Проектирования ленточного конвейера

Введение

Ленточные конвейеры широко применяются в производстве так как позволяют транспортировать практически любые виды грузов (кроме жидких) в горизонтальном и наклонном направлениях, реализовать разнообразные схемы транспортных операций. Широкое использование ленточных конвейеров связано с тем, что они просты по конструкции и в эксплуатации, надежны в работе, экономичны, имеют широкий диапазон производительности.

Ленточные конвейеры состоят из следующих основных узлов: тягового элемента (ленты), совмещающего функции несущего (рабочего) элемента; опорных устройств в виде стационарных роликовых опор или жесткого настила; приводного устройства, состоящего из электродвигателя, передаточного механизма и приводного барабана; натяжного устройства (винтового или грузового); загрузочных и разгрузочных устройств; станины, на которой крепят все узлы конвейера.

Проектный расчет ленточного конвейера сводят к выбору типа ленты и роликовых опор, расчету мощности электродвигателя, выбору элементов приводного устройства, расчету натяжного устройства. Чтобы выбрать типы ленты, рассчитать натяжное устройство, определить мощность электродвигателя и т. п., необходимо знать величину натяжений по участкам трассы, т.е. надо провести тяговый расчет конвейера. Однако, для определения сопротивлений движению надо знать массу ленты, вращающихся частей роликовых опор и груза на 1 м длины конвейера. Поэтому, перед проведением тягового расчета необходимо предварительно выбрать тип ленты и роликовых опор.

Исходными данными для расчета и проектирования ленточного конвейера являются: схема трассы с указанием основных размеров, мест загрузки, выгрузки и углов наклона; производительность, условия и режим работы; характеристика перемещаемого по конвейеру груза.

1.       Предварительный расчет

1.1 Определение параметров конвейера

Общая длина трассы:

где  - длина i-го участка трассы;

 - угол наклона i-го участка трассы.

Высота трассы:

1.2 Определение расчетной производительности

Расчетная массовая производительность:

,

где =0,9 - коэффициент неравномерности загрузки;

=0,9 - коэффициент использования конвейера по времени.

2. Выбор ленты и определение ее характеристик

Ширина ленты:

,

где - коэффициент площади поперечного сечения груза на ленте, = 470 (1, табл. 4.11);

 - скорость движения ленты, примем по ГОСТ 22644-77  = 2 м/с;

 - плотность груза,  = 1,8 т/м³;

 - коэффициент уменьшения сечения груза,  = 0,95 (1, табл. 4.10).

В≥

Из стандартного ряда принимаем резинотканевую ленту БКНЛ-65 с шириной В = 1600 мм по ГОСТ 22644-77.

Выбор резинотканевой ленты обусловлен высоким коэффициентом запаса прочности и способности принимать форму желоба на роликоопоре и сохранять эту форму в промежутках между опорами без заметного изменения.

2.1 Определение параметров роликовых опор

При ширине ленты 1600 мм, скорости транспортирования 2 м/с и насыпной плотности груза  выбираем диаметр ролика  (1, табл. 4.4).

Предварительное расстояние между роликоопорами:

на нагруженной ветви (1, табл. 4.5)

на холостой ветви

в зоне загрузки

Линейная сила тяжести груза:

.

Линейная сила тяжести вращающихся частей роликоопор (1, табл. 4.13):

;

Число желобчатых роликоопор на рабочей ветви:

Число прямых роликоопор на холостой ветви:

,

где  - длина горизонтальной проекции расстояния между двумя осями концевых барабанов концейера.

3. Тяговый расчет

Общее сопротивление движению ленты на конвейере

,

где - обобщенный коэффициент местных сопротивлений на оборотных барабанах, в местах загрузки и других пунктах, при L_Г = 750 м =1,2;

 - коэффициент сопротивления движению верхней ветви ленты, = 0,032 - летом; = 0,042 - зимой;

 - коэффициент сопротивления движению нижней ветви ленты,  = 0,03 - летом, = 0,04 - зимой.

в зимнее время:

 Н

в летнее время:

 Н

Мощность приводного двигателя для работы

,

где  - коэффициент запаса,  = 1,15;

 - общий КПД механизма привода,  = 0,8.

в зимнее время:

 кВт

в летнее время:

 кВт

Принимаем

,

где =1,03 - коэффициент учитывающий увеличение сопротивления на отклоняющем барабане (4, табл. 4.16)

,

где  - коэффициент сопротивления, учитывающий условия работы ленточного конвейера (4, табл. 4.13).

,

где  - дополнительное сопротивление, обусловленное сообщением грузу необходимой скорости, а также трением груза о стенки воронки.

,

где =1,03 - коэффициент учитывающий потери на батарее роликоопор (4, табл. 4.16)

,

где 0 - сопротивление на сбрасывающем устройстве.

Проверка тягового фактора на барабане:

 - условие выполнено.

Проверка прочности ленты:

 - условие выполнено.

Определение радиуса дуги выпуклого участка с батареями роликоопор:

,

где  - для резинотканевых лент.

Проверка провисания ленты

Допускаемое провисание ленты:

 - условие выполнено.

4. Предварительное определение мощности

.1 Напряжение ленты на приводном барабане

Мощность на приводном барабане:

ленточный конвейер двигатель редуктор

,

где =0,13 - обобщенный коэффициент сопротивления

.

Тяговое усилие на барабане:

.

Натяжение набегающей ветви:

,

где α=200° - угол обхвата барабана лентой;

f = 0,3 - коэффициент трения (2, табл. 4.11);

Т==2,85 - тяговый фактор (2, табл. 4.12);

Г= (табл. 4.12).

4.2 Определение числа прокладок ленты и ее характеристик

,

К₀= 7 - нормальный запас прочности ленты;

К_пр =0,95 - коэффициент неравномерности работы прокладок;

К_ст =0,85 - коэффициент работы стыкового соединения;

К_т = 0,9 - коэффициент конфигурации трассы;

К_р =1 - коэффициент режима работы конвейера;

 - разрывное усилие ленты БКНЛ-65 (2, табл. 3.3).

Число прокладок:

Принимаем .

Сила тяжести 1 метра резинотканевой ленты БКНЛ-65:

,

где =1,2 мм - толщина прокладки (2, табл. 3.6);

=3 мм (2, табл. 3.4, 3.7);

=1 мм (2, табл. 3.4, 3.7).

Толщина ленты:

.

4.3 Определение размеров барабана

Диаметр приводного барабана:

,

где  - коэффициент зависящий от прокладок (2, табл. 4.13.1);

 - коэффициент зависящий от назначения барабана (2, табл. 4.13.2).

Из стандартного ряда принимаем ближайший  ГОСТ 22644-77.

Среднее давление ленты на барабан:

; [P] = 0,2…0,3 МПа (2, с. 118).

,0243<(0,2…0,3) - условие выполнено.

Длина барабана:

.

Стрела барабана:

 (4, табл. 4.14)

5. Выбор двигателя, редуктора и обоснование кинематической схемы

,

Где - коэффициент запаса;

- окружное усилие на барабане;

 - КПД привод.

Выбираем электродвигатель 4А1325493, у которого мощность кВт, S=3%, n_с = 1500 об/мин, d_дв = 38 мм, L_дв = 80 мм.

Номинальная частота вращения вала электродвигателя:

Частота вращения вала приводного барабана:

.

Передаточное отношение привода:

.

Выбираем редуктор РЦД-250, у которого передаточное отношение , мощность на быстроходном валу при n= 1500 об/мин кВт, (4, табл. 111.48), d_дв = 32 мм, L_дв = 60 мм.

Т.к. передаточное отношение выбранного редуктора меньше передаточного отношения привода, приводная станция будет включать в себя: электродвигатель, редуктор, цепную передачу с передаточным отношением.

Частота вращения тихоходного вала редуктора:

.

Вращающий момент на тихоходном валу редуктора:

.1 Натяжное устройство

Усилие натяжного устройства:

,

где Т_пл = 1000 Н - потери при передвижении.

Предварительно принимаем винтовое натяжное устройство с резьбой Т₂ 32х6 по ГОСТ 9484-60.

d_ср = 29 мм.

Усилие, прилагаемое к рукоятке:

,

где  - коэффициент распределения усилия между винтами;

 - длина рукоятки;

 - угол подъема винтовой линии;

 - приведенный угол трения;

µ = 0,25 - коэффициент трения в опорной поверхности;

.

Р< Р_в - условие выполнено.

5.2 Загрузочное устройство

Ширина загрузочного лотка на входе:

.

Ширина загрузочного лотка на выходе:

.

Средняя высота груза в загрузочном лотке:

,

где h_л = 0,3В= 0,24 м - высота стенок лотка.

Средняя ширина загрузочного лотка:

.

Длина загрузочного лотка:

.

5.3 Разгрузочное устройство

Сбрасывание груза происходит через концевой барабан. Разгрузочное устройство необходимо для бесперебойной разгрузки грузов. Концевая разгрузка производится при помощи разгрузочной коробки в бункер.

5.4 Тормозное устройство

Тормозной момент:

Принимаем тормозное устройство ТКТ-100, у которого тормозной момент ; ширина тормозной колодки В_ш = 70 мм; диаметр тормозного шкива Д_ш = 100 мм.

Колодочный тормоз переменного тока. Тормоз необходим для исключения самопроизвольного обратного хода рабочего элемента при остановке двигателя. Колодочный тормоз выбираем исходя из удобства его установки на быстроходный вал.

5.5 Расчет приводного вала барабана

Материал - сталь 45, термообработка - улучшение. Расчет по пониженному дополнительному напряжению: .

Мощность по валу барабана:

.

Угловая скорость:

.

Крутящий момент по валу барабана:

.

Диаметр выходного конца вала:

.

Принимаем .

Диаметр вала под подшипники . Диаметр вала под барабан .

5.6 Проверка шпоночных соединений

Материал шпонок - сталь 45, термическая обработка - нормализация.

Шпонка на сопряжение «вал - ступица барабана»: , вхh = 11х18, t₁ = 7 мм,  - при стальной ступице.

.

Минимальная расчетная длина шпонки:

.

Выбираем из стандартного ряда длин шпонок, принимаем две шпонки длиной l = 36 мм. Шпонка 18х11х36 ГОСТ 23360-78.

Шпонка на сопряжение «вал - ступица звездочки»:  ; вхh = 14х9, t₁ = 5,5 мм,  - при стальной ступице.

Рабочая длина шпонки:

.

Минимальная расчетная длина шпонки:

.

Из стандартного ряда длин шпонок принимаем две шпонки длиной l = 63 мм. Шпонка 14х9х63 ГОСТ 23360-78.

Диаметр ступицы звездочки:

.

Длина ступицы звездочки:

.

Принимаем длину ступицы .

5.7 Параметры подшипников

В соответствии с рекомендациями (7, табл. 15.14) для опор вала назначаем шариковые радиальные подшипники. Габариты подшипников выбираем по диаметру вала в месте насадки подшипников .

Список используемой литературы

1) А. О. Спиваковский, В. К. Дьячков «Транспортирующие машины». - М: «Машиностроение», 1983 г.

) Ф. Л. Марон, А. В. Кузьмин «Справочник по расчетам подъемно-транспортных машин». - Минск: «Высшая школа», 1971 г.

) С. А. Казак «Курсовое проектирование грузоподъемных машин».- М.: «Высшая школа», 1989 г.

) Ю. Д. Тарасов, А. К. Николаев «Подъемно-транспортные машины металлургических заводов». - Спб.: Санкт-Петербургский горный институт им. Г.В. Плеханова, 1995 г.