Расчет ленточного конвейера

Расчет ленточного конвейера

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Государственный технический университет

Кафедра «Теория механизмов и деталей машин»

Расчетно-графическая работа

по курсу «Подъемно-транспортные установки»

Расчет ленточного конвейера

1. Определение незаданных величин

Параметры трассы транспортирования:₁=40м; L₂=40м;L₃=40м;H=2.5м;

β₁ = arcsin== 0,0625; β₁ =4 º

β₂ = arcsin== 0,0625; β₂ =4 º

Схема транспортирования

. Режим работы конвейера

=1*0.2+0.8*0.5+0.5*0.3=0.2+0.4+0.15=0.75

Где K_п - коэффициент загрузки конвейера

Класс использования конвейера по производительности:_п>0.63-П3

K_в === 0,5

Где n - количество рабочих смен конвейера в сутки;-рабочее время конвейера в сутки.

Класс использования конвейера по времени:

,32<K_в<0,63 => В3

Режим работы T- тяжелый.

. Определение условий эксплуатации

В зависимости от температуры, влажности и содержания пылив помещении определяем условия эксплуатации - тяжелые: неотапливаемое помещение (температура -10…+20º;влажность до 90%; содержание пыли не более 10 мг/).

Характеристики транспортируемого груза:

Камень (среднекусковой):

• среднее значение плотности ρ= 1,4 т/

• расчетное значение φ_л= 20º

•максимальное значение β_max= 18º

• расчетное значение а_max = 180 мм

• группа аббразивности D

•коэффициент трения по стали f_тр = 0,7высокоаббразывный груз

0,6 < ρ ≤ 1,6 (т/)- средний груз.

4. Предварительный расчет

1. Определение предварительного значения окружного усилия на приводом барабане

F_t= (K_д) * ) * (L_r) * ( * (q_г + 2q_л + q_р + q_х) ± q_г* ._r = L₁ *cosβ₁ + L₂ + L₃ *cosβ₂= 40*0,99+40+40*0,99=119,2м.

Где L_r- горизонтальная проекция конвейера_кон=40+40 + 40 = 120 м._д- коэффициент, учитывающий сопротивление движению ленты в местах загрузки и разгрузки;

- коэффициент, учитывающий число перегибов ленты;_ди принимаются в зависимости от длинны конвейера:_д=1,7;=1,13

- общая высота подъема (+) или опускания (-) груза на конвейере;  - максимальный коэффициент сопротивления движению:

 = 0,6 при установившемся движении, опора желобочная.

 -в холостой ветви; - в грузонесущей ветви._г - погонная нагрузка от тяжести груза;_л- погонная нагрузка от тяжести ленты;_р - погонная нагрузка роликовых опор в грузонесущей ветви;_х- погонная нагрузка роликовых опор в холостой ветви.

2. Определение погонной нагрузки от тяжести груза

_г==

где (т/ч) - максимальное значение массовой производительности;

ρ, (т/) - плотность груза;

= 9,81 (м/) - ускорение свободного падения;

, (м/с) - расчетное значение скорости движения ленты конвейера.

= 500/ч;= 9,81м/;= 1,09м/с_г== 1282.1Н/м.

3. Определение погонной нагрузки от тяжести резинотканевой ленты

q_л = ρ_л * В * g * (δ₀ * z + δ₁ + δ₂)

где ρ_л = 1,1 т/ - средняя плотность ленты;

В = 1000 мм - ширина ленты;=4 - предварительно выбранное число тяговых прокладок в ленте;

δ₀ - толщина тяговой прокладки;

δ₁- толщина наружной рабочей обкладки ленты;

δ₂- толщина наружной нерабочей обкладки.

δ₀- определяется в зависимости от марки ткани.

Ткань ТК-200-2δ₀=1,6.

δ₁ и δ₂ определяются в зависимости от типа ленты, режима работы конвейера;

Тип ленты - 2; вид ленты - общего назначения;δ₁= 8; δ₂ = 2._л = 1,1*1*9,81*(1,6*4 + 8 + 2) =176,9Н/м

Рекомендации по исполнению роликовых опор:

ρ<1,6т/- нормальное.

Диаметры и массы роликов выбираются в зависимости от ширины ленты:

Двухроликовая желобочная опора.

В = 1000мм, исполнение нормальное =>

Рабочая ветвь: D =133 мм; M =25 кг.

Холостая ветвь: D =133 мм; M =22 кг.

4. Определение погонных нагрузок роликовых опор

q_р =(M_р *g)/l_р; q_х =(M_х *g)/l_х, где

,4 ≤l_х≤3,6_х = 3 м._р =(25*9,81)/1,2 = 204,4 Н/м._х =(22 *9,81)/3 = 71,9 Н/м.^* = 1.7 * 1,13 * 119.2 * 0,06 *(1282.1 + 2*176,9+ 204,4 + 71,9) -

.1* 5 = 19861,2 Н.

5 Определение предварительного максимального натяжения ленты

= F^** K_c* K_з,

где из условия тяговой способности приводного барабана:_c - коэффициент сцепления на приводном барабане,_з =1,2 - значение коэффициента запаса по сцеплению.

= 19861,2 * 1,8 * 1,2 = 42900,2Н.

_c =  =

Где α - угол охвата приводного барабана (рад);- коэффициент трения ленты о поверхность приводного барабана.

α = 3,95 рад; f определяем в зависимости от поверхности приводного барабана, состояния соприкасающихся поверхностей и условий работы:=0,2, так как поверхность приводного барабана стальная или чугунная без футеровки.

 = (q_г + q_л) * (l_р*cosβ^*+ H^**) - из условия прогиба ленты в рабочей ветви.

Где H^** - максимальная высота подъема или опускания груза на грузонесущем участке. H^**=5м.

Можно записать:

 = (q_г + q_л) * (l_р+ H^**) = (1282.1+176,9) * (1,2 + 5) = 9045,8Н.

 = MAX{} - предварительное значение максимального натяжения ленты.

 = 42900,2 Н.

5. Проверка предварительного расчета

1. Определение расчетного количества тяговых прокладок

Z_р = ≈z, где

-линейная прочность тяговой прокладки ленты (Н/мм);=200 Н/мм.

- коэффициент запаса прочности.

=  =  = 17,5

где  = 7 - при установившемся движении;

 - коэффициент режима работы конвейера;

=0,9 - коэффициент конфигурации трассы;

 - коэффициент прочности стыка в соединении концов ленты;

 - коэффициент неравномерности работы тяговых прокладок.

Значение  определяется в зависимости от работы тяговых прокладок.

 = 0,95.

Значение  определяется в зависимости от способа соединения концов ленты: = 0,5.

Значение определяется в зависимости от числа тяговых прокладок z:

0,9._р =  =3,7 ≈ 4 = z.

6. Уточненный расчет

1. Определение сопротивлений на участках трассы

) S₁-?

2) S₂= S₁+ W_{очистки}

_{очистки}- сопротивление на месте очистки ленты;_{очистки}= 0.

)S₃= S₂* K_2-3

_2-3- коэффициент увеличения сопротивления (натяжения ленты) на криволинейном участке.

Значение K_2-3определяется в зависимости от режима работы конвейера и угла ухвата барабанов; в рабочей ветви - угла охвата роликовых батарей.

) S₄= S₃+ W_3-43-4 =ω_x*L_r * (q_л+ q_x) +q_л* H,

Где W_3-4- сопротивление на прямолинейном участке (холостой участок).

)S₅ = S₄ * K_4-5

) S₆= S₅ + W_5-6

)S₇ = S₆ * K_6-7

) S₈= S₇ + W_7-8

)S₉ = S₈ * K_8-9

) S₁₀ = S₉

) S₁₁= S₁₀ + W_{загр.загр.}≈W_зб = 10³ * l_л * h_л² * f_тр * ρ * g * cosβ^* ;

Где W_загр.- сопротивление в месте загрузки;_л- длина загрузочного лотка;_тр- коэффициент трения груза о борта лотка;_л- высота бортов лотка._тр = 0,7.

Значения l_л и h_л определяется в зависимости от ширины ленты и скорости транспортирования :l_л = 2 м ; h_л = 0,4 м.

)S₁₂= S₁₁ + W_11-1211-12 =ω_р*L_r * (q_г + q_л + q_р) - (q_г+ q_л) * H'.

Где W_11-12 - сопротивление на прямолинейном грузонесущем участке.'- высота подъема (+) или опускания (-) груза на расчетном грузонесущем участке.

) S₁₃ = S₁₂ * K_12-13

) S₁₄= S₁₃ + W_13-1413-14 =ω_р*L_r * (q_г + q_л + q_р)

) S₁₅ = S₁₄ * K_14-15

) S₁₆= S₁₅ + W_15-16

Выразим все натяжения через S₁ :

₂ = S₁₃ =S₂ * 1,03= 1,03S₁₄ = S₃+ 797,64= 1,03S₁+0,045*40*(176,9 + 71,9) + 176,9*2,5 =

,03S₁+₅ = S₄ * 1,02 = 1,05S₁+813,6₆= S₅ +409,1= 1,05S₁+ 813,6 + 0,045*40*(155,4+ 71,9) = 1,05S₁+ 1222,7₇= S₆ * 1,02= 1,07S₁ + 1247,1₈= S₇+ 797,6= 1,07S₁ + 1247,1 + 0,045*40*(155,4 + 71,9) + 155,4*2,5 =

,07S₁+2044,7₉= S₈ * 1,05= 1,12S₁+ 2146,6₁₀ = S₉ = 1,12S₁+ 2146,6₁₁= S₁₀+ 2197,4= 1,12S₁+2146,6 + 10³*2*0,4²*0,7*1*9,81 = 1,12S₁+

+ 4344,04₁₂= S₁₁-429,4= 1,12S₁+ 4344,04+ 0,06*40*(155,4 + 71,9 + 204,4) -

(221,2 + 71,9)*5 = 1,12S₁+ 3914,6₁₃= S₁₂ * 1= 1,12S₁+ 3914,6₁₄= S₁₃+ 1275,3= 1,12S₁+ 3914,6+ 0,06*40*(155,4 + 71,9 + 204,4) =

=1,12S₁+4950,6₁₅= S₁₄ * 1,05= 1,17S₁+ 5198,1₁₆= S₁₅+467,8= 1,17S₁+ 5198,1 + 0,06*40*(155,4+ 71,9 + 204,4) -

(155,4 + 71,9)*2,5= 1,17S₁ + 5665,9₁₆ = S₁ * e^f*α = S₁ * e^{0,2 * 3,925} = 2,1924 S₁

Решим систему определим S₁и подставим в уравнения:

,1924S₁ - 1,17S₁ =5665,91,02S₁ = 5665,9₁₆ = 2,1924S₁S₁₆ = 2,1924 S₁₁ = 5554,8₁₆ = 12165,01₁ = 5554,8₂ = 5554,8₃ =5721,4₄ = 6519,1₅ = 6646,1₆ = 7055,2₇= 7190,7₈ = 7988,3₉= 8367,9₁₀ =8367,9₁₁ = 10565,4₁₂ = 10135,9₁₃ = 10135,9₁₄ = 11171,9₁₅ = 11697,2₁₆ =12165,01

2. Проверка прогибов ленты

1. В грузонесущей ветви

_minp≥[S_min]_p

[S_min]_p- минимальное допускаемое натяжение в грузонесущей ветви;

[S_min]_p = 5 * (q_г + q_л) * l_р* cosβ^*

Где β^* - угол наклона проверяемого участка ленты;

[S_min]_p = 5 * (155,4+ 1282,1) * 1,2*1= 8625Н_minp = S₁₁ = 10565,4Н

,4≥ 8625- верно.

2. В холостой ветви

_minх≥[S_min]_хminх = S₁ = 5554,8

[S_min]_х = 5 * q_л * l_х* cosβ^** = 5 * 155,4 * 3 = 2331

,8≥2331- верно.

7. Проверка после уточненного расчета

1. Определение расчетного количества тяговых прокладок

_р = ≤z,

Где  максимальное значение натяжения ленты, принимаемое после проверки прогибов ленты._р = = 1,06≤6 - допускается.

Обозначение ленты :

- 1000 - 6- ТК-200 - 6-2 - ГОСТ 20-85

- тип ленты;

- B - ширина ленты, мм;

- z - число прокладок в ленте;

- характеристика ткани в тяговых прокладках (обозначение марки ткани);

5 - σ₁ - толщина наружной рабочей обкладки ленты, мм;

6 - σ₂ - толщина наружной нерабочей обкладки ленты, мм;

. Определение геометрических размеров конструкционных элементов конвейера

конвейер лента электродвигатель привод

1. Диаметр приводного барабана

= K_a * z,

Где K_a (мм/шт.) - коэффициент диаметра, принимаем в зависимости от прочности тяговых прокладок ; K_a =171…180 = 171мм/шт.= 171 * 6 = 1026мм

Округляем значение диаметра до стандартного значения: D = 1000 мм.

2. Окружное усилие на приводном барабане

F_t = S_наб. - S_сб,

Где S_наб. - натяжение набегающей ветви ленты на барабан;_сб. - натяжение сбегающей ветви ленты с барабана;_наб. = S₁₆ = 12165,01H_сб. = S₁ = 5554,8Н_t = 12165,01-5554,8 = 6610,2Н.

3 Проверка значения диаметра приводного барабана по удельным давлениям на поверхности

p = ≤[ p ],

где α - угол охвата приводного барабана, (градусы);

⨍ - коэффициент трения ленты о поверхность приводного барабана;

[ p ] = 0,2…0,3 МПа - допускаемое давление на поверхность барабана;

α = 225°;⨍ = 0,2 ; [ p ] = 0,2 МПа.=  = 0,016≤0,2 МПа.

4. Диаметр натяжного (концевого) барабана

D_н = 0,8 * D = 0,8 * 1000 = 800 мм.

Округляем значение диаметра до стандартного значения: D_н = 800 мм.

5. Диаметр отклоняющего барабана

D_o = 0,5 * D = 0,5 * 1000 = 500 мм

Округляем значение диаметра до стандартного значения: D_о = 500мм.

Массы вращающихся частей ленточного конвейера в зависимости от ширины ленты B и диаметра барабана D, D_н, D_o:= 625 кг; M_н = 260кг; M_o = 410кг.

. Требуемая (потребная) мощность электродвигателя в приводе конвейера

N_э.д. = ,

Где  - коэффициент запаса по мощности;= 1,2

- окружное усилие на приводном барабане, Н;

- скорость ленты, м/с;  = 1,09 м/с.

 - общий КПД привода;= 0,8._э.д. = = 10,8 кВт.

Возможные варианты электродвигателей N = 11кВт:

) 4АИР132М2У3: n = 2910мин^-1

) 4АИР132М2У3: n = 1448 мин^-1

) 4АИР132М2У3: n = 970мин^-1

) 4АИР132М2У3: n = 728мин^-1

1. Передаточное число привода

U =,

Где  - угловая скорость вращения вала электродвигателя;

- угловая скорость вращения вала приводного барабана.

 = = = 2,18

)  = = = 304,5 рад/с^-1= = 139,6

)  = = = 151,5 рад/с^-1= = 69,5

)  = = = 101,5 рад/с^-1= = 46,5

)  = = = 76,19 рад/с^-1= = 34,9

2. Требуемый (потребный) номинальный вращающий момент на выходном валу редуктора

T= ,

где  - требуемая мощность электродвигателя, кВт;

Ƞ- общий КПД привода;

угловая скорость вращения вала приводного барабана.= = 3963,3 Н*м

Выбор стандартного редуктора осуществляем по значению требуемого вращающего момента на выходном валу редуктора и его передаточному числу.

Собираем двигатель 4АИР160М8УЗ (n = 750 мин^-1) и редуктор Ц2У-250Н (с крутящим моментом 4000и передаточным числом) цилиндрический горизонтальный двухступенчатый по ГОСТ 20758-75.

_T = ,

где l_Т - путь при полной остановке, который проходит груз;_Т = 0,1

_T =  ==0,2с_T = ≈ ,

где J_K - момент инерции привода и движущихся частей конвейера, приведенный к валу электродвигателя (кг*м²);

Т_Т - момент на тормозном устройстве, Н*м;

Т_СТ - момент статических сил сопротивления, при установившемся движении, приведенный к валу электродвигателя.

Т_СТ =  = =75,8 Н*м._K≈ 1,4 * J_p +  * [(q_г + 2*q_л) * L_K / g + K_c *(M_ΣБ + M_ΣР)] (кг*м²);

Где J_p - момент инерции ротора электродвигателя, кг*м²;

 - коэффициент, учитывающий упругое удлинение ленты;_c - коэффициент, учитывающий, что значение окружной скорости части вращающихся масс меньше скорости движения ленты;_K - длина конвейера;_ΣБ - Сумма масс приводного, отклоняющих и концевого барабанов;_ΣР - Сумма масс роликов в роликовых опорах.

 = 0,5; K_c =0,8; L_K = 120м; J_p = 0,15кг*м².

_ΣБ = М_пр. + 3*M_откл. + M_конц. = 625 + 3*260 + 410 = 1815 кг._ΣР = (q_р + q_х)* L_K / g = (204,4 + 71,9) * 120 / 9,81 = 3379,8 кг._K≈ 1,4 * 0,15 +  * [(1282,1 + 2*155,4) * 120 / 9,81 + 0,8 *(1815 +

+ 7322,9)] = 0,16кг*м

Определим тормозной момент:

_T = ; 9,55 * t_T * Т_Т =  - 9,55 * t_T * Т_СТ;

Т_Т = =  -T_CT =  -75,8= 82,719 Н*м.