Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий

ТКП - тормоза с электромагнитами постоянного тока.

2. В числителе - показатели для ТКТ, в знаменателе - для ТКП.

2. Решение задач № 1,2,3. 3. Литература: (2) стр. (стр. 307-314)

План практического занятия №9 (2 часа)

1. Методика и примеры расчета основных параметров транспортирующих машин

К ленте, ответственному и дорогостоящему элементу транспортера, предъявляют следующие требования: малая гигроскопичность, высокие гибкость и прочность, износостойкость и малое удлинение.

Прорезиненные ленты общего назначения (ГОСТ 20--62) изготовляют из нескольких прокладок ткани совместной вулканизацией их с прослойками из резины. Ширина ленты 0,3...2 м.

Для предохранения ленты покрывают резиной с рабочей стороны

= l,5...6 мм и с опорной стороны ₂ = 1...2 мм (рис. 5.1, а)

Число прокладок i определяют в зависимости от прочностижесткости ленты. Зависимость числа прокладок от ширины ленты В приведена в таблице 5.1.

Чем больше прокладок, тем толще лента, больше диаметр барабанов и тяжелее конструкция.

Толщину ленты определяют по формуле, мм,



Где а=1,25- толщина одной прокладки,мм.

Масса 1 пог. м ленты

q_Л=1,12 B

где В -- ширина ленты, м;

1,12 -- среднее значение массы 1 м² ленты толщиной в 1 мм, кг.

Ленты изготовляют длиной от 25 до 400 м, их концы в транспортерах соединяют сшивкой, металлическими шарнирами и вулканизацией.

Таблица 5.1

Лента	Марка	Предел прочности на разрыв одной прокладки , кН/м	Диаметр приводного барабана Dб, м
Хлопчатобумажная	Б- 820 ОПБ- 5 и ОПБ- 72	55 115	(0,125…0,15)i (0,125…0,15)i
Лавсано- хлопчатобумажная	ЛХ- 120	120	(0,125…0,15)i
Капроновая	К-4-3	150…200	(0,125…0,15)i
Аникидная	А-12-3	300	(0,125…0,15)i

Таблица 5.2

Число прокладок	Ширина ленты В, м
	0,3..0,65	0,8	1,0	12	1,4..1,6	1.8...2,0
i	3...5	3...6	4...8	5...9	6...10	8...12

Для увеличения погонной нагрузки применяют ленты с бортами (рис. 50,6), с планками, фасонными перегородками (рис. 50,г), препятствующими сползанию груза. Для транспортирования пылевидных грузов предназначена трубчатая лента с механической застежкой (рис. 50, д).



Рис 5.1 Конструкции транспортерных лент: а- поперечное сечение; б -- с бортами; е -- со стальными тросами; г --с перегородками; д- с замком

Опоры ленты и барабаны

Опоры. Для поддержания ленты и уменьшения ее провисания применяют настил и ролики. При транспортировании тяжелых штучных грузов используют комбинированные опоры.

Транспортеры с настилами называют волокушами, их работа сопровождается повышенным износом ленты и большим сопротивлением перемещению.

При транспортировании корнеплодов, зерна, строительных материалов, тюков, корзин большое распространение получили роликовые опоры: однороликовые (рис. 5.2, а, гид), трехроликовые (рис. 5.2,б) и многороликовые (рис. 5.2,ж). Применение вогнутых роликов (рис. 5.2,д) из-за различных окружных скоростей на ролике приводит к неравномерному износу ленты..



Рис. 5.2 Схемы к расчету опор ленты: а и г -- однороликовая; б -- трехроликовая; в -- желобчатая; д- с вогнутым роликом; е -- трубчатая; ж -- многороликовая.

Наибольшую удельную нагрузку на ленту позволяют получить многороликовые опоры (рис. 5.2, ж) и трубчатые направляющие (рис. 5.2, е).

Ролики диаметром 60...108 мм изготовляют из стальных труб с подшипниками качения.

Лента при движении совершает колебания в вертикальной и горизонтальной плоскостях, что вызывает дополнительные затраты энергии. Снижают колебания в вертикальной плоскости уменьшением расстояния между опорами, а в горизонтальной для центрирования ленты ставят через 5...6 обычных опор опору с роликами, отклоненными по ходу ленты под углом 2...3°.



Рис. 5.3 Барабаны: а- деревянный; б --сварной обрезиненный; в -- литой; г -- литой со шкивом.

Постановка для этой цели отклоняющих (дефлекторных) роликов у краев ленты желаемого результата не дает.

Барабаны (рис. 5.3) ленточных транспортеров бывают приводные, натяжные, поворотные и отклоняющие. Последние служат для увеличения угла обхвата и изменения направления движения ленты.

При изгибе ленты на барабане внутренние слои ее испытывают сжатие, а наружные -- растяжение. Между слоями возникают касательные напряжения. Они тем больше, чем меньше диаметр D_б барабана.

Учитывая это,

D_б =ki,

где k -- коэффициент пропорциональности; его можно снижать на 20...30% для натяжных барабанов и на 50...60% для отклоняющих.

Диаметр барабана округляют по ГОСТ 1956--59, а длину принимают на 0,1...0,12 м больше ширины ленты.

Для повышения тяговой способности барабана его поверхность покрывают деревянными планками, резиновыми обкладками или применяют прижимные устройства, вакуумные барабаны, внутри которых в зоне обхвата барабана лентой создается разрежение.

Загрузочные и разгрузочные устройства

Производительность транспортера и ширина ленты

Производительность ленточного транспортера при перемещении сыпучего груза с равномерной подачей его на ленту определяют по формуле, т/ч,

где с=1...0,75 -- коэффициент, учитывающий ссыпание груза при наклоне транспортера на угол до 20°.I

Таким образом, задача сводится к правильному выбору скорости транспортирования v и расчету площади F сечений грузового потока, которые зависят от физико-механических свойств груза и ширины В ленты.

Встречаются скорости ленты до 6...7 м/с, а в метательных транспортерах и выше. Повышенные скорости позволяют уменьшить размеры ленты, но это ведет к большему повреждению, истиранию и распылению груза.

Определение площади поперечного сечения потока сыпучего груза. При желобчатой ленте с трехроликовой опорой общая площадь сечения потока груза составит

F_ЖТ=F₁+F₃

где F₁ = F_п= 0,5 bh = 0,25 к²В² tg _P -- площадь потока при плоской ленте; к=b: B = 0,8...0,9; _Р= (0,35...0,7)_п, где _п --угол естественного откоса груза в покое. При расчетах ленточных транспортеров _Р меньшие значения принимают, учитывая вибрацию и колебания при движении ленты.

Площадь трапеции (см. рис. 5.2,б) определится по формуле

Тогда

В²

где k_o = b_o : Б = 0,35...0,4; = 20...30° и реже 45°.

При плоской ленте с бортами (см. рис. 5.2,г) площадь потока груза будет равна

F_n._б=F_n+F₄ = 0,25(tg_p+3,2k₁) B²

Где F₄₌h₀ B; h₀ =(0,7...0,8)h и h = k₁B; коэффициент k₁=0,1.

При плоской ленте с бортами и прижимной лентой, т. е. в варианте двухленточного транспортера,

F_n._б._Д=F₄=h₀B = (0,7...0,8)k_lB².

При ленте с формой круга (см. рис. 5.2,е)

Где площадь F_K=b и ширина ленты В=2R

При разгрузке ленточно-трубчатого транспортера, так Fk>f_п, развертывание ленты приведет к ссыпанию груза через край.

Подставляя в формулу значения площадей поперечного сечения потока груза из уравнений получим поверочные формулы, например для плоской и желобчатой лент, соответственно



Учитывая особенности массовых грузов и принимая _Р = 0,35;

; k=0,8; k₀=0,4 и k₁=0,1. Расчетные формулы можно упростить

П=k_ПсvB² B=

где k_П -- коэффициент производительности, зависящий от формы поперечного сечения грузового потока, физико-механических свойств груза.

Найденный размер В округляют до стандартного. При кусковом грузе его проверяют по соотношению В =(2,5..4) а, где а -- размер куска (клубня). При штучных грузах (ящики, корзины и т. п.)--по выражению

В = b + 2(0,05...0,1), где b -- габариты груза, м.

Расчет ленты проводят проверкой запаса прочности:

где i -- число прокладок;

В -- ширина ленты;

[Кр] -- по таблице 8;

S_max -- наибольшее натяжение ленты.

Допускаемый запас прочности [п₀] для лент: бельтинговых9...11,5; синтетических 9...10 и резинотросовых 8...9.

Соответствие выбранного барабана проверяют по удельному давлению

[р] =0,4 МПа:

2. Решение задач № 1,2,3. 3. Литература: (2) стр. (стр. 307-314)

План практического занятия №10 (2 часа)

1. Методика и примеры расчета основных параметров погрузочно-разгрузочных машин

Главным параметром погрузчика является номинальная грузоподъемная сила, под которой понимают допустимый вес груза в ковше, сосредоточенный в его центре масс и принимаемый равным половине статической опрокидывающей нагрузки. К основным параметрам, характеризующим эксплуатационные качества погрузчика, относят номинальный объем основного ковша, напорное выглубляющее и подъемное усилия, давление на грунт, высоту разгрузки и вылет ковша, удельные усилия на режущей кромке ковша, время подъема ковша, дорожный просвет, скорости движения и др. Конструктивные параметры (центр давления и распределение нагрузок по мостам, заглубление рабочего органа, углы запрокидывания и т. д.) определяют в процессе расчета основных параметров и конструктивной проработки. Часть основных и конструктивных параметров регламентированы ГОСТ 12568-67 и поэтому могут задаваться с последующей контрольной проверкой. Номинальную грузоподъемность строительных погрузчиков на базе гусеничных и колесных тракторов и шасси принимают согласно тяговому классу базовой машины в соответствии с указанным стандартом.

Для погрузчиков, не предусмотренных этим стандартом, номинальную грузоподъемную силу Q_Hg (здесь Q_H - грузоподъемность; g - ускорение свободного падения) определяют на основе допускаемых нагрузок Р на ходовую часть базового трактора. При этом считают, что Q_Hg составляет половину опрокидывающей нагрузки, приложенной в центре масс ковша при наибольшем вылете стрелы (рис. 8.1,a):

где m₀ - конструктивная масса погрузочного оборудования; x_T - продольная координата центра масс базового трактора; l₀а_Г - горизонтальные координаты центров масс оборудования и груза в ковше соответственно.

Рис. 8.1 Схемы для определения параметров погрузчика: а-грузоподъемной силы; б- центра давления; в - нагрузок на мосты; г - размеров основного ковша; д- длины стрелы; с - выглубляющего усилия

Конструктивную массу т₀ погрузочного оборудования определяют в зависимости от массы m_т базового трактора:

где k₀ = 0,25-О,35-безразмерный коэффициент.

Рациональность использования массы базовой машины и совершенство ходовой части проверяют по коэффициенту удельной грузоподъемности



Для гусеничных погрузчиков рекомендуется принимать q_H = 0,20 - 0,22,

для колесных q_H = 0,25 -0,3

Максимальную грузоподъемность определяют после выбора и расчета элементов гидропривода и по ней уточняют область применения машины.

Номинальный объем V_H основного ковша определяют по номинальной грузоподъемности Q_H погрузочного оборудования из расчета работы на сыпучих и мелкокусковых материалах плотностью р_с=1,6 т/м³:

где _р = 1,25 - расчетный коэффициент наполнения ковша.

В эксплуатационных условиях ковш наполняется материалом с «шапкой», объем которой в средних условиях составляет 25% его номинального

объема.

Эксплуатационная масса погрузчика равна сумме эксплуатационных

масс базового трактора т_Э и погрузочного оборудования т₀:

.

Ее можно также определить из соотношения

m_П = (1,25 -1,35) (т_Т +),

где q- масса балласта, воды, топлива, смазки, рабочей жидкости в гидросистеме, инструмента и возимых запасных частей.

Напорное усилие погрузчика, т. е. тяговое усилие базового трактора с учетом массы погрузочного оборудования на рабочей передаче, рассчитывают по тяговой характеристике из условия работы погрузчика на горизонтальной площадке. Приближенно напорное усилие (Н) определяют по формуле

где N_emax- эффективная мощность двигателя, кВт; _T- КПД трансмиссии; f_K - коэффициент сопротивления качению; v - рабочая скорость внедрения, км/ч; - коэффициент буксования..Напорное усилие по сцепной массе

где- коэффициент сцепления движителя.

Скорость v рабочего хода погрузчиков принимают равной 3,0- 4,0 км/ ч.Скорость обратного хода выбирают на 25- 40% выше скорости рабочего хода. Транспортные скорости движения- до 10 км/ч для гусеничных машин и до 40-45 км/ч для колесных.

Скорости поворота ковша, т. е. средние линейные скорости запрокидывания v_зап и опрокидывания v_0ПР ковша, определяют на его режущей кромке.

При совмещенном процессе разработки материала коэффициент совмещения операций

_г = v_зап/ v= 1,0 - 1,2.

Скорость запрокидывания,

v_зап = 0,277k_vv,

где k_v- коэффициент снижения рабочей скорости в процесcе внедренияиз-за уменьшения частоты вращения двигателя, производительности гидро-насосов, из-за буксования и т. д. (обычно k_v = 0,5)

Угловая скорость запрокидывания ковша,

где R_о - радиус поворота ковша (кратчайшее расстояние между осью шарнира поворота ковша и режущей кромкой).

Если при наполнении ковша работает поршневая полость гидроцилиндров поворота ковша, то скорость опрокидывания рабочего органа v_ОПР больше скорости v_ЗАП в 1,30-1,35 раза. При работе штоковой полости скорость опрокидывания составляет 0,74-0,77 от скорости запрокидывания.

Скорость подъема стрелы v_ПС выбирают так, чтобы подъем груза закончился к моменту завершения отхода погрузчика для разгрузки:

где s_П - длина пути шарнира крепления ковша при подъеме стрелы; s_Д -средняя длина пути рабочего хода погрузчика; v_Х - скорость обратного хода погрузчика.

Обычно v_n.c = (0,5 - 0,56) v.

Скорость опускания стрелы определяют по скорости подъема с таким расчетом, чтобы в полости опускания гидроцилиндров стрелы не возникала кавитация:

v_о.с = (1,2- 1,3) v_n.c

Выглубляющее усилие N_B, т. е. усилие, развиваемое гидроцилиндрами поворота и приложенное к режущей кромке основного ковша, значительно больше номинальной грузоподъемной силы машины. Для погрузчиков с опорными лыжами на стреле

Если стрела не имеет опорных лыж, то выглубляющее усилие определяют по устойчивости машины.

Подъемное усилие N_П, т. е. усилие на режущей кромке ковша, создаваемое гидроцилиндрами стрелы и определяемое по устойчивости машины, приближенно можно найти по номинальной грузоподъемности

Удельное напорное усилие q_Г на кромке ковша

где Т_ктах - наибольшее тяговое усилие по двигателю или по сцепной массе; В_к - наружная ширина режущей кромки ковша.

Удельное выглубляющее усилие q_B на кромке ковша

q_в = N_B/B_K.

Высоту разгрузки ковша H_р определяют как наибольшее расстояние от опорной поверхности до режущей кромки основного ковша при максимальном угле разгрузки и полностью погруженных грунтозацепах для гусеничных машин или номинальном давлении в шинах- для колесных. Ее выбирают в зависимости от типоразмера машины и транспортных средств, с которыми должен работать погрузчик или определяют по формуле

где h_T - наибольшая высота бортов транспортных средств, с которыми может работать погрузчик; h_p - дополнительный зазор, выбираемый с учетом опрокидывания ковша и работы на неподготовленном основании (300- 500 мм).

Заглубление рабочего органа (обычно 300- 500 мм), т. е. наибольшее заглубление режущей кромки основного ковша, установленного под углом 5- 7° к опорной поверхности, определяет возможность работы погрузчика при резких изменениях уклона опорной поверхности.

Вылет ковша L^/- расстояние от передних выступающих частей базового трактора до режущей кромки ковша, находящегося на максимальной высоте при наибольшем угле разгрузки, определяют по формуле

L^/ = В_Т/2 +,

где В_T - ширина кузова наиболее тяжелого транспортного средства, с которым должен работать погрузчик; - расстояние между погрузчиком и транспортным средством при разгрузке, необходимое но условиям безопасности работы (больше 150- 200 мм).

Угол запрокидывания ковша в нижнем положении и угол разгрузки в верхнем положении выбирают. Рекомендуемый угол запрокидывания при нижнем положении стрелы 42- 46°, при подъеме допускается дальнейшее запрокидывание ковша до угла 15°. Угол разгрузки основного ковша при промежуточных значениях высоты подъема должен быть, не менее 45°, так как разгрузка может производиться при любом подъеме стрелы.

Внутреннюю ширину ковша Во принимают на 50- 100 мм больше следа или ширины базового трактора.

Максимальную грузоподъемность Q_max, т. е. наибольшую массу груза в ковше, которая может быть поднята на полную высоту (по параметрам гидропривода), определяют для наименьшего плеча гидроцилиндров механизма подъема стрелы по давлению предохранительного клапана из условия равновесия.

При определении прочности за расчетное положение принимают внедрение в штабель материала с углом установки днища ковша 5° по отношению к опорной поверхности. При этом учитывают способ выполнения работ (совмещенный или раздельный). Внешние усилия условно считают приложенными к режущей кромке основного ковша при самом неблагоприятном их сочетании.

За основные расчетные положения принимают следующие.

Внедрение в материал на горизонтальной поверхности, при которомкрай ковша всгречает труднопреодолимое препятствие (рис. 8.2, а). Гидро-цилиндры рабочего оборудования в этом случае заперты. При этом при-ближенно принимают, что коэффициенты динамичности горизонтальныхсил К_ДГ = 1,4-1,8; вертикальных К_ДВ = 0; боковых К_ДБ = 1,2- 1,4.

Внедрение края ковша в материал с вывешиванием погрузчика на на-правляющих или передних колесах на горизонтальной поверхности (рис.8.2,б). Гидроцилиндры поворота ковша развивают выглубляющее усилиена режущей кромке, обеспечивающее опрокидывание машины относитель-но передних опорных колес. Коэффициенты динамичности К_ДГ=1,4-1,6;К_ДВ= 1,2-1,4; K_ДБ = 1,1-1,2.



Рис. 8.2 Основные расчетные положения погрузчика

3. Заглубление края ковша с вывешиванием на звездочках или задних колесах при движении вперед по горизонтальной поверхности (рис. 8.2, в). Гидроцилиндры стрелы развивают усилие, необходимое для опрокидывания погрузчика относительно задних опорных колес. Коэффициенты динамичности те же, что в предыдущем случае.

Боковую составляющую сил сопротивления R_y при расчете определяют, исходя из массы погрузчика и принимая коэффициент бокового сдвига = 0,4-0,6:

Техническая производительность одноковшового погрузчика зависит от вида разрабатываемого материала, его состояний, подготовки рабочей

площадки и других эксплуатационных факторов.

В общем случае производительность

П =

где V- номинальный объем ковша (определяется в соответствии с ГОСТ 12568-67); - объемная масса материала в разрыхленном состоянии; k_H -коэффициент наполнения ковша; k_P -коэффициент разрыхления; n_ц - число рабочих циклов в единицу времени; k_в = 0,85 - коэффициент использования времени.

Коэффициент наполнения ковша k_я для различных материалов изменяется от 0,6 до 1,1 (для влажных смесей минеральных материалов - 0,95-1,0; смесей с фракциями до З мм- 0,95- 1,0, дo 9 мм- 0,9- 0,95; до 20 мм- 0,85- 0,9; выше 20 мм - 0,85- 0,90; для влажного известняка 1,0- 1,1, почвы с камнями и корнями-0,8- 1,0; сцементировавшегося материала 0,85- 0,90; хорошо взорванных скальных пород 0,85- 0,95, для удовлетворительно взорванных 0,75- 0,80: для плохо взорванных 0,60-0,65).

Число рабочих циклов в единицу времени определяют, установив среднее время цикла

T_Ц = t₃ + t_M+t_T+t_p,

где t₃- время загрузки ковша; t_м- время маневрирования, определяемое как сумма времени отхода от штабеля, четырех изменений направления движения и возврата к штабелю по схеме, используемой при погрузке материала в транспортное средство на рабочей площадке; t_T - время транспортирования груза и возврата к штабелю при необходимости перевозки груза на определенное расстояние; t_p- время разгрузки.

Время загрузки t₃ составляет 0,03- 0,05 мин для однородных каменных материалов; 0,04- 0,06 мин для влажных смесей материалов; 0,06- 0,07 мин для влажного известняка; 0,05- 0,2 мин- для смеси почвы, камней и корней; 0,1- 0,2 для сцементировавшихся материалов.

Время маневрирования t_M при квалифицированном.операторе и полной подаче топлива в среднем составляет 0,22 мин.

Время транспортирования t_T определяют по расстоянию и возможным скоростям передвижения с учетом грунтовых и эксплуатационных условий (уклонов, поворотов и т. д.).

Время разгрузки t_p в зависимости от грузоподъемности погрузчика изменяется от 0,02 до 0,1 мин. При разгрузке в автотранспортное средство оно составляет 0,04- 0,07 мин.

Для колесных погрузчиков с шарнирно-сочлененной рамой и ковшом объемом 3 м³ и менее при разгрузке материала в автотранспортное средство на рабочей площадке среднее время рабочего цикла Т_ц составляет приблизительно 0,4 мин при работе на рыхлом сыпучем или мелкокусковом материале. Для погрузчиков с большим объемом ковша это время несколько больше. механический привод гравитационный смеситель погрузочный

Рабочий цикл содержит загрузку ковша (t₃), маневрирование с отъездом от штабеля, четырьмя изменениями направления движения и минимальными передвижениями и подъездом к штабелю (t_м) и разгрузку (t_p).

При этом

Т_ц = t₃ + t_м + tp.

При необходимости перевозки материала на определенное расстояние время транспортного и обратного ходов рассчитывают в зависимости от грунтовых и эксплуатационных условий (уклонов, поворотов и т. д).

Колесными погрузчиками можно транспортировать материалы на значительные расстояния, поэтому время транспортного и обратного ходов рассчитывают с учетом изменения скоростей движения на склонах, мах, поворотах и различных грунтовых условий.

2. Решение задач № 1,2,3. 3. Литература: (2) стр. (стр. 307-314)

Рекомендуемая литература

Основная:

Сапожников М.Я., Механическое оборудование для производства строительных изделий. М.: Высшая школа, 1998

Борщевский А.А., Ильин А.С. Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий. М.: Высшая школа,1997.

Бауман В.А. и др. Механическое оборудование предприятий строительных изделий и конструкций. М.: Машиностроение,1998.

Красников В.В. Подъемно- транспортные машины. М: Колос 1991.

Александров М.П. Подъемно- транспортные машины. М. Выш. шк. 1995.

6. Морозов М.К. Механическое оборудование заводов сборного железобетона. Расчетно-практические упражнения и курсовое проектирование. Учебное пособие Вузов. Киев: Высшая школа, 2000.

Размещено на Allbest.ru