Vladimirov_S.V._Mehanizats._pogruz.-razgruz.,_transport._i_sklad._rabot2010
.pdfТяговые органы. В элеваторах в качестве тяговых органов применяют ленты или цепи. Ленты (табл. 3 прилож.) используют в скоростных вертикальных элеваторах при транспортировании кусковых и зерновых грузов, а также в наклонных элеваторах.
Ширина ленты Вл (рис. 7.6) должн быть на 25…50 мм больше ширины ковша. Число прокладок ленты выбирают по результатам силового расчета так же, как и для ленточных конвейеров.
Ковши крепят к ленте болтами со специальными головками (рис. 7.6).
Рисунок 7.6. Схема крепления ковша
Расчет тягового органа сводится к определению сопротивлений его
движению. |
|
Тяговое усилие на приводном барабане, Н, |
|
Wo=k(Wзагр+Wгр+Wпор) |
(7.14) |
где к=1,05…1,1 – коэффициент, учитывающий потери в опорах барабана; Wзагр – сопротивление при загрузке ковшей элеватора;
Wгр – сопротивление движению грузонесущей (рабочей) ветви элеватора;
Wпор – сопротивление движению порожней ветви.
Сопротивление при загрузке элеватора, Н, определяют из выражения
(7.15)
откуда Wзагр=q2kзагр,
где lo – длина пути, на котором скорость груза достигает конкретного значения v;
q 3,Q6 – линейная масса груза;
кзагр – коэффициент, учитывающий способ загрузки: кзагр=1,25…4,0 (меньшее значение для пылевидных грузов, большее – для среднекусковых). При использовании питающего устройства принимают kзагр=1,0.
Сопротивление движению грузонесущей Wгр и порожней Wпор ветвей элеватора определяют по методике, изложенной при расчете ленточных и пластинчатых конвейеров.
Wi gqi Li ( cos sin ) |
(7.16) |
где qi –линейная масса груза на рассматриваемом i-м участке; Li – длина рассматриваемого i-го участка элеватора;
– коэффициент, учитывающий сопротивление скольжению (качению) ленты или цепи по поддерживающим опорам;
– угол наклона элеватора; знак (+) - для поднимающейся ветви; (-) – для опускающейся.
Сопротивление движению рабочей ветви, Н, в общем случае
Wгр g( q qT )L( cos sin ) |
(7.17) |
где qT – линейная масса тягового органа вместе с ковшами. |
|
Для вертикального элеватора ( 0; sin 1.0; cos 0 ). |
|
Wгр=g(q+qT)L |
(7.18) |
Сопротивление движению порожней ветви, Н, в общем случае |
|
Wпор gqT L( cos sin ) |
(7.19) |
для вертикального элеватора |
|
Wпор= –gqTL |
(7.20) |
Знак (–) – указывает на то, что сила Wнор способствует движению тягового органа.
Привод. Расчетная мощность привода, кВт,
N p |
W0 |
(7.21) |
|
1000 пр |
|||
|
|
где – КПД привода: при использовании цилиндрических редукторов следует принять 0,9…0,95.
Для привода элеватора целесообразно принимать электродвигатели общего назначения с повышенным скольжением серии 4АС с запасом мощности, которые обеспечивают пуск загруженного элеватора. Если требуется небольшая мощность двигателя, можно использовать мотор - редукторы.
Редуктор выбирают в зависимости от схемы компоновки привода по крутящему моменту на валу барабана Мкр и передаточному числу иоб. Крутящий момент, Н м ,
|
|
|
|
М кр |
Nдв |
|
(7.22) |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
где Nдв – мощность электродвигателя, кВт; |
|
||||||
|
|
|
п |
– угловая скорость барабана, с-1; |
|
||
|
|
||||||
|
30 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
п 60 103 – частота вращения барабана, мин-1;
|
D |
|
|
– скорость элеватора, м/с; |
|
D – диаметр барабана, мм. |
|
|
ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО |
|
uoб nдв |
|
n |
где nдв – частота вращения вала электродвигателя, мин-1; |
Если в приводе кроме редуктора применена цепная или открытая зубчатая передача, то
uo u p uц.п.
Передаточное число цепной передачи выбирают в пределах иц.п=1,5…2,5. При больших значения иц.п цепная передача очень громоздкая.
Натяжное устройство. Предварительное натяжение ленты элеватора натяжным устройством определяют из условия (рис. 7.7).
Smin g( mГ mk )l |
(7.23) |
где Smin – предварительное натяжение ленты, Н;
– отклонение ленты от направления движения, мм, зависящее от угла наклона ковша ;
mГ и mk – масса, соответственно, груза и ковша, кг;
l – расстояние от центра массы груза и ковша до ленты, м; l=0,5lк; lк – вылет ковша.
Из условия отсутствия высыпания груза из ковшей принимают 5о . Натяжное устройство, как правило, винтовое, но может быть и пружинно
– винтовое, обеспечивающее постоянное натяжение ленты. Ход натяжного устройства составляет 200…300 мм, т.е. 2-3% длины элеватора.
Smin
Smin
Рисунок 7.7. Схема к расчету предварительного натяжение ленты.
Натяжной барабан имеет такие же размеры, как и приводной, но рабочая поверхность его решетчатая или пластинчатая, что уменьшает накопление груза.
Предохранительные устройства. В связи с большими углами наклона элеваторов составляющая силы тяжести транспортируемого груза в ковшах больше силы трения тягового органа по направляющим, что при отключении двигателя приводит к движению тягового органа в направлении, противоположном рабочему процессу, и повреждению ковшей. Во избежание последнего на элеваторах устанавливают остановы или тормоза, для выбора которых необходимо определить тормозной момент.
Тормозной момент на валу барабана Н м ,
D |
(7.24) |
MT W0 kT 2 |
|
где kТ =1,5…2,0 – коэффициент запаса торможения; |
|
Разность натяжения груженой и порожней ветвей, Н; |
(7.25) |
Wo Sгр Sпор gqL(sin cos ) |
|
Усилие в рабочей ветви при выключенном двигателе, Н; |
|
Sгр g( q qT )L(sin cos ) |
(7.26) |
Усилие в порожней ветви при выключенном двигателе |
|
Wпор gqT L(sin cos ) |
(7.27) |
Тормозной момент, приведенный к валу электродвигателя, |
|
MT .Э. МТ |
(7.28) |
u0 |
|
Вкачестве стопорных устройств используют храповые остановы и обгонные муфты (роликовые остановы), устанавливая их на валу приводного барабана (со стороны привода или с противоположной стороны).
Втяжело нагруженных элеваторах могут применяться колодочные тормоза, которые установлены на муфте (тормозной шкив изготовлен как единой целое с ведомой полумуфтой). Колодочный тормоз выбирают по
тормозному моменту на валу электродвигателя МТ.Э.
Чтобы предотвратить поломки элеватора и привода при перегрузках (при попадании в зону загрузки посторонних предметов), устанавливают предохранительную муфту (дисковую фрикционную или фланцевую с разрушающимися элементами).
Для защиты элеватора от поломок в случае падения ленты с ковшами и грузом при аварийном обрыве ленты применяют канаты (небольшого диаметра), соединяющие без натяжения ковши по боковым сторонам.
Тип элеватора и форму ковшей выбирают в зависимости от вида транспортируемого груза (табл. 41 прилож.) и заданной производительности.
7.2. ПРИМЕР РАСЧЕТА КОВШОВОГО ЭЛЕВАТОРА
Исходные данные для расчета вертикального ковшового элеватора: производительность Q=100 т/ч; высота подъема Н=25 м; транспортируемый груз – зерно, плотность =0,8 т/м3; загрузка зачерпыванием.
Для заданных условий целесообразно выбрать ленточный элеватор с глубокими расставленными ковшами. Скорость движения ленты 2…3,2 м/с. Для расчетов принимаем коэффициент заполнения ковшей =0,75 и центробежный способ разгрузки (табл. 41 прилож).
Принимаем скорость движения ленты =2 м/с.
Определяем размеры барабанов. Диаметры D принимаем как для приводного, так и натяжного одинаковыми.
Для центробежной разгрузки [см. формулу (7.2)].
D 2 2 |
2 22 |
0,815 м |
|
|
g |
9,81 |
|
|
|
По стандартному ряду значений принимаем D =800 мм.
Чтобы выбрать способ разгрузки для принятого диаметра барабана D =800 мм вычисляем полюсное расстояние [см. формулу (7.1)]
hП |
gr2 |
|
9,81 0,8 |
2 |
|
|
0,39 м |
||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
4 22 |
|
Поскольку hП <0,5 D =0,5 0,80 =0,4 м, то разгрузка центробежная.
ВЫБОР КОВШЕЙ. ИСХОДЯ ИЗ УСЛОВИЯ [СМ. ФОРМУЛУ (7.13)]
|
Q |
|
100 |
|
3 |
Vк zк |
|
|
|
23,15 |
дм /м |
3,6 |
3,6 0,8 0,75 2 |
Выбираем (табл. 7.2) глубокий ковш вместимостью 12,1 дм3 шириной коша В=500 мм, шаг расстановки ковшей на ленте tk=490 мм, вылет ковша l=235 мм. Ширина ленты Вл=В+(25+150)=500+2 75=650 мм.
При этих параметрах ковша и скорости движения ленты 2 м/с заданная производительность обеспечивается, если необходимый коэффициент заполнения ковшей будет меньше принятого ранее
|
tQ |
|
0,49 100 |
0,7 |
|
3,6 Vк |
3,6 2 0,8 12,1 |
|
Принятый ранее коэффициент заполнения ковшей =0,75, поэтому пересчета шага расстановки ковшей или скорости не производим.
Выбор ленты его ГОСТ20-85 (табл. 3 прилож.). Число прокладок выбираем из условия D (160...190 )z .
z |
D |
|
800 |
5...4 |
160...190 |
160...190 |
Принимаем число прокладок z=5. Линейную массу ленты определяем из условия
qл 1,1Вл ( i ) 1,1 0,65(1,25 5 3 1) 7,3 кг / м
где Вл=0,65 м – ширина ленты=1,25 мм – толщина прокладки;
=3 мм – толщина рабочей обкладки;
=1,0 мм – толщина нерабочей обкладки.
ЛИНЕЙНАЯ МАССА ЛЕНТЫ С КОВШАМИ
qT qл mk tk
где mk – масса ковша. Если масса не известна, то следует принимать ориентировочно mк 0,7 V=0,7 12,1=8,5 кг.
Тогда |
qT |
7,3 |
|
|
8,5 |
24,6 кг / м |
|||||
0,49 |
|||||||||||
Линейная масса груза |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Q |
|
|
|
|
100 |
|
|||
|
qгр |
|
|
|
|
13,9 кг / м |
|||||
|
3,6 |
3,6 2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
Определение сопротивлений движению тягового органа.
СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРИ ЗАГРУЗКЕ
Wзагр=gqгр 2kзагр=9,81 13,9 22 3,0=1636 Н
где Кзагр=3 [см. формулу (7.15)]
Сопротивление движению рабочей ветви элеватора [см. формулу (7.18)]
Wгрн=g(qгр+qT)H=9,81(13,9+24,6)25=9442 H
Сопротивление движению порожней ветви [см. формулу (7.20)]
Wпор =-gqTH=- 9,81 24,6 25 6033Н
Тяговое усилие на приводном барабане [см. формулу (7.14)]
Wo=k(Wзагр+Wгрн –Wпор)=1,05(1636+9442-6033)=5045 Н
Выбор электродвигателя. Для предварительного расчета можно принятьпр 0,9 . Тогда расчетная мощность электродвигателя, необходимая для
привода [см. формулу (7.21)].
NP |
Wo |
|
5045 |
2,0 |
11,2 кВт |
|
1000 пр |
1000 |
0,9 |
||||
|
|
|
С учетом коэффициента запаса мощности Кз=1,1…1,2 мощность электродвигателя будет
N=kзNp=1,1 11,2 =12,3 кВт
Для привода элеватора целесообразно выбирать электродвигатель с повышенным скольжением для обеспечения возможности пуска загруженного
элеватора: 4АС160S6У3 |
с параметрами N=12 кВт; n=940 мин-1, |
|||
M н |
1,9, |
M н |
2,1, GD =0,55 кгм (см. табл. 16 прилож.). |
|
M П |
|
M max |
2 |
2 |
Рисунок 7.8. Расчетная схема элеватора (а), диаграмма натяжений в ленте (б)
Минимальная величина натяжения тягового элемента, полученная в результате расчета, должна быть больше величины натяжения, полученной из условия отсутствия просыпи груза при движении ковша на прямолинейном участке элеватора. Величину этого натяжения определяют при рассмотрении равновесия ковша (рис. 7.7), заполненного грузом. Условие равновесия запишется как (форм. 7.23).
Smin g mГ mк е,
где е=0,5lк – расстояние от центра масс заполненного ковша до тягового элемента, м;
– допустимый угол поворота ковша 5 .
– отклонение ленты от направления движения, мм
Решая полученное уравнение относительно S(H) и предполагая, что при углах 5 просыпь груза отсутствует, получим зависимость
|
Smin |
|
g mГ mк е |
|
|
g V mк 0,5lк |
|
||
Тогда |
|
sin |
|||||||
|
|
|
|
||||||
|
9,81 12,1 0,8 8,5 0,5 0,235 241H |
||||||||
S |
min |
||||||||
|
|
|
sin 5 |
|
|
|
Выбор редуктора. Определяем максимальный момент
M max Wo D |
|
5045 0,8 |
2018Н м |
2 |
|
2 |
|
Расчетное передаточное число
u р |
пэл.дв |
|
940 |
19,7 |
|
n |
|
47,8 |
|
где п – частота вращения приводного барабана
nб |
|
60 |
60 2,0 |
47,8мин1 |
|
3,14 0,8 |
|||||
|
|
D |
|
Выбираем редуктор двухступенчатый типа 1Ц2У-160, у которого передаточное число ир=20, максимальный момент на тихоходном валу при тяжелом режиме работы и частоте вращения n=1500 мин-1, М=1,6 кН м (табл. 27 прилож.).
Выбор тормоза. Расчетный тормозной момент на валу приводного барабана
М р |
(Wгрн Wпор )D |
|
( 9442 6033 )0,8 |
1364Н м |
|
2 |
2 |
||||
|
|
|
Если тормоз установить на быстроходном валу редуктора, то расчетный тормозной момент с учетом коэффициента запаса торможения кТ=1,5 будет:
МТ кТ |
М р |
1,5 |
1364 |
114 |
Н м |
||
u |
20 |
0,9 |
|||||
|
|
|
|
||||
|
p |
|
|
|
|
|
Выбираем колодочный тормоз нормально замкнутого типа с электромагнитным управлением ТКТ-200 с характеристикой: тормозной момент МТ=160 Нм; ПВ=40%; диаметр тормозного шкива DТ=200 мм; отход
колодок =0,5 мм. Электромагнит: тип МО-200Б, номинальный момент якоря Мя=40 Нм, масса тормоза 37 кг. (табл. 49 прилож.)
Определяем натяжение ленты в каждой характерной точке (рис. 7.8, б). Минимальное натяжение ленты будет в точке 2. Исходя из условий
работы ленточных элеваторов, минимальное натяжение принимается в пределах 1000…1500 Н.
Принимаем S2=Smin=1500 Н.
ТОГДА НАТЯЖЕНИЕ В ТОЧКЕ 1 БУДЕТ
S1=Sсб=S2+Wпор=1500+6033=7533 Н
Натяжение в точке 3 будет
S3=S2+Wзагр=1500+1636=3136 Н
В точке набегания ленты на приводной барабан будет
Smax=Sнб=S4=Wгр+S3=9442+3136=12578 Н;
Проверяем величину тягового усилия
Wo=Sнб-Sсб=12578-7533=5045 Н;
что соответствует ранее принятому.
Строим диаграмму натяжений в ленте (рис. 7.8, б). По максимальному усилию уточняем число прокладок в ленте:
i mSmax |
|
12 12578 |
3,6 |
B p |
|
65 650 |
|
где m – коэффициент запаса прочности ленты, m=10…12 В=65 см – ширина ленты;
р =650 Н/см ширины прокладки – разрывная прочность одного см. ширины прокладки для ленты типа БКНЛ-65 (см. табл. 3 прилож.).
Принятую ранее ленту с i=5 оставляем с целью упрочнения крепления ковшей к ленте.
Выбор натяжного устройства.
Ход натяжного устройства для ленты типа БКНЛ-65Lн.у 0,02H 0,02 25 0,5 м
Усилие натяжения, прикладываемое к натяжному барабану
РН=S2+S3=1500+3136=4636 H
Расчет натяжного устройства винтового типа см. в расчете ленточного конвейера.
Проверка электродвигателя на пуск при подъеме груза.
Момент инерции всех движущихся масс элеватора, приведенный к валу двигателя.
Jnp.n J p.м. |
mk R2 |
112,6 0,4 |
2 |
1,15 0,290 |
202 0,9 |
0,384 кг |
|
|
u2p м |
|
где Jр.м=JP+Jм – момент инерции ротора электродвигателя и муфты Jм=0,152 кг м с – расчетный момент инерции тормозной муфты
(табл. 48 прилож.).
J P GD4 2 0,554 0,138 кг м ч2 – момент инерции ротора электродвигателя.
GD2 – маховoй момент ротора электродвигателя GDР2 =0,55 кг м2 (табл. 16 прилож.).
Jр.м=(0,138+0,152)=0,290 кг м с2
=1,15 – коэффициент, учитывающий момент инерции деталей привода, вращающихся медленнее, чем вал электродвигателя;
mk – масса поступательно движущихся частей элеватора и насыпного груза.
mk=kу(2qT+qгр)Н g1 =0,7(2 24,6 +13,9)25 9,811 =112,6 кг c2/м
где ку – коэффициент, учитывающий упругое удлинение ленты, в результате чего не все массы элеватора приходят в движение одновременно
Статический момент при пуске, приведенный к валу двигателя
|
|
|
М СТ .П . |
Wo D |
|
5045 0,8 |
112Н м |
|||||||
|
|
|
2u p м |
2 20 0,9 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Средний пусковой момент |
|
N |
|
|
|
|
12 |
|
|
|
||||
|
|
М П .СР. 1,5 9750 |
|
1,5 9750 |
|
|
186,7H м |
|||||||
|
|
n |
940 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Продолжительность пуска элеватора |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
tП |
|
Jпр.п g |
|
|
0,384 98,4 9,81 |
4,96 с |
||||||
|
|
|
М П .СР |
М СТ .П |
186,7 112 |
|
||||||||
где n |
|
3,14 940 |
|
|
|
|
||||||||
|
98,4c 1 |
- угловая скорость вала электродвигателя. |
||||||||||||
30 |
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Динамическое максимальное усилие в ленте при пуске (приближенно).
Sg .п mk |
D |
эв. . мд 112,6 0,8 194,5 0,9 9,81 3868H |
|||||||||
|
2 |
u p |
|
|
|
|
|
Z |
20 |
|
|
где М П .СР. М СТ .И |
|
186,7 - 112 |
194,5c 1 |
|
|
||||||
Jпр.n |
|
0,384 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Максимальное усилие в ленте при пуске |
|
||||||||||
|
Smax=S4+Sg.n=12578+3868=16446 H |
||||||||||
|
Коэффициент перегрузки ленты |
|
|||||||||
|
|
|
Kд |
Smax |
|
|
16446 |
1,3 |
|
||
|
|
S4 |
12578 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Момент на быстроходном валу редуктора |
|
|
|||||||||
М max .р М СТ .П |
J g |
112 |
0,094 98,4 9,81 |
130,3H м |
|||||||
|
|
4,96 |
|||||||||
|
|
|
tn |
|
|
|
|
|
|
|
|
где J =Jпр.п.-Jp.м=0,384-0,290=0,094 кг м с2 |
|
||||||||||
Коэффициент перегрузки |
М max .p |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
130,3 |
1,16 |
|
||||
|
|
М СТ .П . |
|
112 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Сопротивление передвижению при пуске (при отсутствии пробуксовки)
Wmax=Wo+Sд.п=5045+3868=8913 Н
В период пуска элеватора натяжение ленты в сбегающей ветви
Sсб.g |
Wmax |
|
|
8913 |
|
7428 H |
|
e f 1 |
e0,25 3,14 1 |
||||||
|
|
|
где е=2,72 – основание натурального логарифма;
f=0,25 – коэффициент трения ленты по стальному барабану при средних условиях работы;
=180о – угол обхвата лентой барабана.
Впериод пуска элеватора натяжение в сбегающей ветви (при отсутствии пробуксовки барабана относительно ленты).
Sсб Scб.д.
В нашем случае Sсб=7533 Н, т.е
Sсб 7533 Sсб.д. 7428Н ,
пробуксовка отсутствует.
Полочные и люлечные элеваторы
1.Общие сведенья и классификация элеваторов. Конструкция.
2.Методика расчета элеваторов.
3.Способ нагрузки и разгрузки элеваторов.