Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет конвейеров предприятий строительной индустрии. Учебное пособие
.pdf
Изгибающий момент под ступицей барабана:
1ИЗГ b b
M Fl= ⋅
0
2
б
КР
WD
T⋅=
22
ЭКВ ИЗГ КР
MMТ= +
ИЗГ
M
КР
T
[ ]
3
16
ЭКВ
M
d
πσ
⋅
=
⋅
[ ]
70МПа
σ
=
45
2
b
ff
F+=
. (2.28)
Вращающий момент:
. (2.29)
Эквивалентный момент по формуле:
, (2.30)
где
– изгибающий момент в расчетном сечении;
– вращающий момент на валу барабана.
Затем находим диаметр вала под ступицей [10-13]:
, (2.31)
где
для стали 45.
В узел концевого барабана входят те же детали, что и в узел
приводного барабана. Различие заключается в том, что ось барабана
воспринимает только лишь изгибающие нагрузки (рис. 2.7) от сил
давления ступиц:
. (2.32)
В остальном расчет аналогичен представленному выше.
Рис. 2.6. Схема к расчету приводного барабана
21
)(
cбнбннг
FFКG +=
нб cб
F иF
нг
G
0,5
730 ×140× 60
0,6
730× 160× 70
0,75
1215 ×120× 70
0,25
730× 140× 100
0,28
860× 140× 100
0,3
730× 160× 100
(1....2) 0,015
H
l BL∆= ⋅+
Рис. 2.7. Схема к расчету натяжного барабана
2.7. РАСЧЕТ НАТЯЖНОГО УСТРОЙСТВА
В качестве натяжного устройства используем грузовые тележки,
расчет которых сводится к определению веса груза, подвешенного
к натяжному барабану конвейера [2, 3].
, (2.33)
где К
тивление передвижению тележки; К
коэффициент запаса силы натяжения, учитывающий сопро-
н –
= 1,2….1,5;
н
– натяжение ветвей ленты, соответственно набегающей
и сбегающей с натяжного барабана.
По величине полученного груза
подбирают определенное
количество грузов с размерами в плане и общей высотой (табл. 2.8).
Таблица 2.8
Параметры грузов противовесов
Материал груза Вес, кН Размеры (длина ×ширина × высота), мм
Чугун
Железобетон
Ход натяжного барабана:
22
, (2.34)
где В – ширина ленты, м;
)(
21
ll +
L – общая длина конвейера
.
В приложении 3 представлен вариант расчета конвейеров с использованием программного продукта Mathcad, а также исходные данные
для самостоятельной работы.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
1. Назовите область применения ленточных конвейеров.
2. Приведите классификацию ленточных конвейеров.
3. Назовите основные узлы ленточного конвейера.
4. Какие преимущества и недостатки ленточных конвейеров по
сравнению с другими типами конвейеров?
5. Приведите типы роликовых опор.
6. Изложите основы расчета параметров ленточного конвейера.
7. Какие исходные данные необходимы для выполнения расчета?
8. Тяговый расчет конвейеров. Как определяются усилия на ленте?
9. Как определяется и от чего зависит толщина ленты?
10. Приведите порядок прочностного расчета вала приводного
барабана.
23
ГЛАВА 3. ВИНТОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ.
КОНСТРУКЦИЯ, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И РАСЧЕТ
ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
Винтовые конвейеры применяют для горизонтального или наклонного (под углом до 20 °) транспортирования сыпучих, кусковатых и тестообразных материалов на расстояние 30...40 м. Конвейер
(рис. 3.1 а) представляет собой желоб 6 полукруглой формы, внутри
которого в подшипниках 5 вращается винт 4, приводимый электродвигателем через редуктор 3, валы которых соединяются муфтами 2.
При вращении винта материал перемещается от загрузочного 8 к разгрузочному 10 устройству, перекрываемому задвижкой.
Форма винта зависит от вида транспортируемого материала
[2, 4]. Для хорошо сыпучих материалов (цемента, мела, песка, гипса,
шлака, порошковой извести) применяют сплошные винты (рис. 3.1 б).
Для кусковых материалов (крупного гравия, извести и др.) используют ленточные и лопастные винты (рис. 3.1 г, 3.1 д). Тестообразные,
слежавшиеся и влажные материалы (глину мокрую, бетонные смеси,
цементные растворы) транспортируют фасонными и лопастными
винтами (рис. 3.1 в, 3.1 д). Изготавливают винты из листовой или
полосовой стали прессованием или прокаткой. Изготовленные иным
способом винтовые сплошные поверхности приваривают к валу конвейера, ленточные и лопастные – крепят на стержнях.
Вал 7, к которому крепят винтовую поверхность, состоит, как
правило, из отдельных секций, что облегчает сборку конвейера. Он
может быть как сплошным, так и пустототелым (трубчатым). Преимуществом пустотелых валов является то, что они при одной и той
же прочности по сравнению со сплошными валами менее металлоемки, а также секции с такими валами легко соединять. Для этого достаточно насадить две соседние секции на сплошные валики.
Подшипники, в которых крепят вал винта, подразделяют на
концевые и промежуточные. Концевые подшипники 9 и 11 монтируют в торцевых стенках желоба, промежуточные 5 ставят в местах
стыковки секций валов.
24
Промежуточные подвесные подшипники устанавливают с шагом
1,5...3,5 м и снабжают смазочными трубками с шариковыми масленками. В местах установки промежуточных подшипников необходим
«разрыв» винтовой лопасти, что, естественно, приводит к уплотнению перемещаемого материала и возрастанию сопротивлений прохождению. Чтобы снизить вредные сопротивления и обеспечить свободный проход материала, следует уменьшить размеры подшипника
(наружный диаметр, ширину, корпус устанавливать так, чтобы свободное пространство для прохода груза было по возможности максимальным).
Желоб 4 винтового конвейера должен обеспечивать герметизацию
в процессе транспортирования, возможность удобного доступа к подшипникам и ликвидации пробок в случае закупорки конвейера. Желоб
обычно изготавливают из листовой стали толщиной 3...6 мм, для
транспортирования абразивных и горячих грузов применяют желоба
из чугуна.
Желоб собирают из отдельных секций длиной 2...4 м на фланцах.
Концевые секции имеют длину 0,5; 1,5 и 2 м. Сверху желоб закрывают съемными крышками. Для очистки его от остатков материала
в днище на определенном расстоянии друг от друга делают лючки,
закрываемые выдвижными крышками.
Секция желоба частично или полностью повторяет форму винта.
Для придания жесткости вдоль секции вверху приваривают уголки,
которые одновременно служат креплениями крышки.
Приводы винтовых конвейеров аналогичны приводам, используемым в других машинах непрерывного действия, но, как правило,
имеют меньшие габариты. Это объясняется в первую очередь довольно большой частотой вращения винтов. Ввиду этого в качестве передаточных механизмов обычно используют одноступенчатые цилиндрические редукторы в сочетании с открытой конической передачей,
двухступенчатые цилиндрические редукторы, клиноременные передачи.
Загрузочные устройства выполнены в виде люка в крышке желоба и специальной патрубка, обеспечивающего герметичность при
25
загрузке сыпучего материала в желоб из бункеров, технологических
2
60 , /
4
в
вв
D
Q tn с тч
π
ρψ
⋅
= ⋅⋅ ⋅ ⋅ ⋅
машин или других конвейеров.
Рис. 3.1. Винтовой конвейер (а – общий вид, винты; б – сплошной;
в – фасонный; г – ленточный; д – лопастной)
Секции, на которые приходятся точки разгрузки груза, снабжаются разгрузочными устройствами, которые выполнены в виде одного или нескольких патрубков 10 в днище желоба, перекрываемых
шиберными затворами
3.1. РАСЧЕТ ВИНТОВОГО КОНВЕЙЕРА.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАМЕТРА ВИНТА
.
Для расчета основных параметров винтовых конвейеров задаются
следующими параметрами: часовая производительность Q т/ч; плотность материала ρ т/м
3
; частота вращения винта nв мин-1; режим рабо-
ты; длина конвейера L м; угол наклона β; материал.
Производительность винтового конвейера [2, 3]:
где D
– диаметр винта, м;
в
t – шаг винта, м;
, (3.1)
26
nв – частота вращения винта, мин-1;
3
4
,
60 0,8
в
вв
Q
D м
n с
π ρψ
=
⋅⋅ ⋅ ⋅⋅⋅
Расчетные
коэффициенты
ψ А ω
Легкий и неабразивный
Древесные опилки
0,4
65
1,2
Мел, угольная пыль,
Кусковой уголь, глина
Цемент, зола, песок,
Угол наклона, град
0 5 10
15
20
cβ
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
max
,/
в
в
A
n об мин
D
=
ψ – коэффициент наполнения поперечного сечения желоба
(табл. 3.1);
c
– коэффициент, зависящий от угла наклона конвейера
β
(табл. 3.2).
По этой формуле при известной производительности определяем
диаметр винта [6, 7]:
. (3.2)
Учитывая при этом, что шаг винта:
t = 0,8D
Значения расчетных коэффициентов ψ, А и ω
Характер груза Материал
Легкий и малоабразивный
асбест, известь
Тяжелый и малоабразивный
сухая
Тяжелый и абразивный
глина сырая, шлак
Значения коэффициента c
, м (3.3)
в
Таблица 3.1
0
0,32 50 1,6
0,25 45 2,5
0,125 30 4,0
Таблица 3.2
β
0
Частота вращения винта должна удовлетворять условию:
Наибольшую частоту вращения винта определяем по эмпириче-
ской формуле:
nв ≤ n
27
в max
.
, (3.4)
где коэффициент А берется из табл. 3.1 для соответствующего
·
··
· ) · ,
3600
(
г
в cq
QgL
P K Sin c кВт
β
β
= +
,
в
дв
P
P кВт
η
=
материала.
После окончательного выбора n
пересчитываем диаметр винта
в
по выражению (3.2).
Диаметр винта выбирают из следующих значений стандартного
ряда: 100; 125; 160; 200; 250; 320; 400; 500; 600; 650; 800 мм.
Соответственно после выбора диаметра ведется пересчет шага
винта t и частоты вращения винта n
в max
.
При принятых параметрах винтового конвейера определяют
фактическую производительность.
Полученное значение производительности не должно сильно
отличаться от заданного в условии задания.
3.2. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ПРИВОДНОГО ДВИГАТЕЛЯ
В процессе работы винтового конвейера энергия привода в основ-
ном расходуется на преодоления сил трения: груза о кожух (желоб);
груза о винт; в промежуточных и концевых подшипниках.
Для определения мощности на перемещение более приемлемо
следующее выражение [7, 9]:
, (3.5)
где Q – производительность, т/ч;
L
– длина горизонтальной проекции перемещения груза, м;
г
c
– коэффициент снижения производительности в зависимости
β
от угла наклона (табл. 3.2);
K
нию (K
– обобщенный коэффициент сопротивления груза перемеще-
c·q
= 4,5…7,0), для расчета принимаем K
c·q
= 4,5.
c·q
Мощность двигателя [10, 12]:
, (3.6)
где η – КПД привода.
После определения необходимой мощности выбирается электро-
двигатель из приложения 1, учитывая, что допустимая перегрузка по
28
мощности для двигателей при переменной нагрузке до 10…12 %, при
,
дв
в
n
Un=
9550
,
⋅⋅
= ⋅
в
в
в
P
Т Нм
n
η
(
)
,
·
=
+
в
T
F Н
tg r
αϕ
(0,7...0,8) ,
2
=
в
D
r м
,
2=⋅⋅
t
tg м
r
α
π
постоянной нагрузке – до 5…8 %; допустимая недогрузка – до 15…20 %.
3.3. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ И ВЫБОР РЕДУКТОРА
Передаточное число привода [12]:
. (3.7)
По известному передаточному числу необходимо выбрать редук-
тор из приложения 2.
Вращающий момент на валу винта определяют по формуле [13]:
(3.8)
где η – КПД привода (для расчета принять 0,85).
3.4. РАСЧЕТ ОСЕВОЙ СИЛЫ,
ДЕЙСТВУЮЩЕЙ НА ВИНТ КОНВЕЙЕРА
Осевая нагрузка на винт определяется по формуле [6, 8]:
где Т
– вращающий момент на валу винта, Н·м;
в
, (3.9)
r – радиус, на котором действует сила F, м;
α – угол подъема винтовой линии в месте приложения силы F, °;
φ – приведенный угол трения перемещаемого материала о по-
верхность винта (φ = 35...40 °).
При проектном расчете, когда неизвестен изгибающий момент,
диаметр вала винта оценивают предварительно, исходя из расчета только на кручение при пониженных допускаемых напряжениях [10-13]:
, (3.10)
. (3.11)
3.5. РАСЧЕТ ДИАМЕТРА ВАЛА ВИНТА
29
[
]
3
3
10
0, 2·
,
⋅
=
в
м
T
d м
τ
,
экв б т
PFк к кН=⋅⋅
6
10
, ч
60
= ⋅
p
h
экв
C
L
nP
, (3.12)
где Т
– вращающий момент, действующий в расчетном сечении вала,
в
Н·м;
τ – допускаемое напряжение при кручении (для стальных валов
обычно принимают [τ] = 20 МПа).
Полученное значение диаметра округляют до ближайшего стан-
дартного значения, мм, по ГОСТ 6636 – 69: 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22;
24; 25; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 48; 50; 53; 56; 60; 63; 67;
71; 75; 80; 85; 90; 100; 105; 110; 115; 120; 130; 140; 150; 160; 170;
80;190; 200; 210; 220; 240; 250...
3.6. РАСЧЕТ И ВЫБОР УПОРНОГО ПОДШИПНИКА
ДЛЯ ВАЛА ВИНТА
Поскольку радиальная нагрузка небольшая, выбираем упорный
шариковый подшипник, для которого динамическую эквивалентную
нагрузку определяем по формуле [11, 12]:
к
где
– коэффициент безопасности, по условиям работы кб = 1,2;
б
к
– температурный коэффициент, кт = 1.
т
По параметрам d и P
выбираем упорный шариковый подшип-
экв
ник по ГОСТ 7872–89.
Расчетная долговечность подшипника L
нагрузкой Р, соотношением [12]:
где С – динамическая грузоподъемность, кН;
p = 3 – для шариковых подшипников;
n – частота вращения, об/мин.
, (3.13)
связана с приведенной
h
, (3.14)
После определения расчетной долговечности выбранного под-
шипника проверяют с необходимой долговечностью:
= 8000 ч – для машин, работающих с перерывами;
L
h
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]