4.3.2. Расчет вала узла приводных звездочек

Расчет вала звездочек на прочность производиться в следующей последова­тельности: по компоновочному чертежу узла составляют расчетную схему, на которую наносят внешние силы, нагружающие вал в одной или двух взаимно перпендикулярных плоскостях X и Y. Силы на вал передаются через насажанные на них детали: звездочки, муфты, зубчатые колеса и др.

При соединении валов редуктора и звездочек муфтой к внешним нагрузкам будут относиться сила от натяжения цепи пластинчатого конвейера и сила, с ко­торой муфта воздействует на вал. Если между редуктором и валом приводных звездочек встроена дополнительная передача (цепная приводная, открытая зубчатая и др.), то к внешним нагрузкам следует отнести силу от натяжения приводной цени или силы в зацеплении зубчатой передачи, в зависимости от вида дополнительной передачи.

Сила от натяжения цепи пластинчатого конвейера в местах установки звездочкиF_НЦ

(Н), (4.32)

при двух цепях

(Н), (4.33)

Силу, с которой муфта воздействует на вал, можно принять [16]

(Н), (4.34)

где F_t – окружная сила на делительном диаметре звездочки (для цепной муфты) или зубчатого венца (для зубчатой муфты), Н.

Силы в зацеплении открытой передачи, или сила от натяжения приводной цепи определяется в процессе расчета указанных передач.

После определения реакции в опорах строят эпюры изгибающих М_Х, М_Y,и крутящего Т моментов. Устанавливают опасные сечения, исходя из эпюр моментов, размеров сечений вала и концентраторов напряжений. В опасном сечении определяют эквивалентный момент:

(Н∙мм). (4.35)

После чего определяют эквивалентные напряжения σ_Э и сравнивают их с до­пускаемыми:

(МПа), (4.36)

где d – диаметр вала в рассчитанном сечении, мм; [σ] – допускаемые напряжения, [σ] = 50...90 МПа [5].

При несоблюдении условии прочности следует увеличить диаметр вала или подобрать более прочный материал вала.

4.3.3. Расчет (подбор) подшипников вала приводных звездочек

по динамической грузоподъемности

Подшипники качения, установленные на валу приводных звездочек, подбира­ют по динамической грузоподъемности [16].

Предпочтение при выборе следует отдавать шарикоподшипникам, как более дешевым и быстроходным и только при невозможности подбора шарикоподшип­ника по величине динамической грузоподъемности следует выбирать роликопод­шипник.

Для приводного вала звездочек ревизия опор, как правило, не затруднена, поэтому не обязательно подбирать подшипник с расчетной долговечностью, равной сроку службы конвейера, но срок службы подшипника (долговечность) должен быть не менее (8...10)∙10³ ч.

4.4. Тяговый расчет конвейера

Общие сведения по тяговому расчету приведены в п. 3.2.

4.4.1. Определение натяжений в точках трассы

наклонно-горизонтального конвейера

Точки трассы, в которых определяются натяжения представлены на рис.4. Для конвейера с цепным приводом расчет начинают с точки минимального натяжения цепи, которое обычно принимают F₀ = 500...3000 Н [8].

У горизонтальных цепных конвейеров точка минимального натяжения цепи F₀ расположена в месте сбегания цепи с приводной звездочки. У крутонаклонных и вертикальных конвейеров (элеваторов) точка F₀ расположена внизу у натяжного органа. Для пластинчатого конвейера (см. рис.4) наименьшее натяжение цепи возможно в точке 1 при условии

(4.37)

и в точке 3 при условии

, (4.38)

где q₀ – линейная нагрузка от массы ходовой части конвейера, Н/м (см. п. 4.2.5.), Н – высота подъема груза, м; L_1-2 – длина горизонтального участка нижней ветви конвейера от приводной звездочки до точки перегиба конвейера, м; – горизонтальная проекция длины участка нижней ветви конвейера от точки пере­гиба конвейера до неприводной звездочки, м.

Поэтому перед началом тягового расчета, задавшись величиной ω (см. п. 4.2.5.), определяют точку наименьшего натяжения цепи рассчитываемого конвейера. Если наименьшее натяжение цепи будет в точке 3, то тяговый расчет ведется в последовательности, изложенной в п. 3.2.1. При минимальном натяжении цепи в точке 3 расчет ведется несколько иначе. Ниже приведена эта особенность расчета.

Принимаем величину F₃ = F₀ = 500...3000 Н.

Натяжение в точке 4

(Н), (4.39)

где k_И - коэффициент, зависящий от угла обхвата звездочки k_И = 1,03...1,07 – при угле обхвата α = 180°, k_И = 1,02...1,03 - при α< 180°

Натяжение в точке 5

(H), (4.40)

где – горизонтальная проекция длины участка от верхней точки на неприводной звездочке до точки начала загрузки груза на верхней ветви конвейера, м.

В точке 6 натяжение в цепи увеличивается за счет сопротивления загрузочного устройства

(Н), (4.41)

где W_З – сила сопротивления в пункте загрузки, Н;  – коэффициент, учиты­вающий трение груза о направляющие борта и стенки воронки,  = 1,3...1,5; υ_Г – скорость падения груза в направлении движения настила

(м/с), (4.42)

Для уменьшения величины W_З необходимо так проектировать загрузочную воронку (лоток), чтобы скорость поступления груза была близка к скорости движения настила [7].

Натяжение в точке 7

(Н), (4.43)

где q_Г - линейная нагрузка от массы транспортируемого груза, Н/м (см. п. 4.2.5.); горизонтальная проекция длины участка от точки конца загрузки груза до точки перегиба верхней ветви конвейера, м.

Натяжение в точке 8 (при разгрузке через приводную звездочку)

(Н), (4.44)

где L_7-8 – длина горизонтального участка верхней ветви конвейера, м.

При разгрузке плужковым сбрасывателем (при безбортовом плоском настиле) натяжение в цепи в точке разгрузки 8 увеличится на величину сопротивления от разгрузки настила W_Р и определяется по формуле

(Н), (4.45)

где – коэффициент, зависящий от величины кусков транспортируемого груза, = 3,6 – для мелкокусковых грузов, = 2,7 – для зернистыми пылевидных.

Натяжение в точках 1 и 2 (см. рис.4) определяют в обратном порядке.

Натяжение в точке 2

(Н). (4.46)

Натяжение в точке 1

(Н). (4.47)