Проект ленточного конвейера для транспортировки сыпучих материалов

Министерство образования и науки Украины Донецкий национальный технический университет Кафедра МОЗЧМ Курсовой проект на тему: «Проект ленточного конвейера для транспортировки сыпучих материалов»

Выполнил: ст. гр. МЕХ-04б Ткаченко А.Ю.

Руководитель проекта: доцент Ошовская Е.В.

Донецк 2007

Реферат

Курсовой проект содержит: ____ страниц, 1 таблицу, 11 рисунков, 6 источников, 3 приложения.

Объект исследования — ленточный конвейер для транспортировки груза.

Цель исследования — рассчитать параметры ленточного конвейера для транспортировки насыпного груза, проверить возможность транспортирования груза, определить ширину ленты и выбрать ленту, провести тяговый расчет конвейера методом обхода по контуру, проверить непровисание ленты на роликоопорах, проверить приводной барабан на прочность, определить мощность и выбрать двигатель, определить передаточное число и выбрать редуктор, проверить двигатель при пуске и на перегрузку, выбрать тормоз.

ПРИВОД, БАРАБАН, РЕДУКТОР, ЛЕНТА, КОНВЕЙЕР, ПЛОТНОСТЬ, СКОРОСТЬ

• Реферат
• Введение
• 1. Описание конструкции конвейера
• 2. Проверка возможности транспортирования груза
• 3. Определение ширины и выбор ленты
• 3.1 Выбор конструкции и определение диаметров приводного и натяжного барабанов, роликоопор рабочей и холостой ветви
• 4. Тяговый расчёт конвейера
• 4.1 Определение погонных масс груза, ленты, роликоопор
• 4.2 Расчёт сил сопротивления движению ленты
• 4.3 Определение натяжений в ленте методом обхода по контуру
• 4.4 Расчёт тягового усилия
• 4.5 Проверка непровисания ленты на роликоопорах
• 4.6 Проверка приводного барабана на прочность
• 5. Расчёт приводной станции конвейера
• 5.1 Определение мощности и выбор двигателя
• 5.2 Определение передаточного числа и выбор редуктора
• 5.3 Проверка двигателя при пуске и на перегрузку
• 5.4 Выбор муфт
• 5.5 Определение тормозного момента и выбор тормозного устройства
• 6. Расчёт натяжной станции
• 6.1 Расчёт хода натяжного устройства
• 6.2 Расчёт массы груза
• 6.3 Выбор каната для удержания груза
• 7. Расчёты основных элементов на прочность
• 7.1 Расчёт вала приводного барабана
• 7.2 Расчёт подшипников вала приводного барабана
• 7.3 Расчёт роликоопор
• Выводы
• Перечень ссылок

Технологический процесс любого производства неразрывно связан с перемещением грузов. В осуществлении грузопотоков на предприятиях основную роль играют системы подъёмно-транспортных машин и оборудования. Для транспортирования груза, в основном применяются ленточные конвейеры.

Ленточные конвейеры широко применяются в металлургической, угольной и других промышленностях для транспортирования грузов.

В данном курсовом проекте рассчитывается ленточный конвейер для транспортировки мелкокускового антрацита. Необходимо проверить возможность транспортирования груза, определить ширину ленты и выбрать ленту, сделать тяговый расчет конвейера методом обхода по контуру, проверить приводной барабан на прочность, определить передаточное число и выбрать редуктор.

1. Описание конструкции конвейера

Ленточный конвейер (рис. 1) предназначен для транспортировки кокса.

Рисунок 2 — Принципиальная схема стационарного наклонного ленточного конвейера

Ленточный конвейер имеет тяговый элемент 6 (резинотканевая лента), являющейся и несущим элементом конвейера, привод 11, приводящий в движение барабан 12, натяжное устройство 8 с барабаном 1, груз 7, роликовые опоры 3 на рабочей ветви ленты и 5 на холостой ветви ленты, отклоняющий барабан 2, загрузочное устройство 4, разгрузочный желоб 9 и устройство 10 для очистки конвейера ленты. Все элементы конвейера смонтированы на раме.

Для мелкокускового антрацита — выписываем основные характеристики [3, c.365; 5, c.384; 1, c.551]:

насыпная плотность r=_.45 т/м³;

угол естественного откоса в покое j₀₌₅₀ ^o;

угол естественного откоса в движении j_д0.7j₀ ^o =0,7^;

коэффициент трения по резине f_р=0.6;

коэффициент трения по стали f_ст=1;

максимальный размер куска a_max =35 мм.

ленточный конвейер конструкция транспортировка

2. Проверка возможности транспортирования груза

Проверяем условие транспортирования груза конвейером:

b j_д,

где b — угол наклона конвейера;

j_д — угол естественного откоса груза в движении.

j_д0.7j₀ =35

В соответствии со схемой конвейера рассчитываем угол наклона ():

b j_д

Условие транспортировки груза выполнятся надежно.

3. Определение ширины и выбор ленты

Предварительно ширину ленты определяем по гранулометрическому составу (крупности) груза:

для рядовых грузов B (2,7.3,2) a_max;

где

a_max — максимальный размер куска; a_max=35мм.

Для насыпного груза определяем ширину ленты (м) из условия обеспечения заданной производительности:

где k_b — коэффициент, учитывающий снижение производительности конвейера в зависимости от его угла наклона (см табл.3.1):

Таблица 1 — Значения коэффициента k_?

Принимаем коэффициент .

С — коэффициент производительности, зависящий от формы роликоопоры и угла естественного откоса груза, С = 240.710;

r — насыпная плотность груза.

Тогда ширина ленты равна:

.

Выбираем ленту шириной 1200 мм., толщина прокладок =1,4 мм, толщина верхней резиновой обкладки, толщина нижней резиновой обкладки

3.1 Выбор конструкции и определение диаметров приводного и натяжного барабанов, роликоопор рабочей и холостой ветви

По выбранной ширине ленты принимаем приводной барабан с такими параметрами: D=1000мм, L=2260мм, C=1400 мм, k=138мм, H=100мм, шпонка на хвостовике: b=36мм. l=147мм.

Рисунок 3 — Приводной барабан

Принимаем натяжной барабан с выносными подшипниками с такими параметрами: B=1000мм, A=1410мм, мм, L=1150мм, H=80мм, k=1535мм.

Рисунок 4 — Натяжной барабан

Роликоопоры рабочей ветви принимаем желобчатыми с такими параметрами: B=1000мм, мм, p=170мм, A=1300мм, L=1350мм, l=380мм, m=25кг.

Расстояние между роликоопорами =1300мм.

Рисунок 5 — Роликоопора желобчатая

Роликоопоры холостой ветви принимаем с такими параметрами: A=1300мм, L=1350мм, мм, мм, мм, B=1000мм, мм, мм, m=21,5 кг.

Расстояние между роликоопорами мм.

Рисунок 6 — Роликоопора холостой ветви

4. Тяговый расчёт конвейера

4.1 Определение погонных масс груза, ленты, роликоопор

Погонная масса груза:

q = Q / (3,6* u?=?

— Погонная масса ленты:

q_л =1,1•B• (i•d +d₁ +d₂) =1,1*1,2* (3*1,25+3+1,5) =10,89;

Погонная масса роликоопор:

q_p = m_p/ l_p,

где m_p — масса роликоопоры (кг);

l_p — расстояние между роликоопорами (м).

q'_p = m'_p/ l'_p= 29/1,3=22,3.

l''_p = (2.2.5) l'_p=2,3* l'_p=2,3*1,3=3,9 м.

q''_p = m''_p/ l''_p = 26/3,9=6,66 кг/м.

4.2 Расчёт сил сопротивления движению ленты

Холостая ветвь

где w'' - коэффициент сопротивления движению ленты на холостой ветви.

Знак «+» — при перемещении груза вверх, «-» — вниз.

=9,81 (10,89+6,66) *40*0,035−9,81*10,89*15=-1361,43Н.

Холостой участок находится между точками 2 и 3 (см. рис.1), т. е.:

;

Рабочей ветви

где w' - коэффициент сопротивления движению ленты на рабочей ветви;.

Знак «+» — при перемещении груза вверх, «-» — вниз.

=9,81 (48,6+10,89+22,3) *40*0,04+ +9,81 (48,6+10,89) *15=10 037,72Н.

Рабочий участок находится между точками 5 и 6 (см. рис. 3.1), т. е.:

;

Загрузки материала

где

u — скорость ленты;

u₀ — составляющая скорости груза вдоль ленты,

u₀ = 0,7u=0,7*2=1,4;

f_л — коэффицицент трения между грузом и лентой;

h — высота падения груза на ленту, h=1.2 м.

Нагружаемый участок находится между точками 4 и 5 (см. рис.1), т. е.:

.

4.3 Определение натяжений в ленте методом обхода по контуру

Расчет натяжений в ленте следует начинать с точки минимального натяжения сбегающей ненагруженной ветви — т.1.

Для определения натяжения S₁ необходимо составить и решить систему уравнений, для этого:

выразим все натяжения через S₁ и перепишем все уравнения с учетом значений сил сопротивления и коэффициента k.

используем связь натяжений в т.1 и т.6 (рис. 3.1) из условия отсутствия пробуксовки ленты на барабане согласно формуле Эйлера:

S_{нб. п} = S_{сб. п} e^ma,

где S_{нб. п} — натяжение набегающей ветви (Н),

S_{сб. п} — натяжение сбегающей ветви (Н).

Для рассчитываемого конвейера:

;

;

S₁ e^ma =1.05 () +524,7+10 037,72;

Н;

Н;

Н;

Н;

Н;

Н.

4.4 Расчёт тягового усилия

После нахождения усилий на приводном барабане уточняем тяговое усилие (Н):

T = (1,1.1,2) (S_{нб. п} — S_{сб. п}) = (1,1.1,2) (S₆ — S₁) = (1,1…1.2) (16 056, 19−6593,59) = (10 408,86…11 355,12) H.

Принимаем тяговое усилие равное 11 000Н.

4.5 Проверка непровисания ленты на роликоопорах

Проверяем условие непровисания ленты на роликах рабочей ветви.

где [y] = (1/30.1/50) l_p — допускаемое провисание ленты (м);

q_c — суммарная погонная масса, действующая на ролики (кг/м);

S_min — минимальное натяжение в ленте (Н).

Для роликоопор рабочей ветви:

q_c = q + q_л =46,8+10,89=57,69кг/м.

S_min= S₄=5493,77Н;

[y] ' = (1/30.1/50) l'_p= (1/30…1/50) *1,3= (0,043…0,026) м.

Принимаем [y] '=0,043 м.

Проверяем выполнение условия:

< [y] '.

0,03<0,04

Условие выполняется.

Для роликоопор холостой ветви:

q_c = q_л=10,89кг/м;

S_min= S₃ =5232,16Н.

[y] '' = (1/30.1/50) l''_p,= (1/30…1/50) *3,9= (0,222…0,1332) м.

Принимаем [y] ''=0,222 м.

=м.

Проверяем выполнение условия:

< [y] ''.

0,1132<0,222

Условие выполняется.

4.6 Проверка приводного барабана на прочность

Проверяем прочность барабана по давлению на поверхности барабана от натяжения ленты:

где a — угол обхвата лентой барабана в град.;

[p] - допускаемое давление, для резинотканевых лент [p] =0,2.0,3 МПа.

МПа.

;

Условие выполняется надежно.

5. Расчёт приводной станции конвейера

5.1 Определение мощности и выбор двигателя

Определяем мощность двигателя (кВт):

· k_з;

где k_з — коэффициент запаса и неучтенных потерь, k_з = 1,1.1,2; принимаем k_з = 1,2;

h_мех — КПД механизма.

КПД механизма определяется по формуле:

h_мех = h_б h²_муфт h_ред,

где h_б — КПД барабана; на подшипниках качения — h_б = 0,98;

h_м — КПД муфт; зубчатые муфты, МУВП — h_м = 0,95.0,98;

??h_р — КПД редуктора; h_р=0,93.0,94 — для двухступенчатых редукторов.

h_мех = h_б h²_муфт h_ред=0,98· 0,98·0,94=0,88

Р= кВт.

По найденному значению мощности выбираем двигатель ближайшей большей мощности. Определяем тип и серию двигателя: 4А 180 М 4УЗ

Характеристики двигателя:

номинальная мощность Р_ном =30 кВт;

номинальная частота вращения n_ном =1500 об/мин.

момент инерции ротора J_p=0,37 кгм²;

минимальная кратность пускового момента ?_min=1,;

максимальная кратность пускового момента? =2,2.

Номинальный момент двигателя (Н· м):

Н· м.

Средняя кратность пускового момента двигателя:

.

Средний пусковой момент двигателя (Н· м):

М_{ср. п} = y_{ср. п} М_н=1,6· 191=305,6Н·м.

Угловая скорость вращения двигателя (об/мин):

об/мин.

Угловая скорость вращения приводного барабана (рад/с):

рад/с.

5.2 Определение передаточного числа и выбор редуктора

Необходимое передаточное число редуктора:

Принимаем редуктор типа Ц2 — 650, с передаточным числом равным 41,34

Расхождение между необходимым и фактическим передаточным числом редуктора (не должно превышать 15%):

.

<15%

Уточняем фактическую угловую скорость вращения барабана (рад/с):

=рад/с.

Определяем фактическую скорость транспортирования груза (м/с):

м/с.

5.3 Проверка двигателя при пуске и на перегрузку

Выбранный двигатель проверяем на перегрузку в режиме пуска груженого конвейера:

M_max 1,5M_ст,

где M_{max -} максимальный момент двигателя в период пуска;

M_{ст -} статический момент сил сопротивления, приведенный к валу двигателя.

Максимальный момент двигателя (Нм) определяется через максимальную кратность пускового момента ?_max и номинальный момент двигателя M_н:

M_max = y_maxM_н=2· 191=382 м.

Определяем статический момент (Нм) сил сопротивления:

где u_p — передаточное число редуктора.

Нм.

1,5Мст=1,5*151,2=226,8 Н· м

382>226,8

Условие проверки двигателя на перегрузку выполняется.

Кроме того при пуске груженого конвейера не должно быть пробуксовки приводного барабана и просыпания груза, для этого проверяем условие:

j_п [j_п],

где j_{п -} ускорение ленты при пуске конвейера, равное j_п = u_ф/t_п,

где u_ф — фактическая скорость транспортировки груза;

t_п — время пуска конвейера;

[j_п] - допускаемое ускорение при пуске:

[j_п] = g (f_внcosb — sinb),

где f_вн — коэффициент трения в движении для груза, f_вн = tgj_д.

[j_п] = g (f_внcosb — sinb) =9,81 (0,7*cos22,55 — sin 22,55) =2,58м/с.

Время пуска двигателя:

где М_{ср. п} — среднепусковой момент двигателя:

M_{ср. п} = y_{ср. п}M_н,

J_пр — момент инерции механизма, приведенный к валу двигателя;

???w_дв — угловая скорость двигателя;

с.

j_п = u_ф/t_п=1,9/0,76=2,5м/с.

Момент инерции вращающихся масс конвейера, приведенный к валу двигателя:

кг/м,

где J_p — момент инерции ротора двигателя;

m_пр — масса вращающихся частей конвейера, приведенная к валу двигателя:

кг,

где k_уп — коэффициент, учитывающий упругое удлинение ленты, в результате чего не все массы конвейера приходят в движение одновременно, k_уп=0,5.0,7 (меньшие значения для длинных конвейеров > 100 м). Принимаем k_уп =0,5;

k_c — коэффициент, учитывающий, что окружная скорость части движущихся масс меньше, чем скорость транспортирования ?, k_c=0,7.0,9. Принимаем k_c=0,7;

L — длина трассы конвейера.

м.

По результатам расчета должно выполнятся условия проверки при пуске.

j_п [j_п]

2,5<2,58

Условие проверки выполняется.

5.4 Выбор муфт

Муфты выбирают по максимальному расчётному моменту и наибольшему диаметру концов валов, которые соединяются. Для соединения валов двигателя и редуктора используем зубчатую муфту.

гдемомент на валу вала электродвигателя;

— коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма; (1)

— коэффициент, учитывающий условия роботы; (1)

[Т] - наибольший крутящий момент, который передается муфтой.

Н· м;

Выбираем зубчатую муфту МЗ-3 с такими данными: A=95мм, d=60мм, =55мм, =3150Нм, D=220мм,=150мм, =90мм, L=170мм, B=40мм, l=85мм, =80мм.

Для соединения вала редуктора и вала барабана применим муфту упругую втулочно-пальцевую.

гдекоэффициент, учитывающий степень ответственности механизма; (1)

— коэффициент, учитывающий условия роботы; (1)

М — момент на валу вала электродвигателя;

передаточное число редуктора;

Н· м.

Выбираем муфту МУВП-125 с такими данными: d=125мм, D=490мм, L=515мм, B=130мм, M=1500Нм, монтажный зазор 2…15мм, количество пальцев — 10, m=228кг.

5.5 Определение тормозного момента и выбор тормозного устройства

Тормоз выбирается в зависимости от тормозного момента на валу двигателя.

Для наклонного конвейера (Нм):

где с_т — коэффициент повышения трения, с_т = 1,5.

Н· м.

Выбираем тормоз ТКП-200, с тормозным моментом Мт=20Н· м, диаметром шкива D=200мм.

Задавшись путём торможения l_т (обычно 2.3 м), принимаем 2 м., определяем время торможения (с):

t_т = 2l_т/u=2*2/2=2 с.

6. Расчёт натяжной станции

6.1 Расчёт хода натяжного устройства

Общий ход натяжного устройства состоит из двух частей и определяется по формуле:

гдемонтажный ход (м), который компенсирует изменение длины ленты при её ремонте и перестыковке;

— рабочий ход натяжного устройства, м.

В зависимости от конструкции стыкового соединения можно принимать для стыков лент, выполненных методом вулканизации:

мм.

Принимаем =1800мм.

Рабочий ход натяжного устройства определяем по формуле:

где L — длина конвейера;

— относительное удлинение ленты; для резинотканевых лент =0,015

— коэффициент угла наклона конвейера: при >22° =0,65;

— коэффициент использования ленты по назначению:

;

м.

Принимаем =0,23 м.

м.

Принимаем длину 2 метра.

6.2 Расчёт массы груза

Натяжное усилие, необходимое для перемещения тележки натяжного устройства с барабаном определяем по формуле:

Н.

Н.

Масса натяжного груза:

кг.

В качестве груза принимаем прямоугольную стальную пластину, размером l=1м, h=0,5 м, b=1м.

Определяем массу одной пластины:

гдеплотность стали; =7800кг/м і.

кг.

Определим количество грузов:

Принимаем число грузов равное 9.

6.3 Выбор каната для удержания груза

Канат выбираем по максимальному разрывному усилию:

Н.

Выбор каната выполняется по условию:

гдекоэффициент запаса, принимаем =5.

Н.

Выбираем канат двойной свивки типа ЛК-Р. Диаметр каната d=9,9 мм, Sp=58 850Н. Маркировочная группа 1960МПа.

7. Расчёты основных элементов на прочность

7.1 Расчёт вала приводного барабана

Приводной барабан ленточного конвейера устанавливается на валу с помощью шпонок. Вал монтируется на подшипниках качения, размещаемых в подшипниковых опорах.

Расчёт заключается в проверке вала приводного барабана на прочность в опасных сечениях. Вал приводного барабана испытывает воздействие изгибающего и крутящего моментов.

Максимальный крутящий момент на валу приводного барабана:

где

Т — тяговое усилие на приводном барабане;

— диаметр приводного барабана;

С учётом расчётной схемы строим эпюру крутящих моментов.

Рисунок 7 — эпюра крутящих моментов

Изгибающие моменты, возникающие в сечениях вала, вызваны действием сосредоточенных сил Т/2 и реакции муфты.

Сила реакции со стороны полумуфты :

гдедиаметр участка вала под муфту.

Н.

Далее с учётом расчётной схемы определяем реакции в опорах вала и строим эпюру изгибающих моментов.

;

;

Н.

;

;

Н.

Проверяем правильность нахождения реакций в опорах.

;

;

Реакции найдены верно.

;

;

Н· мм;

Н· мм;

Н· мм;

Рисунок 8 — Эпюра изгибающих моментов

На основании построенных эпюр определяем опасное сечение вала, которое характеризуется диаметром =75мм. Для этого сечения рассчитываем:

момент сопротивления кручению поперечного сечения вала

ммі;

момент сопротивления изгибу поперечного сечения вала

ммі;

Напряжения, возникающие в опасном сечении:

от действия крутящего момента

МПа;

от действия изгибающего момента

МПа;

Эквивалентные напряжения в опасном сечении вала должны удовлетворять условию прочности:

гдедопускаемое напряжение материала; =372МПа.

<372МПа.

7.2 Расчёт подшипников вала приводного барабана

Подшипники вала приводного барабана проверяются по грузоподъёмности.

По максимальной реакции в опорах определяем эквивалентную нагрузку на подшипник:

гдемаксимальная нагрузка на подшипник;

Х-коэффициент радиальной нагрузки, Х=1;

V — коэффициент вращения; при вращении внутреннего кольца относительно направления нагрузки V=1;

— коэффициент безопасности;

— температурный коэффициент; при 100 °C — .

Н.

Долговечность подшипника (млн. об.) определяем по формуле:

где n-фактическая частота вращения барабана;

где — фактическая угловая скорость вращения барабана;

— продолжительность работы конвейера, ч. Принимаем непрерывная трёхсменная работа в течение 5 лет: =7200*5=36 000ч.

млн. об.

Динамическая грузоподъёмность подшипника должна удовлетворять условию:

где эквивалентная нагрузка, действующая на подшипник;

L — долговечность подшипника, млн. об.

р — показатель степени; для шарикоподшипников р=3, для роликоподшипников р=10/3.

кН.

Выбираем из каталога роликовый радиальный сферический двухрядный подшипник (ГОСТ5721−75) № 3615 со следующими размерами: d=75мм. D=160мм. B=55мм.

7.3 Расчёт роликоопор

Действующую нагрузку определяем по максимально нагруженному среднему ролику желобчатой роликоопоры.

Н.

Н.

Рисунок 10 — Эпюра изгибающих моментов роликов рабочей ветви

Проверяем вал ролика на прочность.

Напряжения изгиба:

гдеизгибающий момент;

— момент сопротивления изгибу поперечного сечения вала;

Нмм., ммі.

МПа.,, 0,088<372

Условие соблюдается.

Расчёт подшипников роликов рабочей ветви.

Нагрузку на подшипник определяем для наиболее нагруженного среднего ролика:

где, , -вес груза, ленты и части ролика;

— нагрузка на ролик от бокового давления груза;

— выбирают по каталогу; =245Н.

Н.

Н.

Н.

Н.

Расчётную грузоподъёмность подшипника найдём по формуле:

где n-частота вращения ролика;

h — продолжительность работы конвейера; h =36 000 часов.

об/мин., Н.

Принимаем подшипник № 311 с параметрами: d=55мм, D=120мм, B=29мм, C=56 000Н.

Холостая ветвь.

Для нижнего ролика действующую нагрузку определяем по формуле:

Н.

Н.

Нмм.

ммі

МПа.

0,073<372

Условие соблюдается.

Рисунок 11 — Эпюра изгибающих моментов роликов холостой ветви

Нагрузку на подшипник определяем по формуле:

где, -вес ленты и ролика;

Н.

Н.

Н.

Н.

Принимаем подшипник № 211 с такими параметрами: d=55мм, D=120мм, B=21мм, C=34 000Н.

Выводы

В курсовом проекте был спроектирован ленточный конвейер для транспортирования сыпучих материалов. В ходе расчётов были определены:

ширина ленты, произведён расчёт конвейера методом обхода по контуру, проведена проверка непровисания ленты на роликоопорах, определена мощность 22кВт. и выбран двигатель серии 4А200L8У3, двигатель проверен при пуске и на перегрузку, определено передаточное число U=13,1 и выбран редуктор Ц2−400, выбран тормоз ТКП-100 с тормозным моментом Мт=16Н· м.

Перечень ссылок

1. Расчёты грузоподъёмных и транспортирующих машин/Ф.К. Иванченко, В. С. Бондарев, Н. П. Колесник, В. Я. Барабанов. — К.: Высш. шк., 1978. — 576с.

2. Казак С. А., Дусье В. Е., Кузнецов Е. С. Курсовое проектирование грузоподъёмных машин. — М.: Высш. шк., 1989. — 319с.

3. Александров М. П. Подъёмно-транспортные машины. — М.: Высш. шк., 1985. — 520с.

4. Иванченко Ф. К. Конструкция и расчёт подъёмно транспортных машин. — К.: Вища школа, 1983. — 351с.

5. Вайсон А. А. подъёмно-транспортные машины. — М.: Высш. шк., 1989. — 536с.

6. Грузоподъёмные машины атлас конструкций.