Определение основных параметров ковшового ленточного элеватора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию РФ

Тверской государственный технический университет

Кафедра строительно-дорожных машин и оборудования

Определение основных параметров ковшового ленточного элеватора

Выполнил:

студент МСФ

группы СДМО-0504

Кашин А.

Проверил:

Корнев Г.П.

Тверь 2008 г.

Содержание

элеватор ленточный ковш нория муфта

Введение

1. Исходные данные для расчета

2. Схема ленточного элеватора

3. Выбор скорости, типа ковша и тягового органа

4. Расчет тяговых элементов нории

5. Проектирование привода элеватора

6. Подбор муфт и расчет останова

7. Проектирование кожуха нории

8. Прочностные расчеты

9. Расчет и проектирование натяжного устройства

Библиографический список

Введение

КОВШОВЫЙ ЭЛЕВАТОР

Основные типы и область применения

Элеватор - машина непрерывного действия, транспортирующая грузы в вертикальном или наклонном направлениях. Различают элеваторы ковшовые, полочные, люлечные. Ковшовые элеваторы предназначены для подъёма по вертикали или крутому наклону (более 60°) насыпных грузов (пылевидных, зернистых, кусковых), полочные и люлечные элеваторы -- для вертикального подъёма штучных грузов (деталей, мешков, ящиков ит. п.) с промежуточной погрузкой-разгрузкой. Ковшовые элеваторы используются в металлургии, машиностроении, химическом и пищевом производствах, на обогатительных фабриках и зернохранилищах, а полочные и люлечные -- на предприятиях различных отраслей промышленности, базах, в магазинах, а также на складах, в том числе в виде подвижных стеллажей для хранения и выдачи изделий.

Ковшовый элеваторы представляет собой замкнутое полотно с тяговым органом, огибающим приводной и натяжной барабаны (звёздочки), и прикрепленными к нему ковшами. Несущей и ограждающей частью элеватора является стальной сварной кожух с загрузочным и разгрузочным патрубками. Привод имеет электродвигатель, редуктор, муфты и останов, предотвращающий обратное движение полотна. На элеваторах применяется винтовое или грузовое натяжное устройство. Скорость движения полотна тихоходных элеваторов до 1 м/сек, быстроходных до 4 м/сек. Подача ковшовых элеваторов 5--500 м³/ч, высота подъёма Н не превышает 60 м. Основными параметрами ковшовых элеваторов являются ширина В_К, высота h, вылет А, полезная (до кромки передней стенки) вместимость ковша и расстояние (шаг) между ковшами a_к. Быстроходные элеваторы имеют расставленные глубокие и мелкие ковши, для которых a_к = (2,5--3) h, a в качестве тягового органа -- конвейерную резинотканевую ленту или короткозвенную цепь. На тихоходных элеваторах применяются сомкнутые (a_k = h) с бортовыми направляющими остроугольные и со скруглённым днищем ковши, прикрепленные боковыми стенками к двум тяговым цепям.

Полочный элеватор имеет 2 вертикальные пластинчатые втулочные цепи, огибающие верхние тяговые и нижние натяжные звёздочки. К цепям жестко прикреплены захваты-полки, соответствующие форме и размерам груза. Загрузка полок производится вручную или автоматически с гребенчатого стола, а разгрузка в верхней части нисходящей ветви -- при опрокидывании полок. Скорость движения цепей полочного элеватора 0,2--0,3 м/сек.

Люлечный элеватор отличается от полочного способом крепления рабочего органа -- люльки, которая благодаря шарнирному подвесу на всех участках трассы сохраняет горизонтальное положение днища. Загрузка люлечных элеваторов производится на восходящей, а разгрузка -- на нисходящей ветви. Скорость движения полотна 0,2--0,3 м/сек.

Рисунок 1 Типы ковшовых элеваторов

Способы наполнения и разгрузки ковшей

Наполнение (загрузка) ковшей производится либо зачерпыванием груза из нижней части кожуха элеватора (см. рис. 2, а), либо засыпанием груза в ковши (см. рис. 2, б). Практически ковши наполняют тем и другим способом одновременно при преимущественном преобладании одного из них. Наполнение ковшей зачерпыванием применяется в ленточных и цепных элеваторах с расставленными ковшами при транспортировании сухих хорошо сыпучих, пылевидных и мелкокусковых насыпных грузов (например, угольной пыли, фрезерного торфа, зерна, цемента, земли, песка, опилок, дробленого угля, фосфоритной муки и т. п.), черпание которых не создает значительных сопротивлений и может происходить при повышенной скорости движения ковшей (0,8-4 м/с).

Крупнокусковые и абразивные грузы (гравий, руда, кусковой уголь и т. п.) черпать ковшом со дна кожуха затруднительно, так как вследствие больших сопротивлений возможен отрыв ковшей и даже обрыв тягового элемента. Наполнение ковшей крупнокусковыми и абразивными грузами производится непосредственно засыпанием их в ковши. Применение этого способа возможно только при непрерывном, сомкнутом расположении ковшей (что не позволяет грузу просыпаться между ковшами) и при пониженных скоростях движения (не более 4 м/с), так как при повышенной скорости ковши плохо заполняются и отбрасывают груз.

Разгрузка ковшей бывает центробежная (см. рис. 2, а), самотечная свободная (см. рис. 2,в и г) и самотечная направленная (см. рис. 2, б). При центробежной разгрузке ковши разгружаются главным образом под действием центробежной силы, возникающей во время прохождения ковшей через барабан (или звездочку). Транспортируемый груз выпадает непосредственно в разгрузочный патрубок кожуха элеватора. Для соблюдения условия центробежной разгрузки и исключения просыпания груза необходимо правильно выбрать частоту вращения приводного барабана и расположение разгрузочного патрубка элеватора в верхней части кожуха.

Рисунок 2 Схема загрузки, разгрузки и расположения ковшей элеватора

Центробежную разгрузку применяют для быстроходных (преимущественно ленточных, реже -- цепных) элеваторов с расставленными ковшами при транспортировании легкосыпучих пылевидных, зернистых и мелкокусковых насыпных грузов. Скорость движения ковшей элеваторов принимают обычно 1--4 м/с. Расстояние между ковшами в быстроходных элеваторах выбирают таким, чтобы выброшенные из ковша частицы груза не попадали на впереди идущий ковш.

Свободная самотечная разгрузка (см. рис. 2, в) характеризуется дополнительным отклонением ковша, обеспечивающим свободное высыпание груза под действием силы тяжести. Этот вид разгрузки применяют для плохосыпучих влажных, хлопьеобразных и мокрых грузов (например, угольной пыли, мела, различных химикатов, мокрой золы, опилок и т. п.).

В вертикальных элеваторах свободная самотечная разгрузка обеспечивается путем отклонения обратной ветви на дополнительных направляющих звездочках, роликовых батареях (редко) или направляющих шинах, устанавливаемых в двух цепных элеваторах с боковым креплением цепей к расставленным и сомкнутым ковшам. В одно цепных элеваторах такое отклонение обратной ветви возможно только для специального исполнения при двухрядном консольном креплении ковшей (параллельными рядами справа и слева от цепи) боковыми стенками к звеньям центрально расположенной цепи, свободной для зацепления (и отклонения) с наружной и внутренней сторон.

В наклонных элеваторах свободная самотечная разгрузка обеспечивается наклонным положением самого элеватора, поэтому иногда для отклонения ковшей вертикальные элеваторы делают с наклонной верхней частью. Однако это приводит к значительным дополнительным сопротивлениям и ускоренному изнашиванию цепи и направляющих шин.

Свободную самотечную разгрузку имеют специальные двух цепные элеваторы с центральной внутренней разгрузкой ковшей (см. рис. 2, г). Разгрузка производится при пониженной скорости движения ковшей (0,6 -- 0,8 м/с).

Самотечная направленная разгрузка (см. рис. 2, б) характерна для вертикальных и наклонных элеваторов (ленточных и цепных) с непрерывным сомкнутым (чешуйчатым) расположением ковшей. При огибании верхнего барабана груз высыпается, из ковша под действием силы тяжести на заднюю стенку предыдущего ковша и направляется ею и боковыми бортами ковша в разгрузочный патрубок элеватора. Этот способ разгрузки применяют в тихоходных элеваторах при скорости движения ковша 0,4 -- 0,8 м/с для транспортирования кусковых, тяжелых, абразивных и малоабразивных грузов (гравий, руда, шлак, крупнокусковой уголь и т. П.), а также хрупких грузов (торф, древесный уголь, кокс и т. п.), измельчение которых понижает их качество.

Элементы элеваторов

Ковши. Основные параметры ковша -- геометрические размеры (ширина В, вылет L и высота Я) и объем. Конструкция (тип) ковша определяется свойствами транспортируемого груза и способами загрузки и разгрузки ковшей. ГОСТ 2036 -- 77 для вертикальных элеваторов предусмотрены четыре типа ковшей: глубокие (рис. 3, а), мелкие (рис. 3, б) со скругленным (цилиндрическим) днищем и ковши с бортовыми направляющими с остроугольным (рис. 3, в) и скругленным (рис. 3, г) днищем. Известно также применение трапецеидальных ковшей увеличенного объема и других ковшей специальных конструкций. В наклонных элеваторах преимущественное распространение нашли ковши с бортовыми направляющими с остроугольным и закругленным днищем, а также трапецеидальные ковши увеличенного объема.

Глубокие ковши (рис. 3, а) имеют пологий обрез передней кромки и повышенную глубину; применяют их для сухих, легкосыпучих пылевидных, зернистых и мелкокусковых насыпных грузов (например, зерна, песка, земли, мелкого угля и т. п.). При креплении глубоких ковшей боковыми стенками к двум цепям (рис. 3, а, вариант 3) и при свободной самотечной разгрузке с отклонением обратной ветви в глубоких ковшах можно транспортировать и некоторые насыпные грузы плохой сыпучести (например, сажу, шламовую известь и т. п.).

Мелкие ковши (рис. 3, б) имеют крутой обрез передней кромки и малую глубину, что способствует лучшему опорожнению при разгрузке, поэтому их применяют для транспортирования влажных и слеживающихся плохосыпучих пылевидных, зернистых и мелкокусковых насыпных грузов.

Наличие цилиндрического днища у глубоких и мелких ковшей также способствует их лучшему опорожнению и уменьшает возможность прилипания частиц груза к днищу.

Известен опыт применения попеременно по секциям расставленных ковшей с дном и без дна для обеспечения лучшей разгрузки ковшей при транспортировании плохосыпучих грузов. В секции два-три ковша не имеют сомкнутого дна, затем идет стандартный ковш со сплошным дном и т. д. На вертикали в ковше без дна груз удерживается силами внутреннего сцепления своих частиц и страхуется ковшом со сплошным дном, а на разгрузке -- полностью выгружается.

Рисунок 3 Схема ковшей вертикальных ковшовых элеваторов и их креплений к тяговому элементу

Глубокие и мелкие ковши применяют только на элеваторах с расставленными ковшами. Изготовляют их из листовой стали толщиной 1--6 мм сваркой или штамповкой, иногда отливают из ковкого чугуна; известно также изготовление ковшей из пластмассы (волокнита, стекловолокна) и из резины. Для предохранения от быстрого изнашивания на передней (черпающей) стенке ковша приваривают или прикрепляют заклепками накладки из твердой стали. Ковши с бортовыми направляющими и остроугольным днищем (рис, 3, в) применяют на тихоходных цепных элеваторах для транспортирования самых различных насыпных грузов -- пылевидных, зернистых и кусковых. Для ковшей с бортовыми направляющими любого типа характерно только сомкнутое расположение на цепи или ленте. У обезвоживающих элеваторов ковши имеют отверстия для стока воды. В зарубежной практике известно применение ковшей шириной до 1600 мм.

Тяговый элемент.

Тяговым элементом ковшовых элеваторов служит лента или цепь (одна или две). Применяют ленты конвейерные резинотканевые (ГОСТ 20--76) и резинотросовые такого же типа, как для ленточных конвейеров. Ковши крепят к ленте болтами со специальной головкой (рис. 4, а); чтобы головки болтов не мешали прохождению ленты на барабанах, в задней стенке ковша делают соответствующие углубления. Чтобы исключить скопление частиц груза между задней стенкой ковша и лентой, применяют резиновые прокладки (рис. 5, а) или накладки, привулканизированные к ковшу (рис. 5, б) или ленте (рис. 5, в).

Ширина ленты должна быть на 25--150 мм больше ширины ковша; число прокладок в ленте определяют из тягового расчета, исходя из прочности ленты. Ленты рассчитывают так же, как и ленты ленточных конвейеров, но с учетом их ослабления отверстиями для болтов крепления ковшей.

Если для соединения ленты используют металлические элементы (коэффициент прочности стыка К_ст = 0,4 -=- 0,5 то такой стык получается равнопрочным по сечению, ослабленному креплением ковшей, и тогда дополнительного учета ослабления не требуется.

Для надежного крепления ковшей лента должна иметь не менее четырех прокладок.

Рисунок 4 Крепление ковшей

Рисунок 5 Крепление ковшей фирмы Беумер

Резинотросовые ленты применяют на элеваторах большой высоты с широкими ковшами. Известно также использование проволочных шарнирно-звеньевых лент, главным образом для элеваторов, транспортирующих горячие грузы.

Чаще всего применяют пластинчатые, втулочные, роликовые и катковые (последние преимущественно для наклонных элеваторов с поддерживаемой ветвью) цепи по ГОСТ 588 -- 81 с шагом 100 -- 630 мм и сварные круглозвенные из круглой стали диаметром 16 -- 28 мм по ГОСТ 2319 -- 70 с термической обработкой звеньев. Выбор типа цепи (пластинчатой или круглозвенной) обусловливается главным образом характеристикой груза. При транспортировании пылевидных и зернистых абразивных грузов, а также грузов химической промышленности, вызывающих коррозию металла, в стандартных пластинчатых цепях возможны засорение шарниров и потеря их подвижности. Для исключения этого увеличивают зазоры между валиком и втулкой цепи до 0,4--0,6 мм, подвергают их нитроцементации, доводя поверхностную твердость до HRC 58-62.

Круглозвенные цепи имеют открытый шарнир, и наличие указанных грузов не препятствует подвижности шарниров (частицы груза не удерживаются в них), но вызывает их заметный износ. Для уменьшения износа применяют поверхностную термообработку звеньев на глубину 2 мм до твердости HRC 55 -- 60.

Элеваторы с термически обработанными круглозвенными цепями с центробежной и центробежно-самотечной разгрузкой нашли широкое применение для транспортирования пылевидных грузов.

Цепи к ковшам крепят при помощи уголков или фасонных звеньев на болтах или заклепках. При ширине ковшей до 250 мм применяют одну тяговую цепь с центральным креплением к задней стенке ковша (рис. 4, б), а при ширине 320 мм и выше -- две тяговые цепи, присоединяемые к задней или к боковым (рис. 4, в) стенкам ковшей.

Выбор ленты или цепи для элеватора обусловливается его производительностью, высотой подъема и характеристикой груза. Резинотканевая лента по сравнению с цепью имеет большую скорость и меньше изнашивается при транспортировании абразивных грузов, однако для нее характерны меньшие тяговое усилие и прочность крепления ковшей. Поэтому ленты применяют преимущественно в быстроходных элеваторах для транспортирования пылевидных, порошкообразных и мелкокусковых насыпных грузов малой и средней плотности, которые не оказывают большого сопротивления при загрузке зачерпыванием. Цепи применяют преимущественно при большой производительности, значительной высоте подъема, для перемещения тяжелых кусковых, а также горячих грузов, транспортирование которых на резинотканевой ленте недопустимо из-за вредного их воздействия.

Для перемещения абразивных грузов используют, по возможности, ленточные элеваторы, поскольку цепи в среде абразивных грузов быстро изнашиваются. Применение резинотросовой ленты позволяет значительно увеличить тяговое усилие и высоту элеватора. Как ленточные, так и цепные элеваторы делают с расставленными и сомкнутыми ковшами.

Привод. Привод элеваторов редукторный, размещается в верхней части элеватора. При малой мощности (до 10 кВт) применяют мотор-редукторы. Для цепных элеваторов большой высоты перспективно применение прямолинейных промежуточных приводов.

Для ленточных элеваторов диаметр приводного барабана Z>g определяют в зависимости от способа разгрузки ковшей проверяют по числу прокладок i в ленте и в соответствии с ГОСТ 2036 -- 77 принимают из следующего ряда размеров: 250, 320, 400, 500, 630, 800 и 1000 мм. Барабаны, как правило, имеют фрикционную футеровку. Для элеваторов с пластинчатыми цепями согласно ГОСТ 2036 -- 77 приводные звездочки должны иметь 5--20 зубьев. Для элеваторов с круглозвенными цепями применяют фрикционный привод и приводные блоки с ободом, имеющим гладкую фасонную выемку, или же звездочки со вставными зубцами; их диаметр выбирают из ряда нормальных диаметров барабанов и звездочек. Валы приводного барабана или звездочки вращаются в самоустанавливающихся подшипниках качения. Для предохранения от самопроизвольного обратного движения тягового элемента с ковшами при остановке элеватора приводы снабжают стопорными устройствами (остановами). В качестве последних применяют бесшумные храповые и роликовые остановы, устанавливаемые на валу приводного барабана (звездочки) или размещаемые в упругой муфте между электродвигателем и входным валом редуктора. В зарубежных конструкциях между двигателем и редуктором устанавливают гидромуфту. У элеваторов тяжелого типа в качестве останова используют также электромагнитный тормоз. В кожухе головки элеватора выполняют люки с герметичными дверцами для осмотра и ремонта.

Натяжное устройство. Применяют винтовое пружинно-винтовое или грузовое натяжные устройства; последнее может быть с непосредственным воздействием груза на вал натяжного барабана или звездочки или рычажное. Выбор типа натяжного устройства зависит от типа тягового элемента и привода и высоты элеватора. Элеваторы с круглозвенными цепями снабжают грузовыми устройствами.

Натяжное устройство размещают на валу нижнего барабана (или звездочки) и крепят к боковым стенкам башмака элеватора. Ход натяжного устройства составляет 200--500 мм. Для ленточных элеваторов натяжной барабан выполняют с решетчатым ободом для устранения налипания на него груза. Натяжной барабан (или звездочки) имеет обычно такой же диаметр, как и приводной.

Кожух. Нижняя часть кожуха ("башмак") элеватора может быть с высоким и низким расположением загрузочного носка. Высокий носок с днищем под углом 60° к горизонту применяют при транспортировании влажных плохосыпучих грузов, а низкий (с днищем под углом 45°) -- для сухих хорошо сыпучих грузов. Для обслуживания и ремонта "башмак" имеет в боковых стенках люки с герметичными дверцами. Средние секции кожуха элеватора изготовляют из листовой стали толщиной 2 -- 4 мм и для жесткости окантовывают уголками в продольном направлении и по торцовым сечениям. Высота секций 2 -- 2,5 м; соединяют секции друг с другом болтами, для герметичности стыков применяют прокладки.

Известны элеваторы с бетонным кожухом. Кожух является силовым каркасом элеватора, воспринимающим статические и динамические нагрузки. Для направления движения ходовой части в средних секциях кожуха элеватора устанавливают направляющие устройства.

Предохранительные устройства. Для предохранения ходовой части элеватора от падения при случайном обрыве цепи или ленты применяют специальные предохранительные устройства: на цепных элеваторах -- ловители цепи, на ленточных -- соединение ковшей по боковым стенкам стальными канатами, которые без натяжения свободно располагаются вдоль ленты; при обрыве ленты канаты исключают возможность падения ходовой части. Кроме того, на натяжных барабанах (или звездочках) элеватора устанавливают реле скорости, которое при обрыве тягового элемента выключает электродвигатель привода элеватора.

1. Исходные данные для расчета

Тип конвейера - ковшовый ленточный элеватор

Производительность - Q=50 ^т/_ч

Высота транспортирования - H=40 м

Класс использования механизма по времени - В2

Класс использования механизма по производительности - П3

Класс использования механизма по грузоподъемности - Н3

Класс использования механизма по нагружению рабочего органа - Ц3

Место установки - закрытое помещение

Тип загрузочного устройства - патрубок

Транспортируемый материал - известь молотая

Насыпная плотность материала - с=1370 ^кг/_м3

Угол естественного откоса в покое - ц=40°

Степень абразивности материала - С (средняя)

Крупность частиц - а=0,001…0,05 мм

Подвижность частиц материала - легкая

2. Схема ленточного элеватора

1 - Верхний приводной барабан

2 - Верхняя часть кожуха

3 - Люки

4 - Лента

5 - Ковши

6 - Направляющие

7 - Нижний натяжной барабан

8 - Натяжное устройство

9 - Нижняя часть кожуха

10 - Средняя часть кожуха

11 - Направляющие устройства

12 - Останов

13 - Тормоз

14 - Редуктор

3. Выбор скорости, типа ковша и тягового органа

Выбор скорости движения тяговых органов. По рекомендации в [9 ] для молотой извести, как легкосыпучему пылевидному материалу, соответствуют скорости транспортирования х=1…4 ^м/_с , принимаем х=2 ^м/_с

Выбор типа ковшей. Согласно [6 ] объем ковша определяется по формуле:

где t_К - шаг установки ковшей; принимаем t_К=0,5 м,

с - насыпная плотность материала; с=1370 ^кг/_м3,

ш - средний коэффициент наполнения ковшей; согласно [3 ] ш=0,75,



По рекомендации в [3 ]для транспортирования пылевидных материалов применяют ковши типа Г (глубокие). Согласно приложению 13 в [6] выбираем глубокий ковш с параметрами: i_К=4 л, b=320 мм, l=175 мм, h=190 мм, r=55 мм, д=3 мм.

Рис 1. Норийный ковш

Предварительный выбор размеров тягового органа. Согласно [1] при транспортирования среднеабразивного материала следует применять ленту с двусторонней резиновой обкладкой типа 2. Согласно [6] принимаем ленту, у которой ширина В_Л=400 мм, толщина прокладки д₀=1,1, толщина рабочей обкладки д₁=4мм, толщина нерабочей обкладки д₂=2мм, с повышенной прочностью ткани с применением капрона ТК-100, класс резины С: Лента 2-400-ТК-100-4-2-С ГОСТ 20-85

Определение суммарной толщины ленты. Ориентировочно принимаем по рекомендации в [6 ]число прокладок i_П=6:

4. Тяговый расчет элементов нории

Определение распределенных нагрузок.

Нагрузка от массы груза на 1 м ленты:



Распределенная нагрузка ходовой части элеватора:

где q_Т - распределенная масса тягового элемента, для ленты:

m_К - масса ковша; по данным в [6] для подобранного ковша m_К=5 кг,

Тяговой расчет элеватора. Расчет выполняется путем последовательного суммирования сопротивлений на отдельных участках трассы. Границы участков устанавливаются с учетом изменения характера или вида сопротивления (рис. 2).

Натяжение в точке 2. В этой точке тяговый орган (лента) имеет наименьшую силу натяжения F_Н:

Сила натяжения ленты в точке 2:



Рис 2. Расчетная схема элеватора

Натяжение в точке 3. Сила натяжения ленты в этой точке складывается из силы натяжения F₂ , сопротивления на поворотном барабане и сопротивления зачерпыванию груза W_2-3 :

где k - коэффициент, учитывающий увеличение натяжения на поворотном барабане; согласно [3 ]для средних условий работы элеватора в закрытом помещении и угле поворота ленты в 180° k=1,025, С_ЗАЧ - коэффициент сопротивления при зачерпывании; при скорости ковшей 1-1,25 ^м/_с для порошкообразных и мелкозернистых грузов С_ЗАЧ =12,5-25 ^Нм/_кг и С_ЗАЧ =20-40 ^Нм/_кг для кусковых грузов; т.к. скорость движения ковшей 2 ^м/_с , принимаем для молотой извести С_ЗАЧ =30 ^Нм/_кг

Натяжение в точке 4. Сила натяжения ленты в этой точке складывается из силы натяжения F₃ и сопротивления движущихся масс, на разгон и поднятие материла W_3-4 :

где g=9,81 ^Н/_кг - ускорение свободного падения,

Н=40 м - высота элеватора (рис. 2),



Натяжение в точке 1. Сила натяжения ленты в этой точке складывается из силы натяжения F₂ и нагрузки от движущихся масс порожней ветви элеватора W_2-1 :

Проверка надежности сцепления ленты с приводным барабаном. Проверку надежности проводим по формуле Эйлера:

где f - коэффициент трения ленты о барабан; по [1 ]для стального барабана и сухого закрытого помещения принимаем f=0,3, б - угол обхвата лентой барабана; б=180°,

Проверка числа прокладок ленты. Проверку согласно [6 ] проводим используя зависимость:

где F_MAX - максимальное значение силы натяжения; F_MAX =F _НБ =F₄=11054,7 Н, n_Л - запас прочности ленты; n_Л=10-12, принимаем n_Л=12, К₀ - коэффициент, учитывающий ослабление ленты отверстиями под болты для крепления ковшей; К₀ =0,7-0,9, принимаем К₀ =0,9, [К ]_Р - предел прочности одного слоя ленты; у ленты с ТК-100 [К ]_Р =100 ^Н/_мм

5. Проектирование привода элеватора

Определение размеров барабанов.

Диаметр приводного барабана вычислим по зависимости из [6]:

Из ряда размеров барабанов по ГОСТ 22644-77 принимаем ближайший диаметр D_ПБ =800 мм.

Ширину приводного барабана принимаем больше ширины ленты B_ПБ =500 мм

Диаметр натяжного барабана согласно [7 ] принимаем таким же как и приводного: D_ПБ = D_НБ =800 мм.

Ширину натяжного барабана принимаем B_НБ = B_ПБ =500 мм.

Определение потребной мощности электродвигателя. Потребную мощность определим из соотношения:

где k_З - коэффициент запаса; k_З =1,1-1,2, принимаем k_З =1,2, W₀ =F_НБ-F_СБ - окружная сила на приводном валу; W₀ =11054,7-8087,3=2967,5 Н, з - КПД передаточного механизма; для двухступенчатого редуктора согласно [7] з=0,94,



Кинематический расчет.

Частота вращения приводного барабана. Частоту вращения определим по формуле из [6]:

Определение крутящего момента на валу приводного барабана:

где F_ОКР =W₀ =2967,5 Н - окружная сила на валу приводного барабана,

Определение требуемого передаточного числа u_i привода для каждой частоты вращения подходящего по мощности электродвигателя. Воспользуемся зависимостью:

Подбор двигателя и передачи мощности. По полученной потребной мощности выберем стандартный электродвигатель. В конвейерах и элеваторах при продолжительном режиме работы от сети переменного тока применяют трехфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели общего назначения серии 4А. Желательно использовать двигатели с повышенным пусковым моментом из-за возможности пуска системы под нагрузкой.

В качестве передачи мощности используем редуктор типа Ц2У. Далее в таблице представлены сравнительные характеристики нескольких оптимизированных вариантов привода элеватора:

№	Марка двигателя	PДВ, кВт	nДВ , об/мин			ui	Типоразмер редуктора	uР	Номинальный крутящий момент на тихоходном валу ТНТ , Нм
1.	АИР112М2	7,5	2895	2,0	2,2	60,6	Ц2У-250	40	4000
2.	АИР132S4	7,5	1440	2,0	2,2	30,2	Ц2У-200	31,5	2000
3.	АИР132М6	7,5	960	2,0	2,2	20,1	Ц2У-200	20	2000
4.	АИР160S8	7,5	727	1,4	2,2	15,2	Ц2У-160	18	1000

Перегрузка по мощности на всех двигателях составляет:

Из анализа данных таблицы следует, что наиболее рациональным вариантом привода является 3-ой, т.к. двигатель имеет повышенный пусковой момент, передача мощности не требует установки дополнительной открытой передачи как в 1-ом варианте и отклонение передаточного числа редуктора от требуемого меньше, чем в других вариантах. Сделаем проверку двигателя и редуктора.

Проверка двигателя по пусковому моменту. Поскольку элеваторы в ряде случаев пускаются в ход под нагрузкой, следует проверить электродвигатель по пусковому моменту с учетом допускаемой потери напряжения в питающей сети. Проверку выполняем по условию из [6]:

где Т_Н - номинальный момент электродвигателя:

- угловая скорость вала электродвигателя,

- коэффициент перегрузки двигателя,

Т_ТР - момент трогания нагруженного элеватора, приведенный к валу электродвигателя:

Проверка редуктора по максимальному крутящему моменту на тихоходном валу. Проверка выполняется согласно условию:

т - кратность пускового момента; из [8] для редуктора Ц2У при среднем режиме работы т=1,6,

Окончательно принимаем:

Двигатель АИР132М6 ТУ 16-525.564-84 ,

Редуктор Ц2У-200-20-21КУ2,

Эскизы принятых элементов привода.

Эскиз двигателя.

Эскиз редуктора.

Эскиз конца быстроходного вала редуктора.

Эскиз конца тихоходного вала редуктора.

6. Подбор муфт и расчет останова

Выбор муфты для быстроходного вала. Для соединения быстроходного вала редуктора и вала двигателя рекомендуется по [5 ] применять муфту, обладающую упругими свойствами, с малым моментом инерции. Используем упругую втулочно-пальцевую муфту (МУВП). Подбор муфты осуществляем по крутящему моменту на быстроходном валу, согласно [4 ]:

Возьмем заготовку муфты с М_КР=250 Нм (эскиз и размеры в п.6.1.1) и одной ступицей под вал двигателя d=38 мм, а отверстие второй ступицы расточим под конический конец быстроходного вала с d=30 мм. Принятая муфта: Муфта упругая втулочно-пальцевая 250-38-1.1-30-2.1-Т2 ГОСТ 21424-75

Эскиз МУВП.

Выбор муфты для тихоходного вала. В нашей конструкции применим упруго-предохранительную муфту с торообразной оболочкой. Подбор муфты осуществляем по крутящему моменту на тихоходном валу:

По [1] выбираем муфту с М_КР =2000 Нм и d=70 мм (для обоих отверстий), у которой одна полумуфта с коническим отверстием, вторая с цилиндрическим. Принятая муфта: Муфта упругая с торообразной оболочкой 1250-50.1-60.2-1.1 ГОСТ 20884-75

Эскиз муфты упругой с торообразной оболочкой.

Проектирование останова элеватора. Для удержания тягового органа с ковшами от падения при отрыве и от обратного хода при случайном выключении двигателя применяют автоматические тормозные устройства. Чаще всего для этой цели используют храповые или роликовые остановы. В конструкции нашего элеватора применим храповой останов.

Подбор тормозного устройства осуществляют по тормозному моменту, т.е. крутящему моменту на валу, на котором расположен тормоз. Предпочтительным местом установки является быстроходный вал редуктора. По причине отсутствия места на быстроходном валу храповое колесо устанавливаем на вал приводного барабана, на котором Т_КР =М_КРТ =1492,2 Нм. Назначаем внешний диаметр храпового колеса, исходя из габаритных размеров останова, по [6] имеем:

где D_МУФТ - наружный диаметр рядом установленной муфты, D_МУФТ=250 мм,

Рассчитаем модуль храпового колеса из условия прочности кромок зубьев на сжатие:



где ш - коэффициент ширины зуба храпового колеса; по рекомендации в [6] для выбранного материала колеса сталь 45 ш=1..2, принимаем ш=1,5, [р] - допускаемое линейное давление с учетом динамического характера нагружения; по данным в [6] принимаем [р]=400 МПа,

Полученное значение модуля округляем до стандартного из ряда в [1] и окончательно принимаем т=20 мм.

Определим число зубьев храпового колеса:

Округления полученного значения до целого не требуется, принимаем Z=15. Вследствие этого уточнение внешнего диаметра храпового колеса не проводим и оставляем без изменений D_Х =300 мм.

Храповое колесо и его собачку изготавливаем закаленными и цементованными с закалкой. Материал собачки - сталь 40Х.

Эскиз храпового останова.

7. Проектирование кожуха нории

Определение вида разгрузки материала. По рекомендации в [3 ] для хорошо сыпучих материалов, в нашем случае молотой извести, и скорости транспортирования х=2 ^м/_с должен применяться центробежный способ разгрузки ковшей. Для осуществления центробежной разгрузки требуется выполнение условия:

где l_П - полюсное расстояние; щ - угловая скорость вала приводного барабана,

Условие выполняется, следовательно, разгрузка ковшей - центробежная.

Построение очертания контура головки кожуха нории. При центробежной разгрузке очертание головки элеватора определяется траекториями полета частиц, которые отрываются от ковша в различных его положениях, начиная с момента набегания ленты на барабан. Частицы груза вылетают из ковша при разгрузке по траекториям, описываемым параболами.

Согласно [6] теоретическое очертание кожуха определяется огибающей параболой А, которую приближенно можно построить по характерным точкам 1, 2, 3 и 4:

для т. 1 : ,



для т. 2 :

для т. 3 :

для т. 4 :

Эскиз контура головки кожуха нории.

8. Прочностные расчеты

Проектный расчет вала приводного барабана.

Расчетная схема нагружения вала, включающая эпюры изгибающего и крутящего моментов.



Минимальный диаметр вала. Расчет выполняем по формуле из [6]:

где М_ЭКВ - эквивалентный или суммарный момент на валу,

[у]=65..75 МПа - допускаемые напряжения для углеродистых сталей марок 35-50; принимаем [у]=75 МПа,

Полученный диаметр вала является наименьшим, все остальные диаметры вала должны быть больше минимального. Диаметр конца вала под муфту принимаем 70 мм.

Проектный расчет вала натяжного барабана.

Расчетная схема нагружения вала.

Минимальный диаметр вала.

9. Расчет и проектирование натяжного устройства

Выбор типа натяжного устройства. По рекомендации в [6 ]для элеваторов высотой более 30 м устанавливают грузовые натяжные устройства.

Расчет грузового натяжного устройства. Расчет сводится к определению веса груза, подвешенного к натяжному барабану элеватора:

где К_Н - коэффициент запаса силы натяжения, учитывающий сопротивление передвижению ползунов натяжного устройства; К_Н =1,2..1,5, принимаем К_Н =1,25, F_НБ , F_СБ - натяжение соответственно набегающей и сбегающей с натяжного барабана ветвей ленты, F_НБ =F₂ =1440 Н, F_СБ =F₃ =1684,2 Н,

По полученной величине G_НГ устанавливаем число, вес и габаритные размеры грузовых блоков, составляющих подвешенный груз. По данным в табл.2.9 [6] принимаем противовес из железобетона, составленный из 8 блоков размерами 1215*150*120 и весом каждого 0,5 кН.

Расчет хода натяжного барабана. Ход натяжного барабана для резино-тканевых лент находим по зависимости из [6 ]:

где В - ширина ленты, В=0,5 м, L - длина конвейера, в нашем случае вместо длины конвейера в формулу подставляем высоту элеватора Н=40 м ,

Библиографический список

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т. 1, 2 и 3. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980.

2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. Пособие для машиностроит. спец. учреждений среднего профессионального образования. - 4-е издание, исправл. - М.: Машиностроение, 2003.

3. Дьячков В.К. Машины непрерывного транспорта. - М.: Машгиз, 1961.

4. Зеленский О.В., Петров А.С. Справочник по проектированию ленточных конвейеров. - М.: Недра, 1986.

5. Иванов М.Н., Иванов В.Н. Детали машин. Курсовое проектирование. Учеб. пособие для машиностроит. вузов. М., "Высшая школа", 1975.

6. Проектирование подъемно-транспортных установок. Степыгин В.И., Чертов Е.Д., Елфимов С.А. Машиностроение, 2005.

7. Расчеты грузоподъемных и транспортирующих машин. Иванченко Ф.К. и др. "Вища школа", 1984.

8. Редукторы и мотор-редукторы. Каталог-справочник. Часть 1. - М.: НИИ информации по машиностроению, 1973.

9. Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины: Учеб. Пособие для машиностроит. вузов. - 3-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1983.

Размещено на Allbest.ru