Vladimirov_S.V._Mehanizats._pogruz.-razgruz.,_transport._i_sklad._rabot2010

	M max 2,6;		M ПУСК	1,9;		GD2 23 102 кг м с2
	M H		М Н
		ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО РЕДУКТОРА ПРИВОДА ЭЛЕВАТОРА
			uP nэл.дв			720 43,6
		nзв 60	60 0,35	nзв		16,5
	где				16,5 об / мин
			3,14 0,4045
		D0

Для среднего режима работы элеватора выбираем цилиндрический трехступенчатый редуктор 1ЦЗУ – 160 (табл. 31 прилож.) с параметрами ир = 44; крутящий момент на тихоходном валу Мк = 2000 Н м; радиальная нагрузка на тихоходном валу р =11200Н; масса редуктора64 кг (алюминиевый корпус).

Выбор тормоза. Расчетный тормозной момент на валу приводных звездо-

чек

Μр=(S4 - S1)	D0	= (21098-13390)	0,4045	3
	2		2	= 1559Н м=1559·10 Н мм

Принимаем к установке на валу барабана храпового останова [31]. Определяем модуль храпового колеса

		2M p
m			,
		z q

где z – число зубьев (z = 6…30)

mb коэффициент ширины зуба, зависит от материала (табл. 8.2)

[q]– допускаемое линейное напряжение смятия на ребре контакта храпового колеса и собачки (табл. 8.2)

m	2 1559 10		3
	16 2	400	15,6 м

Принимаем модуль m = 16мм

Так как величина модуля больше 6 мм проверки зуба на изгиб не производим.

Напряжения в зубе храпового колеса проверяют по формуле (для внешнего зацепления):

	И		5,35M p		И
			m3 z

Для нашего случая

		И		5,35 1559 103	63,63Н / мм2	И	215Н / мм2
				16 3 16 2

(сталь 45, улучшенная для условий работы храпового колеса в условиях переменной нагрузки).

Рисунок 8.6. Схема построения профиля храпового колеса для наружного зацепления

Размеры зубьев храпового колеса и собачки в зависимости от модуля m для числа зубьев храповика z = 6…30 приведены в табл. 8.1 (обозначения по рис. 8.6).

ТАБЛИЦА 8.1. РАЗМЕРЫ (ММ) ЭЛЕМЕНТОВ ХРАПОВОГО СОЕДИНЕНИЯ

МОДУЛЬ	ХРАПОВОЕ КОЛЕ-			СОБАЧКА		МОДУЛЬ	храповое колесо			СОБАЧКА
		СО
m	a	h	t	a1	h1	m	a	h	t	a1	h1
6	6	4,5	18,85	4	6	18	18	13,5	56,55	12	16
8	8	6,0	25,13	4	8	20	20	15,0	62,83	12	18
10	10	7,5	31,42	6	10	22	22	16,5	69,12	14	20
12	12	9,0	37,70	6	12	24	24	18,0	74,40	14	20
14	14	10,5	43,98	8	14	26	26	19,5	81,68	14	22
16	16	12,0	50,27	8	14	30	30	22,5	94,25	16	25

Храповой останов следует рассчитывать для случая, когда собачка упирается в кромку зуба храпового колеса.

Каждую собачку, независимо от их числа, необходимо рассчитывать на полное окружное усилие и изготовлять из материала, имеющего механические свойства не ниже свойств стали 45.

В остановах с внешним зацеплением, собачки работают на изгиб и сжа-

тие.

ТАБЛИЦА 8.2. ПАРАМЕТРЫ ХРАПОВОГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ.

	МАТЕРИАЛ ХРАПОВОГО	КОЭФФИЦИЕНТ,	ДОПУСКАЕМАЯ РАСПРЕ-	КОЭФФИЦИЕНТ
	КОЛЕСА		ДЕЛЕННАЯ НАГРУЗКА q ,	ЗАПАСА ПРОЧНО-
			Н/мм	СТИ, n
	Чугун с механическими свойствами
	не ниже свойств чугуна СЧ15	2	150	5
	Сталь 35,55
		1,5…4,0	300	4
	Сталь Ст3 сп 3
		1…2	350	3
	Сталь 45
		1…2	400	3

Напряжение в расчетном сечении п-п собачки (см. рис. 8.7), работающей на изгиб и сжатие.

	6Pl		P		,
	вс 2		вс	И

где вс, - соответственно ширина и высота собачки в сечении п-п, мм; l – плечо изгиба собачки, мм;

Р – окружное усилие (рис. 8.7)

		2M p		2 1559 10	3
	P				12180 Н
		D		256

Мр – расчетный (крутящий) момент на валу храпового колеса, Нмм; D=mz – диаметр храпового колеса, мм;

D=16 16=256мм вс=в+(2…4)=32+3=35 мм

Ширина зуба в= m=2 16=32мм

Высоту собачки принимаем равной ширине, т.е. =вс=35мм. Плечо изгиба собачки принимаем

l= +(3…5)=35+5=40 мм.

Рисунок 8.7. Схема для расчета: а - собачки; б – храпового колеса

	6 12180 40		12180	78 Н / мм2 И 215 Н / мм2
	35 352		35 35

Кроме этого, следует рассчитать ось собачки на изгиб.

Расчет винтового натяжного устройства производим по известной методике (см. расчет ленточного конвейера). Расчеты на прочность других элементов элеватора следует производить по методике, изложенной в курсе «Детали машин»

Тема 4. Винтовые конвейеры.

1.Винтовые конвейеры горизонтальные и слабо наклонены;

2.Типы винтов;

3.Винтовые конвейеры вертикальные;

4.Расчет винтовых конвейеров;

5.Спиральные винтовые конвейеры, расчет.

ГЛАВА 9. КОНВЕЙЕРЫ БЕЗ ТЯГОВОГО ОРГАНА

9.1ВИНТОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

9.1.1УСТРОЙСТВО И ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВИНТОВЫХ КОНВЕЙЕРОВ

Принцип действия винтовых конвейеров основан на использовании осевой движущей силы, возникающей при вращении винтовой поверхности с углом подъема . Груз перемещается аналогично движению гайки по винту.

Рисунок 9.1 - Винтовой конвейер

Винтовой конвейер (рис. 9.1) состоит из неподвижного желоба 7 с полуцилиндрическим днищем, вала 8 с укрепленным на нем винтом 9 и привода 1. Вал установлен в концевых подшипниках 2,6.

Так как вал большой длины, то его выполняют составным, и в местах соединения он поддерживается промежуточными подшипниками 4, подвешенными к поперечным планкам желоба. В одной из концевых опор установлен упорный подшипник, воспринимающий продольные усилия в винте. Желоб закрыт крышкой 3. Насыпной груз подается через люк 5 в крышке и перемещается по желобу к разгрузочным воронкам - промежуточной 10 или концевой 11, прикрытых шиберными затворами.

Желоб состоит из отдельных секций длиной 2 и 4 м, изготовленных из листовой стали толщиной 3…6 мм.

Одна из подшипниковых опор должна быть фиксирующей для восприятия осевой нагрузки. Фиксирующую опору следует устанавливать так, чтобы вал винта при восприятии осевой нагрузки работал на растяжение. При длине конвейера больше 6 м во избежание изгиба и стопорения винта рекомендуется использовать промежуточные опоры. Подшипники необходимо защищать от попадания в них частиц груза.

В крутонаклонных и вертикальных конвейерах желоб выполняют из трубы, диаметр которой больше наружного диаметра винта на величину двух зазоров в зависимости от типа груза.

Привод конвейера, в основном, редукторный. У горизонтальных конвейеров он состоит из электродвигателя, редуктора и двух муфт. Привод

наклонного конвейера должен выполняться с конической передачей, для обеспечения горизонтального расположения редуктора. Это необходимо для правильного функционирования системы смазки. В легких конвейерах небольшой длины предпочтительнее передачи гибкой связью.

Винтовые конвейеры применяют преимущественно для транспортирования сыпучих грузов. Они малопригодны для перемещения крупнокусковых, липких и влажных грузов.

Преимущество винтовых конвейеров - надежность, простота и компактность, герметичность, пригодность для транспортирования горячих, пылящих и токсичных грузов, возможность загрузки и разгрузки в любом месте по длине трассы. К недостаткам относится высокая энергоемкость транспортирования, дробление и истирание груза.

По направлению транспортирования различают горизонтальные, наклонные и вертикальные винтовые конвейеры.

По конструкции винты (рис. 9.2) подразделяют на сплошные (для сыпучих и жидких грузов), ленточные (для липких, крупнокусковых и сыпучих грузов - при необходимости их перемешивания), лопастные и фасонные (для липких и связных грузов).

Рисунок 9.2 Типы лопастных винтов: а - сплошной; б - ленточный; в - фасонный; г - лопастный; д - степень заполнения желоба

Исходными данными для проектирования являются характеристика транспортируемого груза, высота и расстояние его транспортирования, а так-же производительность конвейера. На основании исходных данных разрабатывается схема конвейера и его элементы конструкции. Определяется угол наклона, количество промежуточных подвесных опор, которые устанавливают через 2…4 м. В качестве промежуточных опор применяют

подшипники скольжения и качения с хорошим уплотнением, малого диаметра и длины. Концевые опоры выполняются в виде подшипников качения. При этом опора на разгрузочном конце винта снабжается упорным подшипником так, чтобы винт работал на растяжение.

Диаметр винтов Dв горизонтальных и наклонных конвейеров (с углом наклона до 20) гостированы (ГОСТ 2037-75). Величина выбираемого Dв зависит от размера кусков перемещаемого груза. Он должен быть в 12 и более раз больше размера кусков при транспортировании однородного по крупности кусков груза и в 4 раза и более больше максимального размера кусков при транспортировании несортированного груза. Ряды диаметра винтов следующие:

100; 125; 150; 200; 250; 300; 400; 500; 600 мм. Диаметр вала винта принимается dв (0,35…0,1) Dв, где Dв - диаметр винта, мм. Шаг винта принимают tв=Dв для горизонтальных конвейеров и tв=0,8 Dв - для наклонных. Частота вращения винта зависит от вида транспортируемого груза и диаметра винта. Максимальная частота вращения винта определяется по приближенным

соотношениям: для легких неабразивных грузов nmax 60Dв ; для тяжелых

неабразивных грузов nmax	45				, и для тяжелых абразивных грузов nmax		30		.
		D	в				D
							в

Здесь Dв в м.

Принятые на практике частоты вращения винта горизонтальных и наклонных конвейеров общего назначения приведены в табл. 9.1.

Таблица 9.1. Значения частоты вращения винта и коэффициентов и

Насыпные грузы					Частота вращения	Коэффициент	Коэффициент
					винта, п, об/мин.	заполнения,	сопротивления, 0
Легкие	и		неабразивные
(зерновые	продукты,			мука,	50…500	0,4	1,2
древесные опилки)
Легкие	и	малоабразивные
(мел, угольная			пыль,	асбест,	50…120	0,32	1,6
торф, сода)
Тяжелые	и	малоабразивные
(соль, кусковый			уголь,	глина	50…100	0,25	2,5
сухая)
Тяжелые	и		абразивные
(цемент,	зола,		песок,	глина	40…120	0,125	4,0
сырая, дробленая руда, шлак)
Частоты			вращения (		об/мин), принимаемые для крутонаклонных и

вертикальных винтовых конвейеров, как правило, больше, чем у пологонаклонных и горизонтальных и рекомендуется определять в зависимости от диаметра винта (мм):

Dв	150;	250;	400;	500
n	210;	170;	140;	80

От частоты вращения винта зависит также и проекция движения частиц груза. Она может быть колебательной с одновременным осевым перемещением

икруговой с одновременным осевым перемещением (спиральной).

Взависимости от этого принято различать тихоходный винтовой конвейер (рис. 9.3, а), частота вращения n которого не превышает критического значения

пкр, определенного для каждого диаметра винта и вида груза, и быстроходный (рис. 9.3, б), для которого п >пкр.

Рисунок 9.3 Траектория движения частицы груза в винтовом конвейере: а - тихоходном, б - быстроходном.

Условием работы винтового конвейера как тихоходного принято считать частоту вращения винта, при которой m 2R< mg, быстроходного – m 2R>mg (здесь m - масса частицы груза, - угловая скорость винта; R - радиус винта). В последнем случае центробежная сила поднимает частицы груза выше вала винта и перебрасывает их. В действительности на частицу груза действуют также силы трения о винт и желоб, тяжести других частиц, давления винтовой поверхности и т.д. В связи с этим условие тихоходности или быстроходности конвейера и действительная траектория движения груза сложнее.

Круговую (быстроходную) траекторию рекомендуется применять в крутонаклонных и вертикальных винтовых конвейерах при транспортировании сыпучих и жидких грузов.

Конструктивные и кинематические параметры винтовых конвейеров взаимосвязаны. При известной производительности Q задают частоту вращения винта n из рекомендуемого для данного груза диапазона, а затем определяют диаметр Dв и другие параметры винта. Частота вращения ограничивается размерами винта и условием сохранения груза. При большой частоте вращения груз сильно повреждается и стирается, при такой частоте вращения диаметр винта может быть очень большим.

Производительность винтового конвейера, т/ч:

	Q 3,6	Dв2	c ,	(9.1)
		4

где Dв - диаметр винта;

- скорость перемещения груза по желобу;- коэффициент заполнения желоба;– плотность транспортируемого груза

с - коэффициент снижения производительности наклонного конвейера.

, град 0		5	10	15			20
с	1	0,9	0,8	0,7			0,6
Скорость перемещения груза выражается через шаг tв и частоту вращения
винта n:							tв n
											(9.2)
							60
Подставив (9.2) в (9.1) окончательно получим формулу для определения
производительности			Q 47 Dв3 kв n c ,								(9.3)
где kв = tв/Dв = 0,5…1,0 - отношение шага к диаметру винта.
Диаметр винта из условия заданной производительности
			Dв 3				Q				(9.4)
						47kв n c
При	транспортировании			кусковых грузов диаметр винта							должен

удовлетворять условию D (10…12)аmax для сортированного, D (4…6) аmax для рядового сыпучего груза.

По условиям сохранности груза и оптимальной энергоемкости частота вращения не должна превышать определенного значения, которое для различных материалов составляет 500…800 об/мин.

При проектировании конвейера по заданной производительности целесообразно сначала найти рекомендуемый диапазон частоты вращения для

данного груза (табл. 9.1), а затем определить диаметр винта (формула 9.4).
Другие геометрические параметры конвейера:
шаг винта tв = Dвkв;	=arctg(tв/Dв);
угол наклона винтовой линии
диаметр внутренней поверхности кожухаDк = D + 2m,
где m - рекомендуемый для данного вида зазор между винтовой
поверхностью и кожухом m = 5…8 мм.

диаметр вала винта dв = dц + (0,1…0,2)Dв1,
где dц - диаметр выходного конца цапфы, получаемый при расчете на
кручение.
В первом приближении мощность можно определить по формуле:
N K3Q LГ 0 Н ,	,	(9.5)
367

где LГ - горизонтальная проекция пути транспортирования груза; Н - высота подъема груза; К3 - коэффициент запаса мощности, К3 = 1,1…1,2;

0 - коэффициент сопротивления движению: 0 = 4 для тяжелых абразивных грузов (цемент, песок, известь и т.п.); 0 = 2,5 для угля, глины сухой, соли; 0 = (1,2…1,6) для легких насыпных грузов.

Более точно мощность двигателя можно определить, исходя из суммы следующих сопротивлений передвижению груза в конвейере:

усилие вдоль винта для подъема груза

W1 = q L sin ,

где q - погонная масса груза, кг/м;

- угол наклона конвейера;

–сила трения груза о кожух

W2 = q L fк cos ,

где fк - коэффициент трения груза о кожух;

– усилие вдоль винта вследствие момента трения винта о груз

W3		(W1 W2	) fB D	,
		tB

где f - коэффициент трения груза о винт;

– усилие, эквивалентное моменту трения в подвесных подшипниках,

W K4 LDB3 ,

4 tB

где К4 = 1250…1500 Н/м3 - удельное сопротивление передвижению;

– усилие, эквивалентное внутреннему трению в транспортируемом грузе,

W5		(1 K2 )qL DB f	,
		tB

где К2 - скоростной коэффициент, т.е. отношение средней фактической скорости груза к номинальной, К2 = 0,6…0,7 (по опытным данным);

– усилие, эквивалентное моменту трения в упорных подшипниках,

W6		(W1 W2 )DB f1	,
		tB

где f1 - коэффициент трения груза о подшипник;

–потери на внутреннее трение в порциях груза, скопившегося около подвесных подшипников,

W l2 D2 f ztg

7 B t2 ,

B

где l - расстояние между подшипниками; z - число подвесных подшипников;- угол откоса груза;

f2 - коэффициент внутреннего трения груза. Мощность электродвигателя

7

K3 Wi

N , (9.6)

i 1

П

где - скорость перемещения груза;