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

Подождите немного. Документ загружается.

151

Рис. 2.19. Схемы люлечного (а) и полочного (б) элеваторов

Скорость движения цепей принимают равной 0,2…0,3 м/с,

динамическими силами при выборе цепей пренебрегают.

2.6.1. Выбор конструкции цепей и звездочек

Шаг люлек рассчитывают исходя из заданной штучной произ-

водительности Z (шт./ч), предварительно выбрав скорость подъема

v (м/с):

а = 3600 z

гр

v /Z, (2.119)

где z

гр

– число грузов, расположенных на одной полке (люльке);

Z = 1000 Q/m

гр

– штучная производительность; m

гр

– масса гру-

за, кг.

Шаг расстановки несущих органов должен быть кратным ша-

гу цепей.

Для полочных элеваторов применяются роликовые (типа 2) и

катковые (типа 3) цепи. В люлечных элеваторах используются це-

пи типа 1( втулочные), типа 2 (роликовые) и типа 3 (катковые) (см.

прил. П12.1).

Диаметр приводных звездочек выбирают из условий конст-

рукции по размерам груза и полок.

В люлечных элеваторах для того, чтобы люльки не задевали

друг друга во время движения, диаметр звездочек следует

принимать

ЛЮЛЕЧНЫЕ И ПОЛОЧНЫЕ ЭЛЕВАТОРЫ

152

зв

≥ b +200 мм, (2.120)

где b – ширина люльки.

Определение диаметра звездочек дано в разд. 2.5.2. После

уточнения параметров цепи и диаметра звездочек проводят кор-

ректировку первоначально выбранной скорости движения тягово-

го элемента.

2.6.2. Тяговый расчет

Удельная нагрузка (масса груза на 1 м цепи)

= m

гр

/a, (2.121)

где m

гр

– масса одного груза, размещенного на полке, кг; z

гр

– чис-

ло грузов на одной полке; а – шаг полок (люлек), м.

Распределенную нагрузку ходовой части элеватора q

, кг/м,

определяют из выражения

= 2q

+ m

/a, (2.122)

где m

– масса полки или люльки, определяемая по конструктив-

ным размерам; приближенно

= (0,2…0,3)m

гр

. (2.123)

Тяговый расчет элеватора выполняется методом обхода его

контура по характерным точкам и аналогичен расчету ковшового

элеватора. Его особенность – необходимость учета сил сопротив-

ления, появляющихся при движении катков цепи по направляю-

щим. Эти силы обусловлены консольным расположением груза на

полке.

Если загрузочные и разгрузочные устройства размещаются на

вертикальных участках контура, а не у звездочек, то необходимо

наметить дополнительные граничные точки и рассчитать сопро-

тивления согласно нагрузке соответствующих участков. Сопро-

тивление в точке погрузки, H,

= Q (v

– v

) /(7,2v), (2.124)

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

153

где v

– скорость груза при поступлении на несущий орган кон-

вейера.

Расчет натяжения цепи начинается с точки наименьшего на-

тяжения, исходя из нагрузки F

min

≥ 500 H на одну цепь.

Для полочного элеватора натяжение цепи в точке 3

(см. рис. 2.19, б) набегания на натяжную звездочку F

= F

min

. На-

тяжения в характерных точках следующие:

= F

зв

; (2.125)

= F

+ W

1–2

= F

+ [1,05 (q

+ q

) H + W

доп

H / a] g; (2.126)

= F

+ (0,95 q

H – W'

доп

H / a) g, (2.127)

где W

доп

и W'

доп

– дополнительное сопротивление трения соответ-

ственно нагруженной и пустой полки; k

зв

– коэффициент сопротив-

ления движению при отгибании отклоняющих устройств: по схеме

рис. 2.19, б при огибании натяжных звездочек. Значение k

зв

приве-

дены в разд. 2.2.2.

Дополнительное сопротивление движению катков цепи по на-

правляющим и контурам обусловлено консольным положением

полок от реакции R в опорах катков цепи (рис. 2.20). При допуще-

нии, что веса груза и полки G

совпадают по направлению и их

плечо l

дополнительное сопротивление трения от весов груза и

полки

доп

= 2Rϖ

= 2G

/b; (2.128)

Рис. 2.20. Схема к расчету дополнительного сопротивления

ЛЮЛЕЧНЫЕ И ПОЛОЧНЫЕ ЭЛЕВАТОРЫ

154

дополнительное сопротивление перемещению цепи, вызванное

реакцией пустой полки,

доп

= 2Rϖ

= 2m

g l

/ b, (2.129)

где G

= g (m

гр

+ m

) – суммарный вес груза и полки; ϖ

– коэф-

фициент сопротивления движению цепи.

Сила натяжения цепи люлечного элеватора в характерных

точках (см. рис. 2.19, а) следующая:

= F

min

;

= F

;

= F

+ (q

г ш

+ q

) Hg;

= F

+ q

Hg.

Все остальные расчеты для полочного и люлечного элева-

торов выполняются аналогично расчету ковшового цепного (за

исключением построения очертания контура кожуха головки).

2.6.3. Конструктивные особенности проектирования

привода люлечных элеваторов

Компоновка приводной станции. В двухцепных люлечных

элеваторах шарнирное крепление люлек 1 к цепям 2 требует сво-

бодного прохождения их между приводными звездочками 3, из-за

чего приводной вал 4 выполняют разрезным. Вследствие этого

иногда возникает необходимость в дополнительных механизмах,

которые обеспечивали бы вращение обеих приводных звездочек.

Дополнительным передаточным механизмом обычно являются

открытые цилиндрические прямозубые передачи 5 (рис. 2.21).

При выборе приводных и натяжных звездочек диаметры их

делительных окружностей должны быть больше ширины люльки,

иначе люльки, находящиеся на восходящей и нисходящей ветвях

элеватора, будут задевать друг друга при движении.

Расчет узлов приводного вала. Выполнив прочностной расчет

зубчатой передачи (по известным методикам), разрабатывают кон-

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

155

струкцию вала, размещают опоры и де-

тали (звездочку, зубчатое колесо), пере-

дающие нагрузку, определяют направле-

ние действующих сил.

Затем составляют расчетную схему

вала, связанную с его конструкцией

(рис. 2.22). Поскольку вес звездочки и

зубчатого колеса обычно во много раз

меньше сил, действующих со стороны

тяговых элементов, при расчете весом

деталей, размещенных на вале, можно

пренебречь. Сила давления ступицы

звездочки

Рис. 2.21. Схема

приводной станции

люлечного элеватора

= F

нб

сб

/ 2.

Силы от зубчатой передачи, дейст-

вующие на вал:

окружная

= 2T

кр

/ d

;

радиальная

= F

tg α

≈ 0,36 F

где T

кр

= 0,5 D

зв

нб

– F

сб

) – вращающий

момент на валу; d

– делительный диа-

метр зубчатого колеса; α

= 20° – угол

зацепления.

Суммарный изгибающий момент на

приводном валу

изг

МММ=+

Дальнейшие расчеты вала осуществ-

ляют согласно методике, изложенной в

разд. 2.1.4.

Рис. 2.22. Схема

к расчету

приводного вала

ЛЮЛЕЧНЫЕ И ПОЛОЧНЫЕ ЭЛЕВАТОРЫ

156

2.6.4. Пример расчета люлечного элеватора

Задание: рассчитать люлечный элеватор для перемещения

ящиков (см. рис. 2.19, а).

Исходные данные: производительность Z = 500 шт./ч; масса

одного ящика m

гр

= 50 кг; высота подъема груза Н = 5 м; размеры

ящика l×b×h = 0,8×0,4×0,4, м.

1. Определение шага расстановки люлек. Приняв скорость

подъема груза v = 0,2 м/с, предварительно рассчитываем шаг лю-

лек при z

гр

=1 по (2.119):

а = 3600⋅1⋅0,2/500 = 1,44 м.

2. Выбор конструкции и размеров цепи и звездочек. По

аналогии с применяемыми конструкциями принимаем тяговый

элемент люлечного элеватора, состоящий из двух параллельно

расположенных пластинчатых цепей М20-2-160-1 (тип 2 с шагом

= 160 мм, исполнение 1, разрушающая нагрузка F

разр

= 20 кН)

(см. прил. П12.1).

Уточняем шаг расстановки люлек, который кратен шагу цепи.

При коэффициенте кратности 9 шаг люлек совпадает с предвари-

тельно рассчитанным значением:

а = 9t

= 9 ⋅ 0,16 = 1,44 м.

Делительный диаметр приводных звездочек при числе зубьев

Z = 12

п.з

= t

/sin(180°/Z) = 0,16/sin(180°/12) = 0,62 м.

Полученное значение диаметра звездочек следует проверить

на проходимость люлек при огибании цепи на звездочках:

зв

> b + 0,2 = 0,4 + 0,2 = 0,6 м,

где b = 0,4 м – ширина ящика.

Следовательно, условие соблюдается, т. е. люльки во время

движения не будут задевать друг друга.

3. Определение распределенных нагрузок от груза и дви-

жущихся элементов. Удельная нагрузка от груза по (2.121)

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

157

= 50 ⋅ 1 / 1,44 = 34,7 кг/м.

Распределенная нагрузка ходовой части по (2.122)

= 2 ⋅ 0,8 + 10 / 1,44 = 8,54 кг/м,

где масса люльки m

= (0,2...0,3)m

гр

; z

гр

= 0,2⋅50⋅1 = 10 кг; удельная

масса цепи q

= 0,8 кг/м.

4. Тяговый расчет. Он выполняется методом обхода контура

по характерным точкам (см. рис. 2.19, а).

Сопротивление в точке погрузки определяем по (2.124). При

поступлении на несущий орган конвейера v ≈ v

и, следовательно,

= 0.

Натяжение цепи люлечного элеватора в характерных точках:

= F

min

, принимаем F

min

= 1000 Н и F

= 1000 Н; F

= F

;

для данного элеватора k

=1,1 и F

= 1000 ⋅ 1,1 = 1100 H;

= 1100 + (34,7 + 8,54)5 ⋅ 9,81 = 3190 Н;

= 1000 + 8,54 ⋅ 5 ⋅ 9,81 = 1420 Н.

Строим эпюру натяжения цепей элеватора (см. рис. 2.16).

5. Выбор размеров тягового элемента. Наибольшее натяже-

ние набегающей ветви

нб

= F

max

= F

= 3190 Н.

Динамической составляющей ввиду малой скорости цепи пре-

небрегаем.

Проверка выбранной цепи выполняется по разрушающей на-

грузке по (2.68):

разр

= 0,6 ⋅ 10 ⋅ 3,19 = 19,1 кН.

Прочность обеспечена, так как ранее выбранная цепь имеет

разрушающую нагрузку F

разр

= 20 кН.

6. Расчет привода элеватора. Потребная мощность двигателя P

дв

кВт, с учетом коэффициента запаса k

=1,1…1,2 по (2.104) при η = 0,8.

дв

= 1,2(3190 – 142)0,2 / (1000 ⋅ 0,8) = 0,53 кВт.

ЛЮЛЕЧНЫЕ И ПОЛОЧНЫЕ ЭЛЕВАТОРЫ

158

Выбираем электродвигатель серии АИР 71В6 (см. прил. П2.6)

мощностью Р

дв

= 0,55 кВт, с частотой вращения n

дв

= 915 мин

–1

Для обеспечения частоты вращения приводных звездочек по

(2.27) n

зв

= 60 ⋅ 0,2 /(3,14 ⋅ 0,62) = 6,16 мин

–1

требуется приводной

механизм с передаточным числом по (2.28) u = 915 / 6,16 = 148.

Принимаем, что привод элеватора состоит из ременной пере-

дачи и редуктора. С учетом вращающего момента на валу привод-

ных звездочек

Т = 0,5 D

зв

– F

) = 0,5 ⋅ 0,62(3190 – 1420) = 550 Н⋅м,

выбираем цилиндрический трехступенчатый редуктор типа

Ц3У-160-56 с передаточным числом u

ред

= 56, номинальным вра-

щающим моментом на выходном валу Т

ред

=1000 Н⋅м и КПД η

ред

0,96.

Передаточное число ременной передачи

р.п

= u / u

ред

= 148 / 56 = 2,56.

Уточняем общий КПД привода η = η

рем

ред

= 0,97 ⋅ 0,96 = 0,93.

7. Проверка электродвигателя по пусковому моменту. По

условиям эксплуатации люлечный элеватор может включаться под

нагрузкой, поэтому электродвигатель следует проверить по пуско-

вому моменту с учетом допускаемой потери напряжения в питаю-

щей сети. Проверку электродвигателя выполняем по неравенству

(2.106), в котором

= 0,55 ⋅ 1000 / 95,8 = 5,74 H⋅м;

дв

= 3,14 ⋅ 915 / 30 = 95,8 с

-1

;

ψ = 2,2;

тр

= 0,185 ⋅ 500 ⋅ 50 ⋅ 5 ⋅ 0,62 ⋅ 9,81/(1000 ⋅ 0,2 ⋅ 148 ⋅ 0,93) = 5,11 Н⋅м

по (2.107).

Неравенство 10,1 ≥ 6,64 выполняется.

Выбор конструкции остановочного устройства и расчет

его элементов, а также остальные расчеты выполняются анало-

гично расчету ковшового цепного элеватора и в примере не

приводятся.

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

159

2.7. Подвесные конвейеры

Подвесные конвейеры используются для непрерывного

транспортирования штучных грузов по замкнутому контуру слож-

ной и, в большинстве случаев, пространственной трассы. Они на-

ходят применение в машиностроении, химической, пищевой (пре-

имущественно на мясоперерабатывающих предприятиях) и других

отраслях промышленности для перемещения полуфабрикатов и

изделий с одного рабочего места к другому. Подвешенные к тяго-

вому элементу конвейера грузы могут во время транспортирова-

ния подвергаться различным технологическим операциям.

Подвесной грузонесущий конвейер состоит из замкнутого тя-

гового элемента 3 с каретками, поддерживающими тяговый эле-

мент и служащими для крепления подвесок 2 (рис. 2.23). Катки

кареток с помощью тягового элемента перемещаются по замкну-

тому подвесному пути 1. В качестве тягового элемента применяют

цепи или стальные канаты. Ходовыми путями подвесного конвей-

ера обычно являются направляющие из двутаврового профиля.

Загрузка и разгрузка конвейера производится автоматически или

вручную.

Перемещаемые по конвейеру грузы размещаются на подвес-

ках грузовых кареток непосредственно, в ящиках, в наполненных

тележках, прицепленных к тяговому элементу (канату, кругло-

звенной или пластинчатой цепи).

По характеру перемещения грузов подвесные конвейеры

делят на грузонесущие, толкающие, грузоведущие и комбини-

рованные.

Рис. 2.23. Грузонесущий подвесной конвейер:

1 – подвесной путь; 2 – подвески; 3 – тяговый элемент

ПОДВЕСНЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

160

Несмотря на значительное различие в способе перемещения

грузов, общим для подвесных конвейеров всех типов являются

привод, поворотные и натяжные устройства. Существенные отли-

чия имеют ходовые пути, каретки, тележки, а следовательно, ме-

тодика определения натяжения тягового элемента конвейера.

При проектирование подвесных конвейеров можно придер-

живаться такой последовательности.

2.7.1. Выбор скорости и определение шага подвесок

Для технологических конвейеров скорость транспортирования

определяется ритмом производства или режимом выполняемых

технологических операций и обычно v = 3…20 м/мин, редко дос-

тигая 30 м/мин.

Шаг грузонесущих подвесок определяют по производитель-

ности:

массовой

а = 3,6 v m

гр

/Q; (2.130)

штучной

а = 3600 v z

гр

/Z, (2.131)

где m

– масса груза на подвеске; z

гр

– число грузов на подвеске; Q,

Z – производительность соответственно в т/ч и шт./ч.

Шаг а проверяют графически на свободную проходимость

груза на горизонтальных и вертикальных перегибах трассы по ус-

ловию а ≥ а

min

Зазоры между соседними грузами в горизонтальном направ-

лении принимаются ∆

min

= 100 мм, в вертикальном ∆

min

= 200 мм.

Наименьший шаг а

min

, при котором подвески не задевают друг

друга, принимается:

при обходе звездочек (рис. 2.24, а)

гmin

min 0 г 0

1, 5∆

2tgα 4

()

аR R

≥≈

−

;

на наклонных участках (рис. 2.24, б)

min г min

()cosβаl≥+∆

;

Глава 2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ