Определение тягового коэффициента схемы фрикционного привода и мощности двигателя

Реферат

Целью данного курсового проекта является проектирование ленточного конвейера.

Учитывая, что реальное проектирование — это длительный многостадийный процесс, предлагается использовать пособие с краткой методикой, с привлечением необходимого для проектирования справочного материала.

Разработка должна соответствовать действующим ГОСТам, обладать прочностью, долговечностью, надежностью, вместе с тем наименьшим весом при достаточном запасе прочности.

Курсовой проект состоит из 23 страниц, 7 рисунков.

• Реферат
• Ведение
• Годовая производительность, временной ресурс машины
• Выбор трассы конвейера и расстановка механизмов вдоль трассы, уточнение задания
• Определение ширины ленты
• Определение параметров роликовых опор
• Выбор коэффициентов и местных сил сопротивления движению ленты
• Определение точек наименьшим натяжением
• Определение натяжений в характерных точках трассы конвейера и необходимого числа прокладок
• Определение тягового коэффициента, схемы фрикционного привода и мощности двигателя
• Кинематическая схема привода конвейера
• Расчет приводного барабана
• Подбор двигателя привода
• Подбор стандартного редуктора
• Выбор и расчет муфт
• Выбор тормоза
• Расчет диаметров выходных концов редуктора, расчет шпоночных соединений
• Подбор подшипников для вала барабана
• Компоновка привода конвейера
• Техника безопасности при работе конвейера
• Заключение
• Библиографический список

Ведение

Ленточными конвейерами называют машины, несущими и тяговыми элементами которых является гибкая лента. Существенным преимуществом конвейеров является значительная производительность. При перемещении грузов на небольшие расстояния у них нет конкурентов. К недостаткам ленточных конвейеров относится высокая стоимость ленты и роликов.

Заданный конвейер предназначен для транспортировки угля в приемный бункер. Транспортируемый груз крупностью 0 — 150 мм, плотность задана.

Исходные данные для расчета и проектирования ленточного конвейера.

— часовая производительность;

— плотность материала;

, , — длины участков по горизонтали;

— угол наклона; или ;

— скорость транспортируемого материала.

фрикционный привод двигатель конвейер

Годовая производительность, временной ресурс машины

Конвейер установлен в отапливаемом помещении с температурой окружающей среды от до .

Конвейер работает три смены по 7 часов в смену, 21 час в сутки 305 дней в году.

Временной ресурс .

Расчетная производительность .

Рисунок 1 — Схема трассы ленточного конвейера и диаграмма

Выбор трассы конвейера и расстановка механизмов вдоль трассы, уточнение задания

Размеры участков трассы:

;; ;;; ;

— угол наклона; или ;

; .

— высота подъема груза на сбрасывающей тележке.

— средняя массовая производительность конвейера.

Средняя объемная производительность равна:

.

У приводного барабана установлен отклоняющий барабан, увеличивающий угол обхвата барабана лентой, на перегибах установлены для нижней ветви — поворотный барабан, на верхней ветви — роликовая батарея. На верхней ветви установлены трехроликовые опоры с углом наклона боковых роликов .

Определение ширины ленты

Для скорости ленты принимаем ширину ленты .

Уточняем величину ширины ленты:

где, — коэффициенты производительности, зависящие от формы роликоопоры;

,

,

— коэффициент, учитывающий наличие наклонного участка;

— угол наклона бокового ролика опоры;

— среднее значение угла внутреннего трения;

— коэффициент использования ширины ленты, .

Следовательно, получаем:

.

Проверяем ширину ленты по гранулометрическому составу для рядовых грузов:

В соответствии со стандартом примем ширину ленты .

Определение параметров роликовых опор

Шаг роликовых опор выбран постоянным:

для верхней ветви, для нижней — .

Дл обеих ветвей принимаем ролики одинакового диаметра .

Массы вращающихся частей трехроликовой верхней опоры и однороликовых опор:

Распределенные массы транспортируемого груза:

.

Вращающихся частей опоры верхней ветви

.

Вращающихся частей опоры нижней ветви

.

Толщина ленты определяется по формуле

,

где — толщина рабочей прокладки, — толщина нерабочей прокладки,

— толщина прокладки с резиновой прослойкой из полиамидных нитей.

— число прокладок

Распределенная масса ленты определяется по формуле:

Выбор коэффициентов и местных сил сопротивления движению ленты

Коэффициенты сопротивления на рядовых роликовых опорах: — для верхней ветви,

— для нижней ветви,

— на отклоняющихся барабанах,

— у приводного барабана,

— на нижнем поворотном барабане,

— на натяжном барабане углом поворота ленты на ;

— на выпуклом перегибе (роликовой батарее).

Силу сопротивления отклоняющих барабанов определяем по формуле

,

где — усилие в гибком элементе.

Силу сопротивления в пункте загрузки определяем о формуле

,

где , — коэффициенты внешнего трения угла по резиново ленте и по стальным бортам;

— скорости соответственно ленты и проекции струи материала на направление ленты;

— коэффициент бокового давления груза на бортовые направляющие.

Коэффициент бокового давления определяем по формуле

,

где ,

.

,

Длина конвейера составляет менее 200 м, поэтому силу сопротивления движению ленты на очистном устройстве можно не учитывать.

Определение точек наименьшим натяжением

Для нижней ветви ленты наименьшее натяжение может быть только в двух точках: 1 или 5.

Т.к. ,

то .

При выполнении условия ограничения стрелы провеса для нижней ветви находим

Таким образом, .

,

,

.

Определяем минимальное натяжение ленты исходя из условия стрелы провеса на рабочей ветви конвейера.

Т.к., необходимо принять в качестве исходной величины.

Определение натяжений в характерных точках трассы конвейера и необходимого числа прокладок

При обходе трасы по направлению движения ленты будем иметь

,

Натяжение является наибольшим расчетным натяжением, поэтому число прокладок резинотканевой ленты определяем по формуле:

.

Предварительно выбранная лента имеет запас прокладок, поэтому принимаем ленту с числом прокладок .

Для определения натяжения на нижней ветви ленты производим обход трассы против направления движения ленты.

,

,

,

.

Определение тягового коэффициента, схемы фрикционного привода и мощности двигателя

Определяем тяговый коэффициент по формуле:

,

,

или .

Максимальное тяговое усилие, которое способен передать приводной барабан без пробуксования ленты при известной величине натяжения в сбегающей ветви.

.

Необходимая мощность привода равна

,

где — коэффициент запаса мощности,

— кпд передачи привода,

— кпд барабана,

.

Кинематическая схема привода конвейера

При составлении кинематической схемы механизма используем блок-схему (рисунок 2), которая содержит: двигатель, как источник энергии, тормоз, рабочий орган (приводной барабан), передачу между двигателем и рабочим органом для понижения частоты вращения двигателя и увеличения крутящего момента на рабочем органе. Выбираем вариант схемы привода с цилиндрическим редуктором.

Рисунок 2 — Блок-схема механизма привода конвейера

Выбираем компоновочную схему механизма привода барабана.

Рисунок 3 — компоновочная схема механизма привода барабана.

1 — приводной вал;

2 — электродвигатель;

3 — цилиндрический редуктор;

4 — муфта с электротормозом.

Расчет приводного барабана

Диаметр и длина барабана

Имеем ленты из комбинированных нитей.

Диаметр приводного барабана равен

Принимаем

Согласно стандарта выбираем

Диаметр остальных барабанов: концевого натяжного, отклоняющего сдвиги, установленного рядом .

Согласно стандартам принимаем .

Длина барабана

Обод барабана изготавливают из листовой сварной стали, толщину листа выбираем равной

— толщина листа стали.

Приводной барабан футеруется резиной.

Обороты барабана, вращающий момент на барабане

Обороты приводного барабана определяем по формуле:

,

Вращающий момент на барабане

.

Мощность на барабане

Определяем мощность на барабане

.

Подбор двигателя привода

Необходимая мощность привода равна

где — коэффициент запаса мощности

— кпд передачи привода

— кпд барабана

Выбираем двигатель тип MTF (Н) 311−6

Параметры:

Тип двигателя: МТF (Н) 311−6;

Режим работы ПВ: 40%;

Номинальная мощность Р_ДВ, кВт: 11,0;

Частота вращения n_ДВ, мин^-1: 945;

Максимальный момент М_max, Нм: 314;

Момент инерции ротора J_P, кгм²: 0,225;

Масса, кг: 170.

Режим работы — С — средний.

Перегрузка допускается до 10%.

Таблица 1 — Габаритные размеры, мм, двигателя.

Подбор стандартного редуктора

Передаточное число редуктора

Общее передаточное число механизма привода равно:

В зависимости от величины общего передаточного числа механизма, условий компоновки механизма выбираем тип и количество передач в механизме. Для получения наиболее высокого КПД механизма предпочтительнее закрытые передачи. Выбираем редуктор цилиндрический горизонтальный двухступенчатый типа Ц2−300.

Передаточное отношение редуктора. Передачи цилиндрические зубчатые.

Рисунок 4 - Кинематическая схема редуктора типа Ц2

Параметры редуктора Ц2−300:

Передаточное число — 12,5

Частота вращения быстроходного вала —

Передаваемая мощность — 25 кВт

Межосевое расстояние — 300 мм.

13.2 КПД редуктора

Кпд редуктора — для двухступенчатого редуктора.

— для закрытой зубчатой пары

— для пары подшипников качения

Вращающие моменты на входе и выходе редуктора

Вращающий момент на барабане .

Следовательно, на входе

Уточнение скорости движения ленты.

Уточняем скорость движения ленты:

,

что совпадает с заданной .

Выбор и расчет муфт

Исходя из компоновочной схемы, ставятся две муфты: первая — между двигателем и редуктором, вторая — между редуктором и барабаном.

Первая муфта втулочно-пальцевая с тормозным шкивом

Вторая муфта для уменьшения габаритов соединения валов, принимается зубчатая.

Определяем расчетные моменты для муфт:

для первой: ,

для второй:

где — коэффициент работы привода с электродвигателем.

Первая муфта упругая втулочно-пальцевая с тормозным шкивом.

Ее характеристики:

Номер муфты — 1

Наибольший крутящий момент —

Диаметр тормозного шкива —

Ширина тормозного шкива —

Масса муфты —

Момент инерции —

Вторая муфта — зубчатая.

Номер муфты — 2

Крутящий момент —

Число зубьев —

Диаметр вала .

Выбор тормоза

Тормоз ставим на первую муфту, которая соединяет электродвигатель и редуктор.

Выбор тормоза производится по величине тормозного момента, который подсчитывается по формуле

,

К_Т — коэффициент запаса тормозного момента, значение которого зависит от режима работы: для С — К_Т =1,75.

Выбираем колодочный тормоз типа ТКГ — 160 с приводом от электрогидравлического толкателя.

Диаметр тормозного шкива —

Максимальный тормозной момент —

Масса тормоза —

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 .

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 5.

Рисунок 5 — Схема шпоночного соединения

Выбираем призматические шпонки.

Для сечение шпонки, ,

Для сечение шпонки, ,

Выбирая 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:

.

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

Подбор подшипников для вала барабана

Рисунок 6 — Схема нагрузок, действующих на барабан

На приводной барабан действуют только радиальные нагрузки, причем

.

Для барабана выбираем радиальные шариковые сферические двухрядные подшипники средней серии 7612.

Эквивалентная нагрузка определяется в данном случае:

,

где К_б — коэффициент безопасности.

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

,

- скорость вращения вала барабана.

Выбранный подшипник имеет достаточный рабочий ресурс.

Компоновка привода конвейера

Механизм привода конвейера состоит из электродвигателя 1, вал которого при помощи втулочно-пальцевой муфты соединен с быстроходным валом редуктора 2, муфта имеет тормозной шкив, на который поставлен электротормоз 4. Тихоходный вал редуктора 2 соединен с валом приводного барабана при помощи зубчатой муфты 6. Вал барабана 3 опирается на сварную раму 7 при помощи подшипниковых узлов 5. Сварная рама 7 состоит из прокатных швеллеровых профилей, наибольший размер которых, определяется эмпирическим методом.

Рисунок 7 — Компоновка механизма привода 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.

На ленточных конвейерах длиной более 15 м для предотвращения боковых смещений ленты должна быть предусмотрена установка направляющих и центрирующих устройств. Не допускается буксование ленты на приводном барабане. В случае возникновения, буксование должно быть ликвидировано различными способами (увеличение натяжения лепты, увеличение давления прижимного ролика).

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.

Движущиеся части конвейеров (приводные, натяжные и отклоняющие барабаны, натяжные устройства, опорные ролики и ролики нижней ветви ленты в зонах рабочих мест, открытые передачи, шкивы, муфты), к которым возможен доступ обслуживающего персонала, должны быть ограждены.

Защитные ограждения должны быть откидные (на петлях, шарнирах) или съемные. Ограждения приводных, натяжных и отклоняющих барабанов ленточных конвейеров должны закрывать сверху и с торцов барабаны и участки лепты, набегающей на барабаны, на длине не менее R+1, м (R-радиус барабана).

Ограждения изготовляются из листовой стали и сетки с ячейкой 20×20 мм. Из прутков и полос ограждения изготовлять запрещается.

Конвейеры, в головной и хвостовой частях, должны быть оборудованы аварийными кнопками «стоп». Конвейеры подлежат ежесменному техническому осмотру.

Переходы, мостики для обслуживания и осмотра должны иметь рифленую поверхность

Заключение

Выполнив курсовой проект, мы достигли поставленной задачи — спроектировали механизм ленточного конвейера.

В ходе выполнения расчетов подбирались узлы, детали, просчитывались все нагрузки. В ходе проектирования приходилось вносить в механизмы разные изменения по тормозу, по подшипникам и другое.

Библиографический список

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

16. 16. 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.