Расчет ленточного конвейера для перемещения кокса

Оглавление Введение

1. Теоретическое введение

1.1 Виды транспортирующих машин

1.2 Натяжные устройства

2. Расчет ленточного конвейера

2.1 Исходные данные

2.2 Определение параметров ленты

2.3 Определение линейных сил тяжести элементов конвейера

2.4 Проверочный расчет конвейера

2.5 Определение размеров барабанов и роликов конвейера

2.6 Расчет натяжного устройства

2.7 Расчет параметров привода конвейера

Введение

Подъемно-транспортные машины, используемые на металлургических предприятиях, в значительной мере обеспечивают механизацию и автоматизацию производственного процесса, поскольку насыщенность средствами механизации трудоемких и тяжелых работ определяет степень совершенства технологических процессов на предприятии. Наличие современного оборудования, особенности технологии, использование межцехового и внутрицехового транспорта на металлургических предприятиях требуют применения разнообразных типов подъёмно-транспортных машин и механизмов.

Все подъемно-транспортные машины делятся на две основные группы: грузоподъемные машины периодического действия и транспортирующие машины (конвейеры) непрерывного действия. В пособии рассматриваются машины, относящиеся ко второй группе. В отличие от грузоподъемных машин, которые перемещают грузы отдельными порциями и возвращаются за новой порцией груза порожняком, транспортирующие машины-конвейеры предназначаются для перемещения грузов непрерывным потоком, без остановок для их загрузки и разгрузки.

Транспортирующие машины используются для перемещения, как правило, массового груза одного вида. Транспортные операции в этом случае отличаются однотипностью и значительно легче поддаются автоматизации. С помощью конвейеров на металлургических предприятиях транспортные и перегрузочные процессы доведены до высокой степени автоматизации.

1. Теоретическое введение

1.1 Виды транспортирующих машин Транспортирующие машины можно разделить на две основные группы:

1) с тяговым органом (ленточные и цепные конвейеры, элеваторы);

2) без тягового органа (роликовые, винтовые и инерционные конвейеры; пневматические, гидравлические и гравитационные устройства).

В машинах первой группы тяговый элемент (лента, цепь, канат) одновременно является и несущим элементом, при этом груз размещается либо непосредственно на тяговом элементе, либо на прикрепленных к нему устройствах.

Ленточный конвейер (рис. 1.1, а) состоит из приводного 4 и натяжного 1 барабанов и ленты 2, охватывающей барабаны с натяжением и транспортирующей груз 3. Тяговое усилие от приводного барабана к ленте передается силами трения.

Рис. 1. Схемы конвейеров с тяговым органом: — ленточного; б — пластинчатого цепного; в — скребкового цепного; - ковшового цепного; д — люлечного цепного

Цепной конвейер (рис. 1 б — д) состоит из приводной 4 и натяжной 1 звездочек и цепи 6, входящей в зацепление с обеими звездочками.

Тяговое усилие от приводной звездочки к цепи передается с помощью зацепления. Для перемещения груза 3 к цепи крепят специальные устройства: пластины 5, скребки 7, ковши 8, люльки 9 и т. п.

Элеватор — устройство для непрерывного транспортирования груза в вертикальном или наклонном направлении с помощью грузонесущего органа (ковша, люльки, полки и др.), прикрепленного к тяговому элементу (ленте или цепи). транспортирующий машина конвейер линейный Далее рассмотрим транспортирующие машины без тягового органа.

Роликовый конвейер (рольганг) (рис. 2 а) — конвейер, на котором перемещение груза 2 происходит с помощью вращающихся роликов 1, оси которых установлены в подшипниках на раме конвейера. Такие конвейеры обычно используются для перемещения груза, имеющего высокую температуру.

Рис. 2. Схемы конвейеров без тягового органа: — роликового; б — винтового Винтовой конвейер (рис. 2 б) — конвейер, в котором перемещение груза 2 в неподвижном корпусе 3 производится посредством вращения винтового вала 4 (вала с винтовыми лопастями).

Винтовая труба (рис. 3) по принципу действия аналогична винтовому конвейеру и представляет собой полый цилиндр 1, внутри которого на стенках установлены винтовые выступы 2. При вращении трубы 1 с помощью приводного ролика 4 груз 3 перемещается вдоль оси с помощью выступов 2.

Рис. 3. Схема транспортирующей винтовой трубы Гравитационные устройства для транспортирования груза выполняются в виде наклонных или винтовых спусков, по которым груз перемещается под действием собственной силы тяжести.

В инерционном конвейере перемещение груза происходит под действием сил инерции. По принципу действия их делят на две группы: ибрационные, в которых груз отрывается от желоба и перемещается микроскачками, и качающиеся, в которых груз скользит по желобу.

Амплитуда и частота колебаний желоба вибрационного конвейера составляют 0,5…5 мм и 450…3000 Гц соответственно; качающегося — 10…150 мм и 40…400 Гц соответственно.

Пневматические и гидравлические устройства осуществляют перемещение сыпучих, волокнистых и кусковых материалов в потоке воздуха или жидкости по трубам или желобам.

В настоящем пособии подробно рассмотрен наиболее распространенный на металлургических предприятиях тип транспортирующих машин — ленточный конвейер.

Для создания ленточного конвейера необходимо знать его производительность и характеристику транспортируемых грузов.

1.2 Натяжные устройства Натяжные устройства предназначены для создания на летние натяжения, необходимого для передачи трения приводным барабаном тягового усилия. Устройство должно обеспечивать предварительное натяжение ленты, исключающую пробуксовку. В задачу натяжных устройств входит поддержание натяжения ленты пропорционально тяговому усилию привода, причем повышенного при пуске и нормального при установившемся движении. Натяжение ленты так же необходимо для ограничения провеса её между роликоопорами. Натяжные устройства, как правило, располагаются в противоположном от привода конце конвейера, но так же могут быть размещены в любом удобном месте на холостой ветви.

Натяжные устройства по способу действия и конструкции классифицируются на механические; пневматические; гидравлические; грузовые; грузолебедочные; лебедочные.

Преимущества механических натяжных устройств: простота конструкции; малые габаритные размеры; компактность. Недостатки механических натяжных устройств: переменное значение натяжения и возможность чрезмерного натяжения тягового элемента; жесткость крепления и отсутствие подвижности при случайных перегрузках; необходимость периодического наблюдения и подтягивания.

Пневматические и гидравлические натяжные устройства имеют малые габаритные размеры, но требуют дополнительной установки специального оборудования для подачи под постоянным давлением воздуха или масла.

Преимущества грузового натяжного устройства: приводится под действием свободно висящего груза; автоматически обеспечивает постоянное усилие натяжения; компенсирует изменения длины тягового элемента; уменьшает пиковые нагрузки при перегрузках.

Рис. 4. Натяжные устройства: а — хвостовое грузовое; б — промежуточное грузовое; в — гидравлическое; г — винтовое; д — пружинно-винтовое.

Недостатками грузового натяжного устройства: большие габаритные размеры; большая масса груза для мощных и длинных конвейеров.

Для снижения массы груза применяют рычаги, полиспасты, приводные лебедки. Ход натяжного устройства выбирается в зависимости от длины и конфигурации трассы и типа тягового элемента и выполнение монтажных работ.

Рис. 5. Схемы натяжных устройств: а, б — винтовые; в — тележечное грузовое; г — пневматическое (гидравлическое); д — пружинно-винтовое; 1 — поворотное устройство; 2 — тяговый элемент; 3 — ось поворотного устройства; 4 — ползуны; 5 — натяжной механизм.

2. Расчет ленточного конвейера

2.1 Исходные данные Таблица 2.1

Рисунок 6

2.2 Определение параметров ленты

Используя данные, находим: угол естественного откоса в покое? =принимаем равным 50°; рекомендуемую скорость ленты х = 2 м/с.

Находим угол естественного откоса в движении? д = 0,7 ?=0,7· 50° =35° и максимальный угол подъема конвейера вmax=(2/3) ?д =(2/3)· 35 = 23,3°. Угол подъема заданного конвейера в = = arctg (H / l3) = arctg (8/20) = 21,8°, в < вmax, следовательно, осыпание груза отсутствует.

Для конвейера выбираем однороликовые опоры, для которых коэффициент площади поперечного сечения груза на ленте равен Kпл = 0,067, а коэффициент уменьшения сечения груза на наклонном конвейере Kв = 0,95.

Для обеспечения заданной массовой производительности (т/ч) площадь поперечного сечения груза (м2) должна быть:

Для предотвращения просыпания груза его размещают не по всей ширине ленты, а по грузонесущей ширине b (м), которую принимают равной Принимаем табличное значение В= 1600 мм м

В соответствии с ГОСТ 20–85 выбираем резинотканевую ленту общего назначения марки БКНЛ-100 с прокладками из бельтинга с прочностью одного миллиметра ширины прокладки ур = 100 Н/мм ис числом прокладок z = 3…8. Принимаем предварительно z = 5; в дальнейшем необходимое число прокладок уточняется при расчете ленты на прочность. Толщина прокладки h0 = 1,2 мм; с учетом высокой абразивности груза принимаем толщину верхней обкладки h1 = 6,6 мм и нижней h2 = 2 мм.

2.3 Определение линейных сил тяжести элементов конвейера Линейная сила тяжести ленты в соответствии с формулой:

По табл. выбираем расстояние между роликоопорами на верхней (рабочей) ветви lpр = 1,1 м; на нижней (холостой) ветви принимаем lxх = 2 lpр = 2· 1,1 = 2,2 м.

Линейные силы тяжести вращающихся частей роликоопор на рабочей и холостой ветвях находим по табл.: qpp = 335 H/"}; qpx = 180 H/"}.

Линейную силу тяжести транспортируемого груза вычисляем по формуле:

Рисунок 7

Таблица 2.2

Угол обхвата лентой приводного барабана, с учетом отклоняющего барабана, принимаем равным б = 210°. Тогда для стального барабана и прорезиненной ленты, работающих в тяжелых условиях, коэффициент трения f = 0,2; значение тягового фактора е^fa=2,08.

Из формулы следует соотношение

Fнб = Fсб e^fa/ Kсц = Fсб 2,08/1,1 = 1,89Fсб Таким образом, для определения неизвестных натяжений F1 и F17 имеем два уравнения:

F23 = 1,89F1 — следует из формулы Эйлера;

F23 = 1,219F1 + 25 288,95977 — следует из тягового расчета Решая эти уравнения, получаем искомые значения натяжений:

F1 = 37,69 кH; F23 = Fmax = 71,23 кН.

2.4 Проверочный расчет конвейера Определяем минимальное допустимое значение натяжения рабочей ветви ленты по формуле:

[Fmin] = 7 (qг + qл) lpр = 7*(486,1 + 283,4)*1,1 = 5,925 кН.

Так как Fmin = F1 = 37,69 кН превышает допустимое значение [Fmin] = 5,925 кН, то производить перерасчет по критерию провисания ленты не требуется.

Уточняем принятое выше число прокладок в соответствии с условием прочности (4.1):

z? Sл Fmax / (B уp) = 11· 71 230 / (1600· 100) = 4,9? 5.

Поскольку полученное значение z = 5 практически не отличается от предварительно принятого значения z = 5, то выбранная лента удовлетворяет условию прочности.

2.5 Определение размеров барабанов и роликов конвейера По формулам и определяем диаметры приводного Dбп, натяжного Dбн и отклоняющего Dбо барабанов:

Dбп = KD z = (170…180) · 5 = 850…900 мм;

Dбн = 0,7 Dбп = 0,7 (850…900) = 595…630 мм;

Dбо = 0,5 Dбп = 0,5 (850…900) = 425…450 мм.

Выбираем значения диаметров, наиболее близкие к приведенным в ГОСТ 22 644–77: Dбп = 1000 мм, Dбн = 630 мм, Dбо = 500 мм.

Находим длину барабана:

Lб = В + 100 = 1600 + 100 = 1700 мм.

По таблице для ширины ленты В = 1600 мм и плотности груза сV = 0,4…0,5 т/м³ выбираем рекомендуемый диаметр роликовых опор Dр = 159 мм.

Определяем давление на поверхности приводного барабана по формуле:

рл=360 (Fсб+ Fнб)/(б р Dбп В) = 360 (37 688 + 71 230)/(210· 3,14·1·1,6) = 0,02· 106 Па = 0,037 Мпа что меньше допускаемого значения [рл] = 0,2…0,3 МПа.

Определяем радиусы закругления трассы у роликовых батарей:

— на вогнутом участке между точками 19 и 20

rвог > F18 / (qг+ qл) = 46 524/(486,1+283,4) = 60,46 м;

— на выпуклом участке между точками 21 и 22

rвып > 12 B = 12· 1,6 = 19,2 м.

Округляем полученные значения в сторону увеличения, что улучшает условия работы ленты: rвог = 65 м и rвып = 20 м.

2.6 Расчет натяжного устройства Определяем усилие Fнат и ход sнат натяжного устройства:

Fнат = F7 + F6 =40 072 + 39 286 = 79 358Н = 79,36 кН,

sнат = 0,025 L гор = 0,025* 45 = 1,25 м, где Lгор = 50 м — длина горизонтальной проекции расстояния между осями концевых барабанов.

2.7 Расчет параметров привода конвейера Определяем частоту вращения nбп, тяговое усилие Ft, крутящий момент Тбп и мощность Рбп на приводном барабане:

nбп = 60 х / (р Dбп) = 60· 2/(3,14·1) = 38,21 об/мин;

Ft = F23 — F1 = 71,23 — 37,69 = 33,54 кH;

Tбп = Ft Dбп / 2 = 33,54· ½ = 16,77 кН м;

Рбп = Kпот Ft х = 1,1· 33,54·2 = 73,8 кВт.

Здесь Kпот = 1,1…1,2 — коэффициент запаса сцепления ленты с барабаном.

Находим потребную мощность электродвигателя Рпотр = Pбп / з = 73,8 / 0,85 = 86,8 кВт, где з = 0,85 — коэффициент полезного действия привода.

По каталогу выбираем трехфазный асинхронный электродвигатель общепромышленного назначения, тип «АИР 280 М6» с номинальной мощностью Рдв = 90 кВт, частотой вращения nдв = 990 об/мин диаметром вала dдв = 70 мм и номинальным крутящим моментом на валу:

Tном = 9550 Рдв / nдв = 9550· 90/990 = 868 Н· м.

Определяем необходимое передаточное число редуктора:

uред = nдв/nбп = 990/38,21 = 24,9.

По каталогу выбираем цилиндрический горизонтальный редуктор типа РМ-250 с передаточным числом uред = 25, допускаемым моментом на тихоходном валу [Мт] = 3,3 кН м и диаметрами валов соответственно быстроходного dб = 30 мм и тихоходного dт = 55 мм. Габаритные размеры редуктора: L = 540 мм — длина, В = 230 мм — ширина, Н = 310 мм — высота (см. прил. 4, табл. П4.2).

Уточняем скорость движения ленты конвейера в соответствии с выбранным диаметром барабана и частотой вращения вала двигателя:

х' = р Dбп nдв / (60 uред) = 3,14· 1·980/(60·25) = 2,07 м/с.

Отклонение д полученного значения скорости от заданного х = 2 м/с составит:

д = (|х' - х| / х) · 100 = (|2,07 — 2| / 2) · 100 = 3,5%, что меньше допускаемого [д] = 5%.

Муфты, устанавливаемые на валах редуктора, подбираем в соответствии с диаметром вала и проверяем по расчетному моменту Тр = (1,2…1,5) Тном, где меньшие значения коэффициента принимают для легкого режима работы, а большие — для тяжелого.

Определяем расчетные моменты для быстроходного Трб и тихоходного Трт валов редуктора:

Трб = 1,5 Tном = 1,5· 536= 804 Н· м;

Трт = 1,5 Tбп = 1,5· 6,85 = 10,28 кН· м.

Для соединения вала электродвигателя с быстроходным валом редуктора выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту типа МУВП 1000−90 (ГОСТ 21 424−93), для которой допускаемый крутящий момент [T] = 1000 H м, т. е. Трб <[T].

Для соединения вала приводного барабана с тихоходным валом редуктора принимаем зубчатую муфту типа МЗ 16 000−160 (ГОСТ 5006−83), для которой допускаемый крутящий момент [T] = 16 кН м, т. е. Трт <[T].