Розрахунок стрічкового конвеєра

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

конвеєр двигун редуктор муфта

1.Вихідні дані розрахунку стрічкового конвеєра

2.Розрахунок елементів конвеєра

2.1Визначення ширини стрічки

2.2Визначення погонних навантажень

2.3Геометричні розміри роликоопор

2.4Натяг у характерних точках тягового контуру

3.Вибір двигуна

4.Вибір стрічки

5.Визначення діаметрів барабанів

6.Вибір редуктора

7.Вибір муфти

8. Перевірка приводу конвеєра на пуск і гальмування

9.Вибір натяжного пристрою

10.Вибір гальма

11.Перевірка можливості зворотного руху

12.Розрахунок вісі барабана

Література

1.Вихідні дані розрахунку стрічкового конвеєра

Тип вантажу - гранульована сірка;

продуктивність - Q = 2000 ^т/_год

довжини ділянок конвеєра:

L₁ = 5 м; L₂ = 20 м; L₃ = 500 м

кут нахилу траси на ділянці L₂: в=16°

Сіра має наступні механічні характеристики

Загальна характеристика гранульованоі сірки:

насипна щільність с = 1,3 т/м³

максимальний розмір частки a_max = 0,5-20мм

мм кут природного укосу:

у спокої ц_п = 25°

розрахунковий у динаміці ц_д = 17°

коефіцієнт тертя по гумі f₁ = 0, 4 -0,5

коеф. тертя по сталі f₂ = 0,25 -0,3

Розрахункова схема конвеєра

2.Розрахунок елементів конвеєра

2.1Визначення ширини стрічки

Приймаємо швидкість руху стрічки V = 2,0 ^м/_с, думаючи, що ширина стрічки лежить у межах 800...1400 мм по табл. 47 [1, с 287].

K у = 0,89 - коригувальний коефіцієнт ухилу при в_мах = 16° по табл. 49 [1, с

289];

С = 625 - коефіцієнт продуктивності для жолобчастої трьохроликової опори з кутом нахилу бічного ролика б = 30° і кутом укосу насипного вантажу на стрічці, при її русі ц_д > 20° по табл. 48 [1, с 288].

Ширина стрічки повинна задовольняти умову:

B = (2,7...3, 2)amax = (2,7...3, 2)20 мм

Приймаємо В = 1400 мм.

2.2Визначення погонних навантажень

-від вантажу, що транспортується:

-від ваги обертових частин роликів робочої і холостої гілці:



G_p' = 500 H - вага трьохроликової опори по табл. 52 [1, с291]; G_p^” = 400 H - вага прямої опори по табл. 52 [1, с 291];

l_p' = 1100 мм - відстань між роликоопорами робочої гілки по табл. 50 [1, с

290];

l_p^”=(2...2,5)l_p' =(2...2,5)1100=2200...2750мм-відстаньміж роликоопорами холостої гілки; приймаємо l_p^” = 2200 мм

-від ваги стрічки:

Задаємосятипомгумово-тросовоїстрічкиРТЛ-3000 з номінальною розривною міцністю 3000 Н/мм

q_o = 9,81·B·m= 9,81·1.4·42 = 576.6H/м;

де m= 42 кг - маса 1 м² стрічки РТЛ-3000 за дод. LXXXVI [1, с 555]

2.3Геометричні розміри роликоопор

Для робочої гілки:

d_p = 159 мм [1, табл. 52, с 291],

с = 20 мм,

а=0,06?В = 0,06?1400=84 мм,

б = 30°,

l = 490 мм.

Для холостої гілки:

d_p = 159 мм,

l = В+2a=1400+2?84=1568 мм.



2.4Натяг у характерних точках тягового контуру

Для визначення натягів у стрічці застосовуємо тяговий розрахунок по контуру. Приймаємо привід конвеєра з ведучим барабаном, кут обхвату якого б = 240°. Поверхня барабана футерована гумою.

Натяг у гілці стрічки, що набігає, (т.17) відповідно до формули Ейлера:

S₁₇ ? S₁e^fб = 2,83S₁

f = 0,25 - коефіцієнт тертя стрічки по гумі при вологій атмосфері. При б = 240° и f = 0,25, e^fб = 2,83 [1, табл. LXXXI, с 552].

Для складання другого рівняння обходимо тяговий контур від т.1 до т.17.

S₂ = k?S₁ = 1,03?S₁;

де k = 1,03 - коеф. збільшення натягу в стрічці при огинанні барабана та куті обхвату менше за 90° [1, табл. 53, с 292]

S₃ = k?S₂ = 1,04?1,03?S₁ = 1,071?S₁;

де k = 1,04 - коеф. збільшення натягу в стрічці при огинанні барабана та куті обхвату 90° [1, табл. 53, с 292]

S₄ = k?S₃ = 1,05?S₃ = 1,05?1,071?S₁ = 1,125?S₁;

де k = 1,05 - коеф. збільшення натягу в стрічці при огинанні барабана та куті обхвату 180° [1, табл. 53, с 292]

S₅ = k?S₄ = 1,04?S₄ = 1,04?1,125?S₁ = 1,17?S₁;

де k = 1,04 - коеф. збільшення натягу в стрічці при огинанні барабана та куті обхвату 90° [1, табл. 53, с 292]

S₆ = S₅+W_5-6= S₅+(q_o+q^” )? L?щ'=

=1,17?S₁+(576.8+454.5)?500?0,035=1,17?S₁+18047.7;

щ' = 0,035 - коеф. опору рухові стрічки для прямих роликоопір на відкритому повітрі [1, табл. 54, с 293].

Довжину ділянки L_5-6 вважаємо рівною ділянці L = 500 м.

S₇ = k?S₆ = 1,03?(1,17?S₁+18047.7) = 1,205?S₁+18589.1H;

де k = 1,03 - коеф. збільшення натягу в стрічці при огинанні барабана та куті обхвату менше за 90° [1, табл. 53, с 292]

S₈ = S₇+W_7-8 = S₇+q_o?L_7-8? (щ'?cosв - sinв) + q_p^”?L_7-8?щ'=

= 1,205?S₁+18589.1+576.8*20?(0,035?cos16-sin16)+181.8*20?0,035=

= 1,205?S_{1 +}15924.7H;

Ділянку L_7-18 вважаємо рівною ділянці L₂ = 20 м.

S₉ = k?S₈ = 1,03?(1,205?S₁+15924.7) = 1,241?S₁+16402.4H;

де k = 1,03 - коеф. збільшення натягу в стрічці при огинанні барабана та куті обхвату менше за 90° [1, табл. 53, с 292]

S₁₀ = S₉+W_9-10 = S₉+(q_o+q^” )?L ?щ' =1,241?S₁+16402.4+(576.8+181.8)?5?0,035=1,241?S₁+16535H;

Довжину ділянки L_9-10 вважаємо рівною ділянці L₁= 5м.

S₁₁ = k?S₁₀ = 1,05?(1,241?S₁+16535) = 1,303?S₁+17361.8H;

де k = 1,05 - коеф. збільшення натягу в стрічці при огинанні барабана та куті обхвату 180° [1, табл. 53, с 292]

S₁₂ = S₁₁+W_загр = 1,303?S₁+17361.8+5357.9 = 1,303?S₁+22719.7H;

W_загр - опір рухові на завантажувальній ділянці:

С =1,5 - коеф. враховуючий опір рухові від тертя вантажу

h₁ = 1 м - висота падіння вантажу,

V_o = 0 ^м/_с - швидкість вантажу уздовж стрічки.

S₁₃ = S₁₂+W_12-13 = S₁₂+(q_o+q_p'+q)? L_12-13?щ''=

= 1,303?S₁+22719.7+(576.8+454.5+2725)?5?0,04= 1,303?S₁+23471H;

де щ'' = 0,04 - коеф. опору рухові стрічки для жолобчастих роликоопір на відкритому повітрі [1, табл. 54, с 293].

Довжину ділянки L_12-13 вважаємо рівною ділянці L₁ = 5 м.

S₁₄ = S₁₃?e^щ''?б1 = (1,303?S₁+23471)? 2,71^0,04?0,2923 = 1,318?S₁+23747.03H;

б₁ = 16° = 0,2923рад - кут нахилу конвеєра;

S₁₅ = S₁₄+W_14-15 = S₁₄+(q + q_o)?L_14-15?(щ''?cosв + sinв) + q_p'?L_14-15?щ''=

=1,318?S₁+23747.03+(2725+576.8)?20?(0,04?cos16+sin16)+454.6*20?0,04=

=1,318?S₁+44851.7H

Ділянку L_14-15 вважаємо рівною ділянці L₂ = 20 м.

S₁₆ = S₁₅?e^щ''?б2 = (1,318?S₁+44851.7)? 2,71^0,04?0,2923 = 1,38?S₁+45379.3;

б₂ = 16° = 0,2923 рад - кут нахилу конвеєра;

S₁₇= 1,05?S₁₆=1,05(1,38S₁+47648.2)=1,449S₁+47648.2H.

Одержуємо систему:

S₁₇ = 2,83S₁

S₁₇=1,449?S₁+47642

2,83S₁=1,449?S₁+47648.2;

1,381?S₁ =47648.2;

S₁ = 34502.6 Н S₁₇ = 97642.6 Н

Значення натягу у стрічці

Визначаємо значення натягу стрічки в характерних точках:

S₁ = 34502.6 Н

S₂ = 35537.7 Н;

S₃ = 36952.3 Н;

S₄ = 38815.4 Н;

S₅ = 40368.042 Н;

S₆ =58415.7Н;

S₇ =60168.2Н;

S₈ = 57500.3Н;

S₉ = 59220.1Н;

S₁₀=59352.8Н;

S₁₁= 62318.7Н;

S₁₂ = 676767.6Н;

S₁₃ =68427.9Н;

S₁₄ =69221.4Н;

S₁₅ =90326.1Н;

S₁₆= 92992.9Н;

S₁₇=97642.6Н.

Будуємо діаграму натягів стрічки

Максимальний прогин стрічки повинен задовольняти умовам:

-для холостої гілки

-для робочої гілкі



Прогин стрічки при мінімальному її натягу знаходиться в припустимій нормі.

Мінімальний радіус кривизни вогнутої ділянки 13-14 при незавантаженій стрічці

Мінімальний радіус кривизни вогнутої ділянки 13-14 при завантаженій стрічці

Приймаємо R_вог = 109 м.

Довжина дуги ділянка 13-14

Довжина дуги ділянки 15-16

Приймаємо R_виг = 17 м

Довжина дуги ділянка 15-16

3.Вибір двигуна

Опір пересуванню стрічки:

W_o = S₁₇ - S₁ = 97642.6-34502.6 = 63140 H;

Розрахункова потужність приводу:

де n =0,85 - к. к. д. приводу

-1,2 - запас потужності двигуна;

ЗакаталогомелектродвигунівVEMприймаємо два асинхронних електродвигуни з короткозамкненим ротором К21 315МY4 потужністю

N = 200кВт , частотою обертання n = 1485 хв-¹

( ), момент інерції ротора J p ? 4,82 кг·м²

Номінальний момент на валу двигуна

4.Вибір стрічки

Задаємося типом гумово-тросової стрічкиРТЛ-3000 з номінальною розривною міцністю [s p ]= 3000 Н/мм [1, табл. LXXXVI, с 554];

Стрічка сприймає максимальний натяг:

S_max = S₁₇ = 97642,6 H;

Запас міцності n = 9 [1, табл. 55, с 296];

Потрібна міцність стрічки:

РТЛ-3000 [s p ]= 3000 Н/м,діаметр тросу d=10,6мм,шаг тросів у стрічці =17мм, товщина стрічки 30,6 мм,товщина об кладок у стрічці 10мм.

5.Визначення діаметрів барабанів

Діаметр приводного барабана для стрічок типу РТЛ-3000 D_б = 1250 мм

Мінімально припустимий діаметр барабана перевіряємо по припустимому тиску між стрічкою і барабаном:

Умова виконується.

Приймаемо L_б=1250мм

Діаметр натяжного, кінцевого барабанів D_н = D_к =1000 мм;

Діаметри барабанів, що відхиляють D_о = 630 мм [1, табл. LXXXVII, с 555];

Довжина барабанів:

L_б = В+a_б = 1400+200 = 1600 мм;

де a_б = 200 мм [1, табл. 57, с 298];

Барабан виготовляємо литтям і зварюванням окремих частин зі сталі Сталь

60 по ГОСТ 1050-88 з межею міцності на стиснення s в--= 680 МПа.

За умови технології виготовлення литтям барабанів мінімальна товщина стінки повинна бути не менше 10 мм і може бути визначена по формулі:

d--= 0,01Ч DБ + 3 = 0,01Ч1250 + 3 =--15,5 мм

Приймаємо товщину стінки барабана d--= 20 мм

6.Вибір редуктора

Частота обертання приводного барабана:

D = D_б+2??_Ф = 1,25+2?0,028 = 1,306 м

де ?_Ф = 0,028 м - товщина гумової футерівки;

Передаточне число:

Розрахункова потужність редуктора:

=1,25-коефіціент запасу

За каталогом вибираємо редуктор Ц2-1000-50-21М (циліндричний, iP = 50 , з тихохідним валом у вигляді зубчастої напівмуфти з протилежного боку від швидкохідного валу) з номінальною потужністю на швидкохідному валу 189 кВт [2, с 76] при n=1500 об/хв, діаметром вхідного валу d=100 мм.

Фактична частота обертання барабана

Фактична швидкість пересування стрічки

Похибка швидкостей

Похибка припустима.

7.Вибір муфти

Між двигуном і редуктором встановлюємо муфту пружну втулочно- пальцеву.

М_расч = k₁?М_max= k₁?ш_max ?М_Н = 1,2?1,5?1286.2 = 2314.15 Н?м;

де k1 = 1,2 - коефіцієнт, що враховує ступінь відповідальності муфти [5,табл. LIV, с 525];

За каталогом приймаємо муфту МУВП-100 з максимально припустимим обертаючим моментом MОБ = 7848 Н?м; найбільший діаметром валів, що з`єднуються d = 100 мм; момент інерції J_м = 2,89 кг?м² [1, табл. LXVII, с 537].

Тихохідний вал редуктора Ц2-1000-50-21М має вінець для зубчатої муфти з кількістю зубів z = 40, модулем зачеплення m = 16, основним діаметром d = 640 мм, шириною зубів b = 80 мм [2, с 76].

Тихохідний вал редуктора допускає консольне навантаження 80000 Н. Сумарне навантаження на опору привідного барабану

F/2 = (S₁₇ + S₁)/2 = (97642.6+34502.6)/2 = 66072.6< 80000 Н

Перевірка виконується.

8.Перевірка приводу конвеєра на пуск і гальмування

Визначення опору пересуванню стрічки в період пуску (після тривалої зупинки):

Коефіцієнт опору пересуванню стрічки в період пуску: для прямих роликоопір щ'_п = щ'?k_п = 0,035?1,5 = 0,0525; для жолобчастих роликоопір щ''_п = щ''?k_п = 0,04?1,5 = 0,06;

де k_п = 1,5 - коефіцієнт збільшення статичних опорів при пуску;

Натяг у точках контуру зростає від збільшення щ' тащ'':

Одержуємо систему :

Тягове статичне зусилля при пуску:

W_сп = S₁₇ - S₁ = 318027.7-112377.3=205640.4 Н

Статичний момент при пуску, приведений до вала двигуна:

Момент інерції всіх мас конвеєра, що рухаються, приведений до вала двигуна:

д = 1,15 - коефіцієнт, що враховує момент інерції деталей приводу, що обертаються повільніше, ніж вал двигуна

J_р+J_м = 2,89+4,83=7.71 кг?м² - сумарний момент інерції ротора і муфти;

m_k - приведена маса деталей конвеєра, що рухаються, і вантажу на ньому:



ky= 0,6 - коефіцієнт, що враховує пружне подовження стрічки для прокладкових стрічок;

kc= 0,8 - коефіцієнт, що враховує, що окружна швидкість частини обертових мас менше V;

Gp - вага обертових частин барабанів і роликів:

еGб = 32 кH - вага обертових частин барабанів.

Середній момент при пуску двигуна:

Обранний двигун не задовольняє умові пуску конвеєра.

Потужність двигуна за пусковим моментом:

Двигун не задовольняє умові за пусковим моментом.

За каталогом електродвигунів VEM приймаємо асинхронний електродвигун з короткозамкненим ротором К21 315LX4 потужністю

N = 315кВт , частотою обертання n = 1485 хв-¹

( ), момент інерції ротора J p ? 6.82 кг·м²

Номінальний момент на валу двигуна



Обранний двигун задовольняє умові пуску конвеєра.

Перерахуемо муфту МУВП за новим моментом:

М_расч = k₁?М_max= k₁?ш_max ?М_Н = 1,2?1,5?2025,75 = 3646,4 Н?м;

де k1 = 1,2 - коефіцієнт, що враховує ступінь відповідальності муфти [5, табл. LIV, с 525];

муфту МУВП-100 з максимально припустимим обертаючим моментом MОБ = 7848 Н?м;

Обрана раніше муфта задовольняє по моментам ,обраний пізніше двигун.

Час пуску конвеєра

Час досягнення найбільшого натягу в гілці, що набігає

с1 - швидкість поширення пружної хвилі робочої гілки;



Е0 - приведена твердість стрічки,

Е0 = Е?В = 2,5?10 ?1,0 = 2,5?10 Н;

с₁ - погонна щільність деталей конвеєра, що рухаються, Для робочої гілці:

Для холостої гілці:

Час пуску конвеєра від електродвигуна з фазовим ротором tп менше часу t ,

тому максимальне динамічне зусилля в стрічці в крапці набігання:

-надмірне динамічне зусилля під час пуску

mпр - маса обертових частин приводу, приведена до обода барабана,



Максимальне зусилля в стрічці при пуску:

S_17max = S₁₇+S_нб.д. = 97642.6+74148.4=171791 Н;

Коефіцієнт динамічності:

У період пуску конвеєра натяг у гілці, що збігає:

9.Вибір натяжного пристрою

Вага натяжного вантажу:

hн = 0,95 - к.к.д. натяжного пристрою

Приймаємо вантажний натяжний пристрій з вагою вантажу 82000 Н. При такому значенні ваги натяжного вантажу, при пуску завантаженого конвеєра буде відбуватися буксування приводного барабана щодо стрічки, але вона припустима. При сталому режимі роботи конвеєр працює без пробуксовки.

Хід натяжного пристрою:

l_H = ?·L+0,3 = 2,5·10^-3 ?525+0,3 = 1,6125м.

де ?=2,5·10^-3 - відносне подовження стрічки з прокладками з лавсану.

Приймаємо l_H = 1,65 м [1, табл. LXXXVI, с 555].

Об'єм вантажу для натяжного пристрою

где rст = 7140 кг/м - щільність чавуну

Для натяжного пристрою приймаємо набір з 10 плит з розмірами

1170 х 1000 х 100 мм кожна.

10.Вибір гальма

Розглянутий конвеєр, призначений для роботи в транспортному ланцюзі, повинний мати шлях руху стрічки при зупинці не більш 6 м. З метою зменшення вильоту стрічки на швидкохідному валові встановлюється гальмо.

Приймаючи зміну швидкості стрічки від V_Ф = 2,029 ^м/_с до V_в = 0 ^м/_с лінійним, одержимо час гальмування:

Статичний момент на валові двигуна при гальмуванні:

Момент інерції всіхмас конвеєра, що рухаються, приведений до вала двигуна при гальмуванні:

Час гальмування конвеєра:

звідки знайдемо гальмівний момент

Встановлення гальма не потребується.

Фактичний час гальмування конвеєра:

11.Перевірка можливості зворотного руху

Перевіримо конвеєр на можливість руху стрічки при завантажених похилих ділянках конвеєра і виключеному двигуні приводу конвеєра:

Розрахунок почнемо з крапки 4, у якій натяг дорівнює:

S₄ = 38815,4 Н, тому що натяжний вантаж G_H = 82000 Н постійний:

S₃ = k?S₄ = 1,05?38815,4 = 40368,1 Н;

S₂ = k?S₃ = 1,04?40368,1 = 41982 Н;

S₁ = k?S₂ = 1,03?41982,8= 43242,3 Н;

Приймаємо W_загр = 0;

Оскільки S₁-S₁₇ = 43242,324952,11=18290.19 > 0, то немає необхідності утримувати приводний барабан від зворотного руху гальмовим зусиллям.

12.Розрахунок вісі барабана

Навантаження на барабан, виходячи з максимальних зусиль у стрічці при пуску:

F = S₁₇ + S₁ = 97642,6+34502,6=132145,2 H;

Опорні реакції:

Будуємо епюри згиниючих моментів

Діаметр валу з умови міцності по згиних напругах:

де [s ] = 170 МПа - напруги згину, що допускаються, для матеріалу осі Сталь 45.

Приймаємо мінімальний діаметр вала 100 мм.

Підшипники вставляється у виточки тихохідних валів редукторів Ц2-1000, що має наступні розміри: діаметр D = 320 мм, глибина 130 мм .

За заданих умов D = 320 мм, d > 100 мм приймаємо для опори А і В роликові радіальні сферичні дворядні підшипники №53630Н (ГОСТ 24696-81), у якого d = 150 мм; D = 320 мм; B = 108 мм; C =845000 Н; С₀ = 670000 Н.

Еквівалентне навантаження визначаємо по формулі:

P_э = X?V?R?K_б?К_т;

де Х = 1 - параметр навантаження, при відсутності осьового навантаження

F_a;

V = 1,0 - обертається внутрішнє кільце підшипника;

К_т = 1 - температурний коефіцієнт для температури роботи підшипника нижчий 125є С;

K_б = 1,2 - коефіцієнт безпеки для роботи з невеликими перевантаженнями

[1, с 76];

P_э = X?V?R?K_б?К_т = 1?1?66072,6?1,2?1 = 79287,12 Н;

Довговічність підшипника:

Ресурс підшипника:

де nВ - частота обертання вала

Література

1.ИванченкоФ.К.,БондаревВ.С.Расчетыгрузоподъемныхи транспортирующих машин. К.: Вищя школа, 1978 - 574 с.

2.Електроний каталог ОАО „«Майкопський редукторний завод» ЗАРЕМ”2009

3.Електроний каталог електродвигунів „Electronic Catalogue of VEM-group” Version 3.5

Размещено на Allbest.ru

...