Ленточный конвейер. 6

Введение 

Для работы с курсовым проектом по «Деталям машин» требуется знание следующих дисциплин: 
 

• начертательной  геометрии и машиностроительного  черчения, на базе которых 
  выполняются все машиностроительные чертежи;
• теоретической механики и теории механизмов и машин, дающих возможность 
  определять законы движения деталей машин и силы, действующие на эти детали;
• сопротивление материалов - дисциплины, на основе которой производятся расчеты 
  деталей машин на прочность, жесткость и устойчивость;
• технологии металлов и технологии машиностроения, позволяющих производить 
  для деталей машин выбор наивыгоднейших материалов, форм, степени   точности и 
  шероховатости поверхностей, а также технических условий изготовления.

 
 

Для проектирования деталей машин требуется знание основ проектирования деталей

машин, к которым относятся: 
 

• основные  критерии работоспособности, надежности и расчета деталей машин;
• выбор допускаемых напряжений и запасов прочности в машиностроении;
• стандартизация деталей машин;
• машиностроительные материалы;
• шероховатость поверхностей деталей машин;
• допуски и посадки;
• технологичность деталей машин.

 

Изделие - любой предмет или набор предметов  производства, изготовленный

предприятием. 

Деталь - изделие, изготовленное из однородного  по наименованию и марке материала без применения сборочных операций, например: болт, винт, гайка, вал, литой корпус. 
 

Исходные данные:

1. Производительность конвейера: Q= 42 т/ч
2. Скорость ленты: Vл⁼1,0м/с
3. Угол наклона части конвейера: b =10°
4. Длина транспортёра: L=110м
5. Насыпная плотность грунта: r =0,65т/м

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

1 Выбор ленты конвейера 

1.1 Определение  требуемой ширины ленты и уточнение  ее скорости.

а) Определение  ширины прямой ленты в зависимости  от технологических требований в  производстве:

         (1)

где:

К_b- коэффициент, учитывающий уменьшение сечения потока груза при наклонном транспортировании вверх,

К_b =0,95;

j - угол естественного откоса груза в движении, 

j₀ - угол естественного откоса груза в покое, j_о=35°

Согласно  ГОСТ 20-76 или ГОСТ 2383-79 выбираем ленту  БКНЛ - 150, у которой В_Л = 400мм, предел прочности ленты на разрыв – 150 Н/мм, число несущих слоев i_сл=3...8, толщина прокладки с резиновой прослойкой из комбинированных нитей d_сл= 1,3 мм, толщина обкладки d_раб = 2,5мм, d_хол = 2 мм

1.2 Уточнение  скорости ленты конвейера в  зависимости от выбранной ширины ленты по ГОСТ

          (2)

В дальнейших расчётах использовать В_л=0.5 м и V_тр = 1.15 м/с 
 

2 Определение ориентировочной толщины ленты

где:

d_сл- толщина одной прокладки (слоя);

d_раб - толщина наружной (рабочей) обкладки;

d_хол - толщина внутренней (холостой) обкладки;

zн -   число прокладок

3 Определение погонных  нагрузок

3.1 Определение  погонных нагрузок в зависимости от:

-перемещения  груза

                (3)

- рабочего  органа – ленты 

  

 

-плотность ленты; кг/м³

толщина ленты; мм

В-ширина ленты; В=400 мм

 кг/м

 Н/м

-роликоопор

3.1.1 на  нагруженной ветви:

                (4)

 

3.1.2 на  холостой ветви:

                    (5)

 

4. Определение сопротивления передвижению ленты

На гружённых  и холостых участках, для чего разбиваем ленту на участки с характеристическими точками. За начало отсчёта принимаем точку 1 - точку сбегания ленты с барабана (приводного).

4.1. Сопротивление  ленты на гружёном участке  5-6(наклонный):

            (6)

                   (7)

j_i - коэффициент, учитывающий трение груза о направляющие борта стенки воронки,   j_I = 1,3 – 1,5

где

- коэффициенты сопротивления движению для роликоопор груженой и холостой ветвей конвейера. Для прямых опор

4.2. Участок  7-8:

               (8)

              (9)

4.3. Сопротивление  на холостом участке ленты (1-4)

Участок 1-2 (горизонтальный):

         (10)

H

4.4. Участок  3-4 (наклонный):

               (11)

 Н

5 Определение усилий  в характеристических точках ленты методом обхода по контуру

За начало обхода принимаем точку 1 - точку  сбегания ленты с приводного барабана. Усилия в точках 1, 2, 3, 4, и т.д. выразим через усилие точки 1 т.е. F₁.

т. 1      

т. 2      

т. 3      

т.4      

т. 5         

т.6    

т.7     

т.8    

      Усилие  в последующей точке равно  усилию в предыдущей плюс сопротивление от предыдущей к последующей.

      Для предупреждения буксования ленты должно выполняться условие Эйлера.

      

      

      где:

      f – коэффициент сцепления ленты с приводным барабаном

      f = 0.4

      α – угол обхвата барабана лентой, рад

      е – основание натурального логарифма,

      е = 2,718

      

                 (12)

      

      После вычислений получим:

      

      Затем последовательно определяем усилия в остальных точках контура

т. 2      

т. 3      

т.4      

т. 5         

т.6     

т.7     

т.8     

      В данном случае условие Эйлера выполняется:

      

 
 
 

      6. Проверка величины  провисания гружёной  ветви ленты

      

   

      

  

      

     (13)

      Величина  провисания находится в допускаемых пределах. 

      7. Проверка ленты  на сцепление с  приводным барабаном

      Должно  быть:

      W₀ – тяговое или окружное усилие, развиваемое лентой

      

      F_фр.сц. – усилие фрикционного сцепления ленты с барабаном.

      

      Условие выполняется.

      8. Уточнение требуемого  количества прокладок  ленты.

      Число слоёв определяется из условия прочности  на растяжение.

      

               (14)

      n = 9…11 – запас прочности ленты

      

      В_л = 1400 мм

      k_p – предел прочности

      k_p = 150 Н/мм

      

      Остаётся  ранее принятое количество прокладок  i = 3 

      9. Определение диаметров  барабанов ленточного  конвейера

      - приводного

      - натяжного

      - отклоняющего

      В общем случае диаметр барабана определяется:

      

           (15)

      k_Т - коэффициент пропорциональности, отражающий упругие свойства ленты.

tify">      k_т = 150 для ленты БКНЛ – 150

      k_б - коэффициент, зависящий от типа барабана.

      k_б = 1…1,1 – приводной барабан.

      k_б = 0,8…0,9 – натяжной барабан.

      k_б = 0,6…0,7 – отклоняющий барабан.

      Диаметр барабана округляется по ГОСТ 22644-77

      Длина барабана:      

      

      

      

      По  ГОСТ 22644-77 принимаем: 500 мм, 400 мм, 315 мм.

      Выбранный диаметр приводного барабана проверяем  на допустимость давления ленты на барабан:

      

          (16)

      

      где:

      

      

      что вполне допустимо.

      10 Определение мощности и выбор электродвигателя и редуктора

      Мощность  на валу приводного барабана:

      

           (17)

      W_t - окружное усилие приводного барабана

      

      W_б - сопротивление на приводном барабане от перегиба ленты и трения в опорах.

      

       - коэффициент сопротивления  перегиба ленты и трения о  барабан.

      

      

      Определяем мощность двигателя.

      

         (18)

      k = 1,2…1,25 – коэффициент, учитывающий инерцию масс ленты, груза, барабанов, роликов при пуске двигателя.

        = 0,7…0,96 – КПД двухступенчатого редуктора

      Требуемое передаточное отношение приводного устройства:

      

         (19)

      где:

      n_дв. - частота вращения вала двигателя

      n_б - частота вращения вала приводного барабана

      

           (20)

      

      D_б - расчётный диаметр приводного барабана.

      

      

      Требуемый момент на выходном валу редуктора.

      

         (21)

       - КПД подшипников вала приводного  барабана

      

        - КПД приводной муфты

      

      Результаты  расчёта целесообразно оформить в виде таблицы

      Таким образом, выбираем электродвигатель типа 4А160S6У3 (асинхронный трехфазный обдуваемый закрытый),

      Р_дв = 11кВт; n = 975 об/мин., М_пуск/М_ном = 1,2; М_max/М_ном = 2,0;

        cosφ = 0,86; GD² = 55·10^-2кг·м²; Масса – 135 кг.; d₁ = 42мм;

      d₂ = 42мм;

      

       (22)

      Подбираем редуктор по передаточному числу и требуемому крутящему моменту на выходном валу. Наиболее подходящий редуктор  - двухступенчатый цилиндрический Ц2У-200; . диаметры выходных концов валов: быстроходного 30 мм; тихоходного – 70 мм; масса – 170 кг.

      Уточняем:

      - частоту вращения 

      - скорость вращения барабана

      

      Определим действительную производительность ленты  конвейера

      

11. Подбор  муфты

        В качестве муфт принимаем муфты МУВП (муфта упругая втулочно-пальцевая) по ГОСТ 2124-75

      Подбор  осуществляется по крутящему моменту  и диаметру хвостиков соединяемых  валов.

      

      где:

      k₁ - коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма

      k₁ = 1,4

      k₂ - коэффициент, учитывающий режим работы механизма

      k₂ = 1,2 – средний 
 
 
 
 

      Рис. Привод ленточного конвейера

 1 – электродвигатель; 2 – муфт; 3 – мотор – редуктор; 4 – муфта; 5 – приводной барабан              

      Подбор  муфты между двигателем и редуктором:

      

         

      

      Принимаем МУВП по ГОСТ 2124-75, у которой М_кр. = 250Н·м, d₁ = 56 мм; d₂ = 28 мм, так как входное отверстие муфты (d₁ = 56 мм) под хвостик выходного вала электродвигателя большое (d₂ = 42мм), то ставим втулку, а диаметр выходного отверстия муфты (d₂ = 28 мм) чуть меньше диаметра быстроходного вала редуктора (30 мм). Здесь необходима расточка быстроходного вала редуктора или посадка с натягом.

      Подбор  муфты между редуктором и валом приводного барабана:

      

      

      

      Принимаем МУВП по ГОСТ 21424-5, у которой М_кр. = 2000Н·м, диаметры отверстий – d₁ = 110 мм; d₂ = 48 мм.

12. Определение массы приводного барабана и силы, действующей на вал приводного барабана

На  вал действуют силы:

а) В  горизонтальной плоскости – в  характеристических точках.

б) В  вертикальной плоскости – силы тяжести  барабана.

Так как L_бар >500 то устанавливаем две перегородки

Толщина оболочки   = 5…8 мм = 6 мм

Толщина перегородки    = 5…8 мм = 6 мм

1. вес приводного барабана

- без перегородок

2. Вес натяжного  барабана

- без перегородок

3. Силы, действующие на приводной барабан.

G_б - действует в вертикальной плоскости, а в горизонтальной  и

- при 2х перегородках

 

Эскиз приводного барабана. 

 

Определим крутящий момент:

;  ; 

;  

Вал приводного барабана испытывает изгиб  с кручением.

4. Составляем схему нагружения оси и производим расчёт по закону деталей машин.

а) Вертикальная плоскость:

Определяем  реакции в опорах А и В

Строим  эпюры нагружения вала от сил, действующих  в вертикальной плоскости.

Сечение I – I (слева):

Сечение II – II (справа):

б) Горизонтальная плоскость 

Определяем  реакции в опорах А и В

Строим  эпюры нагружения вала от сил, действующих в горизонтальной плоскости.

Сечение I – I (слева):

Сечение II – II (справа):

в) Определяем суммарные изгибающие моменты в  сечениях I – I и II – II и строим эпюру нагружения суммарного изгибающего момента.

Сечение I – I (слева):

Сечение II – II (справа):

г) Определяем диаметр вала в месте наибольшего  нагружения на изгиб

, где 

Учитывая  ослабление вала шпоночным пазом, то увеличиваем сечение вала на 5 %

 

Согласно  ряду диаметров по ГОСТ 6636-69

13. Расчёт вала на выносливость

Определяем  действительный запас прочности приводного вала.

Определяем  запас прочности вала в наиболее нагруженном сечении

Общий запас прочности:

, где [n] = 1,5…4

- запасы прочности по нормальным  и касательным напряжениям.

;  

  - пределы выносливости нормальным и касательным напряжениям.

  - эффективный коэффициент концентрации напряжений, который зависит от обработки поверхности, формы и прочности материала.