Розрахунок стрічкового конвеєру

Міністерство освіти та науки України

НТУ «ХПІ»

 

 

Кафедра «Підйомно-транспортні машини та обладнання»

«Машини безперервного транспортування»

 

Курсовий проект на тему:

«Розрахунок стрічкового  конвеєру»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2011

1. Вихідні дані  для конвеєра, що транспортує  – гравій

Продуктивність П=120 т/ч;

Властивості вантажу:

• насипна вага вантажу g_р=1,8 т/м³;
• максимальний розмір шматка а_max=120 мм;
• коефіцієнт тертя по стрічці та сталі відповідно f₁=0,8 та f₂=0,8;
• траса конвеєра: довжина L=190 м; дільниці: L₁=60 м, L₂=40 м, L₃=90 м; кут нахилу: на ділянці L₂ складає b=12° (рисунок 1).

Місцеві умови: конвеєр знаходиться  в технологічному ланцюзі; завантаження здійснюється зі стрічкового конвеєра; розвантаження здійснюється двохбарабанним розвантажувальним пристроєм на наступний стрічковий конвеєр; конвеєр експлуатується при температурі 0…40° С у закритому не опалювальному приміщенні; повітря – сухе, конвеєр встановлений стаціонарно; привід розташований у головній частині конвеєра; натяжний пристрій – вантажне, розташоване біля приводу.

Спочатку доцільно зробити  наближений розрахунок конвеєра, тому що невідомі: число прокладок і  вага стрічки, радіуси перехідних кривих, кут обхвату стрічкою приводного барабана, а інколи невідомо оптимальне розташування привода. Тому в наближеному  розрахунку конвеєра приходиться орієнтовно задаватися невідомими параметрами. Після  наближеного розрахунку роблять  уточнений розрахунок конвеєра.

Рис 1. Траса конвеєра

2. Розрахунок ширини  стрічки конвеєра

Приймаємо швидкість руху стрічки при транспортуванні  гравію v=2 м/с (1,табл..47) (вважаємо, що ширина стрічки знаходиться у межах 800...1200 мм).

Обчислюємо ширину стрічки:

Щоб уникнути зсипання вантажу  зі стрічки на похилій ділянці, розрахункову продуктивність коректують коефіцієнтом k_y. Для кута нахилу b=12°, k_y=0,93. Заповнення конвеєру . Площа поперечного перерізу матеріалу на стрічці 0,055 м (рис 2), де С=625 для жолобчастої трьох роликової опори з кутом нахилу бічного ролика a=30° та кутом укосу насипного вантажу на стрічці при її русі j_д=35°.При змісті шматків розміром а_max=120 мм у кількості 12% від загальної ваги ширини стрічки, вона повинна задовольнити умову:

Відповідно ГОСТ 20-76 приймаємо  ширину стрічки В=800мм з конструкційних міркувань. Графічно зображаємо трасу конвеєра та контур тягового органа, який розбиває на прямолінійні та криволінійні ділянки (дивись рис 1).

Рис 2. Площа поперечного перерізу матеріалу на стрічці.

3. Визначення навантажень

Для визначення натягів у  стрічці приймаємо метод тягового розрахунку за контуром.

Приймаємо привід конвеєра з одним ведучим барабаном, кут  обхвату якого a=240°. Поверхня барабана футерована гумою.

Натяг у ланці, що набігає (точка 17) відповідно до формули Ейлера:

Коефіцієнт тертя стрічки  по гумі при сухій атмосфері f=0,40. При a=240° і f=0,40е ^fа=5,34 (кут підставляють у радіанах); е=2,71.

У рівнянні два невідомих  члени S₁₃ та S₁. Для складання другого рівняння обходимо мати тяговий контур від точки 1 до точки 13, виражаючи натяг у всіх точках через натяг у точці 1 – S₁.

Для наступного розрахунку необхідні погонні навантаження:

1. Від вантажу, що транспортується:

2. Від ваги роликів,  які обертаються:

– робочої ланки     

– холостої ланки   

де  – відстань між роликоопорами робочої галузі, приймаємо              =1200 мм;

 – відстань між роликоопорами холостої галузі, =(2...2,5)= =(2...2,5)∙1200=2400...3000 мм, приймаємо =2400 мм;

 та  - вага частин роликоопор, які обертаються, що застосовуються для підтримки робочої та холостої вітки; =250 Н – для жолобчастої трьох роликової опори нормального виконання; =215 Н – для прямої роликоопори.

 

4. Визначення геометричних  розмірів роликоопор

Рис 3. Схема роликоопор:  а – для робочої вітки; б – для холостої вітки

Геометричних розмірів роликоопор (рис 3):

– для робочої вітки

=127 мм; =20 мм; =0,06В=0,06×1000=60 мм; =30°; =360 мм;

– для холостої вітки

=127 мм; =1120 мм.

 

Задавшись числом прокладок  стрічки, визначаємо її вагу за формулою:

де 1100 – питома вага стрічки, Н/м³; d=1,25 мм – товщина прокладки;

h₁=4 мм – товщина верхньої обкладки;

h₂=2 мм – товщина нижньої обкладки;

5. Визначення натягів  у стрічці

Натяг в характерних точках тягового контуру:

Н;

де w¢=0,035 – коефіцієнт опору рухові стрічки, який залежить від типу підшипника, змащення, ущільнення та інших умов експлуатації конвеєра.

де v₀=0 м/с – складова швидкість вантажу уздовж стрічки, для даного випадку;

=9,81 м/с² – прискорення вільного падіння;

=1,0 м – висота падіння вантажу  на стрічку.

Рішив систему рівнянь  для граничного стану, при якому  відсутнє ковзання барабану відносно стрічці, одержимо S₁:

 

 

Визначаємо числові значення натягу стрічки в характерних  точках:

 

 

За обчисленими значеннями будуємо діаграму натягів стрічки:

 

6. Визначення максимального  прогину

Максимальний прогин стрічки  повинний задовольняти вимогам:

 – для холостої  вітки при  =2,4 м

 

– для робочої вітки  при  =1,2 м

Прогини стрічки при мінімальному її натягу знаходяться в припустимій  нормі.

Обчислимо радіуси перегину стрічки на кривих:

Приймаємо R₁=12,5 м.

Знаючи величину R₁, визначимо довжину дуги:

Мінімальний радіус перегину стрічки на кривій опуклістю донизу при не завантаженої стрічки:

При завантаженої стрічки, мінімальний  радіус становить:

Приймаємо R_min=30м.

 

 

 

7. Розрахунок приводу  конвеєра

Опір пересуванню стрічки, дорівнює:

Розрахункова потужність двигуна привода стрічкового  конвеєра:

де h_М=0,85 – ККД привода.

Настановна потужність двигуна, становить:

де n_у=(1,1...1,2) – коефіцієнт настановної потужності (запас потужності).

За каталогом обираємо асинхронний двигун типу 4А200 М 6 з наступними даними:  Потужність N=22 кВт, п=975 об/хв. (w =102,1 рад/с),    J_p=0,4 кг×м².

8.Вибір стрічки

Оскільки кут бічних роликів  жолобчастих роликоопор складає 30°, приймаємо стрічку з прокладками з синтетичної тканини – капрону з границею міцності s_р=1500 Н/см прокладки. Стрічка сприймає максимальний натяг S_max=S₁₃=9034,61 Н, запас міцності =12.

Число прокладок (основні) стрічки:

Приймаємо стрічку, яка має  чотири основних прокладки. Оскільки спочатку для розрахунку була прийнята стрічка з шістьма прокладками, то перераховувати конвеєр не треба.

9. Визначення діаметрів  барабана

Діаметр приводного барабану, обчислюється так:

де а₁=160...170 – для стрічок із синтетичної тканини.

Мінімально припустимий  діаметр приводного барабана перевіряємо  по тиску, що допускається між стрічкою та барабаном:

Приймаємо D_б=630 мм.

Діаметр кінцевого та натяжного  барабанів:  D₁=0,8D_б=0,8×630=504 мм.

Приймаємо D₁=500  мм.

Діаметр барабана, що відхиляється:  D₂=0,65∙D_б=0,65×630=409,5  мм.

Приймаємо D₂=400  мм.

Довжина барабанів:

L_б=B+a_б=1000+150=1150 мм.

Частота обертання приводного барабану:

де D= D_б+2D_ф=0,63+2×0,028=0,686 м, D_ф=0,028 м – товщина гумової футерівки.

10. вибір редуктора

  Розрахункова потужність редуктора:

де  – коефіцієнт умов роботи (для спокійного характеру навантаження при безперервній роботі протягом 24 годин у добу =1,25).

За каталогом для надзвичайно важкого безперервного режиму роботи обираємо редуктор Ц2-400 двоступінчатий з міжосьовою відстанню між бистрохідним та тихохідним валами А_с=400 мм, з передавальним числом и_р=19,88; N_ред=24,9 кВт.

11. Перевірка приводу  конвеєра на пуск та гальмування.

Визначення опору рухові стрічок  у період пуску (після тривалої зупинки  конвеєра).

Коефіцієнт опору рухові стрічок  у період пуску:

де k_П=1,3 – коефіцієнт збільшення статичних опорів при пуску.

Натяг в крапках зростає  від збільшення :

;

 

де v₀=0 м/с – складова швидкість вантажу уздовж стрічки, для даного випадку; =9,81 м/с² – прискорення вільного падіння; =1,0 м – висота падіння вантажу на стрічку.

 

 

Рішивши систему рівнянь для граничного стану, при якому відсутнє ковзання барабану відносно стрічки, одержимо S₁:

     Визначаємо числові значення натягу стрічки в характерних точках:

 

 

Тяглове статичне зусилля  при пуску:

Статичний момент приведений к валу електродвигуна:

де h_П – ККД в період пуску привода:

де с_Т = 0,55 – 0,6 – коефіцієнт можливого зменшення опору руху стрічки.

Момент інерції усіх мас  конвеєра, які рухаються, приведених к валу двигуна:

де  =0,4 – момент інерції ротора;

=0,4 – момент інерції муфти;

=1,15 – коефіцієнт, який враховує  момент інерції деталей приводу,  які обертаються повільніше, ніж  вал двигуна;

 – приведена маса частин  конвеєра, які рухаються та вантажу  на ньому:

де  =0,5…0,7 – коефіцієнт, яке враховує пружне подовження стрічки, в результаті чого на всі маси конвеєра починають рухатися одночасно;

=0,7…0,9 – коефіцієнт, який враховує, що окружна швидкість частин  мас, які обертаються менша,  чим швидкість руху стрічки v;

- вага роликів та барабанів  конвеєра:

де  »20000 Н – вага барабанів.

Середній пусковий момент двигуна:

Час пуску конвеєра:

 

 

Час, після якого зусилля  в гілці конвеєра, що набігає досягає  максимального значення:

 

де L_к – довжина конвеєра, м;

С₁ – швидкість поширення пружної хвилі в робочій гілці стрічки, м/с;

С₂ – швидкість поширення пружної хвилі в холостій гілці стрічки, м/с;

де Е₀ – приведена жосткість стрічки, Н;

– погона щільність частин конвеєра, які рухаються в робочій гілці  стрічки.

де  – погона щільність частин конвеєра, які рухаються в холостій гілці стрічки:

 

Оскільки час пуску  конвеєра t_п більше часу t, то максимальне динамічне зусилля в стрічці в крапці набігу, визначаємо за формулою:

де W_g – надлишкове динамічне окружне зусилля, яке передається стрічці від приводу в пусковий період, Н;

m_пр – вага частин приводу, які обертаються та які приведені к ободу барабану;

де е=2,71 – основа натурального логарифма.

Підставив числове значення параметрів у формулу, одержимо:

Максимальне зусилля в стрічці при пуску:

Коефіцієнт динамічності:

 

 

В період пуску конвеєра, натяг в гілці, що збігає:

Вага натяжного вантажу:

– при сталому режимі роботи конвеєра:

– в пусковий період:

де  =0,95 – ККД натяжного пристрою.

Таким чином, для підтримки  в стрічці оптимального натягу доцільно застосовувати автоматичний натяжний пристрій. Якщо нема простих та надійних пристроїв, приймаємо вантажний  натяжний пристрій з вагою вантажу  = Н.

При такому значенні ваги натяжного  вантажу при пуску завантаженого  конвеєра буде відбуватися пробуксовка  приводного барабану відносно стрічки. Досвіди показали, що така пробуксовка допустима, тому що вона не робить істотного впливу на знос стрічки. При встановленому руху конвеєр працює без пробуксовки.

Хід натяжного пристрою:

 

 

Приймаємо зміну швидкості  стрічки від v=2 м/с до v₀=0 м/с, одержувати необхідний час гальмування:

Статичний момент на валу двигуна  при гальмуванні:

Момент інерції усіх мас  конвеєра, які рухаються та приведені  к валу двигуна:

Час гальмування конвеєра:

Знаходимо гальмівний момент:

Приймаємо колодочне гальмо типу ТКТГ–400м з максимальним гальмівним моментом 1500 Н м.

 

12. Розрахунок  очисного пристрою.

Для очищення стрічки від  насипного матеріалу, встановлюємо очисну лопасну щітку, яка має індивідуальний привід. Лапасті щітки виробляють з капронових нитей або з конвеєрної стрічки. Звичайно щітку встановлюють під розвантажувальним барабаном, так щоб продукти очистки падали в розвантажувальний потік або бункер. Для забезпечення більш ефективної очистки стрічки, обертання щітки назначають протилежним напрямком швидкості руху стрічки. Можлива також робота щітка при попутному руху.

Щітка, встановлена на ділянці  стрічки, яка огинає барабан, ефективно  очищує конвеєрну стрічку при  частоті обертання:

де v – швидкість руху стрічки;

z – число лопаток щітки, z=8….12;

D – діаметр барабана з урахуванням товщини стрічки;

d – діаметр щітки.

де h – зближення щітки зі стрічкою, h=0,3…..0,5.

Позначки “плюс” та “мінус” відповідно для зустрічного та побіжного обертання щітки відносно стрічки, яка рухається.

Частота обертання щітки  при зустрічному руху:

_{Приймаємо частоту обертання} 

 

 

Частота обертання щітки  при попутному  руху:

Потужність двигуна:

За каталогом обираємо двигун 4А100B4У3, n=1415 хв^-1, N=1,5 кВт; та редуктор Ц2-250, N=2,3 кВт, і=50,94.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Література:

1. Іванченко Ф. К. “Розрахунки вантажопідйомних та транспортуючих машин” К.,1976;
2. Іванченко Ф. К. “Конструкції та розрахунки підйомно-транспортних машин” К., 1983.
3. Олександров М.П. атлас Під’ємно  - транспортних машин. Москва 1973р