Индивидуальное задание
Во время прохождения конструкторско-технологической практики мной была выбрана тема дипломного проекта. В своем дипломном проекте я буду разрабатывать наклонный ленточный конвейер. Основные расчеты конвейера приводятся ниже.
1. Назначение
Основное назначение машин непрерывного действия – перемещение грузов по заданной трассе. Наклонный конвейер является составной частью транспортной цепи и предназначен для приема материала (угля) от перегрузочного комплекса и передачи его далее по цепи на распределительный конвейер.
Конвейер стационарный. Может работать в следующих климатических условиях:
при температуре окружающей среды не выше +40 С и не ниже –40 С;
при скорости ветра не более 20 м/с;
при отсутствии примерзания угля к конвейерной ленте;
при размере куска угля не более 300 мм.
2. Исходные данные
Таблица 1 – Исходные данные для проектирования конвейера
Наименование показателей | Норма |
Производительность объемная, м3/ч | 500 |
Скорость ленты, м/с | 1.3 |
Транспортируемый материал | уголь |
Насыпная плотность материала | 1.0 |
Длина конвейера, м | 5.4 |
Угол наклона конвейера, | 8 |
Натяжное устройство | Винтовое |
Рисунок 1 – Расчётная схема ленточного конвейера
3. Описание конструкции
Конвейер состоит из концевого барабана, наклонной секции, приводной станции, загрузочного и натяжного устройств.
Загрузочное устройство представляет собой лоток и предназначено для формирования слоя угля на ленте.
Разгрузка конвейера осуществляется с концевого барабана.
Приводная станция представляет собой раму приводной станции с размещенными на ней механизмами и устройствами и опирающуюся на фундамент.
Механизм натяжения ленты винтового типа расположен в хвосте. Отклоняющий барабан при затяжке винтов перемещается по направляющим.
Секция наклонная представляет собой сварную конструкцию рамного типа. На секции расположены верхние и нижние роликоопоры.
4. Предварительный расчёт конвейера
4.1 Определение необходимой ширины ленты
Необходимая ширина ленты из условия производительности
где Кп – коэффициент производительности, учитывающий угол естественного откоса насыпного груза ?д, угол наклона боковых роликов ?р и форму ленты. По таблице 1.1 [1] принимаем Кп = 550 при трёхроликовых роликоопорах и ?р = 30;
КВ – коэффициент, учитывающий снижение производительности наклонных конвейеров. По таблице 1.2 [1] принимаем KB 1.0 при ?д = 20 и = 8.
Проверяем ширину ленты по кусковатости
где X – коэффициент кусковатости. Для рядовых грузов Х = 2.5.
аmax – наибольший размер куска, мм, принимается в зависимости от ширины ленты по таблице 2.8 [2].
Окончательно принимаем ленту шириной 1000 мм.
Проверка соответствия скорости ленты заданной производительности при ширине ленты B = 1000 мм.
Окончательно принимаем скорость ленты 1.3 м/с.
4.2 Общее сопротивление движению ленты
Общее сопротивление движению ленты определяется как
где Кд – обобщённый коэффициент местных сопротивлений на поворотных барабанах, в пунктах загрузки и других пунктах. Он уменьшается с увеличением длины конвейера L, т.к. при этом уменьшается доля сосредоточенных сопротивлений. При L = 5.4 м, Кд = 6.
Lг – полная длина горизонтальной проекции конвейера. Lг = 5.4 м.
qг – линейная сила тяжести груза, Н/м
здесь Qр.ср. – расчётная средняя производительность конвейера, т/ч
qл – линейная сила тяжести ленты, Н/м
здесь mл – масса 1м2 ленты
mл = 17.2 кг;
qр.в. – линейная сила тяжести вращающихся частей роликоопор на верхней ветви, Н/м
здесь mр.в. – масса вращающихся частей верхних роликоопор. Приблизительно можно определить по формуле
– шаг установки роликоопор верхней ветви. Принимаем = 1200 мм.
qр.в. – линейная сила тяжести вращающихся частей роликоопор на нижней ветви, Н/м
где mр.н. – масса вращающихся частей нижних роликоопор. Приблизительно можно определить по формуле
– шаг установки роликоопор нижней ветви. Принимаем = 2400 мм.
wв, wн – коэффициенты сопротивления движению верхней и нижней ветвей ленты. По таблице 1.3 [1] принимаем
wв = 0.025;
wн = 0.022;
H – высота подъёма груза, м.
здесь Lтр – расстояние транспортирования, м.
«+» перед последним слагаемым следует принимать при движении ленты вверх, а «-» – при движении вниз.
Тогда,
4.3 Мощность привода конвейера
Мощность привода определяется по формуле
где Кз – коэффициент запаса сцепления ленты с барабаном. Принимаем Кз=1.2;
– общий КПД механизмов привода. Принимаем = 0.8.
По каталогу выбираем двигатель со следующими параметрами:
– тип АИР112М6 4
– мощность, кВт 4.5
– частота вращения, мин-1, 1000
Определяем расчетные натяжения сбегающей и набегающей ветвей ленты
где – тяговый фактор;
е – основание натурального логарифма;
– коэффициент трения ленты по барабану. При материале барабана – сталь и сухих условиях эксплуатации = 0.3;
– угол обхвата лентой приводного барабана, рад.
4.4 Выбор ленты
Применяем резинотканевую ленту. Определим число прокладок ленты
где K – коэффициент запаса прочности ленты;
здесь К0 – номинальный запас прочности ленты. При расчёте по максимальным пусковым нагрузкам К0 = 5;
Кпр – коэффициент неравномерности работы прокладок. При чиле прокладок 3, Кпр = 0.95;
Кст – коэффициент прочности стыкового соединения. При вулканизации Кст = 0.85;
Кт = коэффициент конфигурации трассы конвейера. Для наклонного конвейера Кт = 0.9;
Кр = коэффициент режима работы. При среднем режиме работы Кр=1.
Smax – максимальное расчётное натяжение ленты, Н:
Smax = Sнб = 4368.6 Н;
Sp1 – прочность ткани прокладки, Н/мм, ширины ленты.
Sp1 = 65 Н/мм.
Окончательно принимаем:
– число прокладок 3
– тип ткани БКНЛ-65 прочность
– прочность ткани прокладки 65 Н/мм
– тип ленты Тип ленты 2Ш-1000-5-ТК-200-4.5-3.5-Г-3
4.5 Выбор диаметра барабана
Для конвейера с резинотканевой лентой диаметр барабана
где Ка – коэффициент, зависящий от типа прокладок. При прочности прокладок 100 Н/мм, Ка = 170;
Кб = коэффициент назначения барабана. Для одно барабанного привода Кб=1;
i – число прокладок.
Выбранный диаметр приводного барабана проверяем по действующему давлению ленты на поверхность барабана
где – допускаемое давление на поверхность барабана. Для резинотканевой ленты =0.3 МПа.
0.006 < 0.3,
т.е. условие соблюдается.
4.6 Выбор редуктора
Расчетный крутящий момент на валу приводного барабана, по которому выбирают типоразмер редуктора:
Мкр = 0.5КзWDб = 0.5 ? 1.2 ? 2329 ? 0.63 = 880.4 (Нм).
Приближённо длину обечайки барабана определяет по формуле
Lб = В + аб = 1000 + 150 = 1500 (мм),
где аб – коэффициент. При ширине ленты В = 1000 мм, аб = 150 мм.
Частота вращения приводного барабана
где D – диаметр барабана с футеровкой:
здесь ф – толщина футеровки. Принимаем ф = 28 мм.
Передаточное число редуктора
Расчётная мощность редуктора
Pред = Кр ? Pр = 1.0 ? 4.5 = 4.5 кВт,
где Кр – коэффициент условий работы. По таблице 1.33 принимаем Кр = 1.
Таким образом, принимаем следующий редуктор
– тип КЦ1 – 400 – 28 – 42Ц
– передаточное число 28.
5. Уточнённый расчёт конвейера
Уточненный расчет выполняется путем суммирования всех сил сопротивления движению как распределенных, так и сосредоточенных, возникающих при движении ленты. Расчётная схема для уточнённого расчёта приведена ниже (рис. 2)
Рисунок 2 – Расчётная схема для уточнённого расчёта конвейера
Определим натяжение ленты на 1 – 7 участках конвейера (рис. 2):
где – коэффициент сопротивления движению ленты на роликовой батареи. При угле обхвата < 90 ? = 1.03, при = 90 ? = 1.04, при > 90 ?=1.05
где Wз – сопротивление движению ленты в месте загрузки конвейера:
здесь Wу – сопротивление от ускорения груза при подаче его на ленту и трения частиц груза о ленту:
Wб – сопротивление трению частиц груза о неподвижные борта направляющего лотка воронки:
здесь f1 – коэффициент трения частиц груза о стенку борта лотка. Для угля f1 = 0.4
nб – коэффициент бокового давления. Принимаем nб = 0.9;
hб – высота груза у борта лотка. Принимаем hб = 0.4 м;
– длина борта лотка. Принимаем = 1.5 м.
Wп – сопротивление трению уплотнительных полос загрузочного лотка о ленту:
здесь Кпл – удельное сопротивление трению. При ширине ленты В = 1000мм Кпл = 100 Н/м.
В процессе выполнения тягового расчёта взаимосвязанные натяжения сбегающей Sсб и набегающей Sнб ветвей ленты являются неизвестными величинами, которые находятся путём решения двух уравнений, одного, полученного в результате тягового расчёта, и другого, полученного из теории фрикционного привода:
Таким образом,
Вычисляем численные значения натяжений ленты в расчётных точка (рис. 2)
Общее окружное усилие на приводном барабане
По вычисленным значениям натяжений строим диаграмму натяжений (рис.3)
Рисунок 3 – Диаграмма натяжения ленты
Проверяем минимальное натяжение ленты для верхней загруженной ветви:
где Ке – коэффициент. Для конвейеров длиной до 100 м с простой трассой, Ке = 5.
Минимальное натяжение ленты на нижней (холостой ветви)
Так как значения Smin, полученные в тяговом расчёте, меньше значений вычисленных по предыдущим формулам, то необходимо в точках с минимальных натяжений на трассе конвейера принять значения и и сделать пересчёт натяжения ленты по всему контуру конвейера.
Таким образом, принимаем
Общее окружное усилие на приводном барабане
По вычисленным значениям натяжений строим диаграмму натяжений (рис.4)
Рисунок 4 – Уточнённая диаграмма натяжения ленты
Т.к. значение окружного усилия изменилось в большую сторону, то необходимо подобрать по каталогу новый двигатель.
Мощность привода определяется по формуле
где Кз – коэффициент запаса сцепления ленты с барабаном. Принимаем Кз=1.2;
– общий КПД механизмов привода. Принимаем = 0.8.
По каталогу выбираем двигатель со следующими параметрами:
– тип АИУ-132МВ6
– мощность, кВт 11
– частота вращения, мин-1, 1000
6. Расчёт дополнительных усилий при пуске конвейера
Максимальное натяжение ленты при пуске конвейера
где Sн.п. – первоначальное пусковое натяжение сбегающей ленты, создаваемое натяжным устройством, Н
где Кп.с. – коэффициент увеличения сопротивления при пуске. Принимаем
Wн.п. и Wн.в. – статические сопротивления движению ленты соответственно на нижней и верхней ветвях конвейера, подсчитанные по пусковому коэффициенту сопротивления wп, Н
j – ускорение ленты при пуске конвейера, м/с2
здесь Б1 = 0.4 – коэффициент при длине конвейера L < 300 м;
? – относительное удлинение ленты
Принятое ускорение не должно превышать максимально возможного ускорения, при котором сохраняется надёжное положение груза на ленте при пуске конвейера
здесь Б2 – коэффициент безопасности. Принимаем Б2 = 0.6;
f2 – коэффициент трения груза о ленту. Принимаем f2 = 0.8.
Принимаем ускорение
j = 1.8 м/с2.
Кu – коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс роликов и барабанов. При длине конвейера L < 100 м, Кu = 0.05.
Тогда,
Минимальное время пуска
Время пуска конвейера
где Iв – момент инерции ротора двигателя и муфты, кг?м2
здесь Iр – момент инерции ротора двигателя, кг?м2;
Iм – момент инерции муфты, кг?м2;
– коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс привода механизма (кроме ротора двигателя и муфты). Принимаем = 1.2;
Мср.п. – средне пусковой момент двигателя, Нм
Мст. – статический момент двигателя, Нм
здесь W0 – окружное (тяговое) усилие на приводном барабане при пуске конвейера, Н
D – диаметр приводного барабана, м;
U –передаточное число привода;
п – КПД в период пуска
здесь – КПД механизма. Принимаем = 0.8;
Ст – коэффициент возможного уменьшения сопротивления движению ленты. Принимаем Ст = 0.5.
n – частота вращения вала двигателя, мин-1;
здесь Ку – коэффициент, учитывающий упругость тягового органа, благодаря которой, не все элементы конвейера приходят в движение одновременно. Для резинотканевой ленты принимаем Ку = 0.5;
qг, qл, qр.в., qр.н. – погонные массы груза, тягового элемента (ленты), роликоопор верхних и нижних;
Lг, Lп, Lх, Lр – длина гружёного и порожнего участков, длина холостой и рабочей ветви конвейера, м;
Lг = 5.437 м;
Lп = 0;
Lх = 6 м;
Lр = Lг + Lп = 5.437 + 0 = 5.437 м;
mб – масса вращающихся барабанов конвейера, кг
mб = mпб + mн + 2 mоткл =450 + 350 + 2?100 = 1000 кг.
Кс – коэффициент, учитывающий, что окружная скорость части вращающихся масс меньше, чем скорость тягового органа V. Для ленточных конвейеров Кс = 0.8.
Тогда,
Следовательно,
Необходимо, чтобы выполнялось следующее условие
1.566 > 0.722 c.
Момент сил инерции на приводном валу (Нм) при пуске конвейера
где Мин. – момент сил инерции системы на валу двигателя
Момент сил инерции и статических сопротивлений на приводном валу при пуске (разгоне) конвейера
Окружное усилие на приводном барабане при пуске конвейера
Усилие в набегающей на приводной барабан ветви ленты при пуске
где
Коэффициент перегрузки тягового органа при пуске конвейера
где Sдоп – допускаемая нагрузка на тяговый орган
Тогда,
7. Расчёт тормозного устройства
Максимальный путь торможения конвейера , работающего в технологической цепи (во избежание засыпки грузом узла перегрузки), принимают равным 2 … 3 м. При этом время торможения конвейера. Принимаем =2 м. Тогда,
Момент сил инерции на валу двигателя при торможении
Момент сил инерции на приводном валу при торможении конвейера
Расчётный тормозной момент на валу двигателя конвейера
где – момент статических сопротивлений конвейера на валу двигателя при торможении
здесь – момент статических сопротивлений на приводном валу конвейера при торможении, необходимый для предотвращения его обратного хода
здесь бар – КПД барабана. Принимаем бар = 0.96;
К – коэффициент возможного уменьшения сопротивления конвейера. Принимаем К = 0.55;
Тогда,
Т.к. < 0, то тормоз не требуется. Но в целях безопасной работы принимаем тормоз ТКТГ-300.
8. Расчёт натяжного устройства
Расчёт натяжного устройства заключается в определении его хода в статическом и динамическом режимах, а также необходимого натяжения на нём, которое обеспечивает нормальную работу конвейера.
Ход натяжного устройства, равный сумме рабочего и монтажного ходов, выбирают в зависимости от длины и конфигурации трассы и типа тягового элемента.
Для ленточного конвейера ход натяжного для лент из синтетической ткани
Х = 0.037L + 0.3 = 0.037?5.437 + 0.3 = 0.5 м,
где L – длина конвейера.
Натяжное усилие, необходимое для перемещения натяжного устройства с барабаном
Требуемое усилие натяжения
где – коэффициент неравномерности распределения усилия. = 1.1;
Диаметр винта
где – допускаемое напряжение, Н/см2;
здесь – предел текучести для стали 45 с термообработкой. =380 Н/см2;
n – коэффициент запаса предела прочности материала. Принимаем n = 2.
Таким образом, принимается винт Tr 64x7 8H/8c.
12. Указания по технике безопасности при работе на конвейерах
-
Лица, не ознакомленные с правилами техники безопасности, к работе на конвейере не допускаются.
-
Во время работы конвейера воспрещается прикасаться чем-либо к вращающимся и движущимся частям и токоведущим элементам.
-
На приводной станции конвейера всегда должны быть противопожарные средства.
-
При работе в ночное время рабочие узлы приводной станции, места перегрузки с одного конвейера на другой и вся конвейерная линия должны быть достаточно освещены.
-
Перед началом работы конвейера машинист обязан подавать звуковые сигналы предупреждения.
-
Во время остановок для ремонта, смазки или осмотра конвейер должен быть отключен.
-
При кратковременных остановках конвейера все рукоятки управления должны быть поставлены в нулевое положение.
-
Во время работы конвейера все ограждения тормозов, муфт, зубчатых передач и т.д. должны быть надежно закреплены.
-
Производить ремонт механизмов, а также крепление оборудования во время работы транспортера запрещается.
-
Лестницы, площадки и проходы между механизмами всегда должны быть свободны от посторонних предметов.