Курсовой проект по дисциплине «ЛЕСНОЕ ДЕЛО». ковшовый элеватор записка. Ковшовый элеватор
Скачать 133.5 Kb.
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Новосибирский Государственный Архитектурно-строительный Университет. Кафедра строительных машин, автоматики и электротехники Курсовая работа По дисциплине «транспортное оборудование» Тема: «Ковшовый элеватор» Выполнил: студент гр 461-з Гончаров И. М. Проверил: Дедов А.С. Новосибирск 2010 1.Выбор типа и типоразмера ковшей, способов загрузки и разгрузки ковшей, определение конструктивно-кинематических параметров элеватора. Выбор типа элеватора, типа ковшей, способов загрузки и разгрузки ковшей осуществляется в зависимости от характеристик транспортируемого груза (в данном случае - цемент). Тип элеватора- быстроходный, с расставленными ковшами С центробежной разгрузкой со скоростью 0,8-4,0 м/с при транспортировании неабразивных и абразивных пылевидных, порошкообразных, зернистых и мелкокусковых грузов малой и средней плотности. Тип ковшей- глубокие с цилиндрическим днищем (тип Г; емкость 0,2-16,8 л) используются для транспортирования сухих легкосыпучих малоабразивных, пылевидных, средне- и крупнокусковых материалов (песок, зола, земля, гранулированный шлак, мелкий каменный уголь, каменноугольная пыль, сухая комковая глина, керамзит). Тип тягового органа - лента применяется при транспортировании неабразивных и абразивных пылевидных, порошкообразных, зернистых и мелкокусковых грузов малой и средней плотности. Загрузка ковшей осуществляется зачерпыванием груза из нижней части кожуха элеватора или засыпанием груза непосредственно в ковши. Практически загрузка осуществляется обоими способами при преимущественном преобладании одного из способов. Способ загрузки – зачерпывание Загрузку зачерпыванием применяют для таких грузов, которые не создают значительного сопротивления зачерпыванию. Используют в ленточных и цепных элеваторах с расставленными ковшами (глубокие и мелкие) при транспортировании сухих легкосыпучих пылевидных и мелкокусковых грузов и скорости движения ковшей 0,8-4,0 м/с. Принятое значение скорости движения тягового органа элеватора должно соответствовать нормальному ряду скоростей (м/с): 0,4; 4,63; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2; 4,0. В зависимости от скорости движения тягового органа, частоты вращения и диаметра барабана (звездочки), соотношения полюсного расстояния (расстояние от центра вращения до полюса) и радиуса барабана (звездочки) определяется способ разгрузки ковшей. Способ разгрузки ковшей – центробежная разгрузка . Реализуется в высокоскоростных (u > 3,2 м/с) и быстроходных (u > 0,8-1,6 м/с) Ленточных элеваторах с расставленными глубокими и мелкими ковшами при транспортировании легкосыпучих пылевидных, зернистых и мелкокусковых материалов. Характер разгрузки ковшей элеваторов зависит от скорости движения ковшей и диаметра приводного барабана или звездочки элеватора. Когда ковш с грузом начинает поворачиваться вокруг барабана, то на груз кроме силы тяжести G=mg действует центробежная сила C=mv2/r где v-скорость движения центра тяжести груза в ковше, r-расстояние от этого центра тяжести до центра барабана. При движении ковша вмести с барабаном равнодействующая R сил G и C изменяется по значению и направлению, но линия её действия всегда проходит при данной скорости движения через одну и ту же точку А, называемую полюсом и расположенную на вертикали, проходящей через ось барабана, на расстоянии l от оси вращения, причем: Отсюда l=gr2/v2=895/n2, т.е. полюсное расстояние l, м. зависит только от частоты вращения барабана n, об/мин, и с уменьшением частоты вращения увеличивается. Если полюсное расстояние l меньше или равно радиусу окружности барабана ra м, центробежная сила превышает силу тяжести и происходит выбрасывание груза (центробежная разгрузка). При полюсном расстоянии большем радиуса ra окружности, проведенной через наружные кромки ковшей, сила тяжести больше центробежной силы и происходит высыпание груза (самотечная разгрузка). При происходит смешанная разгрузка ковшей как выбрасыванием, так и высыпанием. Масса груза, находящегося в одном ковше, G=Vρφ, где V-объем ковша; ρ-насыпная плотность груза; φ- коэффициент заполнения ковша (в зависимости от вида груза φ=0,6-0,9: меньшие значения принимают для кусковых грузов). Производительность Q, т/ч, элеватора при скорости v, м/с, и шаге установки ковшей на тяговом элементе, равном t, м, равна Q=3,6(G / t)v = 3,6 * ((0,6 * 1,8) / 0,32) * 2,62 = 31,83 т/ч Типоразмер ковша устанавливается по таблице П.2. в зависимости от линейной емкости ковшей, л/м: iл=Vk/tk ≥ Qчас/kв3,6uρψ iл=Vk/tk ≥ 3,77/u Vk- емкость ковша, л; tk- шаг установки ковшей, м; производительность элеватора, т/час; ρ – средняя плотность транспортируемого груза, т/м3; kв коэффициент использования по времени; ψ - средний коэффициент заполнения ковшей (для принятых ковшей по табл. П.2 ψ=1,0). При определении линейной емкости ковшей iл коэффициент их заполнения не учитывается, т.к. в таблице П.2 характеристики ковшей приведены с фактической (а не полной геометрической) емкостью с уровнем насыпного груза по линии x-x. Исходя из нормального ряда скоростей движения тягового органа (лента) определяем скорость u для диапазона скоростей быстроходных элеваторов u=1,6-3,2 м/с (центробежная разгрузка). iл=Vk/tk ≥ 3,77/2,5 iл=Vk/tk ≥ 1,508 подбираем ближайшее большее значение линейной емкости ковшей iл по таблице П.2. iл=Vk/tk =1.875 основные параметры ковшей Таблица П.2
Линейная сила тяжести ковша, Н/м: qk=1,5gVk/tk qk=1,5*9,81*1.875=27,6 Н/м где Vk объем ковша, л; g=9,81 м/с2; tk- принятый шаг установки ковшей, м;
Выбор типоразмера тягового органа Для рядовых ленточных элеваторов в качестве тягового органа используются резинотканевые ленты Ширина ленты, мм: Вл ≈ b + (20…150) мм, Где b-ширина ковша, мм. Окончательно ширина ленты принимается в соответствии с нормальным размерным рядом. Ширина ковша b=160мм. В соответствии с нормальным размерным рядом ближайший больший размер ширины ленты, мм: Вл ≈ b +40 мм ≈ 200мм Диаметр приводного барабана D (мм) при использовании резинотканевых лент: D=125*i=125*3=375 i-число прокладок резинотканевой ленты; предварительно рекомендуется принимать i=3-5 Окончательное значение – ближайшее наибольшее – 400 мм. Длина барабана, мм Lб = Вл + 50мм=200 + 50=250мм Линейная сила тяжести ленты (для резинотканевых лент): при Вл=250мм qт=18 Н/м Характеристика тягового органа
Частота вращения барабана, об/мин: n = 60u/( π D) = 60*2,5/ (3,14* 0,4) = 119,43 где u – скорость тягового органа, м/с; D – диаметр барабана, м. полюсное расстояние , м: Lp =895,5/ n2=0,063 Соотношение между полюсным расстоянием и радиусом барабана: Б=2 Lp/ D=0,315 Соотношение Б определяет быстроходность элеватора и способ разгрузки ковшей: Б=0,315 Б ≤ 1следовательно, элеватор высокоскоростной с центробежной разгрузкой, как и было принято ранее. 2.2 Тяговый расчёт Тяговый расчет элеватора выполняется путем последовательного суммирования сопротивлений на отдельных участках контура трассы с учетом сопротивления зачерпыванию груза в нижней части кожуха элеватора. Линейная сила тяжести груза, Н/м: gгр=g*Qчас/(3,6 u)= 9,81*22/3,6*2,5=23,98 Н/м где Qчас – производительность элеватора, т/ч; g=9,81 м/с2; u – принятая скорость движения тягового органа , м/с. Минимальное усилие тягового органа будет в нижней точке холостой ветви элеватора, соответствующей предварительному натяжению ленты – S0. Все усилия в точках контура трассы при тяговом расчете выражаются через величину S0 . Усилие в точке «1», Н: S1 = S0 Сопротивление зачерпыванию груза, Н: Wзач=kз* gгр* Азач Wзач=1*23,98*1,2=28,78 Где kз – коэффициент, учитывающий процент объема груза, попадающий в ковши зачерпыванием: для элеваторов с расставленными ковшами – kз= 1,0 gгр - линейная сила тяжести груза, Н; Азач – удельная работа, затрачиваемая на зачерпывание груза, Н*м/Н; для пылевидных и порошкообразных грузов – 1,2…1,5 Н*м/Н. усилие в точке «2», Н: S2=ξ* S1+ Wзач+ Wгр S2=1,07 S1+28,78=1,07 S0+28,78 Для элеваторов с расставленными ковшами Wгр≈ 0 ξ – коэффициент сопротивления при огибании тяговым органом барабана; ξ=1,06…1,08. Усилие в точке «3», Н: Для ленточных элеваторов: S3= S2+ W2/3 = S0 +( qт+ qk + qгр) Нв S3= S0+( 18+ 27,6 + 23,98)*15= S0+1043,7 Где W2/3 – сопротивление на участке «2-3», Н; qт , qk , qгр – линейные силы тяжести, соответственно, тягового органа, ковшей и груза, Н/м; Нв – высота подъема груза, м ; Усилие в точке 4 при отсчете против движения тягового органа, Н: S4= S1+ W1/4= S1+( qт+ qk) Нв S4= S0+( qт+ qk) Нв= S0+( 18+ 27,6) 15= S0+684 Для ленточных элеваторов величина S0 определяется из выражения, Н: S3 ≤ S4 * еµα S0+1043,7 ≤ (S0+684) * еµα S0+1043,7 ≤ 1,87 S0 +1279 -0,87 S0 ≤ 235,3 S0 ≥ -270,5 |S0| ≥ 270,5 Где α – угол обхвата лентой приводного барабана, рад; α = π(1800); µ - коэффициент трения между лентой и приводным барабаном; µ = 0,20 Полученное из выражений численное значение увеличиваем для обеспечения запаса по сцеплению на 40%. После установления численного значения определяем численные значения усилий во всех точках расчетного контура и строим диаграмму натяжения тягового органа элеватора . S0 + 0,4 S0 = 270,5 + 0,4 * 270,5 = 378,5 S4 = S0+684 = 1062,5 S3= S0+1043,7 = 1422,2 S2= 1,07 S0+28,78 = 1,07 * 378,5 + 28,78 = 433,78 S1 = S0 = 378,5 ДИАГРАММА НАТЯЖЕНИЯ ТЯГОВОГО ОРГАНА ……………………………………………………………. После выполнения тягового расчета и построения диаграммы натяжения производится проверка тягового органа на прочность: Кзап = i * Bл * Pтк / S3 ≥ 10 Кзап = 3 * 200 * 65 / 1422,2 ≥ 10 Кзап = 27,42 ≥ 10 Где i – число прокладок ленты; Bл – ширина ленты, мм; Pтк – прочность ленты на разрыв, Н/ мм. Окружное усилие на ведущем элементе для ленточных элеваторов: F0 = ξ*(S3 – S4) F0 =1,07 * (1422,2 – 1062,5) = 384,9 = 0,38 кН Мощность, затрачиваемая на перемещение тягового органа с грузом, Вт: NT = F0*u NT = 384,9 * 2,5 = 962,25 Кинематический расчет привода Тип привода, его компоновка и исполнение отдельных узлов определяются назначением элеватора, типом тягового органа, высотой подъема и возможностью размещения приводного оборудования. Расположение привода – в верхней части элеватора . Для большинства элеваторов используются редукторные приводы с отдельно устанавливаемыми электродвигателем и передаточным механизмом. Для привода элеватора применяют асинхронные электродвигатели переменного тока серий 4А, АО с синхронной частотой вращения вала 750, 1000, 1500 об/мин. В качестве передаточного механизма используют двухступенчатые цилиндрические или коническо – цилиндрические редукторы . при высоких скоростях тягового органа могут быть использованы одноступенчатые цилиндрические или конические редукторы, при малых скоростях – червячные или планетарные редукторы. При малой расчетной мощности (до 10 кВт) применяются мотор – редукторы горизонтального исполнения с опорными лапами или фланцевые. Для ленточных элеваторов может быть использован мотор-барабан, являющийся встроенным типом мотор-редуктора. Вал приводного барабана размещается в самоустанавливающихся подшипниках качения. Для соединения приводного вала и тихоходного вала редуктора используют зубчатые муфты (МЗ), для соединения вала электродвигателя и быстроходного вала редуктора – упругие втулочно-пальцевые муфты (МУВП), гидравлические муфты. Общий к.п.д. привода элеватора: ηпр = ηред * ηмх * ηподш = 0,8 где ηредηм ηподш – к.п.д. редуктора, муфты и подшипников; х – число муфт. Требуемая мощность электродвигателя, кВт: Nтр = Nт (103* ηпр ) = 962,25*(103 * 0,8) = 1,2 кВт Условие выбора электродвигателя: Nдв ≥ Nтр Где Nдв – мощность электродвигателя (номинальная), кВт. Принимаем асинхронный двигатель «4А90А» с номинальной мощностью 1,5 кВт и частотой вращения 1000 об/мин Передаточное отношение привода : uпр = nдв / n uпр = 1000 / 119,43 = 8,4 где n – частота вращения приводного вала барабана или звездочки, об/мин; nдв – частота вращения вала принятого типоразмера электродвигателя, об/мин. Типоразмер редуктора принимается по значению расчетного передаточного отношения привода (uпр) с учетом передаваемой (подводимой) мощности (Nп) при соответствующей синхронной частоте вращения быстроходного вала (двигателя) для непрерывного режима работы (ПВ 100%): Редуктор – Ц2У-100 Номинальный вращающий момент – 250 Нм Номинальная радиальная нагрузка на выходном валу – 4000 Н Масса – 35кг uред ≈ uпр = 8,0 Nп ≥ Nдв Где uред – передаточное чесло принятого типоразмера редуктора. Фактическая скорость движения тягового органа, м/с: Uфакт = π * Nдв* D/ (60 * uред) = 3,14 * 1000 * 0,4 / (60 * 8,0) = 2,62 Выбор типоразмера муфты осуществляется по величине расчетного вращающего момента передаваемого муфтой, с учетом диаметров соединяемых валов. Мhi ≥ Мp Dраст = (di; dj) Где Мhi – номинальный передаваемый вращающий момент выбранного типоразмера муфты, кН*м ; Dраст – границы расточки под вал у выбранного типоразмера муфты, мм Расчетный вращающий момент на соединяемых валах, кНм: Мpi = 30 kз * Nдв * ηi / (π * ni) Мpi = 30 * 1,2 * 1,5 * 0,8 / ( 3,14 * ) = 0,0138 = 13,8 Нм Где kз – коэффициент запаса, 1,2 … 1,3; ni – частота вращения соединяемых валов, об/ мин; Nдв – кВт; ηi – общий к.п.д. деталей и узлов, расположенных между электродвигателем и устанавливаемой муфтой. Из таблицы 5.9 (Кузьмин А.В. Справочник по расчетам механизмов ПТМ) выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту с тормозным шкивом с номинальным крутящим моментом 500 Нм наибольшим диаметром 200мм. Масса муфты – 25 кг. Выбор предохранительного устройства Для предотвращения самопроизвольного обратного движения тягового органа при остановке элеватора привод должен быть снабжен остановом или тормозом. В большинстве элеваторов применяют бесшумные храповые или роликовые остановы, устанавливаемые на приводном валу или размещаемые в упругой муфте между электродвигателем и редуктором. В качестве тормозного устройства может быть использована гидромуфта. Выбор типоразмера тормоза осуществляется по величине тормозного момента (Мт) с учетом размера тормозного шкива (Dтм) упругой втулочно-пальцевой (или иной) муфты: Мнт ≥ Мт Где Мнт – номинальный тормозной момент (кНм) выбранного типоразмера тормоза. Мт = 30 * kт * Nдв / (π * nдв) Мт = 30 * 1,5 1,5 / (3,14 * 1000) = 0,0215 Где kт – коэффициент запаса торможения; kт = 1,5; Nдв – мощность двигателя; nдв – частота вращения вала электродвигателя. Из табл. 5.11(Кузьмин А.В. Справочник по расчетам механизмов ПТМ) выбираем электромагнитный колодочный тормоз ТКТ – 200. Диаметр тормозного шкива 200мм. Максимальный тормозной момент 40 Нм. Выбор натяжного устройства Различают натяжные устройства дискретного (винтовые, пружинно-винтовые) и автоматического (грузовые, гидравлические) действия. Натяжное устройство размещается на валу натяжного барабана в опорной части элеватора и крепится к боковым стенкам «башмака». Для ленточных элеваторов натяжной барабан выполняется с решётчатым ободом для устранения налипания на него груза. Выбор типа и типоразмера натяжного устройства определяется высотой подъема груза и типом тягового органа и привода. Натяжное усилие для рабочего состояния. Н: SH = (S3 + S4) / η SH = (1422,2+ 1062,5) / 0,8 = 3106 Где S3 , S4 – усилие в набегающей и сбегающей ветвях элеватора, Н: η – к.п.д. механической передачи (канатной, винтовой) . Ход натяжного устройства, мм: AH = 1000 * e * HB AH = 1000 *0,0010 * 15 = 15 Где HB – высота подъема груза, ; е – коэффициент пропорциональности; при HB ≤ 50 м – е = 0,0010 … 0,0015 Осевое усилие на винт винтового натяжного устройства, Н: σВ = SH / zВ σВ = 3106 / 2 = 1553 Где zВ – число параллельно работающих винтов (2). Конструирование корпуса элеватора и рамы привода Корпус элеватора является силовым каркасом, воспринимающим статические и динамические нагрузки. Кожух элеватора выполняется секционным с высотой секций 2-2,5 м. секции изготавливаются из листовой стали толщиной 2-4 мм с окантовкой металлическим уголком в продольном направлении и по торцевым сечениям. Соединение секций – болтовое с использованием упругих (эластичных) прокладок для герметизации стыков. Для направления движения ходовой части элеватора в средних секциях кожуха устанавливают направляющие устройства. Для обслуживания и ремонта в боковых стенках верхней («головка») и нижней («башмак») частей элеватора должны быть предусмотрены люки с герметичными дверцами. Размеры загрузочного устройства, располагаемого в «башмаке» элеватора, мм: вылет l3 = 1*DH = 320 * 1= 320 высота h3 = l3 * tg α = 320 ширина верхней части bB = l0 = 408 ширина нижней части bH = bK = 160 где α – угол наклона днища загрузочного устройства к горизонту, зависящий от характера транспортируемого груза: для сухих хорошо сыпучих грузов α = 450; DH – диаметр натяжного барабана, мм; bK – ширина ковша, мм; l0 – расстояние между опорами натяжного барабана, мм. Габаритные размеры элеватора, мм: длина L = D + 2*l + 180 = 400 + 2 * 105 + 180 = 790 ширина B = LБ + 200 = 250 + 200 = 450 высота H = HB + D + 200 = 15000 + 400 + 200 =15600 где D – диаметр барабана, мм; l – вылет ковша, мм; LБ – длина барабана, мм; HB – высота подъема груза, мм. Рама привода изготовляется сварной из профильного проката (уголок, тавр) и листового железа. Конструкция рамы должна обеспечивать правильное положение узлов привода в течение всего срока эксплуатации и удовлетворять требованиям прочности, жёсткости и вибро -устойчивости. Определение технической характеристики элеватора Техническая характеристика элеватора
Список литературы А.А. Надеин, Г.С. Мурзин, Э.А. Абраменков. Методические указания к курсовому проектированию. НГАСУ. Новосибирск 2000. Александров А.А. подъемно – транспортные машины. М.: Высшая школа, 1095. – 520 с. Кузьмин А.В. Марон Ф.Л. Справочник по расчетам механизмов ПТМ .Минск. Высшая школа.1983. Додонов Б.П., Лифанов В.А. Грузоподъёмные и транспортные устройства. М.: Машиностроение, 1990. 248 с. |