125808 (Расчет ленточного ковшового элеватора)

Министерство образования и науки Украины

Одесский национальный морской университет

Кафедра «ПТМ и МПР»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Расчет ленточного ковшового элеватора

по дисциплине

«Транспортирующие машины»

Принял:

Яременко В.А.

Выполнил

студент ФМП 4к.1гр.

Косевич А.Б.

Одесса – 2008г.

Введение

Элеватор – представляет собой вертикальный ленточный (или цепной) конвейер с ковшами, за счёт непрерывного перемещения которых осуществляется подъём материала. Как правило, конвейер помещают в прямоугольной трубе.

Материал в нижней части элеватора подхватывается ковшами, перемещается вертикально и выгружается через патрубок в горизонтальном направлении в верхней части нории. Ковши идут вниз опрокинутыми.

Основные параметры. Основными параметрами элеваторов являются производительность Q для насыпных грузов или L - для штучных; высота элеватора Н, измеряемая между центрами верхней и нижней звездочек (барабанов, бдоков); скорость и гибкого тягового элемента; мощность Р (кВт) приводного двигателя.

Преимущества и недостатки. Преимуществами элеваторов являются сохранность транспортируемого груза, простота конструкции, надежность при эксплуатации, возможность создания герметичного и звукоизолирующего кожуха, обеспечивающего защиту окружающей среды от пыли и шума, малые габаритные размеры в поперечном направлении, возможность подачи груза на значительную высоту (60 ... 90 м и более до 200 м), большой диапазон производительности (5 '" 500 м3/ч и до 1000 т/ч). К недостаткам относятся имеющие место отрывы ковшей при перегрузках и необходимость равномерной подачи груза.

Области применения. Элеваторы применяют во многих отрасслях промышленности. На предприятиях пищевой промышленности их используют для транспортирования зерна, муки и других продуктов помола, химической промышленности и промышленности строительных материалов - для перемещения пылевидных, зернистых и кусковых грузов. Элеваторы транспортируют ящики, бочки, барабаны, мешки, детали машин. В крупных библиотеках их используют для подачи книг из книгохранилищ в читальные залы.

Исходные данные для расчета ковшового элеватора

Род груза – известняк мелкокусковый;

Производительность – Q = 500 т/ч;

Высота подъема груза – H = 30м;

Плече захватной части элеватора – L = 5м.

1. Выбор конструкции ковша и тягового элемента

Необходимая погонная вместимость ковшей:

В данной формуле:

Q – расчетная производительность элеватора, Q=500т/ч

v – скорость движения ковшей, исходя из характеристики перегружаемого материала и рекомендуемого типа элеватора. Исходя из высокой производительности конвейера, принимаем максимально допустимую скорость для данного типа груза v = 0,63м/с ([1], табл. 12.5, стр.212);

ψ – коэффициент заполнения ковшей, ψ=0,8 ([1], табл. 12.5, стр.212);

ρ – насыпная плотность груза, ρ≈1,5 т/м³ ([3], табл. 1.7, стр.31);

Принимаем ковш типа С, емкостью 118л. Ширина ковша В_к=800 мм., вылет А=435 мм., высота h=615мм, радиус закругления R=180 с приближенной массой m_k=84 , погонная масса ковшей q_k=168 кг/м.

Предварительно выбираем две тяговые пластинчатые втулочные цепи М1800 (ГОСТ 588-81), с разрывным усилием F_разр=1800 kH, с шагом t=630 мм., погонная масса одной цепи q_цепи=73,1 кг/м.

Условное обозначение предварительно выбранной цепи:

Цепь M1800 – 1 – 630 – 1 ГОСТ 588–81

Модель тяговой цепи указана в приложении

Предварительно выбираем тяговую звездочку, исходя из выбранной цепи. По ГОСТ 592 – 81 принимаем звездочку, с числом зубьев z=15, диаметром делительной окружности D₀=t·d₀=630·2,3048=1452 (мм), где d₀ коэффициент, зависящий от количества зубьев звездочки на один шаг цепи ([2], прил. LXXXIX, стр.556).

Чертеж тяговой звездочки указан в приложении.

Погонная масса ходовой части:

Погонная масса транспортируемого груза:

([5], форм. 7, стр.34).

2. Расчет элеватора методом тягового обхода

Определим тяговое усилие элеватора методом обхода по его контуру. Разобьем трассу конвейера на отдельные участки, пронумеровав их границы в соответствии с точками натяжения цепи элеватора. Определим натяжение цепей в отдельных точках трассы конвейера. Обход начинаем с точки 1 (точка наименьшего натяжения), натяжение цепей в которой обозначается F₁. Натяжение в каждой последующей точке равно сумме натяжения в предыдущей точке и сопротивления на участке между этими точками при обходе по ходу движения тягового органа:

F_i+1 = F_i + F_i…(i+1)

Обход контура элеватора начинаем с точки 1. Минимальное натяжение для цепных элеваторов со звездочками примерно определяем из условия нормального зачерпывания груза:

Натяжение в точке 1 принимаем числено равным по рекомендуемому значению натяжения звездочки в данной точке, то есть F₁=11(kH).

Между точками 1 и 2 происходит обход цепи по звездочке, следовательно натяжение в точке 2:

F₂=k_ОБХ·F₁=1,1·11=12,1 (kH),

где k_ОБХ – коэффициент обхода цепи по звездочке.

Между точками 2 и 3 находится прямолинейный горизонтальный участок длиной L=5 м., следовательно натяжение в точке 3:

F₃=F₂+W_ГОР= F₂+q_Х.Ч.·g·L=12,1+314,2·g·5·10^-3=12,1+15,4=27,5 (kH).

На участке 3 – 4 цепь обходит натяжное устройство, натяжение в точке 4:

F₄=k_ОБХ·F₃=1,1·27,5=30,25 (kH).

Между точками 4 и 5 находится горизонтальный прямолинейный участок, на котором происходит зачерпывание известняка ковшами и его перемещение, это стоит учитывать при определении усилия на данном участке.

F₅=F₄+W’_ГОР+W_ЗАЧ=F₄+(q_Х.Ч.+q_П)·g·L+q_П·g·L·k_ЗАЧ=30,25+(314,2+225)·g·5·10^-3+ +225·g·5·1,2·10^-3=30,25+26,95+13,3=70 (kH).

В данной формуле k_ЗАЧ – коэффициент зачерпывания ([1], табл. 12.10, стр.215).

Между точками 5 и 6 происходит обход цепи по звездочке, следовательно натяжение в точке 6:

F₆=k_ОБХ·F₅=1,1·70=77 (kH).

Участок между точками 6 и 7 – вертикальный, по которому происходит перемещение груза.

F₇=F₆+W_ВЕТВ=F₆+(q_Х.Ч.+q_П)·g·H=77+(314,2+225)·g·30·10^-3=77+158,7=235,7 (kH).

В точке 8 происходит разгрузка груза, цепь обходит натяжную звездочку, так же учитывается провисание гибких элементов.

F₈=k_ОБХ·F₇+q_Х.Ч.·g·H=1,1·235,7+314,2·g·30·10^-3=260+92,5=352,6 (kH).

Точка F₈ является последней точкой, при обходе контура, следовательно усилие в данной точке максимальное, и равно набегающему усилию на приводной вал, F₈= F_СБ

В цепном элеваторе при определении расчетного усилия в цепи должно учитываться динамическое усилие.

Динамическое усилие в цепи для элеватора с пластинчатой цепью определяется по формуле:

В данной формуле:

– все неравномерно движущейся ходовой части и транспортируемого груза, по всему периметру тягового устройства,

z – число зубьев звездочки, z=15;

t – шаг цепи, t=630мм.

Расчетное натяжение одной цепи, для двухцепного тягового органа:

Разрушающая нагрузка цепи:

,

где K – коэффициент запаса прочности цепи, при условии наличия как горизонтальных так и вертикальных участков элеватора.

Данное значение разрушающей нагрузки удовлетворяет параметрам предварительно выбранной цепи.

3. Выбор компонентов привода конвейера

Мощность на приводном валу конвейера определяется по формуле:

([1], форм.8.9, стр.162), где η_П.В. – КПД приводного вала, η_П.В.=0,95

Мощность привода конвейера:

([1], форм.6.21, стр.145).

В данной формуле:

k – коэффициент запаса, k=1,2;

η – КПД передач от двигателя к приводному валу, η=0,96 ([1], табл.5.1, стр127), в предложении, что в приводе будет использоваться двухступенчатый цилиндрический редуктор.

(кВт)

Из каталога ([1], табл. III.3.1, стр302) выбираем электродвигатель трехфазный асинхронный короткозамкнутый серии 4А, закрытый обдуваемый, защищенный, типа 4AH355S6Y3 (ГОСТ 19523-81) номинальной мощностью P_ДВ=200кВт, частотой вращения n=985мин^-1, угловая скорость ротора двигателя (рад/с), момент инерции ротора I_р=7,8 кг·м², кратность максимально момента ψ_п=1,0 номинальный момент на валу двигателя (H·м).

Частота вращения приводного вала конвейера:

мин^-1

Необходимое передаточное отношение привода:

Так как полученное передаточное отношение значительно больше, нежели рекомендуемое для редукторов необходимой мощности, то принимаем конструкцию привода, схема которой предоставлена ниже.

Передаточное отношение распределяем между редуктором и открытой зубчатой передачей u=u_p·u_ЗП. Редуктор предварительно примем типа Ц2, с передаточным числом u_p=31,5, следовательно передаточное число открытой передачи

Определяем мощность на тихоходном валу редуктора:

(кВт),

где – КПД открытой зубчатой передачи.

Угловая скорость тихоходного вала редуктора:

(рад/с).

Необходимый момент на тихоходной ступени редуктора:

(кН·м).

Из каталога выбираем редуктор цилиндрический трехступенчатый Ц2-1000 из каталога ([7], т2, табл. V.1.43) выбираем редуктор Ц2-1000, со следующими характеристиками: u_p=31,5, вращающий момент на тихоходном валу M_ТИХ=65 кН·м, при частоте вращения быстроходного вала n_Б.В.=985 мин^-1 и весьма тяжелом режиме работы (ПВ=65%), диаметр выходного вала d_Т.В.=220мм.

Пересчитываем вращающий момент для непрерывной работы редуктор:

(кН·м)

Данное значение вращающего момента удовлетворяет необходимому моменту на тихоходной ступени, М_Т.В.<М’_ТИХ→45,1<50.

Между электродвигателем и редуктором устанавливаем втулочно-пальцевую муфту с тормозным шкивом. Расчетный момент, для выбора муфты:

М_расч=М_НОМ·k₁·k₂=1939,1·1,55·1,2=3606(Н·м), где k₁ – коэффициент, учитывающий степень ответственности, k₂ – коэффициент условия работы. По каталогу ([7], т2, табл. V.2.41) принимаем муфт со следующими характеристиками: М_К=4000 Н·м, I_МУВП=6,9 кг·м², m≤115кг. Устанавливаем на данную муфту тормозной шкив. Чертеж выбранной муфты указан а приложении.

Уточним скорость элеватора, исходя из полученного передаточного числа:

(м/с) ([1], форм.8.16, стр.164).

Уточним производительность элеватора:

(т/ч) ([1], форм.12.29, стр.219).

Фактическая производительность удовлетворяет заданной, т.к. допускаемое отклонение ±10%