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:

L₁=40м; L₂=40м;L₃=40м;H=2.5м;

в₁ = arcsin== 0,0625; в₁ =4 є

в₂ = arcsin== 0,0625; в₂ =4 є

Схема транспортирования

2. 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:

K_п>0.63-П3

K_в === 0,5

Где n — количество рабочих смен конвейера в сутки;

tрабочее время конвейера в сутки.

Класс использования конвейера по времени:

0,32в<0,63 => В3

Режим работы Tтяжелый.

3. Определение условий эксплуатации

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

Характеристики транспортируемого груза:

Камень (среднекусковой):

* среднее значение плотности с= 1,4 т/

* расчетное значение ц_л= 20є

*максимальное значение в_max= 18є

* расчетное значение а_max = 180 мм

* группа аббразивности D

*коэффициент трения по стали f_тр = 0,7

Dвысокоаббразывный груз

0,6 < с? 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* .

L_r = L₁ *cosв₁ + L₂ + L₃ *cosв₂= 40*0,99+40+40*0,99=119,2 м.

Где L_r— горизонтальная проекция конвейера

L_кон=40+40 + 40 = 120 м.

K_д— коэффициент, учитывающий сопротивление движению ленты в местах загрузки и разгрузки;

— коэффициент, учитывающий число перегибов ленты;

K_ди принимаются в зависимости от длинны конвейера:

K_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.

q_г — погонная нагрузка от тяжести груза;

q_л— погонная нагрузка от тяжести ленты;

q_р — погонная нагрузка роликовых опор в грузонесущей ветви;

q_х— погонная нагрузка роликовых опор в холостой ветви.

2. Определение погонной нагрузки от тяжести груза

q_г==

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

с, (т/) — плотность груза;

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

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

= 500/ч;= 9,81м/;= 1,09м/с

q_г== 1282.1Н/м.

3. Определение погонной нагрузки от тяжести резинотканевой ленты

q_л = с_л * В * g * (д₀ * z + д₁ + д₂)

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

В = 1000 мм — ширина ленты;

z =4 — предварительно выбранное число тяговых прокладок в ленте;

д₀ — толщина тяговой прокладки;

д₁— толщина наружной рабочей обкладки ленты;

д₂— толщина наружной нерабочей обкладки.

д₀— определяется в зависимости от марки ткани.

Ткань ТК-200−2д₀=1,6.

д₁ и д₂ определяются в зависимости от типа ленты, режима работы конвейера;

Тип ленты — 2; вид ленты — общего назначения;д₁= 8; д₂ = 2.

q_л = 1,1*1*9,81*(1,6*4 + 8 + 2) =176,9Н/м Рекомендации по исполнению роликовых опор:

с<1,6т/- нормальное.

Диаметры и массы роликов выбираются в зависимости от ширины ленты:

Двухроликовая желобочная опора.

В = 1000 мм, 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

M_р— масса ролика в рабочей ветви;

M_х— масса ролика в холостой ветви;

l_р— расстояние между роликовыми опорами в рабочей ветви;

l_х— расстояние между роликовыми опорами в холостой ветви;

l_р — определяется в зависимости от ширины ленты и плотности груза:

l_р= 1,2 м.

l_х= (2…3) l_р? 3 м.

l_х= 2*1,2 =2,4; l_х= 3*1,2 = 3,6;

2,4 ?l_х?3,6

l_х = 3 м.

q_р =(25*9,81)/1,2 = 204,4 Н/м.

q_х =(22 *9,81)/3 = 71,9 Н/м.

F^* = 1.7 * 1,13 * 119.2 * 0,06 *(1282.1 + 2*176,9+ 204,4 + 71,9) ;

— 1282.1* 5 = 19 861,2 Н.

5 Определение предварительного максимального натяжения ленты

= F^** K_c* K_з,

где из условия тяговой способности приводного барабана:

K_c — коэффициент сцепления на приводном барабане,

K_з =1,2 — значение коэффициента запаса по сцеплению.

= 19 861,2 * 1,8 * 1,2 = 42 900,2Н.

K_c = =

Где б — угол охвата приводного барабана (рад);

f — коэффициент трения ленты о поверхность приводного барабана.

б = 3,95 рад; f определяем в зависимости от поверхности приводного барабана, состояния соприкасающихся поверхностей и условий работы:

f=0,2, так как поверхность приводного барабана стальная или чугунная без футеровки.

= (q_г + q_л) * (l_р*cosв^*+ 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.

= 42 900,2 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.

n = = = 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.

Z_р = =3,7? 4 = z.

6. Уточненный расчет

1. Определение сопротивлений на участках трассы

1) S₁-?

2) S₂= S₁+ W_{очистки}

W_{очистки}— сопротивление на месте очистки ленты;

W_{очистки}= 0.

3)S₃= S₂* K₂₋₃

K₂₋₃— коэффициент увеличения сопротивления (натяжения ленты) на криволинейном участке.

Значение K₂₋₃определяется в зависимости от режима работы конвейера и угла ухвата барабанов; в рабочей ветви — угла охвата роликовых батарей.

4) S₄= S₃+ W₃₋₄

W₃₋₄ =щ_x*L_r * (q_л+ q_x) +q_л* H,

Где W₃₋₄— сопротивление на прямолинейном участке (холостой участок).

5)S₅ = S₄ * K₄₋₅

6) S₆= S₅ + W₅₋₆

7)S₇ = S₆ * K₆₋₇

8) S₈= S₇ + W₇₋₈

9)S₉ = S₈ * K₈₋₉

10) S₁₀ = S₉

11) S₁₁= S₁₀ + W_загр.

W_загр.?W_зб = 10³ * l_л * h_л² * f_тр * с * g * cosв^* ;

Где W_загр.— сопротивление в месте загрузки;

l_л— длина загрузочного лотка;

f_тр— коэффициент трения груза о борта лотка;

h_л— высота бортов лотка.

f_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.

12)S₁₂= S₁₁ + W₁₁₋₁₂

W₁₁₋₁₂ =щ_р*L_r * (q_г + q_л + q_р) — (q_г+ q_л) * H'.

Где W₁₁₋₁₂ — сопротивление на прямолинейном грузонесущем участке.

H'- высота подъема (+) или опускания (-) груза на расчетном грузонесущем участке.

13) S₁₃ = S₁₂ * K₁₂₋₁₃

14) S₁₄= S₁₃ + W₁₃₋₁₄

W₁₃₋₁₄ =щ_р*L_r * (q_г + q_л + q_р)

15) S₁₅ = S₁₄ * K₁₄₋₁₅

16) S₁₆= S₁₅ + W₁₅₋₁₆

Выразим все натяжения через S₁ :

S₂ = S₁

S₃ =S₂ * 1,03= 1,03S₁

S₄ = S₃+ 797,64= 1,03S₁+0,045*40*(176,9 + 71,9) + 176,9*2,5 =

1,03S₁+

S₅ = S₄ * 1,02 = 1,05S₁+813,6

S₆= S₅ +409,1= 1,05S₁+ 813,6 + 0,045*40*(155,4+ 71,9) = 1,05S₁+ 1222,7

S₇= S₆ * 1,02= 1,07S₁ + 1247,1

S₈= S₇+ 797,6= 1,07S₁ + 1247,1 + 0,045*40*(155,4 + 71,9) + 155,4*2,5 =

1,07S₁+2044,7

S₉= S₈ * 1,05= 1,12S₁+ 2146,6

S₁₀ = S₉ = 1,12S₁+ 2146,6

S₁₁= S₁₀+ 2197,4= 1,12S₁+2146,6 + 10³*2*0,4²*0,7*1*9,81 = 1,12S₁+

+ 4344,04

S₁₂= S₁₁-429,4= 1,12S₁+ 4344,04+ 0,06*40*(155,4 + 71,9 + 204,4) ;

— (221,2 + 71,9)*5 = 1,12S₁+ 3914,6

S₁₃= S₁₂ * 1= 1,12S₁+ 3914,6

S₁₄= S₁₃+ 1275,3= 1,12S₁+ 3914,6+ 0,06*40*(155,4 + 71,9 + 204,4) =

=1,12S₁+4950,6

S₁₅= S₁₄ * 1,05= 1,17S₁+ 5198,1

S₁₆= S₁₅+467,8= 1,17S₁+ 5198,1 + 0,06*40*(155,4+ 71,9 + 204,4) ;

— (155,4 + 71,9)*2,5= 1,17S₁ + 5665,9

S₁₆ = S₁ * e^f*б = S₁ * e^{0,2 * 3,925} = 2,1924 S₁

Решим систему определим S₁и подставим в уравнения:

2,1924S₁ — 1,17S₁ =5665,91,02S₁ = 5665,9

S₁₆ = 2,1924S₁S₁₆ = 2,1924 S₁

S₁ = 5554,8

S₁₆ = 12 165,01

S₁ = 5554,8

S₂ = 5554,8

S₃ =5721,4

S₄ = 6519,1

S₅ = 6646,1

S₆ = 7055,2

S₇= 7190,7

S₈ = 7988,3

S₉= 8367,9

S₁₀ =8367,9

S₁₁ = 10 565,4

S₁₂ = 10 135,9

S₁₃ = 10 135,9

S₁₄ = 11 171,9

S₁₅ = 11 697,2

S₁₆ =12 165,01

2. Проверка прогибов ленты

1. В грузонесущей ветви

S_minp?[S_min]_p

Где S_minp— минимальное значения натяжения ленты в грузонесущей ветви;

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

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

Где в^* — угол наклона проверяемого участка ленты;

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

S_minp = S₁₁ = 10 565,4Н

10 565,4? 8625- верно.

2. В холостой ветви

S_minх?[S_min]_х

S_minх = S₁ = 5554,8

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

5554,8?2331- верно.

7. Проверка после уточненного расчета

1. Определение расчетного количества тяговых прокладок

Z_р = ?z,

Где максимальное значение натяжения ленты, принимаемое после проверки прогибов ленты.

Z_р = = 1,06?6 — допускается.

Обозначение ленты :

2 — 1000 — 6- ТК-200 — 6−2 — ГОСТ 20–85

1 — тип ленты;

2 — B — ширина ленты, мм;

3 — z — число прокладок в ленте;

4 — характеристика ткани в тяговых прокладках (обозначение марки ткани);

5 — у₁ — толщина наружной рабочей обкладки ленты, мм;

6 — у₂ — толщина наружной нерабочей обкладки ленты, мм;

8. Определение геометрических размеров конструкционных элементов конвейера

конвейер лента электродвигатель привод

1. Диаметр приводного барабана

D = K_a * z,

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

D = 171 * 6 = 1026 мм 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;

S_сб. — натяжение сбегающей ветви ленты с барабана;

S_наб. = S₁₆ = 12 165,01H

S_сб. = S₁ = 5554,8Н

F_t = 12 165,01−5554,8 = 6610,2Н.

3 Проверка значения диаметра приводного барабана по удельным давлениям на поверхности

p = ?[ p ],

где б — угол охвата приводного барабана, (градусы);

? — коэффициент трения ленты о поверхность приводного барабана;

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

б = 225°;? = 0,2; [ p ] = 0,2 МПа.

p = = 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 = 500 мм.

Массы вращающихся частей ленточного конвейера в зависимости от ширины ленты B и диаметра барабана D, D_н, D_o:

M = 625 кг; M_н = 260 кг; M_o = 410 кг.

9. 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.

N_э.д. = = 10,8 кВт.

Возможные варианты электродвигателей N = 11кВт:

1) 4АИР132М2У3: n = 2910мин^-1

2) 4АИР132М2У3: n = 1448 мин^-1

3) 4АИР132М2У3: n = 970мин^-1

4) 4АИР132М2У3: n = 728мин^-1

1. Передаточное число привода

U =,

Где — угловая скорость вращения вала электродвигателя;

— угловая скорость вращения вала приводного барабана.

= = = 2,18

1) = = = 304,5 рад/с^-1

U = = 139,6

2) = = = 151,5 рад/с^-1

U = = 69,5

3) = = = 101,5 рад/с^-1

U = = 46,5

4) = = = 76,19 рад/с^-1

U = = 34,9

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

T= ,

где — требуемая мощность электродвигателя, кВт;

?- общий КПД привода;

угловая скорость вращения вала приводного барабана.

T = = 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 20 758–75.

3. Определение тормозного момента на валу электродвигателя. Время до полной остановки конвейера

t_T = ,

где l_Т — путь при полной остановке, который проходит груз;

l_Т = 0,1

t_T = ==0,2с

t_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.

J_K? 1,4 * J_p + * [(q_г + 2*q_л) * L_K / g + K_c *(M_УБ + M_УР)] (кг*м²);

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

— коэффициент, учитывающий упругое удлинение ленты;

K_c — коэффициент, учитывающий, что значение окружной скорости части вращающихся масс меньше скорости движения ленты;

L_K — длина конвейера;

M_УБ — Сумма масс приводного, отклоняющих и концевого барабанов;

M_УР — Сумма масс роликов в роликовых опорах.

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

M_УБ = М_пр. + 3*M_откл. + M_конц. = 625 + 3*260 + 410 = 1815 кг.

M_УР = (q_р + q_х)* L_K / g = (204,4 + 71,9) * 120 / 9,81 = 3379,8 кг.

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

Т_Т = = -T_CT = -75,8= 82,719 Н*м.