ВВЕДЕНИЕ [3] 1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА КОНВЕЙЕРА [4] 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМА РАБОТЫ И РАСЧЕТНОЙ

Работа добавлена на сайт samzan.net:

ВВЕДЕНИЕ

Конвейеры служат для транспортировки различных материалов: кусковых и сыпучих. Они позволяют уменьшить трудоемкость и увеличить скорость производства строительных материалов.

В этом курсовом проекте, произведен расчет ленточного горизонтально-наклонного конвейера для транспортировки гравия.

1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА КОНВЕЙЕРА

1.1 Производительность

Средняя массовая производительность Пср =170 т/час.

Максимальная массовая производительность Пmах=190 т/час.

1.2 Характеристика транспортируемого груза

Наименование груза: Щебень гранит

Плотность: р=1300 кг/м3.

Размер кусков: < 40 мм.

Абразивность: группа В.

Влажность: 0%.

1.3 Характеристика условий работы конвейера

Конвейер работает в неотапливаемом помещении и на воздухе.

Температура окружающей среды: от -30 до +30 °С.

Максимальная влажность 90%.

Пыль до 10 мл/м3.

1.4 Продолжительность работы конвейера

Количество смен: 2.

Время работы в течение смены: 7 часов.

Количество рабочих дней в году: 305.

1.5 Характеристика трассы конвейера

Длина транспортирования груза: L=47 м.

Высота подъема груза: Н=4,2 м.

Наибольший допустимый угол подъема β : 18°.

1.6 Коэффициент готовности конвейера: КГ = 0,96.

1.7 Расчетный коэффициент рабочего использования конвейера

по времени: Kt=0,9.

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМА РАБОТЫ И РАСЧЕТНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОНВЕЙЕРА

2.1 Определение класса использования конвейера по времени за сутки.

Классы использования по времени, по производительности позволяют установить режим работы конвейера, комплексную характеристику, учитывающую изменение и длительность действия нагрузки на узлы конвейера, а также другие показатели, влияющие на работоспособность конвейера.

Класс использования конвейера за сутки назначают по таблице 1 в зависимости от коэффициента Ксут, определяемого по формуле:

, (1.1)

где tсут – время работы конвейера за сутки, ч.

 класс по времени В3

2.2 Определение класса использования конвейера во времени за год.

Определение класса использования конвейера во времени за год назначают по табл.1 в зависимости от величины коэффициента Кгод, определяемого по формуле:

, (1.2)

где tгод – количество рабочих дней конвейера в году.

 класс по времени В3

2.3 Определение класса использования конвейера по производительности.

Определение класса использования конвейера по производительности определяют по табл. 2 в зависимости от назначения коэффициента Кп, определяемого по формуле:

, (1.3)

где - средняя производительность конвейера;

- плановая максимальная производительность конвейера.

Класс использования конвейера по производительности П3.

2.4 Определение режима работы конвейера.

При классе по времени В3 и классе по производительности П3 принимаем по табл. 3 режим работы – тяжелый Т.

2.5 Определение расчетной производительности конвейера.

Определяем массовую расчетную производительность по формуле:

т/ч. (1.4)

где - максимальная (массовая) производительность;

Кн – коэффициент неравномерности загрузки, зависит от способа и характера загрузки, Кн = 1,3;

Кt - коэффициент использования конвейера по времени, Кt = 0,9;

Кг = 0,96.

Определяем объемную производительность

м3/ч (1.5)

3 ЛЕНТОЧНЫЙ КОНВЕЙЕР

3.1 Общее устройство ленточного конвейера.

Основой конвейера служит гибкая бесконечная лента, которая в зависимости от типа роликоопор может иметь в поперечном сечении плоскую или желобчатую форму. Верхняя и нижняя ветви поддерживаются от провисания роликоопорами. Поступательное движение ленты сообщаются приводным барабаном, для постоянного натяжения ленты используют натяжное устройство (грузовое или винтовое).

3.2 Проектировачный расчет ленточного конвейера.

3.2.1 Схема горизонтально-наклонного ленточного конвейера.

В проектной схеме конвейера основными составляющими элементами являются: Н – высота подъема груза, H=4,2 м; β – угол подъема груза (18°), Рв - шаг верхних роликоопор; Рн – шаг нижних роликоопор; L1-2, L7-8 – горизонтальные проекции наклонных участков верхней и нижней ветви конвейера, L2-3 – длина горизонтального участка от точки перегиба нижней ветви конвейера до нижней точки на оборотном барабане, L4-5 - длина горизонтального участка от верхней точки на оборотном барабане до точки начала загрузки груза на верхней ветви конвейера, L5-6 - длина горизонтального участка от точки начала загрузки груза до точки конца загрузки на верхней ветви конвейера, L6-7 - длина горизонтального участка от точки конца загрузки груза до точки перегиба верхней ветви конвейера.

3.2.2. Выбор скорости движения ленты.

По величине расчетной производительности по таблице 5, предварительно назначается ширина ленты 800 мм.

Для верхней (рабочей) ветви ленты выбираем однороликовые опоры (рис.2).

Рис. 2. Однороликовая опора ленточных конвейеров.

По табл. 6 в зависимости от величины объемной расчетной производительности определяем скорость движения ленты v = 1,6 м/с.

3.2.3 Определение ширины ленты.

Ширина ленты определяется по формуле:

, (2.1)

где - расчетная объемная производительность конвейера,

= 220 м3/ч;

кр – коэффициент типа роликоопор, по табл. 7 с учетом угла наклона кр =300

- коэффициент угла наклона конвейера, для горизонтальных конвейеров = 0,9 по табл. 8

v – предварительно назначенная скорость движения ленты, v = 1,6 м/с.

Ширину ленты выбираем по ГОСТ 20-85 из ряда: 400, 500, 650, 800, 1000, 1200, 1400 мм. Принимаем В = 800 мм.

Для конвейеров транспортирующих кусковой груз ширина ленты проверяется по размерам кусков.

(мм) (2.2)

где = 20 мм – размер наибольших кусков груза; = 2 для рядового груза.

Условие выполняется.

3.2.4 Выбор типа ленты.

По таблице 9 выбираем ленту с 2-х сторонней резиновой обкладкой, для средних и малоабразивных грузов, для работы в диапазоне температур от -30 до +30 °С.

- толщина наружной обкладки верхней - 6мм и нижней - 2мм.

- тип ткани ТЛК – 200;

- предел прочности по ширине 200 Н/мм

По табл.11 выбираем для ТЛК – 200 толщину тканевой прокладки 1,4 мм, количество прокладок - 3.

Толщина ленты равна 6 + 3∙1,4 + 2 = 12,2 мм.

3.2.5. Выбор роликоопор.

По табл. 12 в зависимости от ширины ленты выбираем диаметр роликоопор Dр и длина ролика Lр однороликовой опоры выбирается:

В = 800 мм принимаем Dр =89 мм, тогда Lр = 950 мм.

Шаг установки верхних роликоопор Рв при транспортировании насыпных грузов назначаем по табл.13 Рв = 1,3 м, шаг нижних

Рн ≈(2…3) · Рв(м) (2.4)

Рн = 3 м

3.2.6 Определение линейных нагрузок.

При определении мощности привода конвейера учитывают сопротивления на участках трассы. Эти сопротивления подразделяют на сопротивления, распределенные по длине участка (линейные), и сопротивления, сосредоточенные в определенных пунктах трассы конвейера – на барабанах, в местах загрузки, разгрузки и др.

Линейная нагрузка от массы ленты:

, (2.5)

где g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;

mл – масса 1 м2 конвейерной ленты, mл = 14 кг (табл.14)

q л = 9,81 * 14 * 0,8 = 109,87 Н/м.

Линейная нагрузка от массы транспортируемого груза:

q г = 9,81 * 285,9 / (3,6 * 1,6) = 486,9 Н/м (2.6)

Определяем линейную нагрузку от вращающихся частей роликоопор:

- на верхней ветви:

q рв = 9,81 * 12,7 / 1,3 = 95,84 Н/м (2.7)

- на нижней ветви:

q рн = 9,81 * 12,7 / 3 = 41,53 Н/м. (2.8)

3.2.7 Определение общего усилия сопротивления движению ленты на трассе конвейера.

При проектировочном расчете общее сопротивление при установившемся движении ленты по всей трассе конвейера определяют по обобщенной формуле:

, (2.9)

где КД - коэффициент, учитывающий сопротивление в местах загрузки,

КД = 2,8 (табл.16)

Н – высота подъема груза

ω – коэффициент сопротивления, ω = 0,04 (табл. 17)

F z = 2,8 * 47 * (486,9 + 95,84 +41,53 + 2 * 109,87) * 0,04 + 486,9 * 4,2 = 6487,8 Н.

3.2.8 Определение мощности приводного двигателя.

N дв = kз * Fz * v / 103 * ηоб = 1,2 * 6487,8 * 1,6 / (1000 * 0,95) = 13,11 кВт

где кз- коэффициент запаса, кз=1,2

если в приводе зубчатый редуктор об = 0,95.

3.2.9 Выбор электродвигателя.

В приводах конвейеров наибольшее применение получили асинхронные электродвигатели общепромышленного исполнения серии 4А по ГОСТ 19523 и специализированные двигатели с повышенным пусковым моментом по ГОСТ 20818.

Электродвигатель выбираем по расчетной мощности.

Выбираем тип двигателя 4А160М6У3 с синхронной частотой вращения nс = 1000 об/мин, с мощностью 15 кВт.

Рисунок 3 – Схема электродвигателя

Таблица1 – Параметры и размеры электродвигателя

Тип двигателя	Габаритные размеры, мм	Установочные и присоединительные размеры, мм
4А160М	L1	L2	H	D	L3	L4	L5	L6	h5	n	d1	d2	d3	b1	b2	b3
	667	780	430	358	110	110	210	108	160	18	46	42	15	12	12	254

3.2.10 Определение максимального натяжения ленты.

Максимальное натяжения ленты определяют по следующей формуле:

, (2.11)

где μ – коэффициент трения (сцепления) ленты по поверхности барабана, μ = 0,4 (табл.18);

α – угол обхвата лентой барабана, α = 180º = 3,14 рад

е – основание натуральных логарифмов е = 2.72.

Fнаиб = e0,4 * 3,14 * 6487,8 / (e0,4 * 3,14 – 1) = 3,51 * 6140,9 / (3,51 – 1) = 9072,6 H

3.2.11 Определение количества прокладок ленты.

, (2.12)

К0 – номинальный коэффициент запаса прочности, К0 = 5;

Кпр – коэффициент неравномерности работы прокладок, Кпр = 0,95;

Кст – коэффициент тыков соединения, Кст = 0,9;

Кт – коэффициент конфигурации трассы, Кт = 0,85;

Креж – коэффициент режима работы конвейера, Креж = 0,9;

- предел прочности на разрыв одной прокладки, =200 Н/мм

z = 9072,6 * 5 / (200 * 800 * 0,95 * 0,9 * 0,85 * 0,9) = 0,43 шт.

Окончательный выбор количества прокладок ленты 3 шт. по (табл.10).

3.2.12 Окончательный выбор ленты.

Суммарная толщина ленты определяется по формуле:

, (2.13)

где δ1 и δ2 – толщина резиновых обкладок, δ1 = 6 мм, δ2 = 2 мм

δn – толщина тканевой прокладки, мм

мм.

3.2.13 Выбор диаметра барабанов.

Для конвейера с резинотканевой лентой:

, (2.14)

где ка – коэффициент, зависящий от типа прокладок, ка = 175 мм/шт;

кб – коэффициент, зависящий от назначения барабана,

кб =1 – для приводного барабана.

кб = 0,8…0,9 – для натяжного барабана

кб = 0,5 – для отклоняющегося барабана.

→ 500 мм – диаметр приводного барабана.

→ 400 мм – диаметр натяжного барабана.

→ 250 мм – диаметр отклоняющегося барабана.

3.2.14 Определение крутящего момента на валу приводного барабана.

Крутящий момент на валу приводного барабана:

, (2.15)

Tбар= 1,2 * 6487,8 * 0,5 / 2 = 1946,34 (H·м)

где кз – коэффициент запаса, кз =1,2;

F∑ - общее усилие сопротивлению движения ленты на трассе конвейера.

3.2.15 Выбор приводного барабана.

Барабан выбирают по величине диаметра D и ширине ленты В. Крутящий момент на валу приводного барабана, выбранного типоразмера должен быть не менее расчетного крутящего момента, определенного в п. 3.2.14

Выбираем барабан 6550Г-80.

Рисунок 4 – Схема приводного барабана

Таблица 2 – Параметры и размеры приводного барабана

Ширина

ленты

В, мм

Тип

барабана

Размеры, мм

800

6550Г-80

500

880

1080

1290

722

100

350

270

138

3.2.16 Определение общего передаточного отношения привода.

Общее передаточное отношение привода определяется по формуле:

, (2.16)

где nдв - частота вращения вала электродвигателя;

, (мин-1) (2.16а)

где nc- синхронная частота вращения, nc = 1000 мин-1;

S – номинальное скольжение, если величина S не задана, то ее принимают S = 0,03…0,06 = 0,05;

nб – частота вращения вала приводного барабана, определяется по формуле:

, (мин-1) (2.16б)

nдв = 1000 * (1 – 0,05) = 950 мин -1

мин -1

i = 950 / 61,1 = 15,55

3.2.17 Выбор редуктора.

В приводах конвейеров для понижения частоты вращения и, соответственно, увеличения крутящего момента от двигателя к приводному барабану устанавливают редуктор – агрегат, включающий в себя одну или несколько зубчатых или червячных передач, смонтированных в корпусе.

Параметры выбираемого редуктора должны удовлетворять следующему условию:

(Н∙м), (2.17)

где Тт – допускаемый крутящий момент на тихоходном валу редуктора, указываемый в таблицах для каждого типоразмера редуктора, Н∙м; Тб – крутящий момент на валу приводного барабана, Н∙м; кс – коэффициент, который зависит от продолжительности работы конвейера в течение суток, кс = 1,05; кч – коэффициент вводится только для червячных редукторов и зависит от расположения червяка (в данном случае не учитывается).

Tt >= 1946,34 * 1,05 = 2043,7 (Н∙м)

Выбираем цилиндрический редуктор двухступенчатый типа Ц2У по ГОСТ 20758 (диапазон передаточных отношений i = 8,0…40; диапазон номинальных крутящих моментов на выходном валу Тт = 250…4000 Н∙м). Выбираем редуктор типа Ц2У-200

Таблица 3 – Характеристики редуктора типа Ц2У-200

Типоразмер

Межосевое расстояние ступени, мм

Передаточное

число

Крутящий момент на тихоходном валу,

Н∙м

Допускаемая радиальная нагрузка на выходных концах валов, кН

КПД

Масса, кг

быстроходной

тихоходной

быстроходного

тихоходного

Ц2У-200

125

200

2000

11,2

0,97

170

Рисунок 5 – Схема редуктора

Таблица 4 – Основные размеры (мм) редуктора типа Ц2У

Типо-

размер

Ц2У-200

690

580

243

165

212

280

425

212

515

165

250

3.2.18 Подбор муфт.

Привод ленточного конвейера компонуют из ряда отдельных обособленных узлов (электродвигатель, редуктор, приводной барабан) с входными и выходными валами, которые соединяют с помощью муфт.

Вал электродвигателя и входной (быстроходный) вал редуктора обычно соединяют упругими муфтами, которые способны смягчить толчки и удары при работе привода с частичным поглощением кинетической энергии удара и рассеиванием ее в виде тепла в окружающую среду, допускать значительные смещения осей соединяемых валов.

Для соединения выходного (тихоходного) вала редуктора и вала рабочего органа (барабана, звездочек и др.) рекомендуется применять жесткие компенсирующие муфты, предназначенные для соединения валов с незначительными смещениями осей.

Муфты подбирают по величине диаметров валов и расчетного момента Тр, который определяется из соотношения:

(2.18)

где Тдв - крутящий момент на валу электродвигателя; К - коэффициент режима для конвейеров К = 1,5... 1,8, принимаем К = 1,5.

, (Н·м) (2.19)

Tдв= 9550 * 15 / 950 = 150,8 (Н·м)

Тр = 150,8 * 1,5 = 226,2 (Н·м)

Расчетный момент Тр не должен превосходить по величине допускаемый крутящий момент для данного типоразмера муфты.

Выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту по ГОСТ 21424 для двигателя и редуктора с допускаемым крутящим моментом, указанным в таблице для данного типоразмера муфты Мк = 250 (Н∙м).

Рисунок 6 – Схема упругой втулочно-пальцевой муфты

Таблица 5 – Характеристика муфты МУВП

Мк,

Н∙м

250

140

165

110

105

Выбор кулачково-дисковых муфт производится по выше описанной методике.

Выбираем кулачково-дисковую муфту по ГОСТ 20720 для соединения редуктора и приводного барабана с допускаемым крутящим моментом, указанным в таблице для данного типоразмера муфты (Мк = 250∙м).

Рисунок 7 – Схема кулачково-дисковой муфты

Таблица 6 – Характеристика кулачково-дисковой муфты

Мк,

Н∙м

В или d1,

мм

l1,

мм

Допустимое

радиальное

смещение е,

мм

m, кг

250

190

140

1,6

30,2

3.2.19. Выбор загрузочного устройства конвеера.

Поток груза формируется воронкой и лотком и направляется в середину ленты. Геометрические размеры основных параметров лотка приведены в табл. 19. В зависимости от ширины ленты В = 800 мм принимаем высоту лотка hл = 300 мм, а длину лотка при скорости движения ленты 1,6 м/с принимаем lл = 2,5 м (рис.8). Угол наклона направляющего лотка αл принимают на 8…10º больше угла трения груза о поверхность лотка φ. Угол трения груза о поверхность лотка определяют по формуле:

φ = arctg μ,

где μ – коэффициент внешнего трения, принимаемый по таблице 27, μ = 0,85.

φ = arctg 0,85 = 40,4º

Тогда принимаем угол наклона направляющего лотка αл = 50º .

Рис.8 Узел загрузки конвейера.

3.2.20 Выбор типа разгрузочного устройства.

В ленточных конвейерах принимают концевую и промежуточную разгрузки сыпучих и штучных грузов.

При промежуточной разгрузке чаще всего применяют плужковые сбрасыватели одно- или двухстороннего действия, отличающиеся простотой конструкции, компактностью и малым весом.

Концевая разгрузка производиться с головного барабана при помощи приемного бункера. Место установки экрана, воспринимающего удары частиц падающего груза, определяется при построении траектории свободного полета частиц груза.

4.ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ КОНВЕЙЕРА.

Тяговый расчет конвейера проводят с целью уточнения величины статистической составляющей натяжения ленты, которая вызывается сопротивлением движению ленты. Сопротивление движению в ленточном конвейере образуется за счет трения в роликоопорах, составляющей силы тяжести ленты с грузом для наклонных участках конвейера, от перегиба ленты при огибании барабана, в местах загрузки и разгрузки и др. При проведении тягового расчета определяют сопротивление движению на отдельных участках трассы конвейера, для чего заданную схему конвейера разбивают на участки: горизонтальные, наклонные, загрузки, разгрузки и т.п.

Натяжения в точках трассы конвейера (рис.1) обозначают Fi, где i – порядковый номер точки трассы.

Сопротивления на участках трассы i, i+1 обозначают Wi-(i+1), соответствующую длину участка трассы i, i+1 обозначают через Li-(i+1)

4.1 Определение натяжений в точках трассы горизонтального конвейера.

Для рассматриваемого ленточного конвейера в точке 1натяжение F1 считаем первоначально неизвестным.

В точке 2 натяжение F2 определяется по формуле:

(Н), (3.1)

где L1-2 – горизонтальная проекция нижней ветви наклонного участка конвейера, м; ω – коэффициент сопротивления, принимаем одинаковым на верхней и нижней ветвях конвейерной ленты, ω = 0,03; Н – высота наклонного участка конвейера, м.

В формуле знак «+» перед последним членом ставится при подъеме груза, знак «-» - при спуске.

Длину участка 1-2 – L1-2 определяем следующим образом:

tg β = (H – rприв + rнат) / L1-2, (3.2)

rприв = 0,25 м, rнат = 0,2 м

tg β = 4,15 / L1-2,

выразим L1-2:

L1-2= 4,15 / tg18 = 4,15 / 0,32 = 12,97 м

F2= F1 + (109,87 + 41,53) * 12,97 * 0,04 + 109,87 * 4,15= F1 + 534,5 (Н).

Натяжение ленты в точке 3:

F3 = F1 + 534,5 + (109,87 + 41,53) * 34,03 * 0,04 = F1 + 740,6 (Н) (3.3)

L2-3 = L – L1-2 = 47 – 12,97 = 34,03 м

В точке 4 натяжение в ленте увеличивается за счет сопротивления от изгиба ленты

(Н), (3.4)

где кн – коэффициент сопротивления при огибании барабана лентой,

кн = 1,05…1,06 при угле обхвата α = 180º, принимаем кн = 1,05.

F4 = 1,05 * (F1 +740,6) = 1,05 * F1 + 777,6 (Н).

В точке 5 натяжение ленты:

(Н) (3.5)

F5 = 1,05 * F1 + 777,6 + (109,87 + 95,84) * 0,4 * 0,04 = 1,05 * F1 + 780,9 (Н).

В точке 6 натяжение увеличиваются за счет сопротивления загрузочного устройства:

(Н), (3.6)

где W3 – сила сопротивления в пункте загрузки, Н; γ – коэффициент, учитывающий трение груза о направляющие борта и стенки воронки, γ = 1,4;

vr – скорость падения груза в направлении движения ленты, м/с.

Для уменьшения величины W3 необходимо так проектировать загрузочную воронку (лоток), чтобы скорость поступления груза была близка к скорости движения ленты. При расчете конвейера можно полагать vr = (0,2…0,6)∙v,

vr = 0,5*1,6 = 0,8 м/с.

F6 = 1,05 * F1 + 780,9 + 1,4 * 285,9 / 3,6 * (1,6 – 0,8) = 1,05 * F1 + 869,8 (Н).

В точке 7 натяжение ленты увеличивается за счет сопротивления движению ленты с грузом по верхним роликоопорам:

(Н) (3.7)

(м),

м (lл – длина лотка),

(Н)

В точке 8 (при разгрузке через головной барабан) натяжение ленты:

(Н), (3.8)

где L7-8 – горизонтальная проекция верхней ветви наклонного участка конвейера, м.

(м)

4.2 Определение максимальных и минимальных натяжений в ленте.

Из теории фрикционного привода:

, (H) (3.9)

При конкретных значениях угла обхвата лентой барабана α и коэффициента трения μ между лентой и приводным барабаном получают простую зависимость между натяжениями ленты в точках 1 и 8.

Для данного случая α = 180º, μ = 0,4 (табл.18),

кз – коэффициент запаса, кз =1,2.

Следовательно:

F2 = 2425 + 534,5 = 2959,5 (Н)

F3 = 2425+ 740,6 = 3165,6 (Н)

F4 = 2425*1,05 + 777,6 = 2546,25 + 777,6 = 3323,8 (Н)

F5 = 2425*1,05 + 780,9 = 2546,25 + 780,9 = 3327,15 (Н)

F6 = 2425*1,05 + 869,8 = 2546,25 + 869,8 = 3416,05 (Н)

F7 = 2425*1,05 + 1732,2 = 2546,25 + 1732,2 = 4278,5 (Н)

F8 = 2425*1,05 + 4564,5= 2546,25 + 4564,5= 7110,75 (Н)

4.3 Уточнение мощности двигателя.

Окружное тяговое усилие на приводном барабане определится по формуле:

(3.10)

Н.

Мощность двигателя уточняется по формуле с учетом значения окружного усилия на барабане, определенного по формуле (3.9).

кВт.

4.4 Определение тормозного момента и подбор останова или тормоза.

(Н∙м)

Для предотвращения самопроизвольного обратного движения ленты с грузом в приводах предусматривают остановы или тормоза. В наклонных конвейерах с мощностью до 75 кВт обычно ограничиваются установкой храпового или роликового останова.

Выбираем роликовый останов с крутящим моментом 210 Н·м, имеющий пять роликов (рис. 9).

Рисунок 9 - Роликовый останов.

Таблица 7 - Параметры и размеры роликового останова

Крутящий

момент,

Н·м

Число

роликов