Расчет наклонного ленточного конвейера

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Ленточные конвейеры в сельскохозяйственном производстве и на предприятиях перерабатывающей промышленности являются одним из основных средств транспортирования сыпучих и штучных грузов, например, зерновых, корнеплодов, комбикормов и других грузов.

Основным тяговым и грузонесущим элементом конвейера, является прорезиненная вертикально замкнутая лента, огибающая концевые барабаны, один из которых называется приводным , а другой - натяжным.

На верхней ветви ленты перемещается транспортируемый груз, она является грузонесущей (рабочей), нижняя ветвь является холостой (нерабочей). На всем протяжении трассы лента поддерживается роликоопорами верхней и нижней ветвей, в зависимости от конструкции которых лента имеет плоскую или желобчатую форму.

Поступательное движение конвейер получает от фрикционного привода, необходимое первоначальное натяжение ленты обеспечивается натяжным устройством. Груз поступает на ленту через одно или несколько загрузочных устройств, разгрузка производится с концевого барабана в приемный бункер (концевая) или в любом пункте вдоль трассы конвейера с помощью барабанных или плужковых разгружателей (промежуточная). Очистка ленты от прилипших частиц груза осуществляется с помощью очистных устройств.

Ленточные конвейеры являются наиболее распространенным средством непрерывного транспорта и благодаря высоким эксплуатационным качествам широко используются для перемещения насыпных и штучных грузов во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства, на складах и в зерновых элеваторах в качестве элементов погрузочных и перегрузочных устройств и технологических машин. Ленточные конвейеры обеспечивают высокую производительность нескольких сотен т/ч, независимо от длины установки со скоростью транспортирования до 6,0 м/с.

Преимуществами ленточных конвейеров являются: простота конструкции, высокая производительность при больших скоростях движения ленты, большая протяженность трассы, высокая надежность.

Надежность работы ленточных конвейеров определяется, в основном, увеличением сроков службы наиболее быстро изнашиваемых элементов конвейера, которым относятся ролики и конвейерная лента, устойчивостью движения ленты и качеством ее очистки от налипающего транспортируемого груза.

1. Определение ширины ленты

Ширина ленты (В) является одним из основных параметров ленточного конвейера. Лента обычно опирается на роликоопоры, которые по конструкции делятся на прямые и желобчатые.

При проектировании конвейеров, транспортирующих сыпучие грузы, следует отдавать предпочтение установке желобчатых роликоопор на рабочей ветви, т.к. это позволяет увеличить производительность на 25-30% при той же ширине ленты. На холостой ветви устанавливают прямые роликоопоры.

По условию оптимального заполнения формы поперечного сечения верхней ветви ленты ширину определяем по формуле:

, (1)

где v - скорость ленты при транспортировании.

При транспортировании песка, согласно рекомендациям, принимаем v = 1,6 м/с; С - геометрический коэффициент, зависящий от угла наклона конвейера в.

При желобчатой формы ленты конвейера и сыпучем грузе (песок) принимаем С = 300 ,

г - объемная (насыпная) масса груза (песка)

принимаем г = 1,6 т/м3 .

Q = 80 м3/ч ·1,6 = 128 т/ч ;

Принимаем В = 400 мм.

Уточняем скорость ленты:

v = , (2)

v = .

2. Выбор ленты

При выборе ленты руководствуемся заданными условиями работы конвейера:

группа абразивности перемещаемого груза: по для влажного песка принимаем - группа С - среднеабразивный;

тип конвейерной ленты выбираем обозначение ленты - 2Т1 - тип 2;

при ширине ленты В = 400 мм и номинальной прочности тяговых прокладок 200 Н/мм число прокладок - 2 - 5, принимаем n = 4;

выбираем параметры конвейерной ленты: тип ткани тяговой прокладки - синтетические, 100 - 300, толщина наружных обкладок - рабочей поверхности - 6 мм, нерабочей - 2 мм;

температурные условия - назначение ленты - общего назначения (температура окружающего воздуха - не ниже - 250С).

Условное обозначение конвейерной ленты:

Лента 2Т1 - 400 - 4 - ТК - 100 - 6 - 2 ГОСТ 20 - 1985

3. Предварительное определение мощности привода

Мощность электродвигателя привода ленточного конвейера в предварительных расчетах:

Р = (k1 · L· v + 0,00015 · Q · L ± 0,0027· Q · H) ·k2, кВт, (3)

где k1 и k2 - коэффициенты, зависящие от ширины В ленты и длины конвейера, соответственно k1 = 0,04, k2 = 0,96;

Q - производительность,

Q = 128 т/ч;

L - длина конвейера,

L = 60 м;

v - скорость ленты,

v =1,67 м/с;

H - высота подъема,

Н = 60·sin130 = 13,5 м.

Р = (0,04 ·60 · 1,67 + 0,00015·128 · 60 + 0,0027·128·13,5) · 0,96 = 9,82 кВт.

По величине предварительно рассчитанной мощности определяем окружное усилие на приводном барабане:

, (4)

.

Определяем величину максимального усилия в ленте Sмах из формулы Эйлера:

, (5)

где - угол обхвата лентой приводного барабана; f - коэффициент трения.

Величину тягового фактора принимаем (при =180о) для атмосферы средней влажности:

= 1,87;

.

По максимальному растягивающему усилию проводим проверочный расчет ленты на прочность, то есть проверяем выбранное число прокладок i, воспринимающих растягивающее усилие:

, , (6)

где n - запас прочности, n = 9 - 11;

B - ширина ленты, мм;

Кр - номинальная прочность тяговых прокладок, Н/мм.

Кр = 100 Н/мм.

4. Тяговый расчет ленточного конвейера

В окончательном расчете мощности электродвигателя тяговое усилие определяют методом «обхода по контуру». Другими словами, методом последовательного определения натяжения тягового элемента в характерных точках трассы конвейера - тяговым расчетом.

Сущность метода заключается в следующем: трассу конвейера разбивают на участки с одинаковым видом сопротивлений перемещения тягового элемента. Причем, начинается расчет с точки его минимального натяжения. Эта величина зависит от типа конвейера, профиля, трассы, вида груза и др. Величину минимального натяжения тягового элемента можно рассчитать, но ею, как правило, задаются: для горизонтальных конвейеров малой длины, имеющих невысокую скорость грузонесущего элемента, усилие минимального натяжения принимают в пределах 0,5 - 1,0 кН.

Трасса, по которой движется тяговой элемент конвейера, как правило, состоит из чередующихся прямолинейных, криволинейных участков и поворотных пунктов. На них и возникают сопротивления движению тягового элемента. Кроме того, сопротивления возникают в местах загрузки и разгрузки.

Основные виды сопротивлений следующие:

сопротивления на прямолинейных участках (холостых и рабочих);

сопротивления, возникающие при огибании отклоняющих роликов и роликовых батарей;

сопротивления при огибании лентой приводных и натяжных барабанов;

сопротивления при загрузке и разгрузке.

Определяем погонную нагрузку (массу) для тягового элемента, для груза и вращающихся (двигающихся) частей конвейеров. К ним относятся ленты, роликоопоры.

Из таблиц принимаем диаметры роликов желобчатых и прямых опор, равными 102 мм; расстояния lp берем:

для рабочей ветви - 1,2 м,

для холостой - 2,4 м.

Масса вращающихся частей по таблице:

желобчатой роликовой опоры равна 16,6 кг,

прямой - 9,2 кг.

Тогда определяем погонную нагрузку

, (7)

для желобчатой роликоопоры кг/м;

для прямых роликоопор кг/м.

Определяем массу груза на 1 м ленты:

, (8)

.

Погонная нагрузка от массы ленты:

(9)

где Вл - ширина ленты, мм;

- толщина прокладки, мм;

= 1,25 мм;

, - толщина обкладки, мм;

= 6 ; = 2 мм ,

д =1,1 400 (1,25+6+2) 10-3 = 4,1 кг/м.

Расчет сопротивлений.

Сопротивления на прямолинейных участках рабочей ветви конвейера:

(10)

l - длина участка, м,

- коэффициент сопротивления движению тягового элемента,

= 0,04;

- угол наклона участка конвейера,

= 13 град.

В формуле знак «+» при движении груза вверх, знак «-» при движении вниз.

При определении сопротивления на холостой ветви конвейера формула принимает вид:

(11)

Сопротивления при огибании лентой поворотного барабана определяем по формуле:

, (12)

где - усилие в набегающей на барабан ветви ленты;

- коэффициенты, зависящие от угла обхвата лентой барабана;

к1=1,05 - 1,06 при ?180о;

Сопротивления при огибании батареи роликовых опор выпуклостью вверх Wбр определяем:

 (13)

где - угол поворота ленты на батарее роликоопор, рад;

- натяжение в точке набегания ленты на батарею роликоопор, Н.

Сопротивления при огибании батареи роликовых опор выпуклостью вниз можно принимать равным нулю.

Сопротивления на участке загрузки.

Эти сопротивления обусловлены сообщением грузу необходимой скорости, а также трением груза о стенки воронки и направляющие борта (если они имеются в месте загрузки):

, (14)

где С2 - коэффициент, учитывающий потери на трение груза о борта принимаем С2 = 1,4.

.

Сопротивления на участке разгрузки. Сопротивления при щитковом сбрасывателе Wщ обуславливаются сдвигом груза с ленты:

, (15)

где С3 - коэффициент сопротивлений, равный 2,7 - 3,6; принимаем С3 = 3,0.

В - ширина ленты, м.

.

Сопротивление движению ленты по роликовым опорам:

, (16)

где dоси - диаметр оси роликоопоры;

dоси = 0,05м;

=0,05-0,1 - коэффициент трения качения в подшипниках;

Dр - диаметр роликоопоры;

Dр= 0,102 мм.

.

После расчета основных видов сопротивлений на различных участках трассы конвейера, их нумеруют, начиная с точки минимального напряжения. Как правило, эта точка располагается в месте сбегания тягового элемента с приводного барабана.

Таким образом, для приведенной схемы, (рисунок й), такой точкой является точка 1.

Основное правило расчета: натяжение в каждой последующей характерной точке трассы Fi+1 равно сумме натяжений в предыдущей точке - Fi и силы сопротивления Wi- (i-1) на участке, расположенном между этими точками.

Рисунок 1 - Сопротивлений на различных участках трассы конвейера

Разбивая трасу конвейера на участки 1…4 и принимая Fнб = Fmin = 1,0 кН, имеем расчет, представленный в таблице.

Таблица 1- Сопротивления участков конвейера

Участки	Вид сопротивлений	Натяжение в последующей точке
1 - 2	Сопротивление на горизонтальном участке нерабочей ветви	F2=F1+W1-2=5880 + 724 = 6604
2 - 3	Сосредоточенное сопротивление при огибании барабана	F3=F2+W2-3= 6604 + 758 = 7362
3	Сопротивление при загрузке	F4=F3+F3-4+П•kгр(Vл-Vгр)= 7362 + 83 = 7445
3 - 4	Сопротивление на горизонтальном участке рабочей ветви	F5= F4+W4 = 7445 + 4262 = 11707

Окончательное выражение для расчета требуемой мощности электродвигателя:

; (17)

.

По каталогу выбираем электродвигатель 4А160S6УЗ с Pд =11,0 кВт; nд = 950 мин-1.

5. Комплектация конвейера и привода

Места расположения приводного и натяжного устройств необходимо обозначить на схеме. Привод целесообразно располагать в конце трассы конвейера. При таком расположении привода в ленте получаются меньшие растягивающие усилия и меньшие сопротивления перемещению груза, что особо важно в конвейерах большой длины и производительности. Натяжные устройства располагаются или в противоположном от привода конца конвейера, или на холостой ветви ленты возле привода (натяжное устройство вертикального типа).

Принимаем ленту: Лента 2Т1 - 400 - 4 - ТК - 100 - 6 - 2 ГОСТ 20 - 1985.

Выбор натяжного устройства.

Для конвейера с шириной ленты 400 мм, длиной 60 м рекомендуют ход натяжного барабана 500 мм.

Выбираем: винтовое натяжное устройство 4032 - 50 -50; диаметр барабана D = 320 мм.



Рисунок 2 - Устройства натяжные винтовые

В = 400 мм; Dб = 320 мм; А = 500 мм; А1 = 690 мм; А2 = 950 мм; А3 = 230 мм;

В1 = 1030 мм; L = 500 мм; L1 = 904 мм; Н = 246 мм; Н1 = 86 мм; Н2 = 40 мм;

Н3 = 175мм.

Приводной барабан 4040 - 60 (d = 45 мм, l = 110 мм)

Рисунок 3 - Барабаны приводные

ленточный конвейер винтовой поворотный

В = 400 мм; Dб = 400 мм; А = 730 мм; А1 = 270 мм; L = 500 мм; L1 = 990 мм; L2 = 557 мм; Н = 195 мм.

Роликоопора желобчатая Ж4020Н.



Рисунок 4 - Роликоопора желобчатая нормальная с углом наклона роликов 20°

В = 400 мм; Dр = 102 мм; А = 620 мм; В1 = 170 мм; L = 660 мм; l = 160 мм; Н = 190 мм; Н1 = 205 мм; Н2 = 235 мм; К = 465 мм.

Роликоопора прямая нижняя П40 - О.

Рисунок 5 - Роликоопора прямая нижняя

В = 400 мм; Dр = 102 мм; А = 620 мм; В1 = 100 мм; L = 660 мм; l1 = 500 мм; Н = 104 мм; Н1 = 155 мм.

Комплектация привода.

Электродвигатель 4А132М4; N = 11,0кВт; n = 1460 об/мин (d = 38 мм, l = 80 мм).

Редуктор Ц2У - 160 i = 18, v = 1,67 м/с; N = 11,0 кВт (dт/х = 55 мм, lт/х = 110 мм; dб/х = 25 мм, lб/х = 60 мм).

Муфта приводного барабана с редуктором 1000 - 50- 1.1 - 55 - 2.1.

Муфта редуктора с эл. двигателем 250 - Т20 - 25 - 1.1 - 38 - 2.1.

Литература

1. СТО 4.2-07- 2014 Система менеджмента качества. Общие требования к построению, изложению и оформлению документов учебной деятельности. - Введ. 09.01.2014. - Красноярск: ИПК СФУ, 2014. - 60с.

2. Механическое оборудование. Методические указания для самостоятельной работы студентов, обучающихся по направлению 270800 - «Строительство» подготовки бакалавров заочной формы обучения / сост. А.П. Прокопьев, Р.Т. Емельянов, Е.С. Турышева. - Электрон. дан. - Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2013.

3. Производственный календарь: база данных содержит сведения о выходных и нерабочих праздничных днях Постановлением правительства РФ. - Москва, 2014.

4. Марон Ф.Л. Справочник по расчетам механизмов подъемно - транспортных машин/ Ф.Л. Марон, А.В. Кузьмин. - Минск: Высшая школа, 1977. - 155с.

5. Зеленский О.В. Справочник по проектированию ленточных конвейеров/ О.В. Зеленский, А.С. Петров. - Москва: Недра, 1986. - 215с.

Размещено на Allbest.ru