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

Подождите немного. Документ загружается.

101

Правильность выбора диаметра приводного барабана прове-

ряем по среднему давлению q

ср

= 100…110 кПа по выражению

(2.26):

360 3, 27

0,12 м ,

110 3,14 180 0, 3 0, 5

⋅

⋅⋅⋅⋅

что меньше принятого значения D

= 0,4 м (F

= 3,27 кН; α = 180°;

f = 0,3 по прил. П11).

Кинематический расчет. Определим частоту вращения при-

водного барабана по (2.27):

= 60 ⋅ 1,46/(3,14 ⋅ 0,4) = 69,7 мин

–1

Передаточные числа привода для каждого табличного значе-

ния частоты вращения электродвигателя находим по (2.28):

u = {712; 960; 1432; 2850}/69,7 = {10,2; 13,8; 20,5; 40,9}.

Вращающий момент на валу приводного барабана конвейера

= F D

/ 2 = 3,27⋅10

⋅ 0,4 /2 = 654 Н⋅м.

Заполним форму 2.1. Из прил. П3 выпишем типоразмеры редук-

торов, характеристики которых соответствуют требуемым передаточ-

ным числам и вращающему моменту с учетом 25 % запаса, т.е.

1,25Т

= 1,25 ⋅ 654 = 818 Н⋅м.

Частота

вращения

электро-

двигателя,

мин

–1

Переда-

точное

число

привода

Типоразмер

редуктора

Переда-

точное

число

редук-

тора u

Вращаю-

щий

момент на

тихоходном

валу редук-

тора, Н⋅м

Масса

редук-

тора, кг

750/712

1000/960

1500/1432

3000/2850

10,2

13,8

20,5

40,9

КЦ1-250-IV

КЦ1-250-II

Ц2У-160

Ц2У-250

1540

1430

1000

4000

391

320

ЛЕНТОЧНЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

102

Из анализа данных таблицы следует, что наиболее рациональ-

ным вариантом является привод, состоящий из электродвигателя

АИР 112М4 (частотой вращения n

=1432 мин

–1

) и цилиндрическо-

го двухступенчатого редуктора Ц2У-160-20-12-КУ2 с передаточ-

ным числом u

= 20 и номинальным вращающим моментом на вы-

ходном валу 1000 Н⋅м.

Уточняем скорость ленты из уравнения (2.24):

v = 3,14 ⋅ 0,4 ⋅ 1432/(60 ⋅ 20) = 1,5 м/с,

что соответствует заданному значению.

6. Проверка электродвигателя на пусковой режим. Пуско-

вой момент, приведенный к валу двигателя, находим по уравне-

нию (2.29).

Статический момент, приведенный к валу двигателя,

находится из уравнения (2.30):

ст

= 3267,4 ⋅ 0,4/(2 ⋅ 20 ⋅ 0,9) = 36,3 Н⋅м.

Момент Т

ин 1

определяется по зависимости (2.31):

.мН56,21432

5375

62,03,2

15,1

1ин

⋅=

⋅

=Т

Момент Т

ин 2

находится по формуле (2.32):

()

,мН98,0

95,02081,92

4,05,1697,423,32

2ин

⋅=

⋅⋅⋅

⋅⋅⋅+

=Т

где GD

= 2,3 Н⋅м

; GD

= 0,62 Н⋅м

(по прил. П5.4); t

= 5 с; L =

= 42+27 = 69 м.

Тогда Т

пуск

= 36,3 + 2,56 + 0,98 =39,8 Н⋅ м.

Проверка электродвигателя на перегрузку в период пуска. Ко-

эффициент перегрузки по (2.33)

ψ = 39,8 / 36,3 = 1,1 ≤ [ψ] = 2,2,

где Т

ном

= 9450 ⋅ 5,5/1432 = 36,3 Н⋅м; [ψ] = 2,2 по прил. П2.6.

7. Выбор тормоза (останова). Для наклонных конвейеров

тормоз (или останов) предусматривается при условии (2.34), где

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

103

g(q

+ q

) L

sin β = 9,81(32,3 + 4,7)42sin12°

= 3169 Н; ΣW = F

нб

–

– F

сб

= F = 3267,4 Н. Поскольку 3169 < 3267,4, тормоз устанавли-

вать не следует.

8. Прочностные расчеты. Расчет вала приводного и оси

концевого барабанов. Вал барабана представляем как балку на

двух опорах, нагруженную двумя сосредоточенными силами

(см. рис. 2.3). Поскольку вес приводного барабана G

= m

g =

= 140 ⋅ 9,81 = 1373 Н (см. прил. П9.1) более чем в 5 раз меньше

сил со стороны ленты, при расчете вала весом барабана пренеб-

регаем. При симметричной конструкции силы давления ступиц

на вал определяем по (2.36):

= (5361,4 + 2094) /2 = 3727,7 Н.

Они совпадают по значению с реакциями опор. Принимаем

расстояния (см. рис. 2.3) l

= l

= 0,1 м.

Изгибающий момент под ступицей барабана

изг

= F

= 3727,7 ⋅ 0,1 = 372,8 Н⋅м.

Вращающий момент

кр

= F D

/2 = 3267,4 ⋅ 0,4/2 = 653,5 Н⋅м.

Эквивалентный момент получаем по (2.37):

экв

372,8 653 ,5 752 ,3 Н м

М =+= ⋅

Затем находим диаметр вала под ступицей барабана по (2.38):

752,3 10 /(0,1 70) 47,5 ммd =⋅ ⋅=

где [σ] = 70 МПа для стали 45.

Разрабатываем окончательно конструкцию вала приводного

барабана.

Ось концевого барабана воспринимает только изгибающие

нагрузки (см. рис. 2.4) от сил, действующих на вал со стороны

ступиц барабана F

= (F

+ F

)/2 = (2164 + 2043,8)/2 = 2103,9 Н.

ЛЕНТОЧНЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

104

При симметричной конструкции эти силы равны, следова-

тельно, равны и реакции опор. Принимаем, как и для приводного

вала, расстояния l

= l

= 0,1 м.

Определив изгибающий момент М

изг

= F

= 2103,9 ⋅ 0,1=

= 210,4 Н⋅м, рассчитываем диаметр оси в опасном сечении по

формуле (2.38):

210, 4 10 / 0,1 70 31 мм.d =⋅⋅=

Расчет вала и оси барабанов должен сопровождаться расчет-

ными схемами, эпюрами моментов и заканчиваться эскизами с на-

значенными размерами и допусками (здесь не приводятся).

Узлы роликовых опор. Выбираем в качестве грузовой трехро-

ликовую опору с диаметром ролика D

рол

= 89 мм (см. табл. 2.1).

Роликовые опоры холостой ветви – прямые, того же диаметра.

Размеры роликовых опор принимаем по прил. П9.6.

Силу, действующую на наиболее нагруженный горизонталь-

ный ролик опоры, определим по (2.40):

F = 0,7(4,7+32,3)9,81⋅1,2 = 305 Н,

где l

= 1,2 м.

Расчет оси ролика проводится по той же методике, что и рас-

чет оси натяжного барабана (здесь не приводится).

Подшипники роликов подбирают по статической радиальной

нагрузке, которую для горизонтального ролика находим по (2.41):

= 0,5[0,7(4,7 + 32,3)9,81 ⋅ 1,2 + 0,33 ⋅ 10 ⋅ 9,81] = 167 Н.

Натяжное устройство. В качестве натяжного устройства ис-

пользуем грузовое, тележечного типа, расчет которого сводится к

определению веса груза, подвешенного к натяжному барабану

конвейера по (2.45):

н.г

= 1,3(2043,8 + 2164) = 5470 Н,

где K

= 1,3.

Величину полученного G

н.г

обеспечат 11 единичных чугунных

грузов размерами в плане 730×140 мм, общей высотой 660 мм

(см. табл. 2.9).

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

105

Ход натяжного барабана по (2.46):

∆l

= 1,5 ⋅ 0,5 + 0,015 ⋅ 69 = 1,8 м.

2.2. Пластинчатые конвейеры

Эти конвейеры широко распространены в пищевой промыш-

ленности и применяются для транспортирования как штучных, так

и насыпных грузов, например, соли, известняка и других крупно-

кусковых грузов. Пластинчатые конвейеры часто являются эле-

ментами технологических линий розлива, расфасовки и упаковки

пищевых продуктов.

Полотно этих конвейеров изгибается в вертикальной плоско-

сти, а в ряде конструкций (при применении двухшарнирной или

круглозвенной цепи) – в горизонтальной.

Пластинчатый конвейер (рис. 2.8) состоит из приводного уст-

ройства 1, натяжного 5 и пластинчатой катковой цепи 3 с пласти-

нами 2, образующими настил, движущийся по направляющим 4,

поддерживающим рабочую и холостую ветви конвейера.

Разгрузка происходит с полотна конвейера при проходе лот-

ков через приводные звездочки, а загрузка может производиться

через загрузочную воронку в любом месте рабочей ветви конвейера.

В передней части пластины 2 для транспортирования сыпучих

3 5

Рис. 2.8. Схема пластинчатого конвейера

ПЛАСТИНЧАТЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

106

грузов имеют закругленную форму, перекрывающую часть сле-

дующего лотка, что создает непрерывность полотна конвейера.

Плоский безбортовой настил применяется главным образом для

транспортирования штучных грузов. Пластины полотна крепят-

ся к звеньям тяговой цепи сваркой, с помощью болтов или за-

клепок.

2.2.1. Выбор типа настила, его ширины и

скорости полотна конвейера

Выбор типа настила. Тип настила выбирают в зависимости

от вида груза, его свойств и заданного максимального угла накло-

на конвейера, его выполняют из стальных пластин, пластмассовых

или деревянных планок, резинотканевых материалов.

Для штучных грузов используют главным образом плоский

безбортовой настил. При больших углах наклона применяют пло-

ский настил с поперечными ребрами жесткости, удерживающими

груз от сползания. В целях предохранения от падения груза с без-

бортового настила вдоль него иногда устанавливают неподвижные

борта, например из стальных полос. Пластины настила крепят на

болтах, заклепках или приваривают к специальным уголкам, при-

крепленным к пластинам тяговых цепей. Расстояние между пла-

стинами (шаг) выбирают конструктивно, исходя из размеров штуч-

ного груза.

Для насыпных грузов тип настила выбирают с учетом угла β

наклона конвейера. Заданный угол наклона конвейера при гладком

и волнистом настилах должен удовлетворять условию β ≤ φ –

– (7…10°), где φ – угол естественного откоса груза в движении.

Волнистый и коробчатый профили обеспечивают возмож-

ность транспортирования грузов под углом наклона к горизонту

до 30°, при применении гладкого настила угол подъема не может

превышать 15…18°.

Выбор скорости полотна конвейера. Правильный выбор

скорости позволяет значительно снизить нагрузку на цепь и

мощность привода. Поэтому задача выбора рациональных зна-

чений скорости и ширины настила может быть решена путем

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

107

анализа вариантов с учетом массы подвижных частей конвейе-

ра, приходящихся на 1 м его длины, максимальной силы натя-

жения цепи и мощности привода. Так, с повышением скорости

увеличивается производительность, уменьшаются размеры по-

лотна, масса и стоимость конвейера, но возрастают неравно-

мерность движения, динамические нагрузки и износ тяговых

цепей.

Скорость движения настила принимают обычно в пределах

0,05…0,6 м/с, для конвейеров с короткозвенными цепями и катка-

ми на подшипниках качения ее можно повысить до 1…1,25 м/с,

для планочных и прутковых конвейерных устройств, работающих

редко и кратковременно, – до 4…5 м/с.

Скорость конвейеров, встроенных в определенный транспорт-

но-технологический поток, выбирают с учетом времени выполне-

ния операции или ритма потока.

Скорость ходовой части желательно выбирать из рекомендо-

ванного ряда (м/с): 0,01; 0,016; 0,025; 0,04; 0,05; 0,063; 0,08; 0,1;

0,125; 0,16; 0,2; 0,25; 0,315; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1,0.

Определение ширины настила. Ширину настила для еди-

ничных штучных грузов выбирают с учетом их габаритных разме-

ров, способа укладывания и числа грузов, размещаемых по шири-

не. Затем по заданной производительности определяют расстояние

между транспортируемыми единичными грузами.

Приняв коэффициент использования высоты бортов ψ = 0,7 и

высоту борта h

= 0,25 В

, предварительно определяют ширину

настила для насыпных грузов

, (2.47)

где

С = 900 ρ [К

tg (0,4 ϕ

) + 0,7];

Q – производительность, т/ч; ρ – насыпная плотность, т/м

; К

–

коэффициент, учитывающий угол наклона конвейера (табл. 2.10);

v – скорость движения полотна, м/с; ϕ

– угол естественного отко-

са груза в покое, °.

ПЛАСТИНЧАТЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

108

2.10. Значение коэффициента снижения

производительности К

Настил

Угол наклона β, °

без бортов с бортами

До 10

10…20

Свыше 20

1,00

0,90

0,85

1,00

0,95

0,90

Проверку ширины настила из условия крупности кусков груза

осуществляют по формуле

= (К

а′ + 200)/1000, (2.47′)

где К

– коэффициент, характеризующий сортность груза; а′

–

средний размер куска груза, мм;

если а

max

/а

min

≥ 2,5, груз сортированный, то К

= 2,7,

а′ = 0,5(а

max

+ а

min

);

если а

max

/а

min

< 2,5, а груз рядовой, то К

= 1,7,

а′ = а

max

Сравнивая величины В

и В

, по большей из них выбирают

стандартную ближайшую бόльшую ширину настила, по которой

определяют высоту бортов h

, приведенную ниже.

Ширина

настила

, мм......

400 500 650 800 1000 1200 1400

Высота

бортов

, мм...... 80...100 125 160 200 250 315 365...400

После окончательного выбора размеров корректируется ско-

рость конвейера в соответствии с расчетной производи-

тельностью.

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

109

2.2.2. Расчет конвейера

При выполнении расчета пластинчатого конвейера рекомен-

дуется придерживаться такой последовательности.

Определение распределенных нагрузок при работе конвейе-

ра. Масса груза, приходящаяся на 1 м длины конвейера, определя-

ется исходя из производительности:

3, 6

(2.48)

Для предварительных расчетов распределенную массу (кг/м)

настила можно определить из выражения

0нн

,qКB

′

где К

= 130 кг/м

для легкого настила; К

= 160 кг/м

для среднего

и К

= 210 кг/м

для тяжелого.

Для проектного расчета и предварительного выбора типораз-

мера цепи максимально возможную силу ее натяжения можно рас-

считать по приближенной формуле:

[]

{

}

max 0 0 г 0 г г 0

1,1 v ( 2 ) ( ) ,

FqqLqqHg

′′′

≈++ ++ (2.49)

где L

– горизонтальная проекция длины конвейера, м; H – высота

подъема, м; F

– начальная сила натяжения цепи, принимаемая не

менее 5 % допустимой силы натяжения цепи выбранного типа; пред-

варительно можно принять F

= 1 кН; ϖ

– коэффициент сопротивле-

ния движению ходовой части на прямолинейных участках трассы

конвейера; ϖ

= 0,08…0,11 для катков на втулках скольжения;

= 0,025…0,04 для катков на подшипниках качения.

Расчетная сила в двухцепном конвейере, действующая на од-

ну цепь, с учетом неравномерности распределения нагрузок

(большинство пластинчатых конвейеров имеют две цепи)

расч

= (0,55…0,65)F

max

. (2.50)

Выбор цепи. По величине F

расч

из таблицы стандартных

значений (с учетом коэффициента запаса k

≈ 8) выбирается тяго-

ПЛАСТИНЧАТЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

110

вая цепь и ее тип, устанавливается число зубьев звездочек Z. При

этом следует учесть, что для длиннозвенных цепей (шаг t =

= 200…400 мм) при малых скоростях движения (v = 0,3…0,4 м/с)

число зубьев принимается Z = 6...7. С увеличением скорости (для

конвейеров, работающих в пищевой промышленности и сельско-

хозяйственном производстве v = 1…1,5 м/с) возрастают динами-

ческие нагрузки в цепи, которые обратно пропорциональны Z

поэтому для быстроходных конвейеров желательно применять

цепи с шагом t = 80…200 мм и звездочки с числом зубьев Z =

= 8…13.

В пищевом и сельскохозяйственном производстве применяют

роликовые длиннозвенные цепи (ГОСТ 4267–78) для конвейеров и

элеваторов (см. прил. П12.3). Цепи состоят из специальных звень-

ев с лапками, предназначенных для крепления рабочих органов

(планок, скребков и т.п.).

Тяговые пластинчатые цепи (ГОСТ 588–81, см. прил. П12.1)

применяют в более нагруженных конвейерах. По конструкции их

делят на втулочные, роликовые, катковые с гладкими катками и с

ребордами на катках. Для крепления рабочих органов цепи имеют

специальные пластины как с полкой, так и без нее, с одним, двумя

и тремя отверстиями.

Тяговый расчет. На основании полученных данных (ширины

и высоты настила h

, типа цепи) проектируется настил и уточ-

няется масса несущего полотна с тяговым элементом (цепью) q

приходящаяся на 1 м его длины.

Вычерчивается схема конвейера и на ней выделяются точки с

характерным видом сопротивления (рис. 2.9).

Рис. 2.9. Схема трассы пластинчатого конвейера

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ