чугун [р]=6 МПа.
Приймаємо для передачі трикутну різьбу з коефіцієнтом робочої висоти профіля =0541.
Конструкцію гайки вибираємо цільну з коефіцієнтом висоти н=2.
Середній діаметр різьби:
-номінальний діаметр різьби – d=16 мм;
-крок різьби – р=2 мм;
-середній діаметр – d2=14.701 мм.
Для більшого виграшу в силі приймаємо однозаходову різьбу
Кут підйому різьби tgγ= pz (*d2)=2314*14701=0043.
Приведений кут тертя ρ=arctgfCosα
де α - кут нахилу робочого витка α=30°;
f - коефіцієнт тертя f=015.
ρ=arctg015Cos30°=9°44.
-висота - H= н*d2=2*14.701=29.4 мм.
-кількість витків у гайці – z=Hp=302=15.
де Fp=13*Fн. Пприймаємо D=28 мм.
-висота буртика – а=Н3=303=10 мм.
Довжина гвинта – l=Lнат+Н2=50+302=65 мм.
В даному курсовому проекті були розраховані параметри ковшового елеватора а також вибрані і розраховані основні вузли машини.
Даний стаціонарний ковшовий елеватор містить: транспортуючу стрічку; барабани – приводний і натяжний; завантажувальний пристрій; натяжний пристрій та приводну станцію конвеєра ( електродвигун редуктор муфту).
Несучим і трансортуючим органом конвеєра є нескінченна стрічка. Стрічка вкрита гумовою обкладкою. Ширина стрічки 200 мм.
Елеватор працює за рахунок сил тертя які виникають між стрічкою та приводним барабаном. Попередній натяг стрічки є необхідною умовою виникнення сил тертя а також роботи всього стрічкового конвеєра.
Анурьєв В.. Довідник конструктора-машинобудівника. В 3-х томах. – М.: Машинобудування 1982 р.
Механізація транспортуючих та вантажопідйомних робіт..
М. В. Любін П.С. Берник. – Київ-Вінниця:Урожай 1996 – 191с.
Марон Ф. Л. Кузьмін А.В. Довідник по розрахункам механізмів підйомнотранспортних машин. Мінск “Вища школа” 1977. – 270с.
Довідник по транспортуючим і вантажно-розвантажувальним машинам. Ф.Г. Зуєв Н.А. Лотков. М.: Колос 1983. – 319с.
Розрахунки підйомнотранспортних машин. ванченко Ф.К. Київ “Вища школа” Головне видав 1978 – 576с.

ковш.cdw

пр.ковш.cdw