Расчет механизма цепного конвейера для перемещения бревен

Реферат В данном курсовом проекте приведен расчет механизма цепного конвейера. Курсовой проект состоит из 22 страниц, 9 рисунков.

Содержание Введение Годовая производительность, временной ресурс машины Выбор трассы конвейера и расстановка механизмов вдоль трассы, уточнение задания Расчет распределения нагрузок Определение точек с наименьшим натяжением Определение натяжений в характерных точках трассы

Определение тягового усилия, выбор цепи Определение мощности привода Кинематическая схема привода приводного вала конвейера Геометрический расчет звездочек и приводного вала Обороты звездочек, вращающие моменты на звездочках. Мощность на приводном валу Подбор двигателя привода Подбор стандартного редуктора Передаточное число редуктора КПД редуктора Вращающие моменты на входе и выходе редуктора Уточнение скорости движения цепи Выбор и расчет муфт Выбор тормоза Расчет диаметров выходных концов редуктора, расчет шпоночных соединений Подбор подшипников для приводного вала Компоновка привода конвейера Техника безопасности при работе конвейера Библиографический список

Введение

конвейер привод редуктор Цепные конвейеры различных конструктивных исполнений имеют широкое применение на предприятиях лесозаготовительной и деревообрабатывающей промышленности. Их используют для подачи хлыстов и сортиментов из воды в штабеля; в сортировочные устройств на складах сырья, в лесопилении в качестве базовых машин на технологических линиях. Они являются основой сортировочных, раскряжевочных агрегатов.

В данной работе конвейер предназначен для перемещения бревен.

Исходные данные для расчета и проектирования цепного конвейера.

— массовая производительность;

— плотность материала;

, — длины участков по горизонтали;

— угол наклона конвейера; или;

— скорость транспортируемого материала.

Годовая производительность, временной ресурс машин Плановая средняя объемная производительность

.

Плановая средняя массовая производительность конвейера

.

Конвейер установлен на открытом воздухе с температурой окружающей среды от -40°С до +30°С; что соответствует тяжелому режиму работы.

Конвейер работает в две смены по 7 часов в смену, 14 часов в сутки и 305 дней в году.

Временной ресурс .

Срок службы конвейера принят 5 лет. Плановая годовая объемная производительность

.

Выбор трассы конвейера и расстановка механизмов вдоль трассы, уточнение задания Размеры участков трассы, , .

Угол наклона .

Загрузка бревен на конвейер производится на третьем участке, а разгрузка производится на первом участке при помощи сбрасывателей, установленных вдоль трассы первого участка.

Рисунок 1 — Схема трассы цепного конвейера В качестве тягового элемента конвейера принимаем две круглозвенные цепи.

В начале трассы установлено натяжное устройство, приводные звездочки установлены в конце трассы. Вдоль последнего участка расположены сбрасыватели для сортировки бревен по размерам диаметров.

Средняя длина бревен 6 м, — средний диаметр бревен, тогда средний объем бревна равен

Расчетная объемная производительность

.

где — коэффициент неравномерности загрузки

— коэффициент готовности конвейера,

— коэффициент использования конвейера по времени.

Необходимая скорость перемещения бревна на конвейере:

по условию .

Массовая расчетная производительность:

Расчет распределенных нагрузок Распределенная масса транспортируемого груза равна .

— распределенная масса транспортируемого груза,

— масса одной траверсы,

— расстояние между траверсами.

Цепь принимаем круглозвенную с катками, транспортер двухцепной. Примем ориентировочно цепь калибра 16, масса 1 м, разрушающая нагрузка 102кН.

Распределенная масса цепи с траверсами

Условия работы: тяжелые (на открытом воздухе, интенсивное загрязнение), катки на подшипниках качения.

— коэффициент сопротивления движению ходовой части на катках и опорных роликах.

Определение точек с наименьшим натяжением Принимаем наименьшее натяжение цепи в точке 1 (сбегающая с приводной звездочки ветвь цепи).

.

где коэффициент, равный двум, принят в связи с наличием двух цепей.

Определение натяжения цепи в характерных точках трассы конвейера а) Нижняя ветвь цепи:

где — коэффициент сопротивления в местах изменения наклона трассы.

— коэффициент сопротивления на нижней звездочке.

б) верхняя ветвь цепи конвейера:

где — сила сопротивления на одну цепь при поступлении бревен на конвейер,

— масса бревна;

— скорость цепи конвейера;

Кд = 1,3 — динамический коэффициент;

— время захвата бревна конвейером при поштучной его загрузке.

где — сопротивление движению при сбрасывании бревна с конвейера где — коэффициент трения качения бревна,

— коэффициент трения скольжения древесины о поверхность сталкивающего устройства,

— средний диаметр бревна.

Коэффициент при величине взят равным двум, так как предполагается возможным сбрасывание одновременно двух бревен.

Определение тягового усилия, выбор цепи Усилие по трассе конвейера в точке 12 является наибольшим:

.

Расчетное усилие для выбора цепи составит:

.

Определяем разрывную нагрузку для круглозвенной цепи:

где — коэффициент для наклонных конвейеров.

В данном случае принимаем цепь калибра с массой погонного метра 7,3 кг, что вызовет несколько повышенное значение распределенной нагрузки, ошибки расчета при этом:

на холостой ветви: ,

на грузовой .

Такие ошибки не требуют пересчета.

Величина тягового усилия на приводной звездочке равна

Определение мощности привода

Необходимая мощность привода:

где — коэффициент запаса мощности,

— кпд передачи привода,

— кпд передачи приводной звездочки,

— скорость цепи конвейера.

Кинематическая схема привода приводного вала конвейера При составлении кинематической схемы механизма используем блок-схему (рисунок 2), которая должна содержать: двигатель, как источник энергии, тормоз, рабочий орган (приводной вал со звездочками), передачу между двигателем и рабочим органом для понижения частоты вращения двигателя и увеличения крутящего момента на рабочем валу.

Рисунок 2 — Блок-схема механизма привода конвейера Выбираем компоновочную схему механизма привода барабана.

Рисунок 3 — компоновочная схема механизма привода барабана.

1 — приводной вал со звездочками;

2 — электродвигатель;

3 — коническо — цилиндрический редуктор;

4 — муфта с электротормозом.

Геометрический расчет звездочек и приводного вала Габариты звездочек и приводного вала зависят от скорости движения цепи, размеров звена цепи и размеров грузовых траверс.

Размеры звена цепи: d = 18 мм, t ц = 50 мм — шаг цепи, в = 60 мм — ширина звена.

Количество зубьев для принимаем .

Звездочки изготавливаются из стали Ст 4, Ст 5,25 Л.

Диаметр звездочек равен:

.

Цепи будут поставлены на расстоянии 200 мм друг от друга по осям.

Длины ступиц рассчитываются в зависимости от длин шпонок.

Обороты звездочек, вращающие моменты на звездочках. Мощность на приводном валу Обороты звездочек определяем из соотношения:

Суммарный вращающий момент на двух звездочках определяется по формуле:

Вращающий момент на одной звездочке, учитывая неравномерность работы двух цепей:

Мощность на приводном валу.

Мощность на приводном валу определяется по формуле:

Подбор двигателя привода Время запуска механизма конвейера колеблется в пределах с, поэтому применяются двигатели с повышенным скольжением или с фазным ротором.

Принимаем двигатель с повышенным скольжением двигатель типа 5AC160S6Y3 мощностью, , учитывая скольжение

Таблица 1 — Технические данные двигателя.

Рисунок 4 — Двигатель серии 5А, исполнение 1 М 1081, степень защиты IP44, IP54, /

Таблица 2 — Габаритные установочные и присоединительные размеры двигателей серии 5А.

Подбор стандартного редуктора Выбор передачи.

Общее передаточное число механизма привода равно

Значение передаточного числа позволяет подобрать редуктор коническо-цилиндрический.

Исходными данными для подбора редуктора являются:

, , .

Соответственно в таблице обозначено:

, ,

Принимаем редуктор с техническими характеристиками:

, ,

Выбираем редуктор КЦД-250.

Рисунок 5 — Габаритные размеры редукторов коническо-цилиндрических типа КЦД.

КПД редуктора КПД двухступенчатого редуктора определяется по формуле:

— для двухступенчатого редуктора.

— для закрытой конической зубчатой пары

— для закрытой цилиндрической пары

— для пары подшипников качения Рисунок 6 — Кинематическая схема редуктора Вращающие моменты на входе и выходе редуктора На выходе вращающий момент равен .

Следовательно, на входе редуктора вращающий, момент определяется по формуле:

где — КПД муфты Уточнение скорости движения цепи.

что почти совпадает с заданной .

Выбор и расчет муфт Исходя из компоновочной схемы, ставятся две муфты:

первая — между двигателем и редуктором, вторая — между редуктором и приводным валом.

Первая муфта втулочно-пальцевая с тормозным шкивом Вторая муфта втулочно-пальцевая.

Определяем расчетные моменты для муфт:

Для первой:

Для второй:

где — коэффициент режима работы привода для конвейера Первая муфта упругая втулочно-пальцевая с тормозным шкивом.

Номер муфты — 1

Наибольший крутящий момент ;

Диаметр тормозного шкива ;

Ширина тормозного шкива ;

Масса муфты ;

Момент инерции ;

Вторая муфта втулочно-пальцевая.

, ,

Выбор тормоза Условие, при котором установка тормоза необходима:

где — сила тяжести на наклонных участках конвейера при максимальной их загрузке;

— полное сопротивление движению на всех участках трассы.

Тормозной момент на валу электродвигателя, препятствующий самопроизвольному движению ленты под действием веса груза, определяется по формуле:

где — линейная расчетная распределенная масса при максимальной и нормальной загрузках конвейера, кг;

Н — суммарная высота подъема груза на трассе конвейера (м);

— коэффициент уменьшения возможного сопротивления на трасе конвейера;

Ро — номинальное тяговое усилие на приводном барабане,

D3в — диаметр приводных звездочек, м;

— передаточное число редуктора;

— общий КДД всех механизмов привода.

При определении примем для среднего бревна dcp = 0,32 м,

.

Проверяем условие

.

Правая часть неравенства — .

Следовательно, суммарные силы сопротивления больше сил движу-щих. Постановка тормоза не рекомендуется, система самотормозящая.

Расчет диаметров выходных концов редуктора, расчет шпоночных соединений.

При определении выходных концов валов учитываем крутящие моменты и консольные радиальные нагрузки от муфт. Последние определяются по формулам:

— для первого вала; -для третьего вала редуктора.

В данном случае:

;

Определяем диаметры валов без учета консольных нагрузок, считая, :что действуют только крутящие моменты:

; .

Выбрав для валов сталь 45, 40Х, примем [т] = 20 МПа.

Диаметры концов валов будут иметь значения:

Уточним значение диаметров с учетом консольной нагрузки, при этом необходимо учесть изгибающие моменты:

Соответственно расчетные моменты определяются по формулам:

Новые значения диаметров:

где

При расчете шпонок необходимо учесть неравномерность работы цепей, поэтому расчетный момент для одной звездочки необходимо определить по формуле:

Для соединения вала с полумуфтами — применяем призматические шпонки, поперечные размеры которых устанавливаются в зависимости от диаметра вала, а длина устанавливается расчетным путем на срез и на смятие (рисунок 7):

Рисунок 7 — Схема шпоночного соединения Выбираем призматические шпонки.

Для сечение шпонки, , .

Для сечение шпонки, , .

Материал шпонки: сталь (ст. 6, сталь 45, сталь 50) с пределом прочности не ниже 590 МПа, для которой, для стальной ступицы допускаемое напряжение на срез шпонок .

Получаем значение длины шпонки:

для первого вала

для выходного третьего вала:

.

Длина шпонки для звездочек:

На срез шпонки можно не проверять, так как условие на срез для принятых шпонок выполняется.

Подбор подшипников для приводного вала

На приводном валу поставлены звездочки, на которые действуют усилия натяжения цепей в набегающей и сбегающей ветвях.

Усилие в набегающей ветви

Усилие в сбегающей ветви So

Величина реакции .

Рисунок 8 — Схема нагрузок, действующих на приводной вал Учитывая условия монтажа механизма привода, выбираем для приводного вала подшипники шариковые радиальные сферические двухрядные, 1219, легкой узкой серии.

Эквивалентная нагрузка в нашем примере определяется по формуле:

где Кб — коэффициент безопасности.

Расчетная долговечность для выбранного подшипника час, будет определена по формуле:

где — скорость вращения вала

Выбранный подшипник имеет достаточный рабочий ресурс.

Компоновка привода конвейера Механизм привода конвейера (рисунок 9) состоит из редуктора 1, быстроходный вал которого соединен с электродвигателем 2 при помощи втулочно-пальцевой муфты. На приводном валу поставлены две звездочки 3. Выходной вал редуктора КДД соединен с приводным валом втулочно-пальцевой муфтой 5. Приводной вал опирается на подшипники 6. Все узлы и механизмы установлены на сварной раме, состоящей из швеллеров и уголков 7.

Рисунок 9 — Механизм цепного конвейера Техника безопасности при работе конвейера Общие требования безопасности к конструкции и размещению конвейеров всех видов и назначений, применяемых в любой отрасли промышленности, устанавливает ГОСТ 12.2.022 — 80.

В конвейерах, установленных с наклоном трассы, должна быть исключена возможность самопроизвольного перемещения грузонесущего элемента с грузом при отключении привода.

Наклонные участки конвейеров должны быть снабжены ловителями для захвата тягового элемента в случае его обрыва.

Многоприводные конвейеры должны иметь тормозные устройства на каждом приводе.

Уровни вибрации на рабочих местах обслуживания конвейеров не должны превышать значения установленных санитарными нормами.

Лесотранспортеры являются машинами повышенной опасности: управление конвейером осуществляется только с пульта управления. Обслуживание, очистка возможны только при полной остановке конвейера.

Библиографический список Александров, М. П. Подьемно — транпортные машины [Текст] / М. П. Александров, — М.: Высшая школа, 1984. — 332 с.

Анурьев, В. И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т3 Изд. 5- е [Текст] / В. И Анурьев. — М.: Машиностроение, 1979. -527 с.

Додонов, Б. П. Грузоподъемные и транспортные устройства [Текст] / Б. П Додонов, М.; под общ. ред. В. А Лифшов.- М: Машиностроение, 1984.-137с.

Зенков, P.Л. Машины непрерывного транспорта [Текст] / P.Л. Зенков, И. И. Ивашков, Л. Н. Колобов. — М.: Высшая школа, 1987. — 430 с.

Пертена, Ю. А. Конвейеры. Справочник [Текст] / Под редакцией Ю. А. Пертена. — Ленинград: Машиностроение, 1984. — 365 с.

Дунаев, П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин [Текст] / П. Ф. Дунаев. — М.: Высшая школа, 1978. — 351 с.

Александрова, М. П. Подъемно — транспортные машины. Атлас конструкций [Текст] / М. П. Александрова, под общ. ред. Д. Н. Решетова. — М.: Машиностроение, 1987. — 284 с.

Редукторы и вариаторы [Текст]: атлас конструкций / под общ. ред. Л. С. Бойко, М. И. Соколовского [и др.]. — М.: Машиностроение, 1964. -315 с.

Копылова, И. П. Справочник по электрическим машинам Tl, T2 [Текст] / под редакцией И. П. Копылова. -М: Энергоиздат, 1988. — 648 с.

Кузьмин, A. В. Справочник по расчетам механизмов ПТМ [Текст] / А. В. Кузьмин, Ф. Л. Марон. — Минск: Высшая школа, 1983. — 350 с.

Нарышкина, В. Н. Подшипники качения. Справочник — каталог [Текст] / В. Н. Нарышкин, под общ ред. Р. В. Коросташевского. — М: Машиностроение, 1984. — 280 с.

Кузьмин, А. В. Расчеты деталей машин. Справочное пособие. [Текст] / А. В. Кузьмин, И. М. Чернин, Б. С. Козинцев. — Минск: Высшая школа, 1986. — 400 с.

Таубер, Б. А. Подъемно — транспортные машины [Текст] / - М.: Экология, 1991. — 526 с.

Ивашков, И. И. Монтаж, эксплуатация и ремонт подъемно — транспортных машин. [Текст] / И. И. Ивашков — М.: Машиностроение, 1991. — 403 с.

Акименко, П. Ф. Курсовое проектирование по ПТМ отрасли. [Текст] /. -Красноярск, 2000.-72 с.

Акименко, П.Ф., Корчма И. С., Силин В. В. Подъёмно-транспортные машины отрасли. Теория и конструкции деревообрабатывающего оборудования. Конвейеры, справочник. [Текст] - Красноярск, 2006.-188 с.