b, град.
|
£
10
|
10.15
|
15.20
|
> 20
|
k
|
1,0
|
0,95
|
0,9
|
0,85
|
Принимаем коэффициент .
С - коэффициент производительности, зависящий от формы роликоопоры
и угла естественного откоса груза, С = 240.710 [1, с.288];
r - насыпная плотность груза.
Тогда ширина ленты равна:
.
Выбираем ленту шириной 1200мм., толщина прокладок =1,4мм, толщина верхней резиновой обкладки
, толщина нижней резиновой обкладки
3.1 Выбор
конструкции и определение диаметров приводного и натяжного барабанов,
роликоопор рабочей и холостой ветви
По выбранной ширине ленты принимаем приводной барабан с
такими параметрами: D=1000мм, L=2260мм, C=1400 мм, k=138мм, H=100мм, шпонка на хвостовике: b=36мм. l=147мм.
Рисунок 3 - Приводной барабан
Принимаем натяжной барабан с выносными подшипниками с такими
параметрами: B=1000мм, A=1410мм, мм, L=1150мм, H=80мм, k=1535мм.
Рисунок 4 - Натяжной барабан
Роликоопоры рабочей ветви принимаем желобчатыми с такими
параметрами: B=1000мм, мм,, p=170мм, A=1300мм, L=1350мм, l=380мм, m=25кг.
Расстояние между роликоопорами =1300мм.
Рисунок 5 - Роликоопора желобчатая
Роликоопоры холостой ветви принимаем с такими параметрами: A=1300мм, L=1350мм, мм, мм, мм, B=1000мм, мм, мм, m=21,5кг.
Расстояние между роликоопорами мм.
Рисунок 6 - Роликоопора холостой ветви
4. Тяговый
расчёт конвейера
4.1
Определение погонных масс груза, ленты, роликоопор
Погонная масса груза:
q = Q / (3,6* u=
Погонная масса ленты:
qл =1,1∙B∙ (i∙d +d1 +d2)
=1,1*1,2* (3*1,25+3+1,5) =10,89;
Погонная масса роликоопор:
qp = mp/ lp,
где mp - масса роликоопоры (кг);
lp - расстояние между роликоопорами (м).
q’p = m’p/ l’p= 29/1,3=22,3.
l’’p = (2.2.5) l’p=2,3* l’p=2,3*1,3=3,9м.
q’’p = m’’p/ l’’p = 26/3,9=6,66 кг/м.
4.2 Расчёт
сил сопротивления движению ленты
Холостая ветвь
,
где w’’ -
коэффициент сопротивления движению ленты на холостой ветви [1, с.293].
Знак "+" - при перемещении груза вверх, "-" -
вниз.
=9,81 (10,89+6,66) *40*0,035-9,81*10,89*15=-1361,43Н.
Холостой участок находится между точками 2 и 3 (см. рис.1), т.е.:
;
Рабочей ветви
,
где w’ - коэффициент
сопротивления движению ленты на рабочей ветви; [1, с.293].
Знак "+" - при перемещении груза вверх, "-" -
вниз.
=9,81 (48,6+10,89+22,3) *40*0,04+ +9,81 (48,6+10,89)
*15=10037,72Н.
Рабочий участок находится между точками 5 и 6 (см. рис.3.1), т.е.:
;
Загрузки материала
,
где
u - скорость ленты;
u0 - составляющая скорости груза вдоль
ленты,
u0 = 0,7u=0,7*2=1,4;
л -
коэффицицент трения
между грузом и лентой;
h - высота
падения груза на ленту, h=1.2 м.
Нагружаемый участок находится между точками 4 и 5 (см. рис.1),
т.е.:
.
4.3
Определение натяжений в ленте методом обхода по контуру
Расчет натяжений в ленте следует начинать с точки
минимального натяжения сбегающей ненагруженной ветви - т.1.
Для определения натяжения S1 необходимо составить и
решить систему уравнений, для этого:
выразим все натяжения через S1 и перепишем все
уравнения с учетом значений сил сопротивления и коэффициента k.
используем связь натяжений в т.1 и т.6 (рис.3.1) из условия
отсутствия пробуксовки ленты на барабане согласно формуле Эйлера:
Sнб. п = Sсб. п× ema,
где Sнб. п - натяжение набегающей ветви (Н),
Sсб. п - натяжение сбегающей ветви (Н).
Для рассчитываемого конвейера:
;
;
S1 × ema =1.05 () +524,7+10037,72;
Н;
Н;
Н;
Н;
Н;
Н.
4.4 Расчёт
тягового усилия
После нахождения усилий на приводном барабане уточняем
тяговое усилие (Н):
T = (1,1.1,2) (Sнб. п - Sсб. п) = (1,1.1,2)
(S6 - S1) = (1,1…1.2) (16056, 19-6593,59) =
(10408,86…11355,12) H.
Принимаем тяговое усилие равное 11000Н.
4.5 Проверка
непровисания ленты на роликоопорах
Проверяем условие непровисания ленты на роликах рабочей
ветви.
,
где [y] = (1/30.1/50) ×lp - допускаемое провисание ленты (м);
qc - суммарная погонная масса, действующая
на ролики (кг/м);
Smin - минимальное натяжение в ленте (Н).
Для роликоопор рабочей ветви:
qc = q + qл =46,8+10,89=57,69кг/м.
Smin= S4=5493,77Н;
[y] ’ = (1/30.1/50) ×l’p= (1/30…1/50) *1,3=
(0,043…0,026) м.
Принимаем [y] ’=0,043м.
Проверяем выполнение условия:
< [y] ’.
,03<0,04
Условие выполняется.
Для роликоопор холостой ветви:
qc = qл=10,89кг/м;min= S3
=5232,16Н.
[y] ’’ = (1/30.1/50) ×l’’p,=
(1/30…1/50) *3,9= (0,222…0,1332) м.
Принимаем [y] ’’=0,222м.
=м.
Проверяем выполнение условия:
< [y] ’’.
,1132<0,222
Условие выполняется.
4.6 Проверка
приводного барабана на прочность
Проверяем прочность барабана по давлению на поверхности
барабана от натяжения ленты:
,
где a
- угол обхвата лентой барабана в град.;
[p] - допускаемое давление, для
резинотканевых лент [p] =0,2.0,3 МПа.
МПа.
;
Условие выполняется надежно.
5. Расчёт
приводной станции конвейера
5.1
Определение мощности и выбор двигателя
Определяем мощность двигателя (кВт):
·kз;
где kз - коэффициент запаса и неучтенных потерь, kз = 1,1.1,2; принимаем kз = 1,2;
hмех - КПД механизма.
КПД механизма определяется по формуле:
hмех = × hб × h2муфт × hред,
где hб - КПД
барабана; на подшипниках качения - hб = 0,98;
hм - КПД муфт; зубчатые муфты, МУВП - hм = 0,95.0,98;
hр - КПД редуктора; hр=0,93.0,94
- для двухступенчатых редукторов.
hмех = × hб × h2муфт × hред=0,98·0,98·0,94=0,88
Р= кВт.
По найденному значению мощности выбираем двигатель ближайшей
большей мощности. Определяем тип и серию двигателя: 4А 180 М 4УЗ
·
номинальная
мощность Рном =30 кВт;
·
номинальная
частота вращения nном =1500 об/мин.
·
момент
инерции ротора Jp=0,37 кг×м2;
·
минимальная
кратность пускового момента min=1,;
максимальная кратность пускового момента =2,2.
Номинальный момент двигателя (Н·м):
Н·м.
Средняя кратность пускового момента двигателя:
.
Средний пусковой момент двигателя (Н·м):
Мср. п = yср. п
× Мн=1,6·191=305,6Н·м.
Угловая скорость вращения двигателя (об/мин):
об/мин.
Угловая скорость вращения приводного барабана (рад/с):
рад/с.
5.2
Определение передаточного числа и выбор редуктора
Необходимое передаточное число редуктора:
Принимаем редуктор типа Ц2 - 650, с передаточным числом равным
41,34
Расхождение между необходимым и фактическим передаточным числом
редуктора (не должно превышать 15%):
.
<15%
Уточняем фактическую угловую скорость вращения барабана (рад/с):
=рад/с.
Определяем фактическую скорость транспортирования груза (м/с):
м/с.
5.3 Проверка
двигателя при пуске и на перегрузку
Выбранный двигатель проверяем на перегрузку в режиме пуска
груженого конвейера:
Mmax ³ 1,5Mст,
где Mmax - максимальный момент
двигателя в период пуска;
Mст - статический момент сил сопротивления, приведенный
к валу двигателя.
Максимальный момент двигателя (Н×м) определяется через
максимальную кратность пускового момента max и номинальный момент
двигателя Mн:
Mmax = ymaxMн=2·191=382 м.
Определяем статический момент (Н×м) сил сопротивления:
,
где up - передаточное число редуктора.
Нм.
,5Мст=1,5*151,2=226,8 Н·м
>226,8
Условие проверки двигателя на перегрузку выполняется.
Кроме того при пуске груженого конвейера не должно быть
пробуксовки приводного барабана и просыпания груза, для этого проверяем
условие:
jп £ [jп],
где jп - ускорение ленты при пуске конвейера, равное jп = uф/tп,
где uф -
фактическая скорость транспортировки груза;
tп - время пуска конвейера;
[jп] - допускаемое ускорение при пуске:
[jп] = g (fвнcosb
- sinb),
где fвн - коэффициент трения в движении для груза, fвн = tgjд.
[jп] = g (fвнcosb
- sinb) =9,81 (0,7*cos22,55 - sin 22,55)
=2,58м/с.
Время пуска двигателя:
,
где Мср. п - среднепусковой момент двигателя:
Mср. п = yср. пMн,
Jпр -
момент инерции механизма, приведенный к валу двигателя;
wдв - угловая скорость двигателя;
с.
jп = uф/tп=1,9/0,76=2,5м/с.
Момент инерции вращающихся масс конвейера, приведенный к валу
двигателя:
кг/м,
где Jp - момент инерции ротора двигателя;
mпр - масса
вращающихся частей конвейера, приведенная к валу двигателя:
кг,
где kуп - коэффициент, учитывающий упругое
удлинение ленты, в результате чего не все массы конвейера приходят в движение
одновременно, kуп=0,5.0,7 (меньшие значения для длинных конвейеров > 100
м). Принимаем kуп =0,5;
kc - коэффициент, учитывающий, что окружная
скорость части движущихся масс меньше, чем скорость транспортирования , kc=0,7.0,9. Принимаем kc=0,7;- длина трассы конвейера.
м.
По результатам расчета должно выполнятся условия проверки при
пуске.
jп £ [jп]
,5<2,58
Условие проверки выполняется.
5.4 Выбор
муфт
Муфты выбирают по максимальному расчётному моменту и
наибольшему диаметру концов валов, которые соединяются. Для соединения валов
двигателя и редуктора используем зубчатую муфту.
где -момент на валу вала электродвигателя;
-коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма; (1)
- коэффициент, учитывающий условия роботы; (1)
[Т] - наибольший крутящий момент, который передается муфтой.
Н·м;
Выбираем зубчатую муфту МЗ-3 с такими данными: A=95мм, d=60мм, =55мм, =3150Нм, D=220мм,=150мм, =90мм, L=170мм, B=40мм, l=85мм, =80мм.
Для соединения вала редуктора и вала барабана применим муфту
упругую втулочно-пальцевую.
,
где -коэффициент, учитывающий степень
ответственности механизма; (1)
- коэффициент, учитывающий условия роботы; (1)
М - момент на валу вала электродвигателя;
передаточное число редуктора;
Н·м.
Выбираем муфту МУВП-125 с такими данными: d=125мм, D=490мм, L=515мм, B=130мм, M=1500Нм, монтажный зазор 2…15мм, количество пальцев - 10, m=228кг.
5.5
Определение тормозного момента и выбор тормозного устройства
Тормоз выбирается в зависимости от тормозного момента на валу
двигателя.
Для наклонного конвейера (Н×м):
,
где ст - коэффициент повышения трения, ст =
1,5.
Н·м.
Выбираем тормоз ТКП-200, с тормозным моментом Мт=20Н·м, диаметром
шкива D=200мм.
Задавшись путём торможения lт
(обычно 2.3 м), принимаем 2м., определяем время торможения (с):
т =
2lт/u=2*2/2=2 с.
6. Расчёт
натяжной станции
6.1 Расчёт
хода натяжного устройства
Общий ход натяжного устройства состоит из двух частей и
определяется по формуле:
,
где -монтажный ход (м), который компенсирует
изменение длины ленты при её ремонте и перестыковке;
-рабочий ход натяжного устройства, м.
В зависимости от конструкции стыкового соединения можно принимать
для стыков лент, выполненных методом вулканизации:
мм.
Принимаем =1800мм.
Рабочий ход натяжного устройства определяем по формуле:
,
где L - длина конвейера;
-относительное удлинение ленты; для резинотканевых лент =0,015
-коэффициент угла наклона конвейера: при >22° =0,65;
- коэффициент использования ленты по назначению:
;
м.
Принимаем =0,23м.
м.
Принимаем длину 2 метра.
6.2 Расчёт
массы груза
Натяжное усилие , необходимое для перемещения тележки натяжного устройства с
барабаном определяем по формуле:
,
Н.
Н.
Масса натяжного груза:
кг.
В качестве груза принимаем прямоугольную стальную пластину,
размером l=1м, h=0,5м, b=1м.
Определяем массу одной пластины:
,
где -плотность стали; =7800кг/м ³.
кг.
Определим количество грузов:
Принимаем число грузов равное 9.
6.3 Выбор
каната для удержания груза
Канат выбираем по максимальному разрывному усилию:
Н.
Выбор каната выполняется по условию:
,
где -коэффициент запаса, принимаем =5.
Н.
Выбираем канат двойной свивки типа ЛК-Р. Диаметр каната d=9,9мм, Sp=58850Н.
Маркировочная группа 1960МПа.
7. Расчёты
основных элементов на прочность
7.1 Расчёт
вала приводного барабана
Приводной барабан ленточного конвейера устанавливается на
валу с помощью шпонок. Вал монтируется на подшипниках качения, размещаемых в
подшипниковых опорах.
Расчёт заключается в проверке вала приводного барабана на
прочность в опасных сечениях. Вал приводного барабана испытывает воздействие
изгибающего и крутящего моментов.
Максимальный крутящий момент на валу приводного барабана:
,
где
Т - тяговое усилие на приводном барабане;
С учётом расчётной схемы строим эпюру крутящих моментов.
Рисунок 7 - эпюра крутящих моментов
Изгибающие моменты, возникающие в сечениях вала, вызваны действием
сосредоточенных сил Т/2 и реакции муфты.
Сила реакции со стороны полумуфты :
,
где -диаметр участка вала под муфту.
Н.
Далее с учётом расчётной схемы определяем реакции в опорах вала и
строим эпюру изгибающих моментов.
;
;
Н.
;
;
Н.
Проверяем правильность нахождения реакций в опорах.
;
;
Реакции найдены верно.
;
;
Н·мм;
Н·мм;
Н·мм;
Рисунок 8 - Эпюра изгибающих моментов
На основании построенных эпюр определяем опасное сечение вала,
которое характеризуется диаметром =75мм. Для этого сечения рассчитываем:
момент сопротивления кручению поперечного сечения вала
мм³;
момент сопротивления изгибу поперечного сечения вала
мм³;
Напряжения, возникающие в опасном сечении:
от действия крутящего момента
МПа;
от действия изгибающего момента
МПа;
Эквивалентные напряжения в опасном сечении вала должны
удовлетворять условию прочности:
,
где -допускаемое напряжение материала; =372МПа.
<372МПа.
7.2 Расчёт
подшипников вала приводного барабана
Подшипники вала приводного барабана проверяются по
грузоподъёмности.
По максимальной реакции в опорах определяем эквивалентную
нагрузку на подшипник:
,
где -максимальная нагрузка на подшипник;
Х-коэффициент радиальной нагрузки, Х=1;
V - коэффициент вращения; при вращении внутреннего кольца
относительно направления нагрузки V=1;
- коэффициент безопасности;
-температурный коэффициент; при 100°С - .
Н.
Долговечность подшипника (млн. об.) определяем по формуле:
,
где n-фактическая частота вращения барабана;
,
где - фактическая угловая скорость вращения
барабана;
-продолжительность работы конвейера, ч. Принимаем непрерывная
трёхсменная работа в течение 5 лет: =7200*5=36000ч.
млн. об.
Динамическая грузоподъёмность подшипника должна удовлетворять
условию:
,
где эквивалентная нагрузка, действующая на
подшипник;
L - долговечность подшипника, млн. об.
р - показатель степени; для шарикоподшипников р=3, для
роликоподшипников р=10/3.
кН.
Выбираем из каталога роликовый радиальный сферический двухрядный
подшипник (ГОСТ5721-75) №3615 со следующими размерами: d=75мм. D=160мм. B=55мм.
7.3 Расчёт
роликоопор
Действующую нагрузку определяем по максимально нагруженному
среднему ролику желобчатой роликоопоры.
Н.
Н.
Рисунок 10 - Эпюра изгибающих моментов роликов рабочей ветви
Проверяем вал ролика на прочность.
Напряжения изгиба:
,
где -изгибающий момент;
-момент сопротивления изгибу поперечного сечения вала;
Нмм., мм³.
МПа., , 0,088<372
Условие соблюдается.
Расчёт подшипников роликов рабочей ветви.
Нагрузку на
подшипник определяем для наиболее нагруженного среднего ролика:
,
где , , -вес груза, ленты и части ролика;
-нагрузка на ролик от бокового давления груза;
-выбирают по каталогу; =245Н.
Н.
Н.
Н.
Н.
Расчётную грузоподъёмность подшипника найдём по формуле:
,
где n-частота вращения ролика;
h - продолжительность работы конвейера; h =36000 часов.
об/мин., Н.
Принимаем подшипник №311 с параметрами: d=55мм, D=120мм, B=29мм, C=56000Н.
Холостая ветвь.
Для нижнего ролика действующую нагрузку определяем по формуле:
Н.
Н.
Нмм.
мм³
МПа.
,073<372
Условие соблюдается.
Рисунок 11 - Эпюра изгибающих моментов роликов холостой ветви
Нагрузку на
подшипник определяем по формуле:
,
где , -вес ленты и
ролика;
Н.
Н.
Н.
Н.
Принимаем подшипник №211 с такими параметрами: d=55мм, D=120мм, B=21мм, C=34000Н.
Выводы
В курсовом проекте был спроектирован ленточный конвейер для
транспортирования сыпучих материалов. В ходе расчётов были определены:
ширина ленты, произведён расчёт конвейера методом обхода по
контуру, проведена проверка непровисания ленты на роликоопорах, определена
мощность 22кВт. и выбран двигатель серии 4А200L8У3, двигатель проверен
при пуске и на перегрузку, определено передаточное число U=13,1 и выбран редуктор
Ц2-400, выбран тормоз ТКП-100 с тормозным моментом Мт=16Н·м.
Перечень
ссылок
1. Расчёты
грузоподъёмных и транспортирующих машин/Ф.К. Иванченко, В.С. Бондарев, Н.П. Колесник, В.Я.
Барабанов. - К.: Высш. шк., 1978. - 576с.
2. Казак
С.А., Дусье В.Е., Кузнецов Е.С. Курсовое проектирование грузоподъёмных машин. -
М.: Высш. шк., 1989. - 319с.
. Александров
М.П. Подъёмно-транспортные машины. - М.: Высш. шк., 1985. - 520с.
. Иванченко
Ф.К. Конструкция и расчёт подъёмно транспортных машин. - К.: Вища школа, 1983.
- 351с.
. Вайсон
А.А. подъёмно-транспортные машины. - М.: Высш. шк., 1989. - 536с.
. Грузоподъёмные
машины атлас конструкций.