Главная страница
Навигация по странице:

  • 1.Выбор типа и типоразмера ковшей, способов загрузки и разгрузки ковшей, определение конструктивно-кинематических параметров элеватора.

  • Тип элеватора- быстроходный, с расставленными ковшами

  • Тип ковшей

  • Тип тягового органа - лента

  • Способ загрузки – зачерпывание

  • Способ разгрузки ковшей – центробежная разгрузка .

  • Выбор типоразмера тягового органа

  • ДИАГРАММА НАТЯЖЕНИЯ ТЯГОВОГО ОРГАНА

  • Кинематический расчет привода

  • Выбор предохранительного устройства

  • Выбор натяжного устройства

  • Конструирование корпуса элеватора и рамы привода

  • Определение технической характеристики элеватора

  • Курсовой проект по дисциплине «ЛЕСНОЕ ДЕЛО». ковшовый элеватор записка. Ковшовый элеватор


    Скачать 133.5 Kb.
    НазваниеКовшовый элеватор
    АнкорКурсовой проект по дисциплине «ЛЕСНОЕ ДЕЛО
    Дата13.02.2023
    Размер133.5 Kb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаковшовый элеватор записка.doc
    ТипКурсовая
    #934513


    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


    Обозна-

    чение


    Эскиз

    Внутренние размеры ковша

    Объем ковша по оси х-х

    Шаг ковшей tk мм

    Vk/tk л/м

    b

    l

    h

    r



    Г

    l





    160



    105



    110



    35



    0,60



    320



    1.875



    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;


    Тип элеватора, способы

    Загрузки и разгрузки ковшей

    ковш

    Скорость м/с

    тип

    Vk, л

    tk мм

    qk Н/м

    Быстроходный

    Загрузка - зачерпывание

    Разгрузка – центробежная


    Г


    0,6


    320


    27,6


    2,5



    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

    Параметр

    Величина

    Тип ленты

    Марка ленты

    Ширина ленты Вл мм

    Число прокладок i

    Прочность ткани, Н/мм ширины

    Линейная сила тяжести qт Н/м

    Диаметр барабана D, мм

    Длина барабана Lб мм

    резинотканевая

    БКНЛ – 65

    200

    3

    65

    18

    400

    250

    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

    Производительность м3

    17,68

    Высота подъема, м

    15

    Тип тягового органа

    Ленточный

    Ёмкость ковшей, л

    0,6

    Шаг установки ковшей, мм

    320

    Скорость движения тягового органа, м/с

    2,62

    Установленная мощность электродвигателя, кВт

    1,5

    Частота вращения вала электродвигателя, об\мин

    1000

    Тип редуктора

    Ц2У-100

    Передаточное число редуктора

    8

    Длина элеватора

    790

    Ширина элеватора

    400

    Высота элеватора

    15600

    Масса, кг




    Список литературы

    1. А.А. Надеин, Г.С. Мурзин, Э.А. Абраменков. Методические указания к курсовому проектированию. НГАСУ. Новосибирск 2000.



    1. Александров А.А. подъемно – транспортные машины. М.: Высшая школа, 1095. – 520 с.



    1. Кузьмин А.В. Марон Ф.Л. Справочник по расчетам механизмов ПТМ .Минск. Высшая школа.1983.



    1. Додонов Б.П., Лифанов В.А. Грузоподъёмные и транспортные устройства. М.: Машиностроение, 1990. 248 с.


    написать администратору сайта