Выбор и расчет элеватора

Размещено на http://www.allbest.ru/

16

Содержание

Введение

1. Обоснование и выбор машины

2. Описание конструкции машины

3. Описание работы элеватора

4. Расчет производительности

5. Расчет мощности

6. Кинематическая схема привода

7. Техника безопасности

8. Техническое обслуживание

Заключение

Список использованных источников



Введение

Элеватор - машина непрерывного действия, транспортирующая грузы в вертикальном или наклонном направлениях. Представляет собой вертикальный ленточный (или цепной) конвейер с ковшами, за счёт непрерывного перемещения которых осуществляется подъём материала. Различают элеваторы ковшовые, полочные, люлечные. Как правило, конвейер помещают в прямоугольной трубе. 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 и т. 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 вид подвижных стеллажей для хранения и выдачи изделий.

Преимуществами элеваторов являются сохранность транспортируемого груза, простота конструкции, надежность при эксплуатации, возможность создания герметичного и звукоизолирующего кожуха, обеспечивающего защиту окружающей среды от пыли и шума, малые габаритные размеры в поперечном направлении, возможность подачи груза на значительную высоту (до 200 м), большой диапазон производительности (до 1000 т/ч). К недостаткам относятся имеющие место отрывы ковшей при перегрузках и необходимость равномерной подачи груза.



1. Обоснование и выбор машины

По типу тягового элемента различают ленточные и цепные с одной или двумя цепями элеваторы, а по направлению перемещения - вертикальные и наклонные. Последние имеют обратную ветвь, свободно свисающую или поддерживаемую.

Применяют ленты конвейерные резинотканевые и резинотросовые такого же типа, как для ленточных конвейеров. Ковши крепят к ленте болтами со специальной головкой; 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 или накладки, привулканизированные к ковшу или ленте.

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.

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.

У наклонных элеваторов рабочая ветвь движется по опорным роликам, у цепных - по направляющим путям.

По способу загрузки и разгрузки элеваторы разделяют на быстроходные с разгрузкой главным образом под действием центробежной силы и тихоходные под действием силы тяжести груза.

По расположению ковшей на тяговом элементе различают элеваторы с расставленными ковшами и сомкнутыми. К ленте ковш всегда прилегает и крепится задней стенкой.

Основные параметры ковша -- геометрические размеры (ширина В, вылет L и высота H) и объем. Конструкция ковша определяется свойствами транспортируемого груза и способами загрузки и разгрузки ковшей. ГОСТ 2036 -- 77 ^[1] для вертикальных элеваторов предусмотрены четыре типа ковшей: глубокие (рисунок 1, а), мелкие (рисунок 1, б) со скругленным (цилиндрическим) днищем и ковши с бортовыми направляющими с остроугольным (рисунок 1, в) и скругленным (рисунок 1, 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 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 (рисунок 1, 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 (рисунок 1, 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.

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 (рисунок 1, 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.

Рисунок 1 - варианты крепления глубокого ковша к ленте или цепи..

Основные параметры стационарных вертикальных ковшовых элеваторов общего назначения установлены ГОСТ 2036 - 77 ^[1], а наклонных ГОСТ 12864 - 69 ^[3].

По виду транспортируемого груза (речной песок, ? = 1500 кг/м³), по производительности элеватора (Q = 90 куб.м/час) выбираем ленточный быстроходный элеватор ЛГ - 650 с скругленными ковшами и центробежной разгрузкой.



2. Описание конструкции машины

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.

Привод элеваторов редукторный, размещается в верхней части элеватора.

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 ^[1] 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 ^[1] 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.

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

3. Описание работы элеватора

Загрузка ковшей производится либо зачерпыванием груза из нижней части кожуха элеватора, либо засыпанием груза в ковши. 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).

Разгрузка ковшей бывает центробежная, самотечная свободная и самотечная направленная. 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.

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.

4. Расчет производительности

Для транспортирования речного песка был выбран элеватор ЛГ - 650 с скругленными ковшами. Средний коэффициент заполнения ковшей ? = 0,8 , рекомендуемая скорость ленты

? = 1,25 - 2 м/с.

Плотность транспортируемого груза . расчетная производительность элеватора . высота подъема груза Н = 20 м. режим работы трехсменный.

Необходимая погонная вместимость ковша, л:

Необходимая вместимость ковша:

Из таблицы 12.7 ^[2] выбираем скругленный ковш вместимостью i₀ = 6,4 л, шаг ковшей 400 мм.

При объемной производительности элеватора 90 куб.м/час и соответствующим шагом ковшей из таблицы 12.3 ^[2] выбираем ширину ковшей В_к = 650 мм и ширину ленты В_л = 700 мм.

Из таблицы 4.3 ^[2]выбираем конвейерную ленту общего назначения типа 3 с тяговыми прокладками прочностью 55 Н/м. максимально допустимая рабочая нагрузка тяговой прокладки к_р = 6 Н/м.

Погонная масса груза, кг/м:

Толщина конвейерной ленты:

Погонная масса ковшей, кг/м:

Погонная масса ленты, кг/м:



Погонная масса ходовой части конвейера, кг/м:

Сопротивление зачерпыванию груза, Н:

5. Расчет мощности

Мощность на приводном валу элеватора, кВт:

Окружное усилие на приводном барабане, Н:

Максимальное усилие в ленте, Н:



Где e^{f a} тяговый фактор, равный 1,87.

Необходимое число тяговых прокладок в ленте:

В расчете принято число тяговых прокладок 3 (минимальное для данного типа ленты). Согласно таблице 12.3 ^[2], принимаем диаметр приводного барабана D=630 мм и проверяем его по условию:

Проверяем выполнение условия обеспечения центробежной разгрузки ковшей:

,

что незначительно отличается от принятого диаметра приводного барабана. Можно считать, что условие [12] соблюдается.

Выполним уточненный тяговый расчет элеватора методом обхода по контуру. Обход начинается от точки 1 где натяжение F₁ = F_min.



Рисунок 2 - Схема для тягового расчета.

Натяжение в точке 2

Натяжение в точке 3

Натяжение в точке 4

Решая совместное уравнение для F₃ и F₄, из формулы



с учетом условия

F₁= F_min=1000 Н

При этом

Тяговая сила на приводном барабане

Мощность на приводном валу элеватора

Необходимая мощность двигателя

при КПД 2-х ступенчатого зубчатого редуктора ?=0,96.

Из табл. .3.1 ^[2] принимаем двигатель 4А180М4У3 мощность P=30 кВт с частотой вращения n=1470 мин^-1. Кратность пускового момента ?_п=1. Момент инерции ротора I_р=0,232 кг·м².

Частота вращения приводного барабана

Требуемое передаточное число привода

Из табл. .4.2 ^[2] выбираем ближайший больший по мощности редуктор типа Ц2-400 с передаточным числом u_р=24,9 и мощностью на быстроходном валу Р_р=27,8 кВт.

Исходя из принятого передаточного числа, уточняем скорость ленты:

что соответствует требованиям, изложенным в параграфе 12.2 ^[2].

По формуле уточняем производительность конвейера

что больше заданной производительности в допустимых пределах.

Для выбора соединительной муфты между двигателем и редуктором определяем номинальный крутящий момент двигателя



С учетом кратности пускового момента выбранного двигателя ?_п=1 принимаем расчетный момент муфты

Из табл. III. 5.6 ^[2] выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту с номинальным крутящим моментом Т_м=250 Н·м, наибольшим диаметром D=140 мм.

Момент инерции муфты I_m=6.6*10^-3 кг/м².

Момент инерции на валу двигателя при торможении

Выбираем тормоз ТКГ-160 с наибольшим тормозным моментом 100 Н·м, который устанавливается на муфте между электродвигателем и редуктором. Масса тормоза 21 кг. диаметр тормозного шкива 160 мм.



6. Кинематическая схема привода

Рисунок 3 - Кинематическая схема привода.

1 - электродвигатель

2 - муфта соединительная

3 - редуктор цилиндрический

4 - муфта предохранительная

5 - приводной барабан

7. Техника безопасности

Для предохранения элеватора от самопроизвольного обратного движения под действием весе груза при выключении двигателя привод снабжают стопорным устройством, допускающим движение только в одном направлении. Чаще всего для этой цели используют роликовые или храповые остановы. Иногда элеваторы снабжают электромагнитными стопорными тормозами.

Чтобы не повредить ходовую часть элеватора и кожух при обрыве тягового элемента, на элеваторах ковши по боковым стенкам соединяются стальными канатами, идущими без натяжения и удерживающими ковши от падения при обрыве ленты. Одновременно с этим на натяжных барабанах устанавливают реле скорости, выключающее электродвигатель при обрыве тягового элемента.

8. Техническое обслуживание

В процессе эксплуатации элеваторов отрабатываются головки труб, подшипники качения и валы, ленты, цепи, барабаны, звездочки, ковши, а также детали редукторов и электродвигателей.

Ремонт кожухов ботинок и головок осуществляют благодаря их замене или наложением заплат с дальнейшим сваркой. Щели в трубах, устраняют нанесением шпатлевки, различные отверстия -- наложением заплат из тонколистовой стали с приваркой сплошным швом. Люки и дверки исправляют, устанавливают на них новые прокладки. Из-за незначительного износа лент небольшие местные повреждения можно исправить обшивкой кромок ленты шпагатом или наложением небольших патчей. Из-за значительного износа ленты ее заменяют новой или вставляют участок с новой ленты. В поломанной цепи подлежат замене отдельные ее звенья или валики, которые вышли из строя, втулки.

Ремонт отдельных изношенных и деформированных ковшей делают исправлением и точечной сваркой. Неисправные ковши заменяют через натяжной люк. Затягивание элеваторных болтов, обеспечивающих крепление ковшей к ленте, должно быть плотным и равномерным. Отремонтированы транспортные устройства обкатывают сначала вручную, а затем с включенным электродвигателем за установленных ограждений муфт, приводных ремней в течение четырех часов. Во время испытания устраняют усадки и задевание ленты и ковшей за стенки труб, головки и ботинки.



Заключение

В данной курсовой работе был рассчитан ковшовый элеватор. Выбрана толщина и тип ленты, марка и количество тяговых прокладок, погонная масса ленты, толщина конвейерной ленты, погонная масса ковшей, погонная масса ходовой части конвейера, сопротивление зачерпыванию груза, мощность на приводном валу элеватора, максимальное усилие в ленте, диаметр приводного барабана, необходимая мощность двигателя. Был выбран двигатель 4А180М4У3, редуктор типа Ц2-400, втулочно-пальцевая муфта, тормоз марки ТКГ-160, который устанавливается на муфте между электродвигателем и редуктором.



Список использованных источников

1. ГОСТ 2036 - 77. Элеваторы ковшовые вертикальные. Технические условия. - Взамен ГОСТ 2036 - 66. - М.: Изд-во стандартов, 1977. - 12 с.

2. Кузьмин А.В. Марон Ф.Л. Справочник по расчетам механизмов ПТМ . Минск. Высшая школа.: 1983. - 350 с.

3. ГОСТ 12864-69. Элеваторы ковшовые наклонные транспортирующие - М.: Изд-во стандартов, 1969. - 6 с.

4. Спиваковский А.О. , Дьячков В.К. «Транспортирующие машины», М: Машиностроение, 1983.

Размещено на Allbest.ru

...