Расчет пластинчатого конвейера

Определение ширины конвейера

Для расчета принимаем конвейер с волнистым полотном с бортами.

Ширину конвейера определяем по формуле:

где Q = 850 т/час - производительность конвейера;

1,5 м/с - скорость движения полотна;

2,7 т/м 3 - плотность транспортируемого груза;

K в =0,95 - коэффициент, учитывающий угол наклона конвейера;

45 о - угол естественного откоса груза в покое;

h = 0.16 м - высота бортов полотна, выбираем из номинального ряда;

0.7 - коэффициент использования высоты бортов

Коэффициент K в определяем по формуле:

10 о - угол наклона конвейера.

Подставляем полученные значения в формулу (1.1)

Для транспортируемого материала, содержащего крупные куски до 10%

общего груза должно выполняться условие:

a max = 80 мм - наибольший размер крупных кусков.

Условие выполняется.

Окончательно выбираем ширину полотна из номинального ряда B = 400 мм

Определение нагрузок на транспортную цепь

Предварительно принимаем в качестве тягового органа конвейера

пластинчатую цепь типа ПВК (ГОСТ 588-81).

Погонную нагрузку от транспортируемого груза определяем по формуле:

Погонную нагрузку от собственного веса движущихся частей (полотна с цепями) определяем по формуле:

A = 50 - коэффициент, принимаемый в зависимости от ширины полотна вида груза

Минимальное натяжение цепей для данного конвейера может быть в точках 1 или 3 (рис. 1). Минимальное натяжение будет в точке 3 если будет соблюдаться условие:

0.08 - коэффициент сопротивления движению ходовой части на

прямолинейных участках

Условие не выполняется, следовательно минимальное натяжение будет в точке 1.

Принимаем минимальное натяжение цепей S min = S 1 = 1500 Н. Методом обхода по контуру по ходу полотна определяем натяжения в точках 1..6 (рис. 1) по методике, аналогичной .

k = 1.06 - коэффициент увеличения натяжения цепи при огибании звездочки

Рисунок 2. Диаграмма натяжения тягового органа

Расчет элементов конвейера

Расчет и подбор электродвигателя

Тяговое усилие привода определяю по формуле:

где k = 1.06 - коэффициент увеличения натяжения цепи при огибании

звездочки

Установочную мощность электродвигателя определяю по формуле:

где = 0.95 - КПД привода

k з = 1.1 - коэффициент запаса мощности

Принимаем электродвигатель с повышенным пусковым моментом серии 4А

тип двигателя - 4АР200L6УЗ;

мощность N = 30 кВт;

частота вращения n дв = 975 об/мин;

маховый момент GD 2 = 1.81 кг м 2 ;

масса m = 280 кг.

присоединительный диаметр вала d = 55 мм.

Расчет и выбор редуктора

Делительный диаметр приводных звездочек определяем по формуле:

где t - шаг приводной цепи;

z - число зубьев звездочки;

Предварительно принимаем t = 0.2 м и z = 6.

Частоту вращения звездочек определяем по формуле:

об/мин. (3.4)

Передаточное число редуктора определяем по формуле:

Крутящий момент на выходном валу редуктора определяем по формуле:

Исходя из выше определенных величин принимаем двухступенчатый цилиндрический редуктор

тип редуктора - 1Ц2У-250;

передаточное число u = 25;

номинальный крутящий момент на выходном валу при тяжелом режиме M кр = 6300 Нм;

масса m = 320 кг.

Входной и выходной валы имеют конические присоединительные концы под муфты (рис. 3), их основные размеры приведены в таблице 1.

Рисунок 3. Схема насаживания деталей на вал.

Таблица 1. Геометрические параметры валов

Определяют ширину настила, выбирают тяговый элемент и находят мощность электродвигателя.

Рис. Поперечное сечение сыпучего груза, расположенного на настиле пластинчатого конвейера: а - без бортов; б - с бортами; в - с неподвижными бортами.

При определении ширины плоского настила без бортов слой груза в нем имеет в сечении форму треугольника (рис. а). Площадь поперечного сечения груза (м 2) определится как
F 1 = C 1 *b*h 1 /2 = C 1 *b 2 *tg(φ 1)/4 = 0,18*B 2 н *С 1 *tg(φ 1) (1)
где b - ширина основания груза, лежащего на настиле; b = 0,85В н; В н - ширина настила, м; h 1 - высота слоя груза, м; С 1 - коэффициент, учитывающий уменьшение площади поперечного сечения груза при его поступлении на наклонный участок транспортера (табл.); φ 1 - угол при основании треугольника; φ 1 = 0,4*φ; φ - угол естественного откоса.

Значения коэффициента С 1 для пластинчатых конвейеров

Используя формулу Q=3,6*F*p м *υ, производительность (т/ч) пластинчатого конвейера с учетом формулы (1) можно записать как Q = 3,6*F 1 p м υ = 0,648*B н 2 *С 1 *р м *υ*tg(φ).

Тогда ширина настила без бортов будет (м)
B = √(Q/(0,648*С 1 *р м *υ*tg(φ)))

При настиле с бортами (как подвижными, так и неподвижными, (рис. б, в) площадь поперечного сечения груза на настиле складывается из площадей
F = F 2 + F 3 = B нб h 2 C 1 /2 + B нб h 3

При коэффициенте заполнения желоба, образованного настилом и бортами (ψ = h 3 /h), который принимают равным 0,65...0,80, будем иметь (м 2)
F = 0,26*B 2 нб *C 1 *tg(φ 1)+B нб *h*ψ

Используя эту и формулу Q=3,6*F*p м *υ , получим выражение для определения массовой производительности (т/ч) пластинчатого конвейера, имеющего настил с бортами,
Q = 3,6*F*p м υ = 0,9*В нб *p м *υ*

Из этой формулы можно определить ширину настила, задавшись всеми необходимыми параметрами и высотой борта h. Решая квадратное уравнение, получим (м)

Можно, задавшись B нб, определить h. Полученные значения ширины настила и высоты бортов округляют до ближайших больших по государственному стандарту, а скорость тягового элемента пересчитывают. Ширину настила при транспортировании штучных грузов выбирают в зависимости от габаритов груза так же, как и для ленточных.

Скорость тягового элемента при определении геометричс ских параметров пластинчатого конвейера принимают в пределах 0,01...1,0 м/с, так как его работа с большими скоростями приводит к значительному увеличению динамических усилий.

Тяговый расчет пластинчатого конвейера выполняют аналогично расчету ленточного. Однако ввиду того что закон Эйлера к приводу цепного конвейера неприменим, при его расчете необходимо задаться величиной минимального натяжения тягового элемента. Обычно рекомендуют принимать S min = 1000...3000 Н.

Сопротивления перемещению тягового элемента с прямым настилом и движущимися бортами определяют по выражениям (W пр =(q+q k)gL(fcosα±sinα)) или (W пр =g(q+q k)(ω 1 L г ±H)). Величина нагрузки q 0 для пластинчатых транспортеров
q 0 =(q+q k), где q k - сила тяжести 1 м тягового элемента с настилом. Величину q k (кг) ориентировочно можно определить по выражению
q k =60В н +А п где коэффициент А п принимают по таблице 10.

Коэффициент сопротивления движению ходовых катков по направляющим можно вычислить по формуле или выбрать по таблице

Примечание. Меньшие значения относятся к тяжелым цепям с катками увеличенного диаметра.

В конвейерах с неподвижными бортами (рис. б), перемещающих сыпучие грузы, необходимо учитывать дополнительные сопротивления, возникающие от трения груза о борта. Рекомендуется следующее выражение для определения этих сопротивлений (Н):
W б = fh 2 p м gK б l б

где f - коэффициент трения груза о стенки борта; K б - коэффициент, учитывающий уменьшение горизонтального давления от слоя груза на стенки бортов; K б =υ+l,2/l+sinφ; l б - длина бортов, м.

Далее выбирают тип тягового элемента, определяют размеры звездочек, мощность электродвигателя. При выборе типа цепи следует учесть, что если передача тягового усилия осуществляется двумя цепями, то тяговое усилие (Н) на одну цепь определяют с учетам неравномерности распределения его между цепями: S ст1 =1,15S ст /2

При скорости транспортирования более 0,2 м/с цепь следует подбирать по полному расчетному усилию с учетом динамических нагрузок по формуле (Sp=S+m60υ 2 /z 2 t ц).

Введение

Пластинчатые конвейеры предназначены для перемещения в горизонтальной плоскости или с небольшим наклоном (до 35 град) тяжелых (500 кг и более) штучных грузов, крупнокусковых, в т.ч. острокромчатых материалов, а также грузов, нагретых до высокой температуры. Пластинчатые конвейеры, стационарные или передвижные имеют те же основные узлы, что и ленточные.

Грузонесущий орган - металлический, реже деревянный, пластмассовый настил-полотно, состоящий из отдельных пластин, прикрепленных к 1 или 2 тяговым цепям (втулочно-роликовым). Настил может быть плоским, волнистым или коробчатого сечения, без бортов или с бортами. Тяговые цепи огибают приводные и натяжные звездочки, установленные на концах рамы. Различают пластинчатые конвейеры общего назначения (основной тип) и специальные Для увеличения производительности конвейеры с плоским настилом дополняют неподвижными бортами. Типовые пластинчатые конвейеры имеют производительностью до 2000 т/ч. Отдельный вид пластинчатых конвейеров, получивший наибольшее распространение в России в последние 15-20 лет, это конвейер с модульной лентой. Лента может быть как пластиковой, так и стальной. Широкий спектр выпускаемых лент определяет и большой диапазон их применения: от межоперационного транспорта и подачи продукта непосредственно до станка, до применения в пищевой промышленности, а также в сфере торговли.

1. Описание конструкции

Рисунок 1. Схема проектируемого конвейера:

Oсновные сборочные единицы пластинчатого конвейера: пластинчатое полотно, ходовые ролики, тяговый орган и натяжное устройство. Пластины полотна, имеющие в поперечном сечении прямоугольную или трапецеидальную форму, выполняют штампованными; толщина пластин для транспортирования угля 3-4 мм, для крупнокусковой скальной горной породы массы 6-8 мм. Xодовые ролики крепят к пластинам c помощью коротких консольных или сквозных осей. B качестве тягового органа, на котором закреплены пластины, применяют 1 или 2 пластинчатые или круглозвенные цепи. Изгибающийся конвейер имеет одну круглозвенную цепь. Приводная концевая станция включает электродвигатель, муфту, редуктор и приводной вал c ведущей звёздочкой.

Bозможна установка промежуточных приводов гусеничного типа, y которых на приводной цепи закреплены кулаки, взаимодействующие co звеньями тяговой цепи конвейера. Hатяжное устройство, обычно расположено в хвостовой части конвейера. Достоинства пластинчатого конвейера: возможность транспортирования абразивной горной массы по криволинейной трассе с малыми радиусами закруглений; меньшие сопротивления перемещению и расход энергии, чем в скребковых конвейерах; возможность установки промежуточных приводов, что позволяет увеличить длину конвейера в одном составе.

Недостатки: высокая металлоёмкость, сложная конструкция пластинчатого полотна и трудность его очистки от остатков влажной и липкой горной массы, деформация пластин в процессе эксплуатации, что вызывает просыпание мелких фракций.

2. Расчет пластинчатого конвейера

2.1 Определение ширины конвейера

Для расчета принимаем конвейер с волнистым полотном с бортами.

Ширину конвейера определяем по формуле:

где Q = 850 т/час - производительность конвейера;

1,5 м/с - скорость движения полотна;

2,7 т/м 3 - плотность транспортируемого груза;

K в =0,95 - коэффициент, учитывающий угол наклона конвейера;

45 о - угол естественного откоса груза в покое;

h = 0.16 м - высота бортов полотна, выбираем из номинального ряда;

0.7 - коэффициент использования высоты бортов

Коэффициент K в определяем по формуле:

10 о - угол наклона конвейера.

Подставляем полученные значения в формулу (1.1)

Для транспортируемого материала, содержащего крупные куски до 10%

общего груза должно выполняться условие:

a max = 80 мм - наибольший размер крупных кусков.

Условие выполняется.

Окончательно выбираем ширину полотна из номинального ряда B = 400 мм

2.2 Определение нагрузок на транспортную цепь

Предварительно принимаем в качестве тягового органа конвейера

пластинчатую цепь типа ПВК (ГОСТ 588-81).

Погонную нагрузку от транспортируемого груза определяем по формуле:

Погонную нагрузку от собственного веса движущихся частей (полотна с цепями) определяем по формуле:

A = 50 - коэффициент, принимаемый в зависимости от ширины полотна вида груза

Минимальное натяжение цепей для данного конвейера может быть в точках 1 или 3 (рис. 1). Минимальное натяжение будет в точке 3 если будет соблюдаться условие:

0.08 - коэффициент сопротивления движению ходовой части на

прямолинейных участках

Условие не выполняется, следовательно минимальное натяжение будет в точке 1.

Принимаем минимальное натяжение цепей S min = S 1 = 1500 Н. Методом обхода по контуру по ходу полотна определяем натяжения в точках 1..6 (рис. 1) по методике, аналогичной .

k = 1.06 - коэффициент увеличения натяжения цепи при огибании звездочки

Рисунок 2. Диаграмма натяжения тягового органа

3. Расчет элементов конвейера

3.1 Расчет и подбор электродвигателя

Тяговое усилие привода определяю по формуле:

где k = 1.06 - коэффициент увеличения натяжения цепи при огибании

звездочки

Установочную мощность электродвигателя определяю по формуле:

где = 0.95 - КПД привода

k з = 1.1 - коэффициент запаса мощности

Принимаем электродвигатель с повышенным пусковым моментом серии 4А

тип двигателя - 4АР200L6УЗ;

мощность N = 30 кВт;

частота вращения n дв = 975 об/мин;

маховый момент GD 2 = 1.81 кг м 2 ;

масса m = 280 кг.

присоединительный диаметр вала d = 55 мм.

3.2 Расчет и выбор редуктора

Делительный диаметр приводных звездочек определяем по формуле:

где t - шаг приводной цепи;

z - число зубьев звездочки;

Предварительно принимаем t = 0.2 м и z = 6.

Частоту вращения звездочек определяем по формуле:

об/мин. (3.4)

Передаточное число редуктора определяем по формуле:

Крутящий момент на выходном валу редуктора определяем по формуле:

Исходя из выше определенных величин принимаем двухступенчатый цилиндрический редуктор

тип редуктора - 1Ц2У-250;

передаточное число u = 25;

номинальный крутящий момент на выходном валу при тяжелом режиме M кр = 6300 Нм;

масса m = 320 кг.

Входной и выходной валы имеют конические присоединительные концы под муфты (рис. 3), их основные размеры приведены в таблице 1.

Рисунок 3. Схема насаживания деталей на вал.

Таблица 1. Геометрические параметры валов

3.3 Расчет и подбор тяговой цепи

Расчетное усилие в цепи определяем по формуле:

Динамическую нагрузку на цепи определяем по формуле:

где = 1.0 - коэффициент, учитывающий уменьшение приведенной массы движущихся частей конвейера, выбирается согласно при L > 60 м.

Подставляя найденные значения в формулу (3.7) получаем:

Разрывное усилие цепи определяем по формуле:

Исходя из выше определенных величин принимаем пластинчатую цепь

тип цепи - М450 (ГОСТ 588-81);

шаг цепи t = 200 мм;

разрывное усилие S разр. = 450 кН.

Для проверки цепи на прочность произведём расчет нагрузки на цепь в момент пуска конвейера.

Максимальное усилие в цепи при пуске конвейера определяем по формуле:

где S д.п - динамическое усилие цепи при пуске.

Динамическое усилие цепи при пуске определяем по формуле

где m k - приведенная масса движущихся частей конвейера;

Угловое ускорение вала электродвигателя.

Приведенную массу движущихся частей конвейера определяю по формуле

где k y = 0.9 - коэффициент, учитывающий упругое удлинение цепей

k u = 0.6 - коэффициент, учитывающий уменьшение средней скорости

вращающихся масс по сравнению со средней скоростью.

Gu = 1500 кгс - вес вращающихся частей конвейера (без привода), принимаем согласно

Угловое ускорение вала электродвигателя определяем по формуле:

рад/с 2 , (3.13)

где I пр - момент инерции движущихся масс конвейера, приведенный к валу двигателя.

M п.ср - определяется по формуле:

M п.ст - определяется по формуле:

Момент инерции движущихся масс конвейера, приведенный к валу двигателя определяем по формуле:

H м с 2 , (3.16)

где I р.м - момент инерции ротора электродвигателя и втулочно-пальцевой муфты, определяется по формуле:

H м с 2 , (3.17)

где I м = 0.0675 - момент инерции втулочно-пальцевой муфты.

Подставляя значения в формулы 3.10… 3.17 получаем максимальное усилие в цепи при пуске конвейера.

3.4 Расчет натяжного устройства

Принимаем натяжное устройство винтового типа.

Величина хода натяжного устройства зависит от шага цепи и определяется по формуле

Общую длину винта принимаем L об = L+0.4 = 0.8 м.

Принимаем материал для винта - сталь 45 с допускаемым напряжением на срез у ср = 100 Н/мм 2 и пределом текучести Т = 320 Н/мм 2 . Тип резьбы выбираю прямоугольный (ГОСТ 10177-82).

Принимаем материал для гайки - бронзу Бр. АЖ9-4 с допускаемым напряжением на срез у ср = 30 Н/мм 2 , на смятие у см = 60 Н/мм 2 , на разрыв Р = 48 Н/мм 2 . Тип резьбы тот же.

Средний диаметр резьбы винта определяем по формуле:

где = 2 - отношение высоты гайки к среднему диаметру

[p] = 10 Н/мм 2 - допускаемое напряжение в резьбе, зависящее от трущихся материалов, при трении стали по бронзе [p] = 8…12 Н/мм 2 ;

K = 1.3 - коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки натяжных витков

Внутренний диаметр резьбы определяем по формуле:

Учитывая, что длина винта большая и требуется большая устойчивость, принимаем d 1 = 36 мм.

Шаг резьбы определяем по формуле:

Уточненное значение среднего диаметра резьбы определяем по формуле:

Наружный диаметр резьбы определяем по формуле:

Угол подъема резьбы определяем по формуле:

Производим проверку надежности самоторможения, для чего должно выполняться условие:

где f = 0.1 - коэффициент трения стали по бронзе.

Условие выполняется.

Производим проверку на устойчивость.

где - коэффициент скольжения допускаемых напряжений сжатия, при расчете на устойчивость определяется как функция гибкости винта ().

[ -1 P ] - допускаемое напряжение сжатия.

Допускаемое напряжение сжатия определяем по формуле:

Н/мм 2 , (3.27)

Гибкость винта определяем по формуле:

где =2 - коэффициент приведенной длины

По известной гибкости винта нахожу = 0.22. Подставляем полученные данные в условие 2.26:

Условие выполняется.

Так как винт работает на растяжение, то проверку на устойчивость производить не обязательно.

Производим проверку винта на прочность, условие прочности:

где (определено выше);

M 1 - момент трения в резьбе (Н мм);

M 2 - момент трения в пяте (упоре) (Н мм)

Момент трения в резьбе определяем по формуле:

Момент трения в пяте определяю по формуле:

где d n = 20 мм - диаметр пяты, принимается меньше d 1 .

Подставляем полученные данные в условие 3.29:

Условие выполняется.

Высоту гайки определяем по формуле:

Количество витков резьбы в гайке определяем по формуле:

Производим проверку прочности резьбы гайки на срез, условие прочности:

Условие выполняется

3.5 Расчет валов

Приводной вал

В качестве материала вала принимаем сталь 45, предел прочности

В = 730 Н/мм 2 , пределы выносливости: - 1 = 0.43 B = 314 Н/мм 2 , -1 = 0.58 - 1 = 182 Н/мм 2

Ориентировочный минимальный диаметр вала определяю из расчета только на кручение по формуле:

где M = 5085 Нм - крутящий момент на валу

25 Н/мм 2 - допускаемое напряжение на кручение для стали 45

Из стандартного ряда (ГОСТ 6636-69 R40) выбираем ближайшее значение диаметра d пв = 100 мм. Принимаем этот диаметр под подшипники. Под крепление приводных звездочек принимаем диаметр d = 120 мм. Ширину ступицы приводной звездочки определяем исходя из необходимой длины шпонки для передачи вращающего момента.

Длину шпонки определяем из условия смятия и прочности:

где l - длина шпонки, мм;

d - диаметр вала в месте установки шпонки, мм;

h, b, t 1 , - размеры поперечного сечения шпонки, мм

См - допустимое напряжение смятия, для стальных ступиц 100-120 Н/мм 2 .

Также, исходя из условия 3.35 определяем параметры шпонки для присоединительного конца вала, диаметр которого принимаем d = 95 мм и длину l = 115 мм. Значения всех геометрических размеров шпонок заносим в таблицу 2.

Таблица 2. Геометрические параметры валов

* Применяем две шпонки, расположенные под углом 180 о.

Исходя из длины шпонок под приводные звездочки, длину ступиц последних выбираем l ст = 200 мм.

Расчетная схема приводного вала и эпюра изгибающих моментов имеет вид

Рисунок 4.эпюры моментов

где R 1 и R 2 - реакции опор в подшипниках, Н;

P - нагрузка на звездочки, определяется по формуле:

В связи с симметричностью схемы и нагрузок реакции опор

R 1 = R 2 = P = 13495 Н.

Вал натяжного устройства

Расчет производим аналогично п. 2.5.1.

В качестве материала вала принимаем сталь 45 (диаметр заготовки более 100 мм), предел прочности В = 730 Н/мм 2 , пределы выносливости: - 1 = 0.43 B = 314 Н/мм 2 , -1 = 0.58 - 1 = 182 Н/мм 2

Диаметр вала конструктивно принимаем 0.8 от диаметра приводного вала d = 80 мм

Расчетная схема вала аналогична рис. 4.

Принимаем этот диаметр под подшипники. Под крепление приводных звездочек принимаем диаметр d = 100 мм. Ширину ступицы приводной звездочки принимаем конструктивно.

3.6 Выбор подшипников

Так как при монтаже на раме конвейера отдельно стоящих корпусов подшипников имеет место нарушение их соосности и перекос вала выбираем шарикоподшипники радиальные сферические двухрядные 1320 (ГОСТ 5720-75 и 8545-75) со следующими параметрами:

d = 100 мм (внутренний диаметр)

D = 215 мм (наружный диаметр)

B = 47 мм (ширина)

C = 113 кН (Динамическая грузоподъемность)

Проверяем подшипники по долговечности, которую определяю по формуле:

где n = 39 об/мин - частота вращения вала;

P э - эквивалентная нагрузка на подшипник, при условии отсутствия осевых нагрузок определяется по формуле:

где V = 1 - коэффициент, учитывающий вращение колец

K T = 1 - температурный коэффициент

K = 2.0 - коэффициент нагрузки

ч. Долговечность достаточна

Так как при монтаже на раме конвейера отдельно стоящих корпусов подшипников имеет место нарушение их соосности и перекос вала выбираю шарикоподшипники радиальные сферические двухрядные 1218 (ГОСТ 5720-75 и 8545-75) со следующими параметрами:

d = 800 мм (внутренний диаметр)

D = 160 мм (наружный диаметр)

B = 30 мм (ширина)

C = 44.7 кН (Динамическая грузоподъемность)

ч. Долговечность достаточная.

По произведённым расчётам определяем, что подшипники будут работать в течении всего срока эксплуатации.

3.7 Расчет и выбор тормозного устройства и муфт

При отключении конвейера в нагруженном состоянии из за наклона части конвейера вес груза создаст усилие, направленное в сторону противоположную движению полотна. Это усилие определяем по формуле

Отрицательный значение силы означает, что сила трения элементов конвейера выше силы скатывания груза, а следовательно нет необходимости в применении тормозного устройства.

Для передачи момента от электродвигателя ко входному валу редуктора принимаем упругую втулочно-пальцевую муфту типа МУВП (ГОСТ 21424-75) с расточками полумуфт под вал двигателя (d дв = 55 мм) и под входной вал редуктора (конусная расточка d р1 = 40 мм).

Момент подводимый к валу электродвигателя равен отношению момента на выходном валу редуктора к передаточному числу редуктора M дв = 203.4 Нм.

С учетом запаса и габаритных размеров принимаем муфту с номинальным крутящим моментом M кр = 500 Нм, при этом максимальный (габаритный) диаметр муфты D = 170 мм, максимальная длинна L = 225 мм, количество пальцев n = 8, длинна пальца l = 66 мм, присоединительная резьба пальца М10.

Для передачи момента от выходного вала редуктора к приводному валу принимаю зубчатую муфту типа МЗ (ГОСТ 5006-83) с конусной расточкой (исполнение К d р2 = 90 мм) для присоединения к выходному валу редуктора. Расточка муфты для присоединения к приводному валу цилиндрическая d = 95 мм с двумя шпоночными канавками.

Выбираем муфту с номинальным крутящим моментом M кр = 19000 Нм.

3.8 Расчет звездочек

Известные данные для расчёта:

делительный диаметр звездочек d e = 400 мм;

количество зубьев z = 6;

шаг зубьев t = 200 мм.

диаметр роликов цепи D ц = 120 мм.

Диаметр наружной окружности определяем по формуле:

где К=0.7 - коэффициент высоты зуба

Диаметр окружности впадин определяем по формуле:

Смещение центров дуг впадин определяем по формуле:

e = 0.01. 0.05 t = 8 мм. (3.42)

Радиус впадин зубьев определяем по формуле:

r = 0.5 (D ц - 0.05t) = 50 мм. (3.44)

Радиус закругления головки зуба определяем по формуле:

Высоту прямолинейного участка профиля зуба определяю по формуле:

Ширину зуба определяю по формуле:

b f = 0.9 (50 - 10) - 1 = 35 мм. (3.47)

Ширину вершины зуба определяю по формуле:

b = 0.6b f = 21 мм. (3.48)

Диаметр венца определяю по формуле:

где d 5 = 150 мм - диаметр реборды катка цепи;

h = 70 мм - ширина пластины цепи.

3.9 Расчет конструктивных элементов конвейера

В качестве несущей опоры для катков цепи выбираем швеллер 12 по ГОСТ 8240-89 с моментом сопротивления изгибу W x = 8.52 см 3 . Несущий швеллер опирается на сварные рамы, определяем расстояние между рамами:

Максимально допустимый изгибающий момент для швеллера 12 определяем по формуле:

С учетом того, что вся нагрузка распределяется на два швеллера максимальную длину пролета определяем по формуле

Радиус изгиба на переходе конвейера из наклонного участка в горизонтальный, исходя из шага цепи, принимаем R = 3 м.

Заключение

пластинчатый конвейер подшипник электродвигатель

Выполнив курсовой проект мы спроектировали цепной, пластинчатый конвейер со следующими параметрами:

Производительность Q =850 т/час;

Скорость движения полотна = 1,5 м/с;

Длина конвейера l = 90 м;

Длина горизонтального участка l г = 25 м;

Угол наклона конвейера в = 10 o ;

Плотность транспортируемого груза = 2,7 т/м 3

Также рассчитали его основные элементы, проверили их на прочность и на долговечность.

Библиографический список

1. Барышев А.И., Стеблянко В.Г., Хомичук В.А. Механизация ПРТС работ. Курсовое и дипломное проектирование транспортирующих машин: Учебное пособие/ Под общей редакцией А.И. Барышева - Донецк: ДонГУЭТ, 2003 - 471 с., ил.

2. Барышев А.И., Механизация погрузочно-разгрузочных, транспортных и складских работ в пищевой промышленности. Часть 2. Транспортирующие машины. - Донецк: ДонГУЭТ, 2000 - 145 с.

3. Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин, М.: Машиностроение, 1979. - 351 с.

4. Ануфриев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя в трех томах, М.: Машиностроение, 2001.

5. Яблоков Б.В., Белов С.В Методические указания к курсовому проекту по подъемно-транспортным устройствам (пластинчатые конвейеры), Иваново, 2002 г.

Подобные документы

Расчет параметров горизонтального пластинчатого цепного конвейера. Выбор типа конвейера и типа настила. Определение нагрузок на транспортную цепь. Расчет и подбор редуктора. Расчет приводного вала, натяжного устройства, винта натяжного устройства.

курсовая работа , добавлен 13.08.2015


Проектирование привода пластинчатого конвейера по заданным параметрам. Кинематический и силовой расчет привода. Выбор электродвигателя и редуктора. Расчет открытой зубчатой передачи. Компоновка вала приводных звездочек. Расчет комбинированной муфты.

курсовая работа , добавлен 22.10.2011


Расчет пластинчатого конвейера, транспортирующего руду: определение ширины настила, максимального натяжения цепей, общего тягового усилия, мощности привода, статического тормозного момента, хода натяжного устройства, винта на сжатие, выбор подшипников.

курсовая работа , добавлен 28.07.2010


Конструктивные размеры корпуса редуктора. Прочностной расчет валов. Расчет привода пластинчатого конвейера, состоящего из электродвигателя, цилиндрического редуктора и цепной передачи. Проверка прочности шпоночных соединений. Посадка деталей редуктора.

курсовая работа , добавлен 20.12.2014


Определение основных параметров конвейера. Выбор типа настила и определение его ширины. Определение мощности и выбор двигателя. Приближенный тяговый расчет. Определение расчётного натяжения тягового элемента. Выбор тормоза, муфт и натяжного устройства.

курсовая работа , добавлен 20.05.2015


Проектирование привода пластинчатого конвейера, составление его кинематической и принципиальной схемы, выбор подходящего электродвигателя. Определение общего передаточного числа и разбивка его по ступеням. Расчет ступеней редуктора и цепной передачи.

курсовая работа , добавлен 26.07.2009


Определение основных параметров наклонного пластинчатого конвейера и расчет его конструкционных параметров. Анализ прочности наиболее ответственных элементов конвейера, оценка нагрузок на валы, выбор двигателя и редуктора и проект натяжного устройства.

курсовая работа , добавлен 03.11.2010


Проектирование привода пластинчатого конвейера для транспортировки сырья со склада фабрики в цех, состоящего из электродвигателя, клиноременной передачи, цилиндрического прямозубого редуктора, зубчатой муфты, приводного вала и приводных звездочек.

курсовая работа , добавлен 09.08.2010


Подъемно-транспортные установки в промышленности. Описание работы ленточного конвейера, основные характеристики, производительность. Расчет ленточного конвейера, расчет вала приводного барабана, винта натяжного устройства на растяжение, тяговый расчет.

курсовая работа , добавлен 10.01.2010


Применение пластинчатых конвейеров. Подробный анализ составляющих на примере горизонтального пластинчатого конвейера. Расчет пластинчатого конвейера. Сопротивление движению ходовых катков по направляющим. Величина тягового усилия, выбор электродвигателя.

4. Подробный тяговый расчет

5. Определение расчетного натяжения тягового элемента

7. Расчет и выбор редуктора

8. Выбор тормоза

9. Выбор муфт

10. Расчет приводного вала

11. Расчет оси натяжной станции

11.1 Расчет открытой зубчатой передачи

12.1 Расчет пружины

12.2 Расчет натяжных винтов

Литература

Введение

Высокопроизводительная работа современного предприятия невозможна без правильно организованных и надежно работающих средств транспорта. При переработке больших объемов груза целесообразно применять устройства и машины непрерывного действия. К ним относятся конвейеры различных видов и различного назначения. Конвейеры являются составной и неотъемлемой частью многих современных технологических процессов – они устанавливают и регулируют темп производства, обеспечивают его ритмичность, способствуют повышению производительности труда и увеличению выпуска продукции. Транспортирующие машины непрерывного действия являются исключительно важными и ответственными звеньями оборудования современного предприятия, от действия которых во многом зависит успех его работы. Эти машины должны быть надежными, прочными, долговечными, удобными в эксплуатации и способными работать в автоматическом режиме.

В курсовом проекте спроектирован наклонный пластинчатый конвейер, производительностью 400 т/ч с длиной горизонтальной части 50 метров и наклонной части 20 метров, предназначенный для транспортировки мелких деталей навалом.

В конструкторской части изображены привод, натяжное устройство, загрузочный бункер и общий вид конвейера.

Были произведены необходимые расчеты, среди которых расчет конструкционных параметров конвейера (ширина настила, диаметры валов и др.), расчет на прочность всех наиболее ответственных элементов конвейера, определение нагрузок на валы, выбор двигателя и редуктора, расчет натяжного устройства и другие расчеты.

1. Определение основных параметров

Определим характеристики транспортируемого груза.

Средний размер куска мелких деталей ; насыпная плотность груза ; угол естественного откоса груза в покое , а в движении ; коэффициент трения груза по стальному настилу ; угол трения груза о металлический настил .

Для заданных условий выбираем двухцепной конвейер общего назначения с длиннозвенными тяговыми пластинчатыми цепями и звездочками с малым числом зубьев. С учетом этого принимаем скорость конвейера .

Объемная производительность, соответствующая расчетной производительности , составляет

2. Выбор типа настила и определение его ширины

С учетом параметров груза и выбираем бортовой настил, так как для транспортирования насыпного груза пригодны только конвейеры с бортовым настилом.

Определим конструкцию настила.

При гладком настиле ;

Условие не выполняется

При волнистом настиле

Условие выполняется, следовательно, выбираем бортовой волнистый настил среднего типа (рис. 1).

Рис. 1. Волнистый бортовой настил.

Определим высоту бортов. . Принимаем

Находим требуемую ширину настила.

где - производительность, т/ч;

Скорость конвейера, м/с;

Угол естественного откоса груза (щебня) в покое;

Коэффициент угла наклона конвейера, ;

Высота слоя груза у бортов, м;

- коэффициент использования высоты борта .

Так как груз среднекусковой, то проверка настила по гранулометрическому составу груза не требуется.

Из ряда ГОСТ 22281-76 принимаем ближайшее большее значение ширины настила .

3. Приближенный тяговый расчет

где - начальное натяжение цепи, Н;

Линейная нагрузка от ходовой части конвейера, Н/м;

Для металлического

настила .

А – эмпирический коэффициент

Коэффициент сопротивления движению ходовой части на прямолинейных участках.

Для катков на подшипниках качения ;

Определим разрывное усилие

По найденному усилию выбираем цепь по ГОСТ 588-81 М450 с максимальной разрушающей нагрузкой 450 кН, шагом .

а) Выбор коэффициентов сопротивления движению полотна

С учетом эксплуатации в средних условиях по таб. 2.6 принимаем коэффициент сопротивления движению на подшипниках скольжения . Коэффициенты сопротивления при огибании отклоняющих устройств: при угле перегиба и при .

б) Определение точки с наименьшим натяжением тягового элемента

Наименьшее натяжение тягового элемента будет в нижней точке 2 наклонного участка, т. к.

в) Определяем натяжения в характерных точках трассы. Наименьшее натяжение тягового элемента будет в нижней точке 2 (рис. 2).

Рис. 2. Трасса конвейера

Принимаем натяжение в точке 2 . При обходе трассы от точки 2 по направлению движения полотна определяем:

Для определения натяжений в т. 1 производим обратный обход:

Определение расчетного натяжения тягового элемента

По аналогии с применяемыми конструкциями принимаем тяговый элемент, состоящий из двух параллельно расположенных пластинчатых цепей с шагом ; приводную звездочку с числом зубьев .

.

При заданной схеме трассы конвейера максимальное натяжение тягового элемента .

Определяем динамическое усилие по формуле (2.88)

где - коэффициент, учитывающий интерференцию упругих волн; - коэффициент участия в колебательном процессе массы перемещаемого груза ( при ); - коэффициент участия в колебательном процессе ходовой части конвейера ( при общей длине горизонтальных проекций ветвей конвейера );

Масса груза, находящегося на конвейере, кг;

Масса ходовой части конвейера, кг;

Число зубьев приводной звездочки;

Шаг тяговой цепи, м.

Тогда получим:

Так как разрывная нагрузка меньше, чем у выбранной цепи, то окончательно останавливаемся на М1250.

6. Определение мощности и выбор двигателя

Тяговое усилие на приводных звездочках

При коэффициенте запаса и КПД привода мощность двигателя

По полученному значению мощности выбираем двигатель серии 4А280S6У3:

,.

Определяем крутящий момент на приводном валу

.

7. Расчет и выбор редуктора

Определяем частоту вращения приводного вала

.

Диаметр звездочки

.

Определяем передаточное число привода

.

Т.к. передаточное число велико, то требуется дополнительная понижающая передача. В качестве дополнительной передачи применяем открытую одноступенчатую зубчатую передачу. Рекомендуемое передаточное число такой передачи не более 5.

Следовательно

.

8. Выбор тормоза

Тормоз устанавливаем на приводном валу, что в значительной мере уменьшает величину тормозного момента.

Определяем тормозной момент(3.81)

где - момент на приводном валу,

Определим момент звездочки

Делительный диаметр звездочки.

Выбираем тормоз колодочного типа ТКГ с электрогидравлическими толкателями ТКГ – 300.

9. Выбор муфт

Между электродвигателем и редуктором устанавливаем упругую втулочно–пальцевую муфту. Номинальный момент муфты равен крутящему моменту на приводном валу электродвигателя

Расчетный момент муфты

Выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую с тормозным шкивом МУВП – Т 710, с номинальным крутящим моментом 710 Нм и диаметром тормозного шкива 300мм.

10. Расчет приводного вала

Приводной вал испытывает изгиб от поперечных нагрузок, создаваемых натяжением цепи и кручения от момента, передаваемого на вал приводом.

Определяем момент:

.

Максимальный изгибающий момент:

Изгибающий момент перед ступицей:

Определим диаметр ступицы:

Определим диаметр цапфы:

С учетом рассчитанных данных конструируем вал, назначая диаметры по нормальному ряду размеров. В целях унификации принимаем диметры вала в опорах одинаковыми и равными большему: 200мм.

Материал вала - сталь 45:

Определяем диаметр сечения вала под звездочками

С учетом ослабления сечения шпоночным пазом увеличиваем диаметр вала на 10%

Принимаем диаметр вала под звездочками равный 120мм.

Т.к. общее передаточное число велико и равно 100, то требуется дополнительная понижающая передача, устанавливаемая между редуктором и приводным валом. В качестве дополнительной передачи применяем открытую одноступенчатую зубчатую передачу. Рекомендуемое передаточное число такой передачи не более 5.

Примем диаметр делительной окружности шестерни , минимальное число зубьев шестерни .

Модуль зубчатого зацепления

Примем мм;

Диаметр делительной окружности подвенцовой шестерни

Число зубьев зубчатого венца

Диаметр делительной окружности зубчатого венца

что приемлемо по габаритам.

Межосевое расстояние

Ширина зубчатого венца

где 0,1–0,4 - коэффициент ширины зубчатых колес.

12. Расчет натяжного устройства

Выбираем пружинно-винтовое натяжное устройство, т.к. длина конвейера более 20метров.

Определение усилия натяжки и хода натяжного устройства.

Усилие натяжки равно

Ход натяжного устройства назначаем в соответствии с рекомендациями 1,5 шага цепи

12.1 Расчет пружины

Рис.3. 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 диаметр, м;

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

где - модуль сдвига,

Рабочий ход пружины.

Определяем общее число витков с учетом шлифовки торцов пружины при образовании опорных поверхностей:

витков.

Длина пружины до соприкосновения витков

Длина пружины в ненагруженном состоянии

Наружный диаметр пружины

Внутренний диаметр пружины

Шаг витков

.

12.2 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 сжимающим усилием, следовательно,

,

где - напряжения, возникающие в материале винта, Па;

Предельно допустимые напряжения сжатия, Па

;

Площадь поперечного сечения винта по внутреннему

диаметру резьбы, Н.

.

Принимаем внутренний диаметр резьбы винта равный 50мм.

Литература

1. Конвейеры: Справочник/Р. А. Волков, А. Н. Гнутов, В.К. Дьячков и др. Под общ. ред. Ю.А. Пертена. Л.: Машиностроение, Ленинградское отд-ние, 1984. 367 с.

2. Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины: Учеб. пособие для машиностроительных вузов. – 3–е изд. , перераб. – М. : Машиностроение, 1983. – 487 с., ил.

3. Зенков Р. Л. и др. Машины непрерывного транспорта: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности "Подъемно-траспортные машины и оборудование"/Р. Л. Зенков, И. И. Ивашков, Л. Н.Колобов, - 2 – е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1987. – 432 с.: ил.

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя. Изд. 4-е, переработанное и доп. Кн. 2.М., "Машиностроение". 576 с.

5. Шубин А. А. Расчет пластинчатого конвейера: Методические указания. – Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. – 28с.

Рассчитать пластинчатый горизонтальный конвейер при заданной производительности Q = 130 т/ч (см. рис. 8.1, а ) для перемещения штучных грузов плотностью r = 0,95 т/м 3 с размером по диагонали 700 мм, массой т = 180 кг. Длина конвейера L = 45 м. Разгрузка - в конце загруженной ветви. Условия работы - средние.

Исходя из размеров груза выбираем по формуле (8.2) ширину настила В = 700 + 100 = 800 мм.

По ГОСТ 22281-76 (табл. 8.2) принимаем ширину настила В = 800 мм. По табл. 8.6 принимаем шаг цепи t = 400 мм. В соответствии с данными табл. 8.3 и 8.7 принимаем скорость ходовой части u = 0,2 м/с.

В качестве тягового органа предварительно принимаем (см. параграф 4.4) две пластинчатые катковые с ребордами на катках (тип 4) разборные цени со сплошными валиками (исполнение 2) и разрушающей нагрузкой (табл. III.1.11) F разр = 112 кН. Номер цепи - M112, обозначение цепи:

Цепь тяговая М112-4-400-2 ГОСТ 588-81.

Погонная масса груза, согласно (5.12), q = Q /(3,6u ) = 130/(3,6 ´ 0,2) = = 180 кг/м.

Из формулы (5.11) найдем шаг расположения грузов на настиле t г = m /q = = 180/180 = 1 м.

Приближенно погонная масса ходовой части конвейера по формуле (8.8) q х.ч » 60×0,8 + 45 = 93 кг/м, где для легкого груза (r<1) из табл. 8.13 принят К = 45.

Из табл. 8.12 выбираем коэффициент сопротивления движению w = 0,l (диаметр валика цепи - менее 20 мм).

Приняв наименьшее натяжение цепей в точке их сбегания с приводных звездочек F min = F 1 = 1000 Н (см. параграф 5.2), найдем из формулы (8.6) тяговую силу конвейера (F 6 и F п.р равны нулю):

Определим натяжение в характерных точках конвейера методом обхода по контуру и уточним значение F 0 . Обход начинаем от точки с наименьшим натяжением F min = F 1 = 1000 Н.

Сопротивление на участке холостой ветви конвейера согласно (5.22) F х = q х.ч q wL = 93×9,81×0,l×45 = 4105 H; то же, на загруженной ветви согласно (5.17) F г = (q + q х.ч) q wL = (180 + 93) 9,81×0,1×45 = 12 052 Н.

Натяжение цепей в точке набегания цепей на натяжные звездочки согласно (5.35) F 2 = F 1 + F х = 1000 + 4105 = 5105 Н.

Сопротивление на натяжных звездочках по формуле (5.26) F пов = F 2 (l,05-l) = = 0,05F 2 .

Натяжение цепей в точке сбегания с натяжных звездочек F 3 = F 2 + F пов = F 2 + + 0,05F 2 = 1,05 × 5105 = 5360 Н.

Натяжение в точке набегания загруженных ветвей цепей на приводные звездочки F 4 = F 3 + F г = 5360 + 12 052 = 17 412 Н.

Натяжение в набегающих на приводные звездочки тяговых цепях с учетом сопротивлений на поворотном пункте 4 (на приводных звездочках) F наб = F 4 ++ F 4 (k п - 1) = k п F 4 = 1,05×17 412 = 18 283 Н.

Уточненное значение тяговой силы конвейера согласно (5.37) = F наб - F 1 = 18 283 - 1000 = 17 283 Н, что отличается от полученного ранее на 4%.

Из формул (8.12) и (8.13) найдем расчетное натяжение одной цепи

Требуемая мощность двигателя по формуле (6.21) при КПД привода h = 0,94 (табл. 5.1) и коэффициенте запаса k = 1,2 Р = 1,2 ´ 3,45/0,94 = 4,41 кВт.

Из табл. III.3.1 выбираем электродвигатель 4А132М8УЗ мощностью 5,5 кВт с частотой вращения 720 мин -1 .

Частота вращения приводного вала конвейера по формуле (8.15) п п.в = 60×0,2/(6×0,4) = 5 мин -1 .

Передаточное число привода по формуле (6.23) и = 720/5 = 144.

Принимаем кинематическую схему привода, состоящую из клиноременной передачи и редуктора.

С учетом пояснений к формуле (1.101), из которых следует, что для машин непрерывного действия k р = 1, из табл. Ш.4.13 выбираем редуктор КЦ2-750, имеющий передаточное число и р = 118, с мощностью на быстроходном валу Р р = 6,5 кВт при частоте вращения этого вала п б = 600 мин -1 .

При этом передаточное число клиноременной передачи и к.п = и /и р = = 144/118 = 1,22.

Проверка двигателя на достаточность пускового момента и определение коэффициента перегрузки тягового органа при пуске конвейера выполняются аналогично расчету, изложенному в параграфе 16.1.