Комплексная механизация транспортировки горной массы по наклонному конвейерному штреку до приемного бункера

Рис.1.3 Ролик роликоопоры

Приводной барабан футерован. Резиновая футеровка выполнена методом горячей вулканизации. Применение футеровки позволяет повысить тяговую способность приводного барабана. Футеровка рифленая канавками (см. рис.1.4) при малом собственном износе обеспечивает постоянное значение коэффициента сцепления.

Рис.1.4 Футерованный барабан

Отклоняющие и концевой барабан нефутерованы. Все барабаны - сварной конструкции с выносными опорами и сферическими самоустанавливающимися подшипниками. Крепление на валу осуществляется при помощи призматических шпонок. Корпусы подшипников крепятся к рамам болтами. Для лучшего центрирования ленты нефутерованные барабаны с краев имеют уклон.

Натяжная станция служит для создания в ленте конвейера постоянного по величине натяжения, необходимого для получения на приводном барабане потребной тяговой силы и для ограничения стрелы провеса ленты между роликоопорами. В качестве натяжного барабана используется концевой барабан, установленный вначале конвейера. По заданной планировке галереи конвейера и склада приводная станция расположена на противоположной стороне от привода конвейера. Это не совсем правильно, так как в этом случае из-за динамических нагрузок натяжение холостой ветви может быть ниже минимально допустимого. Но в данном случае невозможно сделать натяжную станцию вблизи привода, так как в том месте расположена зона разгрузки конвейера - склад.

Привод конвейера включает в себя редуктор Ц2Н-500-40-21, приводной асинхронный двигатель 5АМ315S4 мощностью 160 кВт с частотным преобразователем для плавности пуска. Соединение вала электродвигателя с быстроходным валом редуктора осуществляется при помощи упругой муфты с тормозным шкивом. Полумуфта, сидящая на входном валу редуктора, одновременно является тормозным шкивом и снабжена тормозом ТКГ-400. Соединение выходного вала редуктора с валом приводного барабана осуществляется при помощи зубчатой муфты. Все крепления к валам осуществляются посредством призматических шпонок.

На данном конвейере установлены следующие очистные устройства: 1) скребки для очистки барабанов и ленты от частиц налипшего на них материала.

2) Плужковый сбрасыватель для удаления с холостой ветви ленты грязи и посторонних предметов, оставленных на ней, например, во время ремонта (ставится перед концевым барабаном).

Элементы контроля. К устройствам безопасной работы конвейера относится тормоз, уменьшающий выбег рабочего элемента при выключении двигателя и препятствующий обратному ходу ленты под действием массы груза.

В конструкции конвейере предусмотрены устройства, предупреждающие переполнение пересыпных бункеров и лотков. Это датчик завала желоба. Также имеются устройства, предохраняющие ленту от воспламенения, схода на сторону, обрыва.

Контроль скорости движения ленты осуществляется посредством датчика скорости типа УПДС-22, работающего совместно с реле скорости ВИРС-2М. Датчик скорости устанавливается над холостой ветвью ленты, с поверхностью которой непосредственно контактирует ролик датчика. Контроль скорости движения ленты предусматривается с целью выявления пробуксовки ленты на приводном барабане. При нормальной работе ролик датчика скорости вращается с определенным числом оборотов. В случае пробуксовки ленты или ее обрыва, скорость вращения ролика падает. Последнее используется как импульс, вызывающий срабатывание реле и отключение двигателя.

Контроль схода ленты осуществляется посредством устройства от схода ленты на сторону. Оно состоит из дефлекторного ролика и конечного выключателя и крепится к раме конвейера. Конечный выключатель включен в схему управления таким образом, что при смещении ленты в сторону она соприкасается с роликом, воздействует на него, что приводит к срабатыванию выключателя и отключению привода конвейера.

Аварийное отключение двигателя конвейера производится при необходимости устройством выключающим канатным ВК-100-20.

Вдоль трассы конвейера на определенном расстоянии друг от друга (через каждые 50 м) установлены конечные выключатели.

К рычагам конечных выключателей прикреплены канаты, протянутые вдоль конвейера. Для аварийной остановки конвейера необходимо дернуть за канат, в результате чего сработает конечный выключатель и конвейер остановится.

Контроль продольного пореза ленты осуществляется в месте загрузки конвейера.

Непосредственно под лентой между роликоопорами загрузочной части и на расстоянии 20м от загрузочной части устанавливаются датчики продольного пореза ленты.

Датчик состоит из ряда параллельно расположенных с зазором стержней, которые в торцах чередуясь, соединены с положительными или отрицательными клеммами цепи. В случае пореза ленты, уголь, просыпаясь на стержни датчика, замыкает электрическую цепь, в результате чего конвейер останавливается.

1.2 Тяговый расчет конвейера

1.2.1 Исходные данные

Тип конвейера - стационарный, разгрузка плужковыми сбрасывателями.

Угол наклона конвейера -в= 9°.

Транспортируемый груз - руда апатитная.

Суточная работа конвейера составляет 2 смены по 7 часов.

Условия работы - средние: отапливаемое помещение, небольшое количество абразивной пыли, временами влажный воздух, средние освещенность и доступность для обслуживания; работает в закрытом помещении.

Угол естественного откоса

В покое - цп = 40°.

В движении- цД = 15°.

Производительность - 850 т/час.

Длина конвейера - 770 м.

Высота подъема конвейера 68,5 м.

Ширина ленты конвейера - 1000 м.

Объемная масса груза - с= 2,00 т/м3.

Гранулометрический состав груза - 0-200 мм.

Климатическое исполнение и категория размещения оборудования по ГОСТ 15150-69.

1.2.2 Определение ширины ленты

Для заданного типа конвейеров ширина ленты не должна превышать 1200 мм. Это обеспечит более компактную колею для тележек конвейера.

Скорость движения ленты, с учетом того, что работа ведется с малоабразивным среднекусковым грузом, может быть принята V = 2м/с.

В соответствии с ГОСТ 22644-77 скорость ленты х (м/с) должна выбираться из следующего ряда нормальных чисел: 0,5; 0,63; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3.

Допускается отклонение от указанных числовых значений в пределах 10%.

Таблица 1 наибольших допустимых скоростей ленты

Ширина ленты определяется из условий оптимального заполнения формы поперечного сечения верхней ветви по формуле

, где

С - коэф., зависящий от угла в наклона конвейера к горизонту, угла естественного откоса груза в покое и желобчатости ленты.

Таблица 2 значений коэф. С

Примечание: Коэф. С для плоских лент в два раза меньше, чем для лент с роликоопорами, имеющими =20°.

= 0,8

Проверяем полученную ширину ленты по гранулометрическому составу:

;

В соответствии со стандартом и ТЗ принимаем ширину ленты равной B = 1000м.

1.2.3 Определение параметров роликоопор и расчет распределенных масс.

После уточнения значений В и V определим шаг расстановки роликоопор lр , тип и диаметр роликов Dp, массу их вращающихся частей на нагруженной Gp и порожней Gp/ ветвях конвейера. По данным «Союзпроммеханизации» (см. табл. 1.1), выбираем необходимые ролики, для ленты шириной В=1000 мм. Значения , , ,

Таблица 3

Рекомендуемые «Союзпроммеханизацией» расстановки роликоопор для конвейера с шириной ленты В=1000 мм:

· для верхней ветви = 1000 мм;

· для нижней ветви = 3000 мм.

Исходя из этого линейные нагрузки и для роликоопор подбираем по таблице 1.2.

Значения и

Таблица 4

Расстояние между амортизирующими роликоопорами в зоне загрузочного устройства определяется по формуле:

Принимаем

По данным «Союзпроммеханизации» средняя линейная нагрузка от массы резинотросовой ленты при ее ширине В=1000мм:

.

Распределенная масса транспортируемого груза:

.

1.2.4 Выбор коэффициентов и определение местных сил сопротивления движению ленты

При эксплуатации в средних условиях коэффициенты сопротивления на рядовых роликоопорах для верхней (рабочей ветви) p =0,025, для нижней х = 0,022. Коэффициент сопротивления передвижению ленты на отклоняющих барабанах, установленных на подшипниках качения: п1 = п2 = 0,03. Коэффициент сопротивления передвижению ленты на приводном барабане п3 = 0,03. Коэффициент сопротивления передвижению ленты на натяжном барабане с углом поворота 180: н = 0,06.

Сила сопротивления в пункте загрузки:

,

где fл = 0,63, fб = 0,5 - коэффициенты внешнего трения груза по резиновой ленте и по стальным бортам соответственно [2];

V1 = 1,0м/с - проекция составляющей средней скорости струи материала на направление ленты;

kб - коэффициент бокового давления груза на бортовые направляющие.

,

где

Сила сопротивления перемещению ленты на очистном устройстве:

,

где - удельная сила сопротивления очистительного устройства, отнесенная к единице ширины рабочего элемента В (принятое значение для скребков и очистительных плужков).

Сила сопротивления плужкового сбрасывателя:

,

где - эмпирический коэффициент.

1.2.5 Определение точек с наименьшим натяжением ленты. Тяговый расчет

Необходимость определения точек с наименьшим натяжением ленты связана с характером проектного расчета, предусматривающего выявление значения тягового коэффициента e и схемы фрикционного привода.

Рис. 1.5 Схема трассы конвейера

Для нижней ветви ленты наименьшее натяжение может быть в точках 2 и 7. Производим проверку:

,

Следовательно, .

Из условия ограничения стрелы провеса для нижней ветви ленты находим:

Принимаем Н.

Определим натяжения в отдельных точках трассы конвейера.

;

Из условия ограничения стрелы провеса для рабочей ветви ленты находим:

Так как S11=10301.84 < Spmin=14420,7 , то принимаем S11=14420,7 Н в качестве исходного значения.

Тяговый расчет:

Для определения натяжения на нижней ветви ленты произведем обход трассы против направления движения ленты:

;

1.2.6 Определение тягового коэффициента, схемы фрикционного привода и мощности двигателя

Из формулы

,

где kсц = 1,3 - коэффициент запаса сцепления.

Получаем

Для средних условий работы в сухом помещении на футерованном резиной барабане (состояние соприкасающихся поверхностей барабана и ленты - пыльные) 0 = 0,45 и тогда

;

Такой угол обхвата (до б ? 230°)можно получить на однобарабанном приводе с помощью дополнительного отклоняющего барабана (см. рис. 1.6).

Рис. 1.6 Однобарабанный привод с отклоняющим барабаном

Определяем необходимую мощность привода:

Выбираем асинхронный двигатель 5АМ315S4 мощностью и частотой вращения

1.2.7 Диаграмма изменений натяжений в ленте

По полученным данным строим диаграмму изменения натяжений в ленте (рис. 1.3).

Рис. 1.7 Диаграмма изменений натяжений в ленте

Тяговое усилие привода:

1.3 Выбор редуктора и компоновка привода.

В соответствии с полученной в п. 1.2.6 потребной мощностью привода выбираем двигатель 5АМ315S4 со следующими характеристиками:

На тихоходном валу редуктора будет момент, равный:

,

где:

D=1,04 м - диаметр приводного барабана.

Выбор редуктора осуществляется по мощности и скорости вращения тихоходного вала. Она вычисляется, исходя из скорости полотна.

- скорость полотна;

; ;

; ;

.

Тогда, передаточное отношение редуктора:

.

По каталогу выбираем цилиндрический двухступенчатый редуктор Ц2Н-500-40-21 горизонтального типа.

- крутящий момент на тихоходном валу редуктора;

- передаточное число редуктора;

- допускаемая радиальная консольная нагрузка на быстроходном валу;

- допускаемая радиальная консольная нагрузка на тихоходном валу;

- масса редуктора.

Отклонение от требуемого передаточного отношения составит:

,

что является допустимым.

Проверяем редуктор по моменту:

Требуемый момент:,

что является меньше допустимого момента на тихоходном валу редуктора равного 40000 Н·м, значит редуктор подходит.

Ввиду того, что действуют относительно небольшие моменты, применяем односторонний привод. С целью облегчения сборки выбираем редуктор навесного типа. Двигатель и редуктор устанавливаются на специальное бетонное основание в галерее конвейера, так как имеют большую массу (масса только редуктора составляет 2100 кг).

1.4 Выбор соединительных муфт

Муфты выбирают по каталогам по крутящему моменту.

Для соединения вала редуктора с валом приводного барабана выбираем зубчатую муфту. Такая муфта хорошо компенсирует возможные неточности монтажа и может передавать большие крутящие моменты.

Передаваемый вращающий момент зубчатой муфты будет определяться по формуле [4]:

где:

- коэффициент запаса прочности;

- крутящий момент на тихоходном валу редуктора;

- допускаемый вращающий момент, который способна передать муфта.

Следовательно:

Выбираем по каталогу зубчатую муфту 1-63000-180-1-170-У3 ГОСТ 5006-83 со следующими параметрами:

- допускаемый вращающий момент, который способна передать муфта;

- диаметр посадочного отверстия правой полумуфты;

1 - исполнение полумуфт;

- диаметр посадочного отверстия левой полумуфты;

У3 - климатическое исполнение категории 3.

Для соединения вала двигателя с быстроходным валом редуктора выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую (МУВП) с тормозным шкивом.

Передаваемый вращающий момент МУВП будет определяться по формуле [4]:

где:

- коэффициент запаса прочности;

-

крутящий момент на быстроходном валу редуктора;

- допускаемый вращающий момент, который способна передать муфта.

Следовательно:

Из таблиц [3] по ГОСТ 21424-93 выбираем муфту 2000-90-I.1/Т400-90- I.1.У3 со следующими параметрами:

- допускаемый вращающий момент, который способна передать муфта;

- диаметр посадочного отверстия;

- диаметр тормозного шкива;

- ширина тормозного шкива.

1.5 Выбор тормоза

Тормоз для наклонных конвейеров выбирают по тормозному моменту на валу электродвигателя. Так как проектируемый конвейер имеет горизонтальные и пологонаклонные участки, наибольшая опасность самопроизвольного обратного хода его рабочего элемента возникает при загрузке только крутонаклонного участка, поскольку тормозящее действие порожних горизонтальных и пологонаклонных участков меньше, чем загруженных.

Тормозной момент для таких конвейеров определяют по формуле [5]:

;

где:

К2,5 - коэффициент запаса торможения [5];

- расчетный момент при торможении. Определяется по формуле [1]:

где:

- номинальный диаметр барабана, измеренный по средней линии ленты;

- коэффициент, учитывающий возможное снижение сил сопротивления трению;

- тормозной КПД передаточного механизма привода. Определяется как:

;

- КПД приводного элемента;

-

КПД передачи от двигателя к приводному валу;

- КПД редуктора; - КПД муфты;

- КПД число муфт в приводе;

- КПД дополнительных элементов (вала и т.д.);

- передаточное число передачи от двигателя к приводному валу;

- распределенная масса груза;

- высота подъема груза на наклонном участке конвейера;

- сила сопротивления на криволинейном участке;

- суммарная длина по горизонтали всех горизонтальных и пологонаклонных участков;

щp=0,025 - коэффициент сопротивления.

Подставляя все известные величины в формулу, получаем:

Следовательно:

Выбираем колодочный тормоз с приводом от электрогидравлического толкателя [4] ТКГ-400 со следующими техническими характеристиками:

- наибольший тормозной момент;

- диаметр тормозного шкива;

мм - наибольший отход колодки;

ТГМ-80 - тип толкателя;

- ход штока;

- масса тормоза.

Пружина выбранного тормоза регулируется на расчётный тормозной момент:

Расчет поджатия пружины д тормоза для обеспечения нужного тормозного момента. Выбираем по таблице [4] пружину № 398 по ГОСТ 13767-68 со следующими характеристиками:

- диаметр проволоки пружины;

Dпр=40 мм - диаметр пружины;

z=24,89 кгс/мм - жесткость пружины;

- длина пружины.

1.6 Пуск ленточного конвейера

Время пуска конвейера целесообразно сравнивать со временем распространения упругой волны деформации от привода их хвостовой части. Выполнение этого условия ограничивает ускорение при пуске значением:

,

где 0,8 - численный коэффициент для конвейеров длиной менее 300м;

п = 0,03 1,2 = 0,036 - коэффициент сопротивления движению ленты при пуске;

LП = 425 м - длина конвейера по контуру трассы;

= 0,02 - относительное удлинение ленты.

Ещё одно ограничение на ускорение ленты при пуске вводят для обеспечения устойчивости груза на ленте при пуске:

Принимаем ускорение при пуске равным jп = 0,35м/сІ.

Тогда время пуска составит:

Принято считать, что пуск осуществляется с постоянным ускорением. В этом случае натяжения набегающей и сбегающей ветвей для горизонтального конвейера при пуске:

,

где Sн.у. = 45908,9H - предварительное натяжение ленты, создаваемое натяжным устройством;

mр - масса поступательно движущихся и приведенных к ленте вращающихся частей для рабочей ветви;

Wр.п. - статическая сила сопротивления движению ленты при пуске на рабочей ветви ленты.

где kи = 0,9 - коэффициент инерции, учитывающий несовпадение среднего диаметра распределения массы вращающихся частей роликов с их наружным диаметром;

L0 = 20м - расстояние между концевыми барабанами.

здесь kоб = 1,5 - обобщенный коэффициент для длины конвейера 200 м;

р.п. = 1,2р = 1,2 0,025 = 0,03 - коэффициент сопротивления при пуске рабочей ветви.

,

где mх - масса поступательно движущихся и приведенных к ленте вращающихся частей для рабочей ветви; Wх.п. - статическая сила сопротивления движению ленты при пуске на рабочей ветви ленты.

здесь р.п. = 1,2х = 1,2 0,022 = 0,026 - коэффициент сопротивления при пуске рабочей ветви.

Выражение для определения пускового момента:

,

где = момент инерции вращающихся на валу электродвигателя масс

;

;

-

угловое ускорение вала электродвигателя при пуске;

u0 - передаточное число привода;

0 - КПД передач привода.

Подставляя значения в формулу, определяем значение пускового момента:

Номинальный момент на валу электродвигателя:

Средний пусковой момент электродвигателя:

Определяем фактическое время пуска:

Тогда фактическое ускорение при пуске:

,

что превышает предварительно принятое в расчетах и не удовлетворяет одному из условий, поставленным в начале расчета. Но в нашем случае это не является критичным, так как конвейер содержит систему ПЧ-АД. Она обеспечивает формирование начальной механической характеристики с начальным пусковым моментом Мп меньше по значению начального момента сопротивления Мс, что позволяет, согласно уравнению

, т. е. Мп<Мс => n=0,

обеспечивается выборка люфтов и натяжения ленты конвейера, т. е. улучшается динамика пуска.

1.8 Торможение ленточного конвейера

Принимаем замедление при торможении равным 0,24м/сІ. Тогда время торможения:

Принимая, что торможение, как и пуск, осуществляется с постоянным замедлением, определяем натяжения набегающей и сбегающей ветвей для горизонтального конвейера при торможении:

,

где Wр.т. - статическая сила сопротивления перемещению ленты на рабочей ветви конвейера при торможении.

,

где Wх.т. - статическая сила сопротивления перемещению ленты на холостой ветви для горизонтального конвейера при торможении.

Далее определяем тормозной момент:

При торможении с передачей энергии к барабану:

При торможении с передачей энергии от барабана:

Определяем модуль силы инерции поступательно движущихся частей конвейера:

Суммарная сила сопротивления движению ленты при торможении:

Определяем разность:

,значит,

крутящий момент передается приводом в сторону барабана при пуске и торможении.

Фактическое время торможения ленты при торможении с передачей энергии к барабану:

Тогда фактическое ускорение при торможении:

,

Время торможения получилось меньше, чем принято в расчете. Для обеспечения требуемого времени торможения, а, следовательно, и замедления при торможении, также используем систему ПЧ-АД.

1.9 Выбор и расчет натяжного устройства

Тип натяжного устройства и длину хода натяжного барабана определяем в зависимости от схемы трассы конвейера, полной длины конвейера типа ленты, а также места расположения натяжного устройства. Необходимо иметь в виду, что уменьшение длины хода натяжного устройства по сравнению с расчётным резко усложняет и удорожает эксплуатацию и ремонт лент. То же можно сказать и о массе груза грузовых натяжных устройств. Увеличение массы грузов сверх необходимого резко ухудшает условия работы ленты и её стыков. Недостаточная масса груза вызывает проскальзывание ленты на приводном барабане, что способствует интенсивному изнашиванию ленты.

Грузовое тележечное натяжное устройство состоит из натяжной тележки и грузового устройства. Натяжную тележку выбираем по типоразмеру конвейера.

Грузовые устройства характеризуются наибольшим усилием, создаваемым устройством . Выбор грузового устройства производится по расчётному усилию грузового устройства , или необходимой массе груза , или необходимому числу грузов . При этом необходимо соблюдать условия: ? , или ? , или ? .

Необходимое расчётное усилие грузового устройства с учётом пускового режима с достаточной точностью определяют по следующим формулам:

для наклонного конвейера с приводом в головной части

=2,7-(+ )g;

.

Или

где

- нагрузка (кг) от массы натяжного барабана с ходовым устройством;

- угол наклона участка конвейера на котором расположено натяжное устройство, град .

Если полученное расчётом усилие нельзя обеспечить грузовым устройством без полиспаста, то выбирают устройство с полиспастом.

Для грузового устройства с полиспастом масса груза определяется по формуле

, где

- кратность полиспаста.

Выбираем двухгирляндное грузовое натяжное устройство с общей массой грузов 4680 кг; общее количество грузов 52 шт. (каждый груз массой 90кг). Полный ход натяжного барабана определяется по формуле

= + , где

- длина рабочего хода натяжного барабана, вызванная удлинением ленты (упругим и остаточным), м ;

Как правило, полный ход натяжного барабана принимается равным не менее 2 % от длины конвейера.

Для резинотканевых лент = (0,02 ч 0,025)L =(0,02ч0,025)·201,5=4,03ч5,04 , где

L=201,5 длина конвейера (м).

- длина рабочего хода натяжного барабана, необходимая для выполнения стыковки ленты, м.

.

1.10 Выбор каната и диаметра блоков для грузового натяжного устройства

Размер каната выбирается из соотношения:

, где

- коэффициент запаса прочности, принимаемый в зависимости от назначения каната и группы режима работы механизма. Для средних условий работы [10].

- разрывная нагрузка каната в целом, стандартизированная для различных конструкций каната, диаметров и пределов прочности материала проволок.

- максимальное усилие в канате от веса грузов натяжного устройства:

, где

- масса грузов,

=1 - кратность полиспаста,

= 0,98 - КПД механизма,

=3 - число обводных блоков.

Таким образом, .

.

Выбираем тип каната ЛК-О конструкции 619(1+9+9)+ 1 о.с. ГОСТ 3077-80. Далее выбираем типоразмер каната. Канат 11,5-Г-I-Н-1570 ГОСТ 3077-80 имеет параметры: , , ; назначение каната - грузовое, марка проволоки - I, маркировочная группа - 1570 МПа, вид покрытия проволоки - оцинкованная, способ свивки каната - нераскручивающийся.

Определение диаметра блока

Для уменьшения изгиба каната при его выборе должно быть соблюдено соотношение между диаметром каната и диаметром блока и барабана:

,

где = 12 [4]- расчётный коэффициент, ограничивающий изгиб, принимаемый по нормам Госгортехнадзора в зависимости от типа грузоподъёмной машины и группы режима работы.

Таким образом,

диаметр блока ,

Принимаем .

1.11 Определение параметров приводного и концевого барабанов

1.11.1 Определение размеров барабанов и давления, действующего на барабан от ленты

Длина барабанов принимается одинаковой и равной [1]:

L= B + (150…200) мм = 1400 + (150…200) мм =(1450…1600) мм.

Принимаем L=1600 мм.

Диаметры приводного и концевого барабанов выбирают в зависимости от числа прокладок ленты, которая испытывает на барабанах значительные изгибные напряжения.

Для резинотканевых лент [1]:

Принимаем диаметр концевого барабана равным по ГОСТ 44644-77 [2], а диаметр приводного барабана равным . Приводной барабан футерованный с бочкообразным ободом.

Выбранный диаметр приводного барабана проверяют по действующему давлению ленты на поверхность барабана , которое не должно превышать допускаемого .

Действующее давление определяют по формуле [2]:

где:

б=213,7? - угол обхвата лентой барабана;

В=1400 мм - ширина ленты.

Допускаемое давление на поверхность приводного барабана для резинотканевых лент [2]:

.

Следовательно, диаметр приводного барабана выбран верно.

1.11.2 Определение толщины стенок барабанов

Выбираем приводной и концевой барабаны сварной конструкции. Материал барабанов ВСт3сп - сталь по ГОСТ 380-71 [7].

Толщину стенки сварного барабана принимают [6]:

где:

- толщина стенки литого барабана.

Для приводного барабана получаем:

;

Принимаем толщину стенки концевого и приводного барабана П =12 мм.

1.11.3 Проверка на прочность шпоночного соединения приводного барабана

Основным фактором, действующим на шпонку, является упругопластическое сжатие в зоне контакта (рис. 1.8). Вследствие этого, проводится условный расчет на смятие.

Рис. 1.8 Шпоночное соединение

Если принять для упрощения, что напряжения в зоне контакта шпонки и вала распределены равномерно и плечо равнодействующей этих напряжений равно половине диаметра вала, то средние контактные напряжения, то есть напряжения смятия, вызывающие смятие рабочих граней, будут равны [8]:

;

где:

вращающий момент на валу;

d=200 мм диаметр вала;

lp рабочая длина шпонки.

Параметры шпонки по ГОСТ 23360-78:

b = 40 мм ширина шпонки;

h=22 мм высота шпонки;

k = 0,47? h=0,47?22=10,34 мм глубина врезания шпонки в ступицу.

=>, Находим рабочую длину шпонки [8]:

,

где:

[см ]= 150 Н/мм2 - допускаемое напряжение смятия шпонки.

Окончательная длина шпонки [6]:

l = lр + b=286+40=326 мм.

Принимаем L =340 мм из рекомендуемого ряда Ra20.

Коэффициент запаса прочности по смятию шпонки [8]:

= .

Следовательно, шпонка 40х22х340 по ГОСТ 23360-78 удовлетворяет требованиям прочности.

1.12 Расчет подшипников роликоопор

Подшипники роликов следует рассчитывать по наиболее нагруженному горизонтальному ролику, так как в данном конвейере применяются трехроликовые опоры. Для упрощения решения задачи рассматриваем ленту, как гибкий с неизменным поперечным сечением элемент, растянутый на каждом участке постоянной силой и не работающего на изгиб.

Выбраны подшипники средней серии №305.

На подшипники роликов также действует вес вращающихся частей с обечайкой:

В принятых методиках расчета для определения нагрузки на ролики и статической радиальной нагрузки на его подшипники пользуются упрощенными зависимостями:

Кроме того, при поперечном смещении ленты на один из подшипников, в зависимости от направления смещения действует осевая сила Т. Её можно определить по приближенной зависимости:

где fл = 0,3 - коэффициент внешнего трения ленты о ролик;

= 5 - угол перекоса ленты, при котором Т имеет максимальное значение.

Рис. 1.9 Схема для определения радиальной и осевой нагрузки на подшипники ролика

Далее определяем условную нагрузку на подшипники:

Здесь R = (N + NR + Gp) = (1458,6 + 793,4 + 129,5) = 2381,5 Н

- радиальная нагрузка на подшипник;

А=Т - осевая нагрузка на подшипник;

Кк = 1,2 - кинематический коэффициент;

m = 1,5 - коэффициент приведения осевой нагрузки к эквивалентной ей радиальной нагрузке для однорядных радиальных шарикоподшипников;

K = 1,2 - коэффициент динамичности нагрузки;

KТ = 1 - температурный коэффициент.

Должно выполнятся условие:

Тогда

Условие выполняется для принятых подшипников средней серии №305.

Расчетный ресурс подшипника [2]:

где -

частота вращения роликов;

h = 5000 ч - требуемый срок службы подшипников;

а1=1 - вероятность безотказной работы;

а23=0,7 - обычные условия применения;

к=3 - шариковый подшипник.

В роликах данной конструкции применены шариковые однорядные радиальные подшипники средней серии №305. По расчету получили значение ресурса большее требуемого, значит, срок службы подшипников будет больше предполагаемого.

1.13 Загрузка и разгрузка конвейера

Загрузка конвейера осуществляется через загрузочное устройство в начале конвейера, промежуточная разгрузка происходит посредством двухсторонних плужковых сбрасывателей, рассредоточенных по всей длине конвейера (в шести точках) и с приводного барабана при помощи разгрузочной коробки.

Плужковые сбрасыватели неподвижны.

Концевая разгрузка.

Для того, чтобы обеспечить нормальную концевую разгрузку с точным попаданием груза в бункеры применяются разгрузочные коробки. Для предотвращения быстрого разрушения передней стенки коробки, о которую ударяет струя сбрасываемого груза устанавливаем сменный отбойный щит из износостойкой стали или толстого листа технической резины.

Определяем расстояние от центра барабана до полюса разгрузки:

Далее определяем толщину слоя груза в середине ленты. Предполагаем, что в поперечном сечении груз представляет собой равнобедренный треугольник. Тогда его высота - hсл. Зная распределенную массу и насыпную плотность груза, определяем объем груза на метр ленты:

Из объема груза на метр ленты, равного:

,

определяем толщину слоя груза в середине ленты:

Рассчитанное значение расстояния от центра барабана до полюса находится над верхней границей слоя груза. Для того, чтобы правильно установить отбойный щит, строят траектории полета груза при сбрасывании его с барабана. Построение ведется в косоугольных координатах.

Промежуточная разгрузка.

Плужковые сбрасыватели (см. рис.1.10) предназначены для разгрузки конвейеров с шириной ленты 800-2000 мм сыпучего материала с объемной массой до 2 т/м3 при скорости движения ленты до 2 м/с.

Рис. 1.10 Схема двухстороннего плужкового сбрасывателя

Сбрасывание материала с ленты на сторону осуществляется двумя плужками - сбрасывающим и зачищающим. Угол сброса ( угол между плужками и продольной осью конвейера) для двухстороннего сбрасывателя принят 30°.

Сбрасывающий плужок выполнен сварным металлическим, он устанавливается над лентой с зазором 5-10 мм. Его основным элементом является стальной щит, имеющий в верхней части отражатель, предохраняющий от пересыпки материала через плужок.

Зачищающий плужок, предназначенный для подборки и сброса с ленты мелких фракций, устанавливается без зазора. К его нижней части крепится резиновая пластина, которая заменяется по мере ее износа. Прижатие зачищающего плужка к ленте обеспечивается его собственным весом.

Оба плужка смонтированы на валу, расположенном перпендикулярно оси конвейера. В рабочем состоянии сбрасывающий плужок удерживается цепью, а зачищающий опирается на ленту. В нерабочем состоянии перевод плужков осуществляется исполнительным механизмом, который через систему рычагов поднимает зачищающий плужок. При подъеме зачищающий плужок упирается в сбрасывающий и поднимает его.

Разгрузка материала производится на столе при опущенных плужках и при выположенной ленте.

Стол устанавливается на уровне обода барабана за нормальной желобчатой роликоопорой (по ходу ленты) на расстоянии их шага.

Когда не происходит сбрасывание материала, плужки подняты в крайнее верхнее положение, при этом поворотные ролики, расположенные по краям стола разворачиваются на 20° и придают ленте в зоне стола желобчатую форму.

Поворотные ролики одним концом попарно закреплены на двух валах, параллельных оси конвейера. К другому концу крепится система рычагов для лент шириной 1400-2000 мм.

Для уменьшения мощности исполнительного механизма в плужковых сбрасывателях для лент с шириной В=1400-2000 мм применены торсионы, которые воспринимают часть нагрузки от веса поворотных роликов и плужков.

В средней части стола установлены прямые ролики.

Регулировку хода плужков обеспечивают исполнительные механизмы, благодаря наличию встроенных конечных выключателей.

В качестве привода в проекте применены исполнительные механизмы типа МЭО-4000 (возможно применение пневмоцилиндров).

По данным «Союзпроммеханизации» расчетные значения различных нагрузок и характеристики для двухстороннего плужкового сбрасывателя при ширине ленты В=1400 мм приведены в таблице 1.3.

Значения нагрузок и характеристики для двухстороннего плужкового сбрасывателя при ширине ленты В=1400 мм

Таблица 5

Торсионы изготовлены из стали 60С2 ГОСТ 14959-79 со следующими характеристиками: - допускаемое напряжение при кручении [фкр]=22000 Н/см2;

- допускаемое напряжение при смятии у = 6700 Н/см2.

Исполнительный электрический однооборотный механизм МЭО-4000 для конвейера с шириной ленты В= 1400 мм имеет следующие характеристики: - номинальный крутящий момент 4000 Н·м;