16.5. Примеры расчетов подвесных конвейеров

16.5.1. Пример расчета подвесного грузонесущего конвейера

Рассчитать подвесной грузонесущий конвейер, предназначенный .для транспортирования в отапливаемом помещении деталей со склада в механосборочный цех (см. рис. 10.1, г). Масса одной детали m = 40 кг, наибольшие размеры 550x300x200 мм.

Производительность конвейера Z=1500 деталей в час. Длина и высота участков (м): L₁ = 60; L₂=15; L₃ = 25; L₅ = 3; L₇ = 80; L₉ = 37; L₁₀= 15; L₁₁ = 45; L₁₃ = 81; h₁=7; h₂ = 7.

Загрузка и разгрузка конвейера автоматическая. Из конструктивных соображений привод конвейера установлен на участке 1 (повороте трассы), а натяжное устройство — на участке 4.

В качестве тягового органа конвейера предварительно принимаем из табл. III.1.13 тяговую разборную цепь Р2—100—220 ГОСТ 589-74 с шагом t=100 мм, массой 1 м

g_ц = 5,2 кг/м и разрушающей нагрузкой 220 кН (см. рекомендации параграфа 10.2).

Принимаем для выбранной цепи звездочку с числом зубьев z=16 и диаметром делительной окружности D_o= 1025,7 мм (см. табл. 10.1). Угол наклона конвейера на вертикальном перегибе трассы (участки 10 и 2)

.

Наибольшая длина грузов в плоскости движения конвейера, исходя из их заданных габаритных размеров, l_max= 550 мм. Примем минимальный зазор между грузами (см. рис. 10.3, а) ∆=150 мм. Из условия свободного прохода грузов на наклонных участках минимальный допустимый шаг подвесок [см. (10.7)]

на вертикальных участках при заданной высоте груза h_max = 200 мм [см. (10.8)] T_min=200+150 = 350 мм.

Учитывая условие (10.9), примем расчетный шаг подвесок с грузами T=2∙4∙100 = 800>773 мм.

Возможность свободного прохода грузов на горизонтальных поворотах тягового органа проверяем графическим построением (см. рис. 10.3, в) при диаметре делительной окружности звездочки D₀ =2R_min= 1025,7 мм и убеждаемся, что зазор между грузами достаточен.

Из формулы (5.15) определим скорость цепи при условии, что на каждой подвеске будет располагаться по одной детали: v =Zt_r/3600= 1500∙0,8/3600 = 0,33 м/с. Здесь принято t_r=Т=0,8 м.

Из табл. 10.2 выбираем для шага цепи t = 100 мм типовую каретку конвейера ЦПК-100Р массой m =5,5 кг с предельной нагрузкой 5 кН. Это обеспечивает возможность транспортирования грузов большей массы, чем задано в нашем случае, однако работоспособность выбранной каретки может оказаться недостаточной по условиям (10.1) и (10.2).

Полученная скорость v = 0,33 м/с соответствует требованиям ГОСТ 5946-79 и данным табл. 10.7. После предварительной конструктивной проработки примем массу одной подвески m_п=9,5 кг. Шаг кареток принимаем равным шагу подвесок t_r=Т=800 мм. Погонная масса холостой ветви (10.12) q_x = 9,5/0,8 + 5,5/0,8 + 5,2 = 23,95 кг/м. Погонная масса загруженной ветви [см.(10.13)] q_г= 23,95+40/0,8=73,95 кг/м. Для определения предварительного значения максимального натяжения цепи конвейера F_max по формуле (10.14) найдем следующие величины.

Минимальное натяжение цепи примем F_min=500 H (см. параграф 10.4); из табл. 10.9 выберем для хороших условий работы коэффициенты, учитывающие сопротивление движению, W_в=1,015, m_{п 90} = 1,02, w_{п 180} = 1,03 при угле вертикального перегиба до 35° (см. табл. 10.10); согласно заданной схеме трассы конвейера, число вертикальных перегибов x = 4, количество горизонтальных поворотов с углом 90° y₉₀ = 4, количество горизонтальных поворотов с углом 180° y₁₈₀= 1.

Коэффициент сопротивления движению тягового органа выбирается из табл. 10.8 в зависимости от нагрузок на каретки и от условий работы конвейера.

Нагрузка на каретки: а) загруженной ветви F_К.Г=q_хTg =73,95∙0,8∙9,81=580 Н; б) холостой ветви F_K.X = q_xTg=23,95∙0,8∙9,81 = 188 Н.

Для хороших условий работы конвейера (табл. 10.10) коэффициенты сопротивления движению (см. табл. 10.8) загруженной ветви w _г = w = 0,02 [см. пояснения к формуле (10.14)]. Общая длина горизонтальных проекций загруженных участков конвейера

общая длина горизонтальных проекций порожних участков конвейера

Поскольку x+y₉₀+y₁₈₀+z = 4+4+1+0 = 9>5, коэффициент концентрации местных сопротивлений принимаем k_м = 0,35 [см. пояснения к формуле (10. 14)];. Наибольшая высота подъема груза на трассе конвейера H=7 м; коэффициент w_c, входящий в формулу (10.14), в данном случае

Здесь z = 0 (роликовой батареи нет); = 1.

F_max = 500∙1,18+(0,02∙73,95∙318+0,02∙23,95∙43) ∙ (1 +0,35∙1,18) ∙9,81+73,95∙7∙9,81 = 12 468 Н.

По условию (10.5) проверяем правильность выбора типоразмера цепи: F_доп=220∙0,85/(3,82∙3) = 16,318 кН= 16318 H>F_max=12468 Н, т. е. цепь выбрана правильно. Здесь F_разр=220 кН; k_т.к = 0,85; k_и=3; расчетный коэффициент запаса прочности по дифференциальному методу k_н=k1k₂k₃k₄ k₅= 1,2∙1,4∙1,4∙1,3∙1,25 = 3,82 [см. пояснения к формуле (10.15)]. Проверяем выбранный типоразмер цепи на основе данных табл. 10.11, откуда для простой трассы (общее число поворотов до 20) и хороших условий работы F_доп. = 12,5 кН. F _доп. =l2,5 кН> 12,468 кН. Условие (10.15) удовлетворяется.

Поскольку будет выполняться подробный тяговый расчет методом обхода по контуру конвейера, предварительно мощность двигателя не определяем.

Начинаем тяговый расчет с точки 3, расположенной после спуска с наклонного участка. В этой точке ожидается минимальное натяжение цепи, которое принято F_mia=F₃=500 H. Коэффициенты сопротивления движению принимаем такими же, как и при приближенном расчете.

Натяжение в точке 4, согласно (10.20), F₄ = F₃+wq_xL₃g =500 + 0,02∙23,95∙2,5∙9,81=617 Н.

Натяжение в точке 5, согласно (10.21),F₅ = w_п90F₄ =1,03∙617 = 636 Н.

Натяжение в точке 6, согласно (10.20), F₆ = F₅ + wq_xL₅g =636 + 0,02∙23,95∙3∙9,81 = 650 Н.

Натяжение в точке 7, согласно (10.21), F₇ = w_п90F₆ =1,03∙650 = 663 Н

Натяжение в точке 8, согласно (10.19), F₈=F₇ + wq_ГL₇g=663 +0,02 ∙73.95∙80∙ 9,81 = 1824 Н.

Натяжение в точке 9, согласно (10.21), F₉= w_п90F₈ = 1,02∙1824=1860 Н.

Натяжение в точке 10, согласно (10.19), F₁₀= F₉ + wq_ГL₉g=1860+0,02∙73,95∙37∙-9,81=2397H.

Натяжение в точке 11, согласно (10.23),

Натяжение в точке 12, согласно (10.19), F₁₂= F₁₁ + wq_ГL₁₁g = 7845+0,02∙73,95∙9,81∙45 = 8498 Н.

Натяжение в точке 13, согласно (10.21), F_I3 = w_п90F₁₂= 1,02∙8498 = 8668 Н.

Натяжение в точке 14, согласно (10.19), F₁₄= F₁₃ + wq_ГL₁₃g=8668+0,02∙73,95∙81∙9,81= = 9843 Н.

Для определения натяжения в точках 1 и 2 расчет необходимо вести против хода конвейера начиная с точки 3, где F₃=500 Н. Из формулы (10.24) для холостой ветви конвейера получим:

в данном случае

Натяжение в точке /согласно формуле (10.30)

F₁ = F₂~wq_гL₁g = 2037 - 0,02∙73,95∙60∙9,81 = 1170 Н

Строим диаграмму натяжений цепи конвейера (рис. 16.4). Максимальноё натяжение цепи — в точке 14. F₁₄= 9843 H. Условие (10.15) удовлетворяется, так как F_доп=11518 Н больше F_max=F₁₄=9843 Н, т. е. проверка показывает, что цепь выбрана правильно.

Нагрузка на натяжное устройство по формуле (10.11) при установке тележки на колесах F_нат = F₄+F₅ + F_тeл = 617 + 636 + 343= 1596 Н.

Здесь принято сопротивление передвижению тележки F_тeл = 0,lm_тeлg = 0,l∙350∙9,81= = 343 Н, где m_тел.= 350 кг.

Требуемая масса натяжного груза m_г=1,1F_нат/g=1,1 1596/9,81≈180 кг.

Проверяем работоспособность каретки по условиям (10.1) и (10.2). Максимальная нагрузка на каретку по формуле (10.3)

где F — нагрузка на загруженную каретку, F=F_K._Г=580 Н (см. выше); β — угол, соответствующий дуге перегиба (см. выше): β =25°; F _наиб — натяжение цепи на загруженном участке трассы с вертикальным перегибом выпуклостью вверх: F _наиб = F₁₁ = =7845 Н. Из табл. 10.4 для шага кареток t_к=8t=800 мм при натяжении цепи на перегибе F_наиб —7845 Н, составляющем около 75 % допускаемого натяжения цепи F_доп=11518 Н, рекомендуемый радиус вертикального перегиба пути R — 4 м

Условие (10.1) по прочности каретки удовлетворяется, так как F_р=5000Н>F_нmax=2149 H.

Для определения эквивалентной нагрузки на подшипники каретки необходимо определить: общую длину трассы конвейера:

L = L₁+ L2/cosβ + L₃ + L₅ + L₉ + L₁₀/cosβ + L₁₁ + L₁₃= 60 + 15/cos25° + 25+3 + 80+37+15/cos25°+45+.81=364 м;

длину перегиба (в верхней и нижней частях перегиба эти длины одинаковы) :

L_n = 0,0175β_nR_n = 0,0175∙25∙4=l,75 м;

суммарную нагрузку на рабочую каретку на кривой вертикального перегиба выпуклостью вниз:

где натяжение цепи в нижней части перегиба = F₁₀ = 2397 Н принято из диаграммы натяжений (см. рис. 16.4); R_a = R = 4 м; суммарную нагрузку на каретку на кривой вертикального перегиба выпуклостью вверх:

где = F₁₁ = 7845 H принято, из диаграммы натяжений; R_B = R_a = R = 4 м; нагрузку на рабочую каретку на наклонном участке вертикального перегиба:

длину наклонного участка:

Эквивалентная нагрузка на подшипники каретки по формуле (10.5) при одном загруженном вертикальном перегибе (n=1)

при F_r = F_K._Г = 580 Н; F_x = 188 Н; = 318 м; = 43 м.

Допускаемая полезная нагрузка на подшипники каретки по формуле (10.4) F_д.п=5000∙0,45∙1/1,2 =1875 Н. Здесь коэффициент, учитывающий скорость конвейера, при v = 0,33 м/с k₁= 0,45; коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды, k₂=1 (при температуре до 125 °С); коэффициент неравномерности нагрузки на катки каретки k_н= 1,2.

Таким образом, условие (10.2) удовлетворяется, так как F_д = 1875 И больше F_экв=624 Н.

Окружное усилие на приводной звездочке по формуле (10.25)

F_t = (F₁₄-F₁)w_п90= (9843-1170)∙1,02 = 8846 Н.

Необходимая мощность приводного электродвигателя по формуле (10.16) Р=1,2∙8846∙0,33/(10³∙0,9) =3,89 кВт.

Из табл. III.3.1 выбираем электродвигатель 4А100L4УЗ^: мощностью 4 кВт с частотой вращения п= 1430 мин ^-1

Частота вращения приводной звездочки диаметром D₀=1025,7 мм по (8.15) п_зв=60∙0,33/(3,14∙1,026)=6,143 мин ^-1

Требуемое передаточное число редуктора по (6.23) u=1430/6,143=232,78

Из табл. 10.6 выбираем редуктор типа КДВ-350М1 исполнения X с передаточным числом u_р=263, мощностью 6,4 кВт при частоте вращения быстроходного вала 1500 мин^-1

Фактическая скорость цепи из (8.15) v_ф=(πD₀n_зв.ф)/60=3,14∙1,026∙5,44/60=0,29 м/с, где фактическая частота вращения звездочки из (6.23) n_зв.ф = n/u_р= 1430/263 = 5,44 мин-¹. Фактическая производительность конвейера, согласно (5.15), Z= (3600v_ф)t_г= 3600∙0,29/0,8 = 1305 шт./ч. Отклонение от заданной производительности составляет (1500-1305)/1500∙100 = 13 %. При необходимости строгого обеспечения заданной производительности следует предусмотреть в приводе дополнительную передачу.