ВВЕДЕНИЕ
Ленточный конвейер–транспортирующее устройство непрерывного действия с рабочим органом в виде ленты.
Ленточный конвейер является наиболее распространенным типом транспортирующих машин, он служит для перемещения насыпных или штучных грузов. Применяется на промышленных производствах, в рудниках и шахтах, в сельском хозяйстве. В зависимости от свойств и природы перемещаемого груза угол наклона рабочей стороны ленты может быть установлен до 30 градусов.
Ленточные конвейеры бывают передвижными, переносными, поворотными и стационарными. Стационарные машины применяют для перемещения большого количества материалов на расстояние от 3 до 3000 метров, а передвижные и переносные машины -для перемещения небольшого количества материала на расстояние от до 20 метров. В практике применяют последовательно расположенные конвейеры для перемещения материала на десятки километров.
Часто конвейерная лента является одной из частей транспортирующего устройства. Например, стационарный конвейер для выноса бурового шлама применяется на буровых установках. Шлам, который поднимают на устье скважины, попадает на конвейер и перемещается в шламовый амбар.
1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРИВОДА
Исходные данные:
Окружное усилие
Скорость конвейера
Рисунок 1.1 – Кинематическая схема привода цепного конвейера
1 Выбор стандартного электродвигателя
1.1 Вычисляем требуемую мощность на валу двигателя мощность на рабочем валу машины:
; (1.1)
1.2 Определяем частоту вращения рабочего вала:
1.3 Коэффициент полезного действия привода:
, (1.3)
где КПД зубчатой закрытой передачи,
КПД ременной передачи,
КПД муфты,
КПД подшипников качения,;
.
1.4 Назначаем стандартную мощность электродвигателя:
Потребная мощность привода:
Мощность двигателя подбираем из ряда мощностей при условии, что
.
Предполагаемые обороты двигателя
;
.
1.5 Определяем частоту вращения на валу двигателя :
(1.5)
где Uрем – передаточное число ременной передачи;
Uзуб – передаточное число зубчатой цилиндрической.
Значение передаточных чисел:
Определяем частоты вращения валов
1.6 Подбираем электродвигатель по мощности Ртр1=5,5 кВт
и частоте вращения примерно 750 мин-1 . Это электродвигатель АИР132M8 ТУ 16-525.564-84'', nэл=750 мин-1, Рэл=5,5 кВт.
Таблица 1.1 Основные размеры, мм
|
l |
l10 |
l30 |
l31 |
d1 |
d10 |
d30 |
b1 |
b10 |
h |
h1 |
h10 |
h31 |
132М8 |
80 |
178 |
498 |
89 |
38 |
12 |
288 |
10 |
190 |
216 |
8 |
13 |
325 |
Рисунок 1.2 – Эскиз электродвигателя.
Средняя стоимость 9200р
1.7 Угловые скорости валов привода,
(1.6)
; (1.8)
1.8 Мощности на валах привода, кВт
кВт
(1.9)
кВт
(1.10) кВт
1.9 Вращающие моменты на валах привода,
Данные расчёта заносим в табл. 1.2
Таблица 1.2 – Энергетические и кинематические параметры привода
Угловая скорость ω, рад/с |
Частота вращения n, мин-1 |
Мощность Р, кВт |
Вращающий момент Т, Н м |
ω1 = 75 |
n1 = 719 |
P1 = 5,03 |
T1 = 67 |
ω2 = 31 |
n2 = 300 |
P2 = 4,83 |
T2 = 156 |
ω3 = 10 |
n3 = 106 |
P3 = 4,5 |
T3 = 450 |
ω4 = 10 |
n4 = 106 |
P4 = 4,5 |
T4 = 450 |
Uред = 3,15 Uрем = 2,39
1.10 Выбор стандартного редуктора:
U=3,15
T=450 Н·м
Редуктор
Рисунок 1.3 - Эскиз редуктора
Средняя стоимость редуктора 21000 рублей.
2 РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КЛИНОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ
Для реализации движения данного конвейера было принято на 1 ступени использовать клиноременную передачу.
В клиноременной передаче гибкая связь осуществляется приводным ремнем трапецеидального сечения с углом профиля, равным 40° (в недеформированном состоянии). По сравнению с плоским ремнем клиновидный ремень передает большие тяговые усилия, но передача с таким ремнем имеет пониженный КПД.
Клиноременные передачи целесообразно использовать при больших передаточных отношениях, малых межосевых расстояниях и вертикальном расположении осей валов. Скорость ремней клиноременной передачи не должна превышать 30 м/с. В противном случае клиновидные ремни будут вибрировать.
Клиновидные ремни для приводов общего назначения стандартизированы ГОСТ 1284.1-89.
При монтаже клиноременной передачи особое внимание обращают на правильность установки клиновидного ремня в канавке обода шкива.
Преимущества клиноременной передачи:
-
Применяются для приводов общего назначения
-
Обладает повышенной тяговой способностью по сравнению с плоскоременной
-
Имеет меньшие габаритные размеры
-
Может передавать вращение одновременно на несколько валов
-
Допускают передаточное отношение 6…8 без натяжного ролика
Недостатки клиноременной передачи:
-
Менее быстроходны (скорость до 30 м/с)
-
Имеют более низкий КПД ( на 1-2%)
Рисунок 2.1- Эскиз клиноременной передачи
Исходные данные:
Р1 = 5,03 кВт;
Р2 = 4,83 кВт;
Т1 = 67 Н∙м;
Т2 = 156 Н∙м
n1=791 об/мин
n2=300 об/мин
Uрем=2,39
По номограмме 1.5 [2] с учетом мощности Р1 = 5,03 кВт и частоте вращения малого шкива n1 = 791 мин-1 выбираем тип ремня В(Б).
Возьмём рекомендуемое значение расчётного диаметра меньшего шкива =140 мм ,так как этот размер влияет на габариты нашей передачи, а выбрав диаметры шкивов в 180 и 224 мм размеры передачи будут большего размера
2.1 Определяем диаметр большего шкива:
dр2 = dр1 ∙ u (1 – ε), (2.1) где ε – коэффициент относительного скольжения, ε = 0,01;
u - передаточное число u = 2,39.
dр2 = 140 ∙2,39(1 – 0,01) = 331 мм
Принимаем ближайшее стандартное значение dр2 по таблице 1.3 (приложение 3) [2]. В соответствии с ГОСТ 20889-88
dр2 = 315 мм
2.2 Фактическое передаточное отношение
Uф = ; (2.2 )
Uф
Разность фактического и заданного передаточных чисел
∆ = ; (2.3)
∆ = =4,6% следовательно подобранные нами dр1 и dр2 подходят.
2.3 Найдём минимальное и максимальное межосевое расстояние между шкивами:
амин = 0,7∙(dр1 + dр2); (2.4 )
амин = 0,7∙(140+ 315) = 319 мм
амах = 2∙(dр1 + dр2) ; (2.5)
амах = 2∙(140+ 315) =910
Принимаем межосевое расстояние из условия:
амин<а’<амах;
319<а<910 предварительно принимаем а’ = 600 мм
2.4 Расчётная длина клинового ремня вычисляется по формуле 1.7 [2]
lр = 2∙ + ; (2.6)
lр = 2∙600+ 1,57∙(140 + 315) + = 1927,11 м
По таблице 1.3 (приложение 2) [2] принимаю L = 2000 мм. Межосевое расстояние, соответствующее принимаемой стандартной длине клинового ремня
а = 0,25 ∙[ Lр - ; (2.7)
а =0,25∙ [2000 – 1,57∙455 + ] = 584 мм
2.5 Угол обхвата ремнём малого шкива:
α1 = 180º - 57,3º ∙ ; (2.8) α1=162º
α1≥ 162º , 162º ≥ 110º условие выполняется
2.6 Скорость ремня
; (2.9)
= 5,3 м/с
2.7 Номинальная мощность Ро определяется по таблице 1.9 [2]
Ро = 1,45 кВт
Предварительное число клиновых ремней, необходимое для передачи мощности Рр
Предварительное число ремней:
; (2.10 )
Исходя из полученных нами Ро, Сα ,СК, СL. Найдём расчётное число клиновых ремней ,необходимое для передачи мощности Рр
К = , (2.11)
где Сα - коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата α1 ремнём меньшего шкива на тяговую способность передачи, Сα=0,95;
Ск – коэффициент, учитывающий влияние передаточного числа, Ск=0,80;
СL – коэффициент, учитывающий длину ремня, СL = 0,98.
К = 4,7 окончательно принимаем 5 ремня
К=5
2.8 Начальное натяжение ветви одного ремня Fо с закреплёнными центрами шкивов:
Fо = 500 ∙ (2.12)
где mn – масса 1 м ремня, определяется по таблице 1.3, mn = 0,18 кг
Fо = + 0,18 ∙ 5,32 = 160 Н
2.9 Окружная сила, передаваемая комплектом клиновых ремней:
Ft = ; (2.13)
Ft = 949 H
2.10 Силы натяжения ведущей и ведомой ветвей одного клинового ремня
F1 = Fo + ; F2 = Fo - ; (2.14)
F1 = 160 + =255 Н
F2 = 160- = 65 Н
2.11 Сила давления на вал клиновых ремней
Fn = 2 ∙ Fo ∙ K ∙ sin; (2.15)
Fn = 2 ∙ 160 ∙ 5 ∙ sin81= 1580 Н
2.12 Напряжение в ремне от силы натяжения ведущей ветви
= 1,85 МПа, (2.16)
где S – площадь поперечного сечения ремня, мм2 S = 138 мм2
2.13 Напряжение в ремне от изгиба его на меньшем шкиве:
, (2.17)
где Y – значение расстояния от нейтрального слоя до верхней поверхности клинового таблица 1.3 Y = 4,6 мм
Еи – модуль продольной упругости для материалов ремней Еи = 90 МПа
= 5,9 МПа
2.14 Напряжение в ремне от центробежных сил:
συ = 10-6 ∙ ρ ∙ υ2, (2.18)
где ρ – плотность материала клинового ремня ρ = 1100 кг/м3
συ = 10-6 ∙ 1100 ∙ 5,32 = 0,031 МПа
2.15 Максимальное напряжение в ремне:
σмах = σ1 + σи + συ ; (2.19)
σмах = 1,85 + 0,031 + 5,9 = 7,78 МПа
Прочность обеспечена, если σмах ≤ [σр] = 10 МПа, в нашем случаи получается 7,78 ≤ 10 МПа, значит условие выполняется.
2.16 Частота пробегов ремня:
(2.20)
= 2,65 с-1
Условие долговечности обеспечено, если λ < [λ] = 10 c-1, в нашем случаи получается 2,65 < 10, условие выполняется.
Таблица 2.1 -Параметры клиноременной передачи, полученные в результате расчёта
Параметр |
Обозначение |
Ед.измерения |
Значение |
Тип ремня |
- |
- |
В(Б) |
Передаточное отношение |
i |
- |
2,39 |
Диаметр ведущего шкива |
dр1 |
мм |
140 |
Диаметр ведомого шкива |
dр2 |
мм |
315 |
Длина ремня |
L |
мм |
2000 |
Межосевое расстояние |
а |
мм |
584 |
Скорость ремня |
υ |
м/с |
5.3 |
Число ремней |
К |
шт |
5 |
Начальное натяжение ремня |
Fo |
Н |
160 |
Окружная сила, передаваемая ремнём |
Ft |
Н |
949 |
Сила давления на валы |
Fn |
Н |
1580 |
Угол обхвата ремнём меньшего шкива |
α1 |
градусы |
162 |
Частота пробегов ремня |
λ |
с-1 |
2,65 |
Сила натяжения ведомой ветви ремня |
F1 |
Н |
255 |
Сила натяжения ведущей ветви ремня |
F2 |
Н |
65 |
Максимальное напряжение в ремне |
σмах |
МПа |
7,78 |
Сравним силовые характеристики клиноременной и поликлиноременной передач. Для этого выполним расчёт следующих параметров поликлиноременной передачи:
Рисунок 2.2. Схема ременной передачи
По номограмме 1.6 [2] с учетом мощности Р1 = 5,03 кВт и частоте вращения малого шкива n1 = 791 мин-1 выбираем тип ремня Л .
Возьмём рекомендуемое значение расчётного диаметра меньшего шкива =100 мм ,так как этот размер влияет на габариты нашей передачи.
2.17 Определяем диаметр большего шкива:
dр2 = dр1 ∙ u (1 – ε), ( 2.21 )
где ε – коэффициент относительного скольжения, ε = 0,01;
u - передаточное число, u = 2,39.
dр2 = 100 ∙2,39(1 – 0,01) = 237 мм
Принимаем ближайшее стандартное значение dр2 по таблице 1.3 (приложение 3) [2]. В соответствии с ГОСТ 20889-88
dр2 =224 мм
2.18 Фактическое передаточное отношение:
Uф = ; (2.22)
Uф
2.19 Разность фактического и заданного передаточных чисел:
∆ = ; (2.23 )
∆ = =4,6% ,так как -5%<4,6%<5% cледовательно подобранные нами dр1 и dр2 подходят.
Минимальное межосевое расстояние:
амин = 0,7∙(dр1 + dр2) ; ( 2.24)
амин = 0,7∙(100+ 224) = 227 мм
Максимальное межосевое расстояние:
амах = 2∙(dр1 + dр2) ; (2.25 )
амах = 2∙(100 + 224) = 648
Принимаем межосевое расстояние из условия:
амин<а’<амах;
227<а<648, предварительно принимаем а’ = 450 мм
2.20 Расчётная длина поликлинового ремня вычисляется по формуле 1.7 [2]
lр = 2∙ + ; ( 2.26)
lр = 2∙450+ 1,57∙(100 + 224) + = 1417,22 м
По таблице 1.3 (приложение 2) [2] принимаем L = 1400 мм
2.21 Межосевое расстояние, соответствующее принимаемой стандартной длине клинового ремня
а = 0,25 ∙[ Lр - ; (2.27)
а =0,25∙ [1400 – 1,57∙324 + ] = 441,30 мм
2.22 Угол обхвата ремнём малого шкива:
α1 = 180º - 57,3º ∙ (2.28)
α1=164º
α1≥ 164º 164º ≥ 110º условие выполняется
2.23 Скорость ремня:
; (2.29)
= 3,76 м/с
2.24 Номинальная мощность Ро определяется по таблице 1.10 [2]
Ро = 3,7 кВт
Предварительное число клиньев поликлинового ремня, необходимое для передачи мощности Рр
Предварительное число клиньев:
; (2.30 )
Исходя из полученных нами Ро, Сα , СL . Найдём расчётное число клиньев поликлинового ремня, необходимое для передачи мощности Рр
К = , (2.31)
где Сα – коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата α1 ремнём меньшего шкива на тяговую способность передачи, Сα=0,95;
СL – коэффициент, учитывающий длину ремня, СL = 0,98.
К = 14,5 окончательно принимаем 15 клиньев
К=15
2.25 Начальное натяжение ветви одного ремня Fо с закреплёнными центрами шкивов:
Fо = 500 ∙ (2.32)
где mn – масса 1 м ремня, , mn = ;
q – масса 1 м ремня с 10 клиньями.
Fо = + = 1101 Н
2.26 Окружная сила, передаваемая поликлиновым ремнём:
Ft = ; (2.33)