Расчет ковшового элеватора

ковшовый элеватор записка.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Новосибирский Государственный Архитектурно-строительный
Кафедра строительных машин
автоматики и электротехники
По дисциплине «транспортное оборудование»
Новосибирск 20101.Выбор типа и типоразмера ковшей способов загрузки и разгрузки ковшей определение конструктивно-кинематических параметров элеватора.
Выбор типа элеватора типа ковшей способов загрузки и разгрузки ковшей осуществляется в зависимости от характеристик транспортируемого груза (в данном случае - цемент).
Тип элеватора- быстроходный с расставленными ковшами
С центробежной разгрузкой со скоростью 08-40 мс при транспортировании неабразивных и абразивных пылевидных порошкообразных зернистых и мелкокусковых грузов малой и средней плотности.
Тип ковшей- глубокие с цилиндрическим днищем (тип Г; емкость 02-168 л) используются для транспортирования сухих легкосыпучих малоабразивных пылевидных средне- и крупнокусковых материалов (песок зола земля гранулированный шлак мелкий каменный уголь каменноугольная пыль сухая комковая глина керамзит).
Тип тягового органа - лента
применяется при транспортировании неабразивных и абразивных пылевидных порошкообразных зернистых и мелкокусковых грузов малой и средней плотности.
Загрузка ковшей осуществляется зачерпыванием груза из нижней части кожуха элеватора или засыпанием груза непосредственно в ковши. Практически загрузка осуществляется обоими способами при преимущественном преобладании одного из способов.
Способ загрузки – зачерпывание
Загрузку зачерпыванием применяют для таких грузов которые не создают значительного сопротивления зачерпыванию. Используют в ленточных и цепных элеваторах с расставленными ковшами (глубокие и мелкие) при транспортировании сухих легкосыпучих пылевидных и мелкокусковых грузов и скорости движения ковшей 08-40 мс.
Принятое значение скорости движения тягового органа элеватора должно соответствовать нормальному ряду скоростей (мс): 04; 463; 08; 10; 125; 16; 20; 25; 32; 40.
В зависимости от скорости движения тягового органа частоты вращения и диаметра барабана (звездочки) соотношения полюсного расстояния (расстояние от центра вращения до полюса) и радиуса барабана (звездочки) определяется способ разгрузки ковшей.
Способ разгрузки ковшей – центробежная разгрузка .
Реализуется в высокоскоростных (u > 32 мс) и быстроходных (u > 08-16 мс)
Ленточных элеваторах с расставленными глубокими и мелкими ковшами при транспортировании легкосыпучих пылевидных зернистых и мелкокусковых материалов.
Характер разгрузки ковшей элеваторов зависит от скорости движения ковшей и диаметра приводного барабана или звездочки элеватора. Когда ковш с грузом начинает поворачиваться вокруг барабана то на груз кроме силы тяжести G=mg действует центробежная сила C=mv2r где v-скорость движения центра тяжести груза в ковше r-расстояние от этого центра тяжести до центра барабана. При движении ковша вмести с барабаном равнодействующая R сил G и C изменяется по значению и направлению но линия её действия всегда проходит при данной скорости движения через одну и ту же точку А называемую полюсом и расположенную на вертикали проходящей через ось барабана на расстоянии l от оси вращения причем:
Отсюда ρ-насыпная плотность груза; φ- коэффициент заполнения ковша (в зависимости от вида груза φ=06-09: меньшие значения принимают для кусковых грузов). Производительность Q тч элеватора при скорости v мс и шаге установки ковшей на тяговом элементе равном t м равна
Q=36(G t)v = 36 * ((06 * 18) 032) * 262 = 3183 тч
Типоразмер ковша устанавливается по таблице П.2. в зависимости от линейной емкости ковшей лм:
iл=Vktk ≥ Qчасkв36uρ
Vk- емкость ковша л; tk- шаг установки ковшей м; производительность элеватора тчас; ρ – средняя плотность транспортируемого груза тм3; kв коэффициент использования по времени; - средний коэффициент заполнения ковшей (для принятых ковшей по табл. П.2 =10).
При определении линейной емкости ковшей iл коэффициент их заполнения не учитывается т.к. в таблице П.2 характеристики ковшей приведены с фактической (а не полной геометрической) емкостью с уровнем насыпного груза по линии x-x.
Исходя из нормального ряда скоростей движения тягового органа (лента) определяем скорость u для диапазона скоростей быстроходных элеваторов u=16-32 мс (центробежная разгрузка).
подбираем ближайшее большее значение линейной емкости ковшей iл по таблице П.2.
основные параметры ковшей
Внутренние размеры ковша
Объем ковша по оси х-х
Линейная сила тяжести ковша Нм:
qk=15*981*1.875=276 Нм
где Vk объем ковша л; g=981 мс2; tk- принятый шаг установки ковшей м;
Тип элеватора способы
Загрузки и разгрузки ковшей
Загрузка - зачерпывание
Разгрузка – центробежная
Выбор типоразмера тягового органа
Для рядовых ленточных элеваторов в качестве тягового органа используются резинотканевые ленты
Где b-ширина ковша мм.
Окончательно ширина ленты принимается в соответствии с нормальным размерным рядом.
Ширина ковша b=160мм.
В соответствии с нормальным размерным рядом ближайший больший размер ширины ленты мм:
Диаметр приводного барабана D (мм) при использовании резинотканевых лент:
предварительно рекомендуется принимать i=3-5
Окончательное значение – ближайшее наибольшее – 400 мм.
Lб = Вл + 50мм=200 + 50=250мм
Линейная сила тяжести ленты (для резинотканевых лент):
Характеристика тягового органа
Прочность ткани Нмм ширины
Линейная сила тяжести qт Нм
Диаметр барабана D мм
Длина барабана Lб мм
Частота вращения барабана обмин:
n = 60u( D) = 60*25 (314* 04) = 11943
где u – скорость тягового органа мс; D – диаметр барабана м.
полюсное расстояние м:
Соотношение между полюсным расстоянием и радиусом барабана:
Соотношение Б определяет быстроходность элеватора и способ разгрузки ковшей:
Б ≤ 1следовательно элеватор высокоскоростной с центробежной разгрузкой как и было принято ранее.
Тяговый расчет элеватора выполняется путем последовательного суммирования сопротивлений на отдельных участках контура трассы с учетом сопротивления зачерпыванию груза в нижней части кожуха элеватора.
Линейная сила тяжести груза Нм:
gгр=g*Qчас(36 u)= 981*2236*25=2398 Нм
где Qчас – производительность элеватора тч; g=981 мс2; u – принятая скорость движения тягового органа мс.
Минимальное усилие тягового органа будет в нижней точке холостой ветви элеватора соответствующей предварительному натяжению ленты – S0. Все усилия в точках контура трассы при тяговом расчете выражаются через величину S0 .
Усилие в точке «1» Н:
Сопротивление зачерпыванию груза Н:
Где kз – коэффициент учитывающий процент объема груза попадающий в ковши зачерпыванием: для элеваторов с расставленными ковшами – kз= 10
gгр - линейная сила тяжести груза Н; Азач – удельная работа затрачиваемая на зачерпывание груза Н*мН; для пылевидных и порошкообразных грузов – 12 15 Н*мН.
усилие в точке «2» Н:
S2=107 S1+2878=107 S0+2878
Для элеваторов с расставленными ковшами Wгр 0
– коэффициент сопротивления при огибании тяговым органом барабана; =106 108.
Усилие в точке «3» Н:
Для ленточных элеваторов:
S3= S2+ W23 = S0 +( qт+ qk + qгр) Нв
S3= S0+( 18+ 276 + 2398)*15= S0+10437
Где W23 – сопротивление на участке «2-3» Н; qт qk qгр – линейные силы тяжести соответственно тягового органа ковшей и груза Нм; Нв – высота подъема груза м ;
Усилие в точке 4 при отсчете против движения тягового органа Н:
S4= S1+ W14= S1+( qт+ qk) Нв
S4= S0+( qт+ qk) Нв= S0+( 18+ 276) 15= S0+684
Для ленточных элеваторов величина S0 определяется из выражения Н:
S0+10437 ≤ (S0+684) * еα
S0+10437 ≤ 187 S0 +1279
Где α – угол обхвата лентой приводного барабана рад; α = (1800); - коэффициент трения между лентой и приводным барабаном; = 020
Полученное из выражений численное значение увеличиваем для обеспечения запаса по сцеплению на 40%. После установления численного значения определяем численные значения усилий во всех точках расчетного контура и строим диаграмму натяжения тягового органа элеватора .
S0 + 04 S0 = 2705 + 04 * 2705 = 3785
S3= S0+10437 = 14222
S2= 107 S0+2878 = 107 * 3785 + 2878 = 43378
ДИАГРАММА НАТЯЖЕНИЯ ТЯГОВОГО ОРГАНА
После выполнения тягового расчета и построения диаграммы натяжения производится проверка тягового органа на прочность:
Кзап = i * Bл * Pтк S3 ≥ 10
Кзап = 3 * 200 * 65 14222 ≥ 10
Где Bл – ширина ленты мм; Pтк – прочность ленты на разрыв Н мм.
Окружное усилие на ведущем элементе для ленточных элеваторов:
F0 =107 * (14222 – 10625) = 3849 = 038 кН
Мощность затрачиваемая на перемещение тягового органа с грузом Вт:
NT = 3849 * 25 = 96225
Кинематический расчет привода
Тип привода его компоновка и исполнение отдельных узлов определяются назначением элеватора типом тягового органа высотой подъема и возможностью размещения приводного оборудования. Расположение привода – в верхней части элеватора .
При малой расчетной мощности (до 10 кВт) применяются мотор – редукторы горизонтального исполнения с опорными лапами или фланцевые. Для ленточных элеваторов может быть использован мотор-барабан являющийся встроенным типом мотор-редуктора.
Вал приводного барабана размещается в самоустанавливающихся подшипниках качения. Для соединения приводного вала и тихоходного вала редуктора используют зубчатые муфты (МЗ) для соединения вала электродвигателя и быстроходного вала редуктора – упругие втулочно-пальцевые муфты (МУВП) гидравлические муфты.
Общий к.п.д. привода элеватора:
пр = ред * мх * подш = 08
где редм подш – к.п.д. редуктора муфты и подшипников; х – число муфт.
Требуемая мощность электродвигателя кВт:
Nтр = Nт (103* пр ) = 96225*(103 * 08) = 12 кВт
Условие выбора электродвигателя:
Где Nдв – мощность электродвигателя (номинальная) кВт.
Принимаем асинхронный двигатель «4А90А» с номинальной мощностью 15 кВт и частотой вращения 1000 обмин
Передаточное отношение привода :
uпр = 1000 11943 = 84
где n – частота вращения приводного вала барабана или звездочки обмин; nдв – частота вращения вала принятого типоразмера электродвигателя обмин.
Типоразмер редуктора принимается по значению расчетного передаточного отношения привода (uпр) с учетом передаваемой (подводимой) мощности (Nп) при соответствующей синхронной частоте вращения быстроходного вала (двигателя) для непрерывного режима работы (ПВ 100%):
Номинальный вращающий момент – 250 Нм
Номинальная радиальная нагрузка на выходном валу – 4000 Н
Где uред – передаточное чесло принятого типоразмера редуктора.
Фактическая скорость движения тягового органа мс:
Uфакт = * Nдв* D (60 * uред) = 314 * 1000 * 04 (60 * 80) = 262
Выбор типоразмера муфты осуществляется по величине расчетного вращающего момента передаваемого муфтой с учетом диаметров соединяемых валов.
Где Мh Dраст – границы расточки под вал у выбранного типоразмера муфты мм
Расчетный вращающий момент на соединяемых валах кНм:
Мpi = 30 kз * Nдв * i ( * ni)
Мpi = 30 * 12 * 15 * 08 ( 314 * ) = 00138 = 138 Нм
Где kз – коэффициент запаса 12 13; n Nдв – кВт; i – общий к.п.д. деталей и узлов расположенных между электродвигателем и устанавливаемой муфтой.
Из таблицы 5.9 (Кузьмин А.В. Справочник по расчетам механизмов ПТМ) выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту с тормозным шкивом с номинальным крутящим моментом 500 Нм наибольшим диаметром 200мм.
Масса муфты – 25 кг.
Выбор предохранительного устройства
Для предотвращения самопроизвольного обратного движения тягового органа при остановке элеватора привод должен быть снабжен остановом или тормозом.
В большинстве элеваторов применяют бесшумные храповые или роликовые остановы устанавливаемые на приводном валу или размещаемые в упругой муфте между электродвигателем и редуктором. В качестве тормозного устройства может быть использована гидромуфта.
Выбор типоразмера тормоза осуществляется по величине тормозного момента (Мт) с учетом размера тормозного шкива (Dтм) упругой втулочно-пальцевой (или иной) муфты:
Где Мнт – номинальный тормозной момент (кНм) выбранного типоразмера тормоза.
Мт = 30 * kт * Nдв ( * nдв)
Мт = 30 * 15 15 (314 * 1000) = 00215
Где kт – коэффициент запаса торможения; kт = 15; Nдв – мощность двигателя; nдв – частота вращения вала электродвигателя.
Из табл. 5.11(Кузьмин А.В. Справочник по расчетам механизмов ПТМ) выбираем электромагнитный колодочный тормоз ТКТ – 200. Диаметр тормозного шкива 200мм. Максимальный тормозной момент 40 Нм.
Выбор натяжного устройства
Различают натяжные устройства дискретного (винтовые пружинно-винтовые) и автоматического (грузовые гидравлические) действия. Натяжное устройство размещается на валу натяжного барабана в опорной части элеватора и крепится к боковым стенкам «башмака». Для ленточных элеваторов натяжной барабан выполняется с решётчатым ободом для устранения налипания на него груза.
Выбор типа и типоразмера натяжного устройства определяется высотой подъема груза и типом тягового органа и привода.
Натяжное усилие для рабочего состояния. Н:
SH = (14222+ 10625) 08 = 3106
Где S3 S4 – усилие в набегающей и сбегающей ветвях элеватора Н: – к.п.д. механической передачи (канатной винтовой) .
Ход натяжного устройства мм:
AH = 1000 *00010 * 15 = 15
Где HB – высота подъема груза ; е – коэффициент пропорциональности; при HB ≤ 50 м – е = 00010 00015
Осевое усилие на винт винтового натяжного устройства Н:
Где zВ – число параллельно работающих винтов (2).
Конструирование корпуса элеватора и рамы привода
Корпус элеватора является силовым каркасом воспринимающим статические и динамические нагрузки.
Кожух элеватора выполняется секционным с высотой секций 2-25 м. секции изготавливаются из листовой стали толщиной 2-4 мм с окантовкой металлическим уголком в продольном направлении и по торцевым сечениям. Соединение секций – болтовое с использованием упругих (эластичных) прокладок для герметизации стыков. Для направления движения ходовой части элеватора в средних секциях кожуха устанавливают направляющие устройства.
Для обслуживания и ремонта в боковых стенках верхней («головка») и нижней («башмак») частей элеватора должны быть предусмотрены люки с герметичными дверцами.
Размеры загрузочного устройства располагаемого в «башмаке»
вылет l3 = 1*DH = 320 * 1= 320
высота h3 = l3 * tg α = 320
ширина верхней части bB = l0 = 408
ширина нижней части bH = bK = 160
где α – угол наклона днища загрузочного устройства к горизонту зависящий от характера транспортируемого груза: для сухих хорошо сыпучих грузов α = 450; DH – диаметр натяжного барабана мм; bK – ширина ковша мм; l0 – расстояние между опорами натяжного барабана мм.
Габаритные размеры элеватора мм:
длина L = D + 2*l + 180 = 400 + 2 * 105 + 180 = 790
ширина B = LБ + 200 = 250 + 200 = 450
высота H = HB + D + 200 = 15000 + 400 + 200 =15600
где D – диаметр барабана мм; LБ – длина барабана мм; HB – высота подъема груза мм.
Рама привода изготовляется сварной из профильного проката (уголок тавр) и листового железа. Конструкция рамы должна обеспечивать правильное положение узлов привода в течение всего срока эксплуатации и удовлетворять требованиям прочности жёсткости и вибро -устойчивости.
Определение технической характеристики элеватора
Техническая характеристика элеватора
Производительность м3ч
Шаг установки ковшей мм
Скорость движения тягового органа мс
Установленная мощность электродвигателя кВт
Частота вращения вала электродвигателя обмин
Передаточное число редуктора
А.А. Надеин Г.С. Мурзин Э.А. Абраменков. Методические указания к курсовому проектированию. НГАСУ. Новосибирск 2000.
Александров А.А. подъемно – транспортные машины. М.: Высшая школа 1095. – 520 с.
Кузьмин А.В. Марон Ф.Л. Справочник по расчетам механизмов ПТМ .Минск. Высшая школа.1983.
Додонов Б.П. Лифанов В.А. Грузоподъёмные и транспортные устройства. М.: Машиностроение 1990. 248 с.

ковшевой элеватор НА ПЕЧАТЬ.dwg

0 ход натяжного устройства
Техническая характеристика элеватора l0
5. Шаг установки ковшей
7. Установленная мощность электродвигателя
8. Частота вращения вала электродвигателя