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

Подождите немного. Документ загружается.

141

при центробежной разгрузке

п.э

≤ 0,204 v

;

при самотечной свободной

п.э

= 0,306 v

;

при самотечной направленной

п.э

≥ 0,6 v

Диаметр приводного барабана

п.б

= (125…150) i

. (2.102)

Окончательно D

п.б

округляют до ближайшего большего или

меньшего размера из ряда размеров барабанов (по ГОСТ 22644–77):

250, 320, 400, 500, 800, 1000, 1250 мм.

Диаметр приводной звездочки

п.з

= t

/sin (180°/Z), (2.103)

где t

– шаг цепи; Z – число зубьев звездочки, выбираемое из сле-

дующего ряда: 6, 7, 8, 10, 12, 13, 14, 16, 20.

2.5.3. Выбор привода элеватора

Привод ковшового элеватора состоит из электродвигателя,

редуктора и муфт. Потребная мощность двигателя, кВт, с учетом

коэффициента запаса k

= 1,1…1,2

дв

≥ k

v/(1000η), (2.104)

где

= F

нб

– F

сб

– (2.105)

окружная сила на приводном валу.

Для приводов ковшовых элеваторов рекомендуются электро-

двигатели общепромышленного назначения и с повышенным

пусковым моментом. Поскольку элеваторы в ряде случаев пус-

каются в ход под нагрузкой, следует проверить электродвигатель

по пусковому моменту с учетом допускаемой потери напряжения

КОВШОВЫЕ ЭЛЕВАТОРЫ (НОРИИ)

142

в питающей сети. Проверка электродвигателя выполняется по

условию:

0,81 T

ψ ≥ 1,3 T

тр

, (2.106)

где T

– номинальный момент электродвигателя; ψ – коэффициент

перегрузки; T

тр

– момент трогания нагруженного элеватора, приве-

денный к валу электродвигателя, Н⋅м;

тр

= 0,185 Q H D

п.э

g / (v u η); (2.107)

Q – производительность, т/ч; H – высота подъема груза, м; D

n.э

–

диаметр приводного элемента, м; v – скорость тягового органа,

м/с; u, η – соответственно передаточное число и КПД приводного

механизма.

Дальнейшие расчеты – кинематический и прочностные – вы-

полняются аналогично расчетам ленточного или пластинчатого

конвейера.

2.5.4. Построение очертания контура головки

кожуха нории

Выполнив кинематический расчет и подобрав редуктор, вы-

числяют фактическую скорость рабочего органа v

и полюсное

расстояние:

= g/ω

где ω – угловая скорость барабана или звездочки.

Сравнивая полученное значение полюсного расстояния с раз-

мерами приводного элемента (радиусом барабана или звездочки),

делают заключение о способе разгрузки элеватора.

В тихоходных элеваторах l

> 0,5D

п.э

и разгрузка материала

происходит через внутреннюю кромку ковша под действием веса

груза. В быстроходных элеваторах l

< 0,5D

п.э

и разгрузка осущест-

вляется через внешнюю кромку под воздействием сил инерции

груза. При l

≈ 0,5D

п.э

происходит смешанная гравитационно-

центробежная разгрузка.

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

143

Виды разгрузки и связанные с нею траектории полета частиц

материала требуют соответствующего очертания головки кожуха.

При проектировании конфигурации головки элеватора особое

внимание необходимо уделять центробежной и смешанной раз-

грузкам. При центробежной разгрузке очертание головки элевато-

ра определяется траекториями полета частиц, которые отрываются

от ковша в различных его положениях, начиная с момента набега-

ния ленты на барабан. Частицы груза вылетают из ковша при раз-

грузке по траекториям, описываемым параболами.

Теоретическое очертание кожуха определяется огибающей па-

раболой А (рис. 2.17), которую приближенно можно построить по

характерным точкам 1, 2, 3 и 4. Координаты этих точек следующие:

точки 1

h = 0,5R

/ l

; (2.108)

точки 2

H = Ω / (2l

); (2.109)

точки 3

к2

/Ω lRl = ; (2.110)

точки 4

Ω

=l , (2.111)

где Ω = R

+ l

; величина l

характеризует условную ширину по-

тока материала у отводящего рукава.

Рис. 2.17. Построение очертания головки кожуха нории

КОВШОВЫЕ ЭЛЕВАТОРЫ (НОРИИ)

144

При проектировании контур кожуха часто выполняют из пря-

молинейных участков, спрямляющих теоретическую кривую А

(штриховая линия). При больших скоростях ленты головка, по-

строенная по рассмотренному методу, получается очень высокой.

Поэтому ее делают ниже, но такой, чтобы стенки головки пересе-

кали параболы под углом 14…18°.

Самотечная разгрузка тихоходных вертикальных элеваторов

производится путем отклонения ковшей направляющими звездоч-

ками, что выполнимо только у двухцепных элеваторов. У наклон-

ных элеваторов положение ковшей на сбегающей ветви цепи спо-

собствует опорожнению ковшей под действием веса груза.

2.5.5. Выбор конструкции останова

Для удержания тягового органа с ковшами от падения при от-

рыве и от обратного хода при случайном выключении двигателя

применяют ограничители обратного хода. Чаще всего для этой це-

ли используют храповые или роликовые остановы. Тяжело нагру-

женные элеваторы снабжают стопорными тормозами.

Подбор тормозного устройства осуществляют по тормозному

моменту

= [q

g H C

– q

g H)] D

п.э

/ (2 u), (2.112)

где С

= 0,55…0,6 – коэффициент, учитывающий возможное сни-

жение сил сопротивления трению; D

п.э

– диаметр приводного эле-

мента, измеренный по средней линии тягового элемента; η

= 1 – C

(1 – η) – тормозной КПД передаточного механизма приво-

да; η – КПД передачи от двигателя к приводному валу; u – переда-

точное число передачи от двигателя к приводному валу; W

= F

нб

–

– F

сб

– окружная сила на тяговом элементе.

Расчет храпового останова (рис. 2.18) проводят в такой после-

довательности.

Определяют вращающий момент на том валу, на котором

установлен останов,

кр

= (F

нб

– F

сб

) D

п.э

/ (2 u η), (2.113)

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

145

Рис. 2.18. Схема храпового останова

где u – передаточное число привода от вала барабана или звездоч-

ки до вала с храповым остановом; η – КПД привода.

Назначают внешний диаметр D

храпового колеса, исходя

из габаритных размеров останова

= D

муфт

+ (50…60) мм, (2.114)

где D

муфт

– наружный диаметр рядом установленной муфты.

Рассчитывают модуль храпового колеса из условия проч-

ности кромок зубьев на сжатие:

m′= 2T

кр

/(ψ D

[p]), (2.115)

где ψ = b/m – коэффициент ширины зуба храпового колеса

(табл. 2.19); [p] – допускаемое линейное давление с учетом дина-

мического характера нагружения (табл. 2.19).

Рассчитанный модуль m′ округляют до стандартного.

Определяют число зубьев храпового останова

′= D

/m (2.116)

и округляют полученное значение до ближайшего большего значения Z.

2.19. Параметры для расчета храпового останова

Материал храпового

колеса

ψ [p], МПа [σ]

, МПа

Чугун СЧ15 2...4 150 30

Сталь: Ст3 1...2 350 100

45 1...2 400 120

35Л; 55Л 1,5...4 300 80

КОВШОВЫЕ ЭЛЕВАТОРЫ (НОРИИ)

146

Уточняют внешний диаметр храпового колеса

= m Z. (2.117)

Проверку зубьев на изгиб проводят при m < 6 мм по формуле

= М

/ W = 12T

кр

/(2,25 ψ z m

) ≤ [σ]

. (2.118)

Собачку изготовляют обычно из стали 40Х c термообработкой

до твердости не ниже 48…50 HRC.

2.5.6. Пример расчета нории

Задание: рассчитать ленточный элеватор для перемещения

подсолнечника (см. рис. 2.15).

Исходные данные:

расчетная часовая производительность Q = 30 т/ч;

плотность материала ρ = 0,45 т/м

;

высота подъема Н = 8 м;

скорость транспортирования v = 3,6 м/с;

режим работы – легкий.

1. Объем ковшей на 1 м тягового элемента по (2.87)

при t

= 0,15 м и ψ = 0,8

= 30 ⋅ 0,15/(3,6 ⋅ 3,6 ⋅ 0,45 ⋅ 0,8) = 0,96 л.

Принимаем i

= 1 л.

2. Выбор типа ковшей. На зерноперерабатывающих пред-

приятиях для зерна используют ковши типа 2. Из табл. 2.16 выби-

раем геометрические параметры ковша:

ширину ленты В = 150 мм;

ширину ковша b = 125 мм;

вылет ковша l = 90 мм;

высоту ковша h = 105 мм;

высоту передней кромки h

= 50 мм;

радиус скругления r = 30 мм;

толщину стенки ковша δ = 1,4 мм.

3. Определение распределенных нагрузок от груза и дви-

жущихся элементов элеватора. Масса груза на 1 м тягового ор-

гана по формуле (2.90)

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

147

= 30/(3,6 ⋅ 3,6) = 2,3 кг/м.

Удельную массу ходовой части элеватора определяем по

формуле (2.93):

= 0,35 ⋅ 30 = 10,5 кг/м,

где k

= 0,35 (см. табл. 2.18).

4. Тяговый расчет элеватора. Расчет проводим методом об-

хода по контуру, начиная с точки наименьшего натяжения

(см. рис. 2.15).

Для нории при числе прокладок ленты i

= 4 сила натяжения

по (2.94)

= 12 ⋅ 15 ⋅ 4 = 720 Н.

Принимаем наименьшее рекомендуемое предварительное на-

тяжение ленты F

= 1000 Н. Тогда по (2.96)

= 0,5 ⋅ 1000 = 500 Н.

При коэффициенте сопротивления при зачерпывании, прини-

маемом для подсолнечника С

зач

= 20 Н⋅м/кг и принятом k =1,06

по (2.97) F

= 1,06 ⋅ 500 + 20 ⋅ 2,3 = 576 Н; по (2.98) F

= 576 +

+ 9,8 (2,3 + 10,5) 8 = 1580 Н; по (2.99) F

= 500 + 9,8 ⋅ 10,5 ⋅ 8 =

= 1320 Н.

Проверяем надежность сцепления ленты с барабаном по фор-

муле Эйлера (2.100). При стальном барабане коэффициент трения

ленты по барабану f = 0,3 и e

fα

= 2,56 (см. прил. П11) получим

1580 ≤ 1320⋅2,56 = 3380, т. е. условие выполняется.

Строим эпюру натяжения ленты (см. рис. 2.16).

5. Выбор размеров тягового элемента и барабана. По наи-

большему значению силы F

max

= F

нб

уточняем число прокладок

ленты при запасе прочности n

= 10…12 по (2.101) при K

= 0,9:

= 10 ⋅ 1550/(0,9 ⋅ 150 ⋅ 65) ≈ 2.

Расчетное значение i

не превышает ранее принятого значения

= 4, следовательно, тяговый расчет заново выполнять не следует.

Диаметр приводного барабана определяем с учетом рекомен-

дуемого соотношения (2.102):

КОВШОВЫЕ ЭЛЕВАТОРЫ (НОРИИ)

148

п.б

= (125…150) 4 = 500…600 мм.

Из ряда размеров барабанов по ГОСТ 22644–77 принимаем

ближайший диаметр D

п.б

= 500 мм.

6. Расчет (подбор) привода элеватора. Окружная сила на

приводном валу по (2.105)

= 1550 – 1320 = 230 Н.

Потребная мощность двигателя с учетом коэффициента запаса

= 1,2 и принятом КПД привода η = 0,8 по (2.104)

дв

≥ 1,2 ⋅ 230 ⋅ 3,6/(1000 ⋅ 0,8) = 1,24 кВт.

Выбираем электродвигатель серии АИР80В4 мощностьюР

дв

= 1,5 кВт с частотой вращения n

дв

= 1395 мин

–1

, диаметром вала

= 22 мм, кратностью максимального вращающего момента ψ =

= T

max

/ T

= 2,2.

Требуемое передаточное число приводного механизма при

дв

= π n

дв

/ 30 и ω

= 2 v /D

п.б

из (2.28)

3,14 1395 0,5

10,1.

30 2 3,6

⋅⋅

Выбранный двигатель проверяем по пусковому моменту с

учетом допустимой потери напряжения в сети по неравенству

(2.106), в котором

= Р

дв

/ ω

дв

= 30 Р

дв

/(π n

дв

) = 30⋅1500/(3,14⋅1395) = 10,3 Н⋅м,

а T

тр

находим по (2.107):

тр

0,185 30 8 0, 5 9,81

7, 49 Н м.

3, 6 10,1 0, 8

⋅⋅⋅ ⋅

==⋅

⋅⋅

Неравенство 18,1>9,74 удовлетворяется.

7. Проектирование конфигурации головки элеватора.

Разгрузка ковшей нории – центробежная, так как радиус ба-

рабана больше полюсного расстояния (R

= D

п.б

/2 = 0,5/2 =

= 0,25 м):

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

149

п.б

22 2

п.б

9,8 1 0,5

0,0 5 м .

(2 ) (2 3, 6)

⋅

== = =

ω⋅

Контур очертания кожуха головки элеватора вычерчиваем по

точкам, координаты которых находим по (2.108) – (2.111):

h = 0,5 ⋅ 0,34

/ 0,05 = 1,16 м;

H = 0,12 / (2 ⋅ 0,05) = 1,2 м;

м8,005,0/12,034,0

==l ;

м35,012,0

==l ;

где Ω = 0,34

+ 0,05

= 0,12 м

; R

= 0,25 + 0,09 = 0,34 м.

8. Выбор конструкции остановочного устройства и расчет

его элементов. В качестве тормозного устройства выбираем хра-

повой останов. Проведем его расчет.

Вращающий момент на валу приводного электродвигателя

(место установки останова) по (2.113)

()

.мН12,7

8,01,102

5,013201550

кр

⋅=

⋅⋅

−

=Т

Назначаем внешний диаметр D

храпового колеса исходя из

габаритных размеров останова по (2.114):

= 100 + 60 = 160 мм,

где наружный диаметр рядом установленной принятой муфты

МУВП1-22 D

муфт

= 100 мм.

Рассчитываем модуль храпового колеса из условия прочности

кромок зубьев на сжатие, приняв материал колеса сталь 35Л и ко-

эффициент ширины зуба ψ = 2 (см. табл. 2.19), по (2.115)

m′= 2⋅7,12⋅10

/ (2⋅160⋅300) = 0,15 мм.

Полученное значение модуля округляем до стандартного и

принимаем m = 1 мм.

КОВШОВЫЕ ЭЛЕВАТОРЫ (НОРИИ)

150

Число зубьев храпового колеса по (2.116)

Z' = 160/1 = 160.

Поскольку принятый модуль m < 6, проводим проверку зубьев

колеса на изгиб по формуле (2.118):

[]

12 7,12 10

σ 119 М П а σ 80 М Па .

2,25 2 160 1

⋅⋅

==>=

⋅⋅ ⋅

Условие проверки не выполняется, поэтому принимаем боль-

шее значение модуля m = 1,5 мм и Z = D

/m = 160/1,5 = 120, тогда

[]

12 7,12 10

σ47МПаσ

2,25 2 120 1,5

⋅⋅

==<

⋅⋅ ⋅

т. е. неравенство соблюдено.

2.6. Люлечные и полочные элеваторы

Полочный элеватор состоит из двух вертикально замкнутых

пластинчатых цепей (рис. 2.19, б), к которым на определенном

расстоянии друг от друга жестко прикреплены консольно распо-

ложенные полки. Форма полок зависит от рода перемещаемых

грузов. Для избежания отклонения тягового элемента от консольно

расположенных полок на прямолинейных участках устанавливают

направляющие А, по которым движутся катки цепи.

В люлечном элеваторе грузонесущие элементы – люльки

подвешивают к цепям шарнирно (рис. 2.19, а), что является их

основным отличием от полочных элеваторов. Люлька в процес-

се перемещений вверх–вниз сохраняет горизонтальное положе-

ние в пространстве. Одноцепные люлечные конвейеры исполь-

зуют для транспортирования легких грузов, двухцепные – тяже-

лых грузов. Полочные и люлечные элеваторы находят примене-

ние на складах пищевых предприятий для вертикального пере-

мещения штучных и тарных грузов, а также в составе техноло-

гических линий, например, для подачи вафельных листов в кон-

дитерском производстве.

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ