Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Специальное перегрузочное оборудование транспортных терминалов. Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ
.pdf
11
Рис. 4 Расчетная схема для определения коэффициента сопротивления w
;,)
)cos)9.0((12
cos)9.0((sin)9.0(25
1
2
2
1
Htg
В
ВВgG
жл
жлжл
рг
Н
В
q
G
л
ргл
,
2
ж
Для определения по формуле (2) радиальной нагрузки G, следует рассчитать нагрузки
G1, G2 по формулам [4]
1
, (4)
(3)
где l — длина испытуемого ролика роликоопоры (на стенде),м;
— угол наклона бокового ролика роликоопоры (определяется по роликоопоре на
демонстрационном стенде №2), град.;
φ
— угол при основании свободной поверхности груза на ленте [1,приложение 4,
1
табл.1], град.,
и полученные параметры G,G1,G2 и G3 занести в табл.2.
Подвесив к концам плеч двуплечевого рычага грузы Р ,произвести уравновешивание
рычага при неподвижной оси ролика.
При включении электродвигателя стенда движение от передней бабки через
поводковый механизм передается оси ролика, вращение которой за счёт момента
M1=W’1d/2 ,
где W’1— сила сопротивления вращению ролика в подшипниковых узлах
приведенная к оси ролика;
d — диаметр окружности центра комплекта шариков подшипника ролика
(указано на лабораторном стенде),
вызванного силами сопротивления в подшипниках и уплотнениях подшипниковых узлов
ролика, выводит ролик и рычаг из равновесия. Не выключая электродвигателя, с помощью
разновеса P1 (рис.4) моментом
M2 = P1l
p ,
где lр — плечо рычага (указано на лабораторном стенде), уравновесить рычаг.
Остановить электродвигатель и в целях повышения точности эксперимента
произвести его реверс. Не выключая электродвигателя с помощью разновеса P2 моментом
M3=P2l
p
12
вновь уравновесить рычаг. Массы т1 и т
123
MMM
d
lPP
p
)(2
12
D
lPP
p
)(2
12
11
GwW
GD
lPP
p
)(2
12
Результаты эксперимента
Результаты расчетов
коэффициентов
сопротивления
Номер опыта
Вес разновеса, Н
Коэффициент сопротивления
w
1
wp w
p
’
Р1 Р
2
по опытам
средний
1
2 3
разновесов определить на весах и
2
соответствующие силы тяжести P1 и P2занести в табл.3.
Из эксперимента очевидно, что
(5)
или
(P2-P1)lp = W’1d/2 , (6)
откуда
W’1=
.
(7)
Подставляя в формулу (7) вместо радиуса d/2 наружный радиус ролика D/2 (указан на
лабораторном стенде), получаем выражение для определения силы сопротивления W1 от
вращения ролика, вызванной трением в подшипниках и уплотнениях подшипниковых узлов,
приведенной к наружной поверхности ролика
W1=
(8)
Силу сопротивления W1можно также выразить через полную нагрузку G
воспринимаемую цапфой ролика и коэффициент w1 сопротивления вращению ролика
. (9)
Приравнивая правые части выражений, получаем формулу для определения
экспериментального коэффициента сопротивления вращению конвейерного ролика
w1 =
.
(10)
Этот коэффициент сопротивления вращению ролика следует определить по
результатам трех замеров, как среднее арифметическое, и занести в табл.3.
Таблица 3.
Расчетные и экспериментальные значения коэффициентов сопротивления
1.3.3. Получение расчетных значений коэффициента сопротивления и их анализ
По формуле (1) для технических параметров рассмотренных в п. 1.3.2. ленточного
конвейера определить расчетное значение общего коэффициента wp сопротивления
движению ленты на роликоопорах и занести его в табл.3.
Выполнить преобразование формулы (1) таким образом, чтобы она соответствовала
условиям эксперимента, описанного в п.1.3.2. Записать новое выражение формулы (1) и
выполнить по нему расчет соответствующего коэффициента w
ленточного конвейера рассмотренного в п.1.3.2. Полученное расчетное значение
коэффициента w
Сопоставить полученные значения коэффициентов w1, wp, w
аргументированное объяснение причин их неравенства.
’
занести в табл.3.
p
’
для технических параметров
p
’
и дать
p
13
1.4. Требования безопасности
В ходе выполнения лабораторной работы необходимо соблюдать общие требования по
технике безопасности при работе в лаборатории МНТ, изложенные на вводном инструктаже
перед первым занятием в лаборатории, а также, иметь в виду специфические условия,
относящиеся к данной работе. Запрещается во время работы привода экспериментального
стенда приближаться к вращающимся деталям менее чем на 0,3м. При появлении
ненормального шума в механизмах стенда следует немедленно произвести остановку
электродвигателя привода с помощью красной кнопки на пульте управления стенда.
1.5. Порядок оформления отчета по работе и его защита
Результаты лабораторной работы оформить в форме отчета в тетради по
лабораторным работам.
В состав отчета входят: формулировка цели работы, таблица с техническими
характеристиками испытуемого ленточного конвейера и его роликоопоры, а также
результатами расчета дополнительных параметров n0,G1,G2 и G; таблица с результатами
экспериментального определения коэффициента w1 , а также расчетных значений
коэффициентов wp и w
причин расхождения величин коэффициентов w1,w
’
, расчеты по определению коэффициентов w1,w
p
p и wp
’
;график (аналогично рис.1) для
расчетного коэффициента wp(горизонтальные линии wр, 0,25wр, 0,2 w
p и wp
) с нанесенной на нем
р
’
; аргументация
точкой, соответствующей полученному экспериментальному коэффициенту w1 (на
произвольном удалении Т от начала координат); вывод о возможности установки
испытуемого ролика на конвейер для эксплуатации.
14
Лабораторная работа №2. Исследование тяговых возможностей
eSS
сбH
фрикционного привода ленточного конвейера
Продолжительность выполнения работы — 5 часов.
2.1. Общие положения
В ленточном конвейере движущая сила (тяговое усилие) передается на ленту трением
при огибании ей одного или нескольких приводных барабанов. В отличие от приводов
конвейеров с цепным тяговым элементом, на которых тяговое усилие передается приводной
звездочкой зацеплением, во фрикционных приводах ленточных конвейеров при
определенных условиях возможно проскальзывание (пробуксовывание) ленты относительно
рабочей поверхности приводного барабана. Пробуксовывание ленты – аварийная ситуация,
нарушающая процесс транспортирования, вызывающая износ поверхностей барабана и
ленты, их интенсивный нагрев. Для исключения пробуксовывания ленты при
проектировании и эксплуатации ленточного конвейера необходимо использовать положения
теории его фрикционного привода.
Цель работы: закрепление и углубление теоретических знаний полученных на
лекционных занятиях; исследование влияния параметров фрикционного привода ленточного
конвейера на передаваемое им тяговое усилие; приобретение навыков экспериментального
исследования с самостоятельной разработкой программы эксперимента.
Передача тягового усилия фрикционным приводом от барабана к ленте конвейера
осуществляется по закону трения гибких тел, который был установлен Леонардом Эйлером,
рассматривавшим условия равновесия гибкой, невесомой, нерастяжимой нити на
неподвижном цилиндре.
Для ленточного конвейера закон Эйлера имеет вид
, (11)
где SH — натяжение в ветви ленты в месте ее набегания на приводной барабан;
Sсб — натяжение в ветви ленты в месте ее сбегания с приводного барабана;
µ — коэффициент трения (сцепления) между лентой и приводным барабаном;
α — угол обхвата лентой приводного барабана;
е — основание натуральных логарифмов.
В последствии профессором Н.Е.Жуковским эта теория была уточнена для гибкой
нити, обладающей определённой упругостью, введены понятия о дуге покоя с углом α
дуге скольжения с углом α
, которые в сумме составляют угол обхвата α
ск
(рис.5).
п
и
Рис.5. Диаграмма натяжения ленты на приводном барабане
15
Установлено, что в однобарабанном приводе на дуге скольжения, примыкающей к
ск
еSS
сбH
)1(
ск
eSSSР
сбсбн
)1(
max
max
eSSSР
сбсбн
сбегающей ветви, происходит передача тягового усилия и натяжение ленты меняется по
экспоненциальному закону от S
до Sн .
сб
Изменения натяжения ленты на дуге скольжения вызывает изменения величины её
продольной упругой деформации, что при неизменных размерах барабана приводит в
пределах угла скольжения α
к упругому скольжению ленты по барабану, направленному в
ск
сторону большего натяжения.
На дуге покоя в пределах угла α
изменения натяжения и продольной деформации
п
ленты не происходит и, следовательно, упругое скольжение ленты по барабану здесь
отсутствует. Формула Эйлера для упругой ленты примет вид
(12)
и величина тягового усилия, которая передаётся барабаном на ленту, будет
определяться по формуле
. (13)
С увеличением угла скольжения тяговые возможности привода растут и достигают
своего максимума при α
ск
= α
. (14)
Наличие дуги покоя является необходимым условием работы функционного привода
в нормальном режиме без пробуксовывания. Из формулы (14) видно, что повысить тяговые
возможности привода можно увеличением предварительного натяжения ленты Sсб,
увеличением коэффициента сцепления μ или угла обхвата α. При увеличении
предварительного натяжения лента потребуется более прочная и, следовательно, более
дорогая лента. Поэтому более предпочтительно достижение необходимого тягового усилия
путём увеличения коэффициента μ или угла обхвата α
.
2.2. Оборудования и приборы
Для выполнения лабораторной работы необходимо:
а) Полноразмерный ленточный конвейер, входящий в состав транспортирующих
машин комплексного лабораторного стенда МНТ ;
б) Тензометрический комплекс;
в) Сменные грузы Gг1, G
г2
, G
для натяжного устройства конвейера.
г3
Ленточный конвейер (рис.6) имеет однобарабанный фрикционный привод 1 с
отклоняющим барабаном 9, изменение положения которого позволяет изменять угол обхвата
приводного барабана резино-тканевой конвейерной лентой 2. Грузовое промежуточное натяжное
устройство 7 конвейера имеет два отклоняющих ролика 8 и три сменных натяжных груза G.
Подвижный оборотный барабан 3 конвейера с тензоэлементом 4 позволяют с помощью
измерительного комплекса (см. рис. 7) регистрировать суммарное натяжение Sa + S
в ветвях
в
ленты. В состав ленточного конвейера входит нагрузочное устройство 5 состоящее из тормозного
барабана, редуктора и ручного ленточного тормоза, которое позволяет имитировать изменения
сопротивления движению ленты в широком диапазоне.
В состав тензоизмирительного комплекса входят: измерительный тензо-элемент
(кольцо с тензорезисторами); усилитель тензометрических сигналов – ПА-1; блок питания –
БП и самопишущий прибор - Н3021-1.
Перечисленное оборудование и приборы позволяют: путём изменения положения
отклоняющего барабана 9 (рис.6) изменять угол обхвата α приводного барабана в приделах
α=180…220град.; путём изменения тормозного момента ленточного тормоза нагрузочного
устройства 5 изменять сопротивление движению ленты на участке от
16
Рис.6 Схема экспериментального ленточного конвейера стенда:1 — привод; 2 — лента; 3 — подвижный
оборотный барабан; 4 — тензо-элемент; 5 — нагрузочное устройство; 6 — натяжные грузы; 7 — натяжной
барабан; 8 — отклоняющие ролики; 9 — подвижный отклоняющий барабан; 10 — разгрузочная воронка
Рис.7 Блок-схема тензометрического комплекса
тормозного до приводного барабана и, следовательно, величину её натяжения на этом
участке; с помощью силы тяжести G
натяжных грузов 6 создавать различные начальные натяжения S
определить соответствующее числовое значение S
= G
=50 Н и коэффициент изменения натяжения ленты на отклоняющем ролике 8 равен
г3
натяжного барабана 7 и сил тяжести Gг1, G
δн
ленты и расчётным путём
сб
имея в виду, что G
сб,
=197,4 Н, Gг1= G
δн
г2
, G
г3
трёх
г2
С8=1,02, а на отклоняющем барабане 9 С9=1,01; с помощью тензокомплекса определить
натяжение S
барабанами 3 и 1 незначительно, т.е. W
и, если принять, что сопротивление движению ленты на участке между
a +Sв
3-1
=0 и S
= Sн , найти натяжение Sн.
a
17
2.3. Порядок выполнения работы
2.3.1. Предварительный этап
После выяснения цели работы и основ теории фрикционного привода, необходимо
ознакомиться с лабораторным оборудованием и приборами, изучить их возможности для
решения вопросов, подлежащих исследованию.
2.3.2. Вопросы, подлежащие исследованию
а) Расчетно-экспериментальным методом для режима пробуксовывания ленты на
приводном барабане, который реализуется нагрузочным устройством при α=α
коэффициент сцепления ленты с приводным барабаном μб, приняв
μб
определить
ск,
=μ. Здесь μ -
коэффициент сцепления при нормальном режиме работы конвейера. При исследовании этого
вопроса использовать формулу (12);
б) Расчетно-экспериментальным методом для произвольных условий нормальной
работы конвейера (отсутствие пробуксовывания ленты) определить соответствующие этим
условиям величины тягового условия P и угла скольжения α
вопроса принять μ
=μ, полученный в п.а, и использовать формулы (12) и (13);
б
. При исследовании этого
ск
в) Экспериментальным методом исследовать влияние величины угла обхвата
приводного барабана – α на величину передаваемого барабаном максимального тягового
усилия P
α (180 град.;200 град.; 220 град.). За величину P
режиме пробуксовки ленты для каждого значения угла α= α
max
, соответствующего этому углу. Исследование выполнить для трех значений угла
По результатам эксперимента построить график P
max
принять величины тяговых усилий в
ск.
max
(α)и сравнить его с графиком,
полученным расчетным путем по формуле (14);
г) Экспериментальным методом при угле обхвата α= αск=const исследовать влияние
величины первоначального натяжения ленты- Sсб на величину максимального тягового
усилия P
значений натяжения S
барабана и грузов Г
max
, соответствующего этому натяжению. Исследования выполнить для трех
, создаваемого силой тяжести натяжного барабана и груза Г
сб
и Г2, барабана и грузов Г
1
По результатам эксперимента построить график P
1
, Г
и Г3.
2
max
(S
) и сравнить его с графиком,
сб
1
полученным расчетным путем по формуле (14).
2.3.3. Разработка программы исследования
Для выполнения исследования по каждому вопросу перечня п.2.3.2. бригаде
студентов следует разработать подробную программу исследования, включающую
последовательность действий по расчету и экспериментальному определению требуемых
параметров.
После согласования разработанной программы с преподавателем, ведущим занятие,
следует приступить к экспериментальной части исследования.
2.3.4. Экспериментальные исследования
В соответствии с разработанной программой исследования при соблюдении
требований безопасности (см.п.2.4.) выполнить необходимые исходные установки на стенде
и произвести соответствующие замеры для получения требуемых параметров. При
выполнении экспериментов принять трехкратное повторение замеров одного и того же
параметра.
Принятые исходные установки на стенде, результаты расчетов и обработки их
экспериментальных данных занести в табл.№ 4. По результатам трехкратных замеров в ходе
эксперимента получить среднее значение параметра, как среднее арифметическое и
,
18
использовать его для дальнейших расчетов, например, параметр μ, полученный при
Исследу
емые
вопросы
по
п.2.3.2.
№
замера
Исходные установки на стенде
Параметры
Экспериментальные
Расчетные
α,
град
α=α
ск
,
град
G
бн,
Н
G
г1,
Н
G
г2,
Н
G
г3,
Н
S
H,
Н
S
сб,
Н
μ
α
ск,
град
Р, Н P
max
,
Н
а
1 - 220 - - - - - 2 -
220 - - - - -
3 - 220 - - - - -
Среднее значение
- - - - - - - - - -
- б 1
220 - - - - 2
220 - - -
-
3
220 - - -
-
Среднее значение
- - - - - - - -
-
в`
1 - 220 - - - - 2 -
220 - - - - 3 -
220 - - - -
Среднее значение
- - - - - - - - - -
в``
1 - 200 - - - -
2 - 200 - - - -
3 - 200 - - - -
Среднее значение
- - - - - - - - - -
в```
1 - 180 - - - - 2 -
180 - - - -
3 - 180 - - - -
Среднее значение
- - - - - - - - - -
г`
1 - 180 - - - 2 -
180 - - - 3 -
180 - - -
Среднее значение
- - - - - - - - - -
г``
1 - 180 - -
2 - 180 - - 3 -
180 - -
Среднее значение
-
180 - - - - - - - -
исследовании вопроса а в п.2.3.2.
Таблица 4.
Принятые установки, результаты расчетов и эксперимента
2.4. Требования безопасности
В ходе выполнения лабораторной работы необходимо соблюдать общие требования
по технике безопасности при работе в лаборатории МНТ, изложенные на вводном
инструктаже перед первым занятием в лаборатории, а также иметь в виду специфические
условия, относящиеся к данной работе. Студенты, входящие в учебную бригаду,
экспериментальные исследования выполняют распределившись по постам: первый студент
бригады ведет записи исходных и экспериментальных данных; второй студент работает на
тормозе нагрузочного устройства ленточного конвейера, обеспечивая торможение до полной
остановки ленты и растормаживание; третий студент устанавливает с помощью
отклоняющего барабана конвейера необходимый угол обхвата лентой приводного барабана;
четвертый студент устанавливает и снимет дополнительные грузы G
и GГ3 на натяжном
Г2
устройстве; пятый студент совместно с преподавателем производит пуск-остановку
конвейера и контролирует работу самопишущего прибора Н3021-1.
В процессе работы конвейера запрещается приближаться к нему ближе, чем на 0,5м,
производить работы по настройке, регулировке и т.п. стенда, за исключением работы с
ленточным тормозом нагрузочного устройства.
Перед пуском конвейера убедиться, что студенты бригады находятся на достаточном
удалении от движущихся частей конвейера, после чего подать команду «ПУСК».
19
2.5. Порядок оформления отчета по работе и его защита
Результаты лабораторной работы в форме отчета оформить в тетради по
лабораторным работам.
В состав отчета входят: формулировка цели работы; сводная таблица принятых
установок, результатов расчетов и эксперимента (см. Табл.4); экспериментальные и
расчетные графики Р
max
(α), Р
max
(S
); диаграмма статических натяжений ленты конвейера
сб
стенда (для одного из исследуемых случаев); оценка результатов работы и выводы о влиянии
параметров фрикционного привода на передаваемое им тяговое усилие.
Защита работы производится индивидуально каждым студентом в конце занятия.
20
Лабораторная работа № 3. Специальное приводное устройство ленточного конвейера
с мотор-барабаном
Продолжительность работы — 4 часа.
3.1. Общие положения
Помимо традиционной компоновки приводов ленточных конвейеров при необходимости
создать компактное приводное устройство применяют специальную компоновку привода
ленточного конвейера, при которой электродвигатель и передачи устанавливают внутри
приводного барабана. Такая компоновка привода называется мотор-барабан.
Цель работы: изучение устройства и работы мотор-барабана, ознакомление с его
достоинствами и недостатками, расчетным и экспериментальным методами определения
основных технических параметров натурного образца мотор-барабана.
В лаборатории МНТ представлен натурный образец специального передвижного
ленточного конвейера ПКС-80, укомплектованного мотор-барабаном. Мотор-барабан такого
же конвейера размещен также на лабораторном демонстрационном стенде № 1.
Мотор-барабан, близкий по конструкции рассматриваемому, состоит из корпуса 2
(рис.8), представляющего собой барабан — приводной элемент привода, приводящий в
движение конвейерную ленту. Внутри барабана размещены закрытый обдуваемый
электродвигатель 4 и планетарный редуктор 3. К станине электродвигателя мотор-барабана
закреплена полуось 5, которая с помощью разъемного соединения фиксируется на раме 6
конвейера. Планетарный редуктор, помещенный в специальный корпус, имеет центральное
зубчатое колесо, находящееся на валу электродвигателя, три блока из двух шестерен-
саттелитов, оси которых закреплены на водиле, и зубчатое колесо с внутренним
зацеплением, полуось 1 которого с помощью разъемного соединения фиксируется на раме
конвейера. Через центральное зубчатое колесо вращение от ротора электродвигателя
передается на саттелиты, которые, обкатываясь по неподвижному зубчатому колесу с
внутренним зацеплением, вращают водило, являющееся корпусом соединенного с барабаном
2 редуктора. Таким образом, обеспечивается вращение приводного барабана. Для замены
масла в редукторе в его корпусе имеется специальная пробка. Для повышения
эффективности охлаждения электродвигателя в ступице барабана со стороны
электродвигателя имеются вентиляционные окна.
Рис.8 Мотор-барабан конструкции ВНИИПТМАШа: 1,5 — левая и правая полуоси соответственно; 2 —
корпус приводного барабана; 3 — планетарный редуктор; 4 — электродвигатель; 6 — рама конвейера
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]