Винтовой конвейер

Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

V_м=0,16*100/60= 0,266 м/с

Содержание

Введение…………………………………………………………………..…3

1. Описание проектируемого оборудования………………………….….4

1.1 Определение винтового конвейера……………………………….…4

1.2 Область применение и виды винтовых конвейеров…………….….4

1.3 Преимущества и недостатки винтовых конвейеров…………….….4

2 Определение конструктивно-кинематических параметров……………5

2.1 Горизонтальный конвейер……………………………………………5

3 Расчёт горизонтального винтового конвейера…………………...…….8

3.1 Определение типа винта……………………………………………..8

3.2 Определение диаметра и шага винта…………………………….….10

3.3 Определение скорости движения материала в жёлобе………..…...11

3.4 Определение мощности привода винтового конвейера…….….…12

3.5 Выбор редуктора…………………………………………….….…..14

3.6 Подбор соединительных муфт……………………………..……….15

3.7Определение конструктивных параметров транспортирующего винта………………………………………………………………………………...19

3.8 Определение сил действующих на винт……………………….……21

3.9 Определение напряжений на валу винта…………………….….…..25

4 Техника безопасности…………………………………………...………28

Список литературы…………………………………………………..……..29

Спецификация…………………………………………………….…….…..30

Введение

Винтовым конвейером называют устройство, осуществляющее перемещение груза по желобу при помощи вращающего вала, снабженного лопастями, расположенными по винтовой линии. Дальность транспортирования составляет по горизонтали до 40 метров и по вертикали до 30 метров. Производительность винтовых конвейеров составляет в среднем 20…40 м³/с, но при больших винта может быть доведена до 100 м³/с. На предприятиях строительных материалов, в химической промышленности применяются горизонтальные (пологонаклонные), вертикальные (крутонаклонные) винтовые конвейеры и транспортирующие трубы. Эти три вида винтовых конвейеров имеют сходные и отличительные конструктивные характеристики, но особенно они отличатся друг от друга по принципу действия. Горизонтальный винтовой конвейер состоит из винта в виде вала с укрупненными по ним винтовыми витками, желоба с полуцилиндрическими днищем привода, вращающего винт. Транспортируемый материал подается в желоб через один или несколько патрубков в его крышке. Разгрузка желоба производится через одно или несколько отверстий в днище, снабженных затворами.

Исходные данные:

Номер варианта…………………………………………….12

Транспортируемый материал:	Щебень.
Производительность:	20 м³/ч
Вид конвейера:	горизонтальный.
Длина транспортирования, Lг:	30 м

1 Описание проектируемого оборудования

1.1 Определение винтового конвейера

1.2 Область применение и виды винтовых конвейеров

Винтовые конвейеры относятся к транспортирующим машинам непрерывного действия и предназначены для горизонтального, наклонного (под углом 20⁰) или вертикального (крутонаклонного) перемещения пылевидных, порошкообразных, кусковых и тестообразных материалов с помощью винта, вращающегося в желобе.

Дальность транспортирования составляет по горизонтали до 40 метров и по вертикали до 30 метров. Производительность винтовых конвейеров составляет в среднем 20…40 м³/с, но при больших винта может быть доведена до 100 м³/с. На предприятиях строительных материалов, в химической промышленности применяются горизонтальные (пологонаклонные), вертикальные (крутонаклонные) винтовые конвейеры и транспортирующие трубы. Эти три вида винтовых конвейеров имеют сходные и отличительные конструктивные характеристики, но особенно они отличатся друг от друга по принципу действия.

1.3 Преимущества и недостатки винтовых конвейеров

К преимуществам винтовых конвейеров относятся простота конструкции и обслуживания, небольшие габаритные размеры, удобство, точной загрузки и разгрузки, герметичность, что очень важно при перемещении пылящих, горелых и остропахнущих грузов.

Недостатками винтовых конвейеров является повышенный износ поверхностей винта и желоба, высокий удельный расход энергии, значительное истирание, измельчение транспортируемого материала, чувствительность к перегрузкам, ведущая к образованию у промежуточных подшипников скольжения материала. [1]

2 Определение конструктивно-кинематических параметров

2.1 Горизонтальный конвейер

Горизонтальный винтовой конвейер (рисунок 2.1,а ) состоит из винта в виде вала с укрупненными по ним винтовыми витками, желоба с полуцилиндрическими днищем привода, вращающего винт. Транспортируемый материал подается в желоб через один или несколько патрубков в его крышке. Разгрузка желоба производится через одно или несколько отверстий в днище, снабженных затворами.

Винт конвейера выполняют с правым или левым направлением спирали, одно двух или трехзаходным. Поверхность винта, может быть сплошной, ленточной или прерывистой в виде отдельных лопастей фасонной формы. Витки сплошных винтов (и ленточных) изготовляют штамповкой из стального листа (или полосы), а затем приваривают к валу. Спираль ленточного и лопасть лопастного винта укрепляют на стерженьках, пропускаемых через просверливаемые в валу отверстия. Вал винта, состоящий для удобства из определенных секций, может быть сплошным или полым.

Полые валы имеют меньшую полосу и их более удобно скреплять между собой с помощью болтов (при диаметре винта менее 160 мм), фланцев или шарниров (при диаметре винта более 200мм). Шарнирные соединения в отличие от фланцевых, не требуют выверки вала винта. Вал винта закрепляется в промежуточных подшипниках. Промежуточные подшипники подвешиваются сверху на укрепленных, на желобе поперечных планках. Они должны иметь по возможности малые диаметры и длины (т.к. витки винта на эту длину приходится прерывать), а также надежные уплотнения во избежание загрязнения частичками транспортируемого материала.

Чаще всего это подшипники скольжения, в которых вращаются соединительные валики. Смазка к подшипникам подводится патрубками от пресс-масленок, расположенных сверху на планках. Концевые подшипники укрепляют в торцевых стенках желоба. Одна из них делают упорными и устанавливают обычно со стороны, в которую перемещается материал для восприятия действующей вдоль вала.

Желоб является направляющим для транспортируемого материала, выполняется полукруглого сечения с вертикальными стенками из стального листа толщиной 3…8 мм. Желоб состоит из нескольких секций, установленных на опорах. По параметру секции окантовывается угольниками для придания им необходимой жесткости. Между собой секции желоба соединяются с помощью болтов. Количество загрузочных патрубков определяется технологической схемой транспортирования.

Рисунок 2.1

3 Расчёт горизонтального винтового конвейера

3.1 Определение типа винта

Тип винта выбирают в зависимости от транспортируемого материала. Сплошной винт, представленный на рисунке 3.1 а, принимают для транспортирования хорошо сыпучих материалов (цемента, мела, гипса, золы, сухого песка, гранулированного шлака, извести в порошке) при коэффициенте наполнения жёлоба k_н = 0.25…0.45 и частоте вращения n = 90…120 мин^-1.

Рисунок 3.1 а

Сплошной винт

Ленточный и лопастной винты, который показан на рисунке 3.1 б, в принимают для транспортирования кусковых материалов (крупного гравия, песчаника, известняка, негранулированного шлака, продуктов дробления, гипса и мела) при коэффициенте наполнения k_н = 0.25…0.4 и частоте вращения n = 60…100 мин^-1.

Рисунок 3.1 б

Ленточный винт

Рисунок 3.1 в

Лопастной винт

Фасонный и лопастной винты, представленные на рисунке 3.1 в, г, принимают для транспортирования тестообразных, слёживающихся и мокрых материалов (мокрой глины, бетона, цементного раствора) при коэффициенте наполнения k_н = 0.15…0.3 и частоте вращения n = 30…60 мин^-1

Рисунок 3.1 г

Фасонный винт

Тип винта выбирают в зависимости от транспортируемого материала.

Выбираем ленточный винт (рис. 3.1 б), т.к. транспортируемый материал щебень и коэффициент наполнения желоба =0.25…0.4 и частота вращения n=60…100.

3.2 Определение диаметра и шага винта

Диаметр винта D определяется по предварительно выбранным параметрам конвейера и из условия обеспечения заданной производительности:

, (3.4)

где D –диаметр вала, м.

П –заданная производительность, мг/ч.

n –частота вращения винта.

γ –объемная масса материала, мг/м³.

С –коэффициент, учитывающий снижение производительности в зависимости от угла β.

к_н–коэффициент наполнения материала желоба.

ε –соотношение между шагом и диаметром винта:

ε=S/D (3.5)

где S –шаг винта, м.

Принимаем ε=0.8, т.к. транспортируется тяжелый и абразивный материал –щебень.

П =		20 м³/ч
n =		100 мин^-1
к_н=		0,3
ε =		0,8
С =		1

γ =		2 мг/м³
Получаем:
	D=(20/(47100210,8*0,3))^1/3=0,2006м Принимаем по таблице 3.2 D=0,2 м=200 мм
Тогда шаг винта:
		S =0,8D=0,80,2004=0,16 м

3.3 Определение скорости движения материала в желобе

Для достижения заданной производительности П=47D³γcεnk_н , мг/ч, скорость движения материала в желобе можно определить через частоту вращения n, и шаг винта S, м:

V_м = S ∙ n / 60 (3.6)

где

V_м–скорость движения материала в желобе, м/с.

Частоту вращения n винта выбирают в зависимости от рода перемещаемого материала и диаметра винта. Она должна обеспечивать спокойное, без пересыпания через вал продвижение материала.

Частота вращения уменьшается с увеличением диаметра винта, плотности и абразивности транспортируемого материала.

Наибольшая допускаемая частота вращения вала винта, :

n=A/D^1/2, (3.7)

где n –наибольшая допускаемая частота вращения вала винта, 1/мин.

А –коэффициент пропорциональности.

D =		0,2 м
А =		30
Получаем:
	n =		30/0,2^1/2=67,11	мин^-1

3.4 Определение мощности привода винтового конвейера

Мощность, необходимая для привода горизонтального конвейера, складывается из мощности на перемещение материала по горизонтали, по вертикали и по вращению рабочего органа.

3.4.1 Мощность на валу винта

, (3.8)

q_T–погонная масса вращающихся частей, Н/м:

q_т=80*D=80*0,2=16 Н/м (3.9)

ω_s–коэффициент, учитывающий сопротивление от перемещения материала винта в желобе.

к₁–коэффициент, учитывающий неравномерность вращения винта:

к₁ =0,15.

ω_в–коэффициент, учитывающий потери в опорах винта ( для подшипников скольжения 0,16; для подшипников качения 0,08).

П =	20 м³/ч
L_г=	30 м
ω_s=	4
к₁ =	0,15
q_T=	16 Н/м
V_м=		0,266 м/с
ω_в=	0,08
Получаем:
			N=0,00320304+0,003200+0,020,151630*0,266=7,58	кВт

3.4.2 Мощность электродвигателя

N_дв=N/η, кВт (3.10)

где N_дв–мощность электродвигателя, кВт.

η –К.П.Д привода.

N =	7,58 кВт
η =	0,9
Получаем:
	N_дв=	8,42	кВт

По расчетной мощности электродвигателя из каталога выбирается асинхронный короткозамкнутый электродвигатель с ПВ=100% типа 4А:

Таблица 3.1




Тип двигателя	Мощность, кВт	Частота вращения, об/мин	К.П.Д., %	Cos,φ			G×D²

1	2	3	4	5	6	7	8
4AI60М 8У3	11,0	730	87	0,75	1,4	2,2	72×10^-2

Технические характеристики асинхронного трехфазного двигателя при синхронной частоте вращения 750 об/мин.

3.5 Выбор редуктора

Необходимое передаточное число:

U=n_дв/n (3.6)

где n_дв–частота вращения двигателя, 1/мин.

u –необходимое передаточное число редуктора.

n_дв=	730 мин^-1
n =	100 мин^-1
Получаем:
		u =730/100=7

Далее по найденному передаточному числу u, мощности двигателя N, частоте вращения вала двигателя из каталога выбираем редуктор (таблица 3.2).

Таблица 3.2

Технические характеристики редуктора.

1			2
Исполнение:			IX
Передаточное число:			8,32
Обозначение редуктора:			Ц2―250
Частота вращения, бо/мин	Режим работы		Мощность, подводимая к редуктору, кВт



750	ПВ, %	40	16,6

3.6 Подбор соединительных муфт

Соединительные муфты подбираются по диаметрам соединительных валов с учетом передаваемого крутящего момента.

Для соединения вала электродвигателя с быстроходным валом редуктора целесообразно применять упругую втулочно-пальцевую муфту МУВП, а для соединения тихоходного вала редуктора с валом винта целесообразно применять зубчатую типа МЗ. Ориентировочно диаметр сплошного вставочного валика для соединения секций винта и винта с тихоходным валом редуктора можно принимать по следующей формуле:

d = 0.25 ∙ D, (3.8)

где d – диаметр сплошного вставочного валика, мм;

d = 0.25 ∙ 200 = 50 мм

Момент на быстроходных валах рассчитывается по формуле:

Т_б = N_дв /ω_дв , (3.9)

Т_б - момент на быстроходных валах, кН∙ м

где N_дв – мощность электродвигателя, кВт;

ω_дв ,- угловая скорость вала электродвигателя, рад/с;

ω_дв = 3,14∙ n_дв/30, (3.10)

где n_дв- частота вращения электродвигателя, мин^-1

ω_дв = 3,14∙ 730/30 = 76,4 рад/с;

Т_б = 16,6 / 76,4 = 0,217 кН∙ м

Диаметры d_дв и d_бр выбираются из характеристики электродвигателя и редуктора. Электродвигатель типа 4А160М86УЗ, редуктор Ц2-250, d_дв=42мм, d_бр=30мм. Выбираем МУВП-6. Характеристика муфты МУВП-6 показана в таблице 3.3

Таблица 3.3

Характеристика муфты МУВП – 6

Показатели	Значение
Наибольший момент, передаваемый муфтой, кНм	0,7
Диаметр d расточки под вал, мм
Наименьший	35
Наибольший	55
D_T, мм	320
B₁, мм	145
D, мм	190
l, мм	85
a, мм	40
b, мм	45
L, мм	112
D₁, мм	140
D₂, мм	178
d₁, мм	105
d₂, мм	100
d₃, мм	80
d₄, мм	75
d₅, мм	166
d₆, мм	5
d₇, мм	36
D₈, мм	18
f, мм	5
k, мм	16
k₁, мм	12
R, мм	2
R₁, мм	2
µ, мм	2
Средний монтажный зазор, с, мм	3,0
Монтажный размер, B, мм, для полумуфт
II	40
III	40
Количество пальцев	8
Масса полумуфты, кг
I	4,0
II	3,9
III	5
Момент инерции, J, кг·м²
без тормозного шкива	0,08
с тормозным шкивом	0,40

В связи с несоответствием наименьшего диаметра расточки муфты под вал с быстроходным валом редуктора применяем специальную втулку нужного размера.

Момент на тихоходном валу редуктора рассчитывается по следующей формуле:

Т_т = Т_б ∙ U_ред ∙ η_ред (3.11)

Т_т - момент на тихоходном валу редуктора, кН∙ м

где U_ред – передаточное число редуктора;

η_ред –К.П.Д редуктора

Т_т =0,217∙ 8,32∙ 0,95=1,72 кН∙ м

По диаметру редуктора с коническим концом равным d=70мм выбираем муфту зубчатую МЗ-3 с крутящим моментом Т_м = 2,5 кН∙ м.

Таблица 3.4

Характеристики муфты МЗ 3
Показатели		Значение
Крутящий момент, передаваемый муфтой, кНм		2,5
Наибольшая частота вращения, об/мин		3000
Зубчатое зацепление
m, мм		3,0
z		40
d (наименьший), мм		65
d₁ (наибольший), мм		90
D, мм		185
D₂, мм		120
D₃, мм		70
L, мм		150
l, мм		70
B, мм		34
d₂, мм		13
e, мм		12
b, мм		1,5 ± 1,5
L₂, мм		155
c₁, мм		3 ± 3
D_T, мм		320
B_T, мм		145
d’_M, мм		54,8
D_Y, мм		120
l₂, мм		28
L₂, мм		80
Объём масла, дм³		6,3
Масса, кг		79,6
Момент инерции, J, кг·м²		0,110

3.7 Определение конструктивных параметров транспортирующего винта

Транспортирующий винт состоит из целого вала и из приваренной к нему спирали. Вал винта через 2,5…3 м поддерживается подвесными подшипниками. В этих местах винтовая спираль отсутствует, а полый вал прерывается, образует отдельные секции. Наружный диаметр полого винта, можно ориентировочно принять:

d=0,3∙ D, (3.12)

d – наружный диаметр полого винта, мм

d = 0.3∙ 200 =60 мм

В качестве вала следует принимать горячекатаные бесшовные трубы с толщиной стенки:

δ = 0,075∙ d, (3.13)

δ – толщина стенки, мм;

δ = 0,075∙ 60 = 4,5 мм

Винтовая спираль изготовляется из Ст.3 толщиной δ = 3…6 мм в виде стандартных штамповочных заготовок. [1] Размеры этих заготовок D₀, d₀, θ, b, δ (рисунок 3.4) [1] определяется по диаметру винта D и вала винта d по следующим зависимостям (3.14)…(3.20)

Рисунок 3.4

Заготовка винтовой спирали

b = 0.5∙ (D-d) , (3.14)

y = (S² + (π∙ D)²)^1/2 , (3.15)

U = (S² + (π∙ d)²)^1/2, (3.16)

x=y/u , (3.17)

d₀=D-d/x-1 , (3.18)

D₀=x∙ d_{0 ,} (3.19)

θ = 360-360∙U / (3.14∙ d₀), (3.20)

где y, U -длина винтовой линии штампованного элемента спирали по наружному диаметру винта и трубчатого вала, а D₀, d₀, θ, b, δ - размеры этих заготовок.

b = 0.5∙(200-60) = 70мм.

Винтовой конвейер 📙 Курсовая → 🆔 51221