Ревина И.В. Расчет транспортных машин. Конвейеры - файл n1.docx

приобрести
Ревина И.В. Расчет транспортных машин. Конвейеры
скачать (302.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx320kb.28.03.2011 12:48скачать

n1.docx

  1   2   3







Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»

РАСЧЕТ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН

кОНВЕЙЕРЫ
Методические указания к практическим занятиям

Омск

Издательство ОмГТУ

2011

Составители: И. В. Ревина, В.С. Сердюк

В методических указаниях описаны назначение, принцип действия, конструкции транспортных машин. Рассмотрены их примеры расчета.

Предназначены для студентов вузов, обучающихся по специальностям 280102 «Безопасность технологических процессов и производств», 280103 «Защита в ЧС», 280104 «Пожарная безопасность».
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Омского государственного технического университета



© ГОУ ВПО «Омский государственный

технический университет», 2011

ВВЕДЕНИЕ
Машины и оборудование, предназначенные для перемещения насыпных грузов непрерывным потоком, а штучных грузов – с определенным интервалом, называют транспортирующими машинами непрерывного действия. Они занимают ведущее место среди подъемно-транспортных средств различного назначения. Характерной особенностью этих машин является то, что их загрузка и разгрузка происходят без остановки при непрерывном движении рабочего органа.

Транспортирующие машины применяют в качестве транспортных средств на заводах, фабриках, в горнодобывающей промышленности, строительстве, сельскохозяйственном производстве и других отраслях для перемещения различных насыпных (уголь, руда, агломерат, цемент, песок, щебень, гравий, грунт, зерно и т. п.) и штучных (кирпич, пиломатериалы, бревна, трубы, прокатные балки, слитки, детали машин и др.) грузов.

Машины непрерывного транспорта являются основой комплексной механизации погрузочно-разгрузочных и производственных процессов, повышающих производительность труда и эффективность производства.

В поточном и гибком автоматизированном производствах (ГАП) транспортирующие машины являются составной частью основного технологического оборудования, от которого во многом зависит работа всего предприятия. Они позволяют целесообразно организовать поточные механизированные и автоматизированные производственные процессы.

Транспортирующие машины можно разделить на три класса: конвейеры, пневматические установки и гидравлические установки. По конструктивному признаку рабочего органа конвейеры делят на две основные группы: конвейеры с гибким тяговым органом и без гибкого тягового органа.

К конвейерам с гибким тяговым органом относятся: ленточные; цепные пластинчатые; скребковые; ковшовые; элеваторы ленточные, цепные
и др.

К конвейерам без гибкого тягового органа относятся: винтовые; роликовые; инерционные.


  1. ЛЕНТОЧНЫЕ КОНВЕЙЕРЫ


Ленточные конвейеры предназначены для непрерывного перемещения насыпных и мелкоштучных грузов в горизонтальном, наклонном и вертикальном направлениях. Они нашли широкое применение во всех отраслях народного хозяйства, промышленности, сельском хозяйстве, в горнодобывающей, металлургической промышленности и пр. благодаря своим достоинствам:

– непрерывность транспортировки, способствующая повышению производительности машин, которые работают в комплексе с ленточными конвейерами;

– простота конструкции, надежность в работе и удобство обслуживания;

– возможность полной автоматизации с применением средств регулирования и контроля;

– возможность транспортирования грузов при углах наклона до 24°,
а специальными конвейерами – до 90°, что значительно сокращает транспортные коммуникации по сравнению с другими видами транспорта;

– возможность разгрузки перемещаемого груза в любом месте трассы конвейера.

Недостатки ленточных конвейеров: большая стоимость и недостаточная долговечность ленты, невозможность транспортирования грузов высокой температуры, липких, острокромочных и др.

Конвейерная установка состоит из приводной станции, каркаса, натяжного приспособления и транспортирующего устройства, служащего одновременно тяговым и несущим органом конвейера.

В качестве транспортирующего устройства применяется прорезиненная хлопчатобумажная или брезентовая лента и т.д. шириной от 400 до 700 мм, натянутая на два барабана (рис. 1, а). Один барабан сообщает ленте движение, а другой создает натяжение ее между барабанами. Кроме того, в качестве тягового элемента применяют и втулочно-роликовую цепь с укрепленными на ней люльками (рис. 1, б).

Наиболее широкое применение находит комбинированное транспортирующее устройство, состоящее из цепи и брезентовой ленты (рис. 1, в). Цепь располагается посередине ленты и поддерживается прикрепленными к цепи прутками. Концы прутков лежат на опорной части каркаса конвейера, по которой перемещается лента. Как правило, применяют втулочно-роликовую цепь с шагом 38 мм. Цепь надевают на звездочку 1, по обе стороны от которой имеются два свободно вращающихся барабана 2, поддерживающие ленту. Границы рабочего гнезда ленты разделяются деревянными перегородками, поддерживающими ленту в направляющих опорах. Транспортная лента может состоять из отдельных пластин. В этом случае приводные звездочки имеют форму шестигранников.

Приводная станция конвейера (рис. 1, г) состоит из электродвигателя 3, вариатора (регулятора) скорости 5, редуктора 2, вала приводного барабана с ведущими звездочками 1. Электродвигатель соединен с вариатором скорости клиноременной передачей 4. Вариатор 5 связан с редуктором муфтой, а вал приводного барабана – зубчатой передачей. Скорость движения транспортной ленты определяется технологическими требованиями и зависит от вида выпускаемых изделий или среднерасчетного такта процесса.









а)

б)






г)





в)


Рис. 1. Основные узлы конвейера


    1. . Расчет привода конвейера


Расчет привода конвейера включает определение общего передаточного отношения и мощности приводного электродвигателя.

Для определения общего передаточного отношения от двигателя к приводному барабану необходимо знать диаметр приводного барабана Dб и скорость движения v транспортирующей ленты конвейера. По заданным или выбранным значениям линейной скорости ленты и диаметра приводного барабана (или звездочки) определяют частоту вращения приводного барабана (в об/мин).

, (1)

где v выражается в м/мин, a Dб – в м.

Общее передаточное отношение приводной станции определяется

iобщ = пдв/nб, (2)

где nдв – частота вращения приводного двигателя в об/мин.

Общий КПД при последовательном соединении механизмов равен произведению КПД отдельных механизмов:

?общ = ?рем?вар?ред?зуб?б, (3)

где ?рем = 0,95; ?вар = 0,95; ?ред = 0,450,49; ?зуб = 0,97; ?б = 0,98 – КПД ременной передачи, вариатора, червячного редуктора, зубчатой передачи и приводного барабана соответственно.

Мощность приводного двигателя станции конвейера определяют
по формуле

(4)

где Wо – расчетное тяговое усилие конвейера, Н; v – линейная скорость конвейера, м/мин; ?общ – общий КПД передаточных механизмов.

Тяговое усилие получают по формуле

Wо = SнбScб+Wб, (5)

где Sнб – натяжение ленты в точке набегания на приводной барабан
(по рис. 1, а Sнб = S4); Scб – натяжение ленты в точке сбегания с приводного барабана (по рис. 1, а Sсб = S1); Wб – сопротивление приводного барабана.


Сопротивление приводного барабана принимают равным 3…5 % от суммы сил натяжения набегающей и сбегающей ветвей, т. е.

Wб = (0,030,05) (Sнб + Scб). (6)

Натяжение сбегающей ветви ленты Sсб= S1 определяется из следующих формул:

Sнб = Scб efa или S4 = S1 efa, (7)

где f = 0,4 – коэффициент трения прорезиненной ленты о деревянный барабан; а = ? – угол охвата; е = 2,72.

Натяжение ленты на концах отдельных участков определяют по формуле

Si = Si1 + Wi. (8)

Сопротивление ненагруженной ветви на участке 1–2 (W1–2) определяется по формуле

W12 = qл l12 f. (9)

Сопротивление нагруженной ветви на участке 3–4 (W3–4) определяется по формуле

W34 = (qл+q) l34 f , (10)

где qл – вес участка ленты длиной 1 м; q – вес перемещаемого груза, приходящийся на 1 м ленты; l – расстояние между осями барабанов, м;
f – коэффициент трения скольжения прорезиненной ленты по настилу (при деревянном настиле f = 0,4…0,7; при стальном f = 0,35…0,6).

Натяжение в точке 2 определяется по формуле

S2 = S1 + W1–2. (11)

Сопротивление (W2–3) на участке 2–3 определяется по формуле
(12)
где d – диаметр вала натяжного барабана; D – диаметр натяжного барабана;
? – угол охвата натяжного барабана; f – коэффициент трения в подшипниках скольжения (для вредных условий работы f = 0,2); ? – толщина ленты.

Натяжение в точке 3 определяется по формуле
S3 = S2 + W2–3. (13)

Натяжение в точке 4 определяется по формуле

S4 = S3 + W3–4 . (14)

Пример 1

Требуется рассчитать приводную станцию ленточного конвейера шириной 0,5 м. Исходные данные: расстояние между осями барабанов
ℓ = 18 м; диаметры приводного и натяжного барабанов Dб = D = 300 мм; нагрузки q = 0,6 Н/м; толщина ленты ? = 6 мм; скорость ленты
v = 0,2 м/мин; вес транспортирующей ленты qл = 3,3 Н/м. Обе ветви ленты перемещаются по стальному настилу.
Решение

1. Силы натяжения ленты конвейера и силы сопротивления движению определяют методом обхода по контуру, для чего всю трассу разбивают на участки.

Натяжение в точке 1 (см. рис. 1, a) S1 = Sсб пока неизвестно. Сопротивление на участке 1–2 определяется по формуле (8):

W1–2 = 18∙3,3∙0,5 = 29,7 Н.

Натяжение в точке 2:

S2 = S1 + 29,7 Н.

Сопротивление на участке 2–3:



Натяжение в точке 3:

S3 = S2 + W2–3 = 1,055S1 + 31,33 Н.

Сопротивление на участке 3–4:

W3–4 = (qл+q) l3–4 f = 18 ∙ (3,3 + 0,6) ∙0,5 = 36 Н.

Натяжение в точке 4:

S4 = S3 + W3–4 = 1,055S1 + 67,33 Н.

Натяжение сбегающей ветви ленты Sсб = S1 определяется из следующих формул:

Sнб = Sc6 efa или S4 = S1 efa,

где f = 0,4 – коэффициент трения прорезиненной ленты о деревянный барабан; а = ? – угол охвата; е = 2,72. Подставив численные значения, получим

1,055S1 + 67,33 = S12,720,4?,

откуда



Сопротивление приводного барабана (коэффициент сопротивления кб = 0,04):

Wпр = кб (Sнб + Sсб)=0,04 ∙ (67,33+34,7) = 4,07 Н.

2. Окружное тяговое усилие Wо на приводном барабане определяем по формуле (5):

Wо = S4S1+Wпр =103,9434,7 + 4,07 = 73,31 Н.

3. Число оборотов барабана определяется по заданной линейной скорости и диаметру приводного барабана:



4. Общее передаточное отношение при пдв = 1410 об/мин составляет

iобщ = пдв/nб = 1410/0,212 = 6650.

5. Общий КПД приводной станции конвейера находится по фор-муле (3):

?общ = ?рем?вар?ред?зуб?б = 0,95 ∙ 0,95 ∙ 0,45 ∙ 0,97 ∙ 0,98 = 0,38.

6. Мощность двигателя приводной станции определяется по фор-муле (4):



Учитывая возможность привода для нескольких секций, а также увеличение нагрузки во время пуска, мощность приводного двигателя принимают 0,4…0,5 кВт.
Задание

Требуется рассчитать приводную станцию ленточного конвейера шириной 0,5 м. Исходные данные приведены в таблице 1. Обе ветви ленты перемещаются по стальному настилу.

Таблица 1


варианта

v, м/мин

D=Dб,

мм

пдв, об/мин

?, мм

qл, Н/м

q, Н/м

d, мм

l, м

1

0,2

300

1410

6

3,3

0,6

5,0

18

2

0,16

350

1500

6

3,3

0,7

5,0

20

3

0,1

320

1700

5

3,5

0,6

4,5

15

4

0,2

290

1200

7

4,0

0,8

4,8

17

5

0,3

285

1410

6

3,3

0,75

3,5

21

6

0,2

320

1600

5

3,0

0,5

5,3

16

7

0,3

300

2000

6

3,7

0,65

5,0

18

8

0,1

300

1200

6

3,4

0,6

5,0

13

9

0,2

280

1410

6

3,3

0,55

4,7

15

10

0,2

295

1350

5

3,2

0,5

3,9

10



1.2. Расчет бункеров, наклонных лотков, затворов
К машинам непрерывного транспорта в строительстве относятся ленточные конвейеры, ковшовые элеваторы, винтовые конвейеры, аэрожелоба, устройства пневматического транспорта и самотечные установки.

Основными свойствами сыпучих и мелкозернистых материалов, которые надо учитывать при транспортировании, являются: гранулометрический состав, угол естественного откоса в покое и в движении, плотность, коэффициент трения между материалом и поверхностью, состояние материала.

Свободно насыпанный на горизонтальную поверхность материал образует конус, угол наклона образующей которого к горизонтальной поверхности является углом естественного откоса материала в покое p1. Если материал поместить на движущуюся поверхность (ленту конвейера), то в результате толчков и встряхивания угол естественного откоса уменьшается. Такой угол называют углом естественного откоса материала в движении:

р2 ? 0,7 p1. (15)
Плотность – масса единицы объема материала при насыпке его без уплотнения, обычно измеряется в килограммах на кубический метр.

Коэффициент трения материала о поверхность обусловливает углы наклона стенок бункеров, лотков, конвейеров. Коэффициент трения
f = tg ?, где ? – угол трения, град.

Транспортируемый материал может быть хрупким, липким, абразивным и пылящим. Характеристика свойств материалов, учитываемых при выборе транспортирующего оборудования, приведена в таблице 2.
Таблица 2

Характеристики транспортируемых материалов


Наименование
материалов

Плотность, кг/м3

Угол естественного откоса, град.

Коэффициент трения материала о сталь

в покое/в движении

Гравий

1700...1900

45/30

1/0,58

Щебень


1800...2000

45/35

1/0,7

Песок

1400...1700

45/30

1/0,58

Грунт сухой

1200...1300

45/30

1/0,58

Глина сухая

1100...1500

50/35

1,2/0,7

Цемент

1100...1300

43/38

0,93/0,78


Бункера служат для хранения и перегрузки сыпучих и мелкокусковых материалов. Наиболее часто применяются пирамидальные, пирамидально-призматические и цилиндроконические бункера.

Минимальные размеры выпускных отверстий бункеров в значительной мере зависят от физических свойств материала и составляют (мм): для сухого песка 150Ч150, песка сырого 450Ч450, цемента 225Ч225, гравия и шлака крупностью до 35 мм 300Ч300, гравия крупностью до 100 мм 500Ч500, щебня крупностью до 150 мм 650Ч650.

Размеры наименьших квадратных и круглых выпускных отверстий бункеров можно определить по формуле

a = k(dмакс + 80)tg p01, (16)

где k = 2,6 для сортированного материала; k = 2,4 для рядового материала; dмакс – размер максимальных кусков, мм; p01 – угол естественного откоса материала в покое, град.
Пропускная способность бункера проверяется зависимостью

П = 3600Fv, (17)

где F – площадь выпускного отверстия, м2; v скорость истечения материала, м/с (v ? 0,5...2 м/с).

Меньшие значения – для рядовых влажных материалов; большие – для сухих сортированных. Углы наклона стенок бункера к горизонту:

? = p01 + (5... 10°). (18)

Углы наклона ребер бункера к горизонту:

?' = ? + (5 ... 10"),

где ? – угол трения материала о стенки бункера, град.

Наклонные лотки и желоба служат для перемещения насыпных материалов под действием силы тяжести. Для перемещения под уклон пылящих материалов применяют спускные трубы. Размеры сечения желоба зависят от заданной производительности и от крупности кусков материала (табл. 3).

Таблица 3

Характеристики крупности материалов

Крупность частиц

Закрытый желоб

Открытый желоб

25

200Ч150

200Ч100

40

300Ч200

300Ч150

65

400Ч250

400Ч200

100

500Ч300

500Ч200

250

800Ч450

800Ч300

400

1000Ч600

1000Ч400


Так, для перемещения кусковых материалов с частицами крупностью до 400 мм применяют открытые и закрытые желоба.

Угол наклона лотков устанавливают в зависимости от угла трения материала о внутреннюю поверхность лотка.
Минимальный угол наклона лотка:

?мин = ? + (5 ... 10"), град. (19)

Затворы служат для регулирования скорости истечения материалов из бункеров, а также для перекрывания их выпускных отверстий. Наиболее распространены клапанные, секторные, пальцевые и шиберные затворы (рис. 2).


а) б) в)


г) д) е)
Рис. 2. Затворы бункерные: а – клапанный; б – лотковый; в – секторный;
г – пальцевый; д – шиберный горизонтальный; е – шиберный вертикальный
Давление материала, действующего на горизонтальный затвор:

р = 10?R/?k, Па, (20)

где ? – объемная масса материала, кг/м3; R = F/S – гидравлический радиус выпускного отверстия, м; F – площадь поперечного сечения выпускного отверстия, м2; S – периметр выпускного отверстия, м2; ? ? tg p01 – коэффициент трения материала о материал; p01 – угол естественного откоса материала в покое; k – коэффициент подвижности материала:

k = (1 sin p01)/(1 + sin p01). (21)

Усилие Рk, затрачиваемое на открывание затвора, определяется из равенства:

, (22)

где Р – длина рукоятки, м (рис. 2, в); Р = ра2 – нормальная нагрузка на затвор, Н; R3 – радиус сектора затвора, м; ?2 – коэффициент трения материала сектора по материалу в бункере; G – вес затвора; d – диаметр оси крепления сектора, м; ?1 – коэффициент трения в оси крепления сектора
(?1 = 0,1...0,2).
Пример 2

Определить основные параметры пирамидально-призматического бункера, предназначенного для хранения 20 т сортированного гравия крупностью до 50 мм. Размер бункера в плане bЧb = 2,5Ч2,5 м (рис. 3).
Решение

Определение размеров выпускного отверстия бункера:

a = k(dмакс + 80)tg p01 = 2,6(50 + 80) ∙ 1 = 340 мм,

где k = 2,6; dмакс = 50 мм; p01 = 45°.

Принимаем размеры разгрузочного отверстия аЧа = 350Ч350 мм.
В течение часа через отверстие бункера может быть выгружено:
V1 = 3600Fv = 3600a2v = 3600 ∙ 0,352 1,5 = 660 м3/ч.

Объем материала в бункере:



На разгрузку бункера затрачивается:



Определение основных размеров бункера. Углы наклона стенок (граней) бункера к горизонту a° = p01 + 10° = 45 °+10 °= 55°.

Высота пирамидальной части бункера:



А-А



а) б)
Рис. 3. Схемы комбинированных бункеров:
а – пирамидально-призматический; б – цилиндроконический
Высота призматической части бункера может быть найдена из формулы объема бункера:



Полная высота бункера

H = h1+h2 = (1,53+ 1,42) = 2,95 м = 2950 мм.

Проверка угла наклона ребра бункера к горизонту. Диагонали оснований пирамидальной части бункера:

D = b = 2,5∙1,4 = 3,5 м;

d = a= 0,35∙1,4 = 0,49 м.

Угол наклона ребер бункера:



При угле трения гравия по стали ? = 40° получим

?1 ? ? + = 40° + = 45°,

т.е. материал во внутренних углах бункера оставаться не будет.
Задание

Определить основные параметры бункера. Данные приведены в таблице 4.

Таблица 4



варианта

Q, т

Хранимый
материал

bЧb или D, м

Примечание

1

22

Песок

2Ч2

Бункер пирамидально-призматический

2

25

Цемент

3

Бункер
цилиндроконический

3

20

Гравий (d = 80 мм)

2,5Ч2,5

Бункер пирамидально-призматический

4

18

Щебень (d = 100 мм),

2,2Ч2,2

То же

5

15

Гравий (d = 40 мм)

1,8Ч1,8

То же

6

16

Песок

1,8Ч1,8

Бункер пирамидально-призматический

7

30

Цемент

4

Бункер
цилиндроконический

8

22

Гравий (d = 50 мм)

2,7Ч2,7

Бункер пирамидально-призматический

9

24

Гравий (d = 20 мм)

2,5Ч2,5

То же

10

10

Гравий (d = 60 мм)

1,5Ч1,5

То же

  1   2   3


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации