ПРАКТИКА. Пименов Владимир Борисович, кандидат технических наук, доцент кафедры технического сервиса Балаклейский С. П. Б 20 Синтез технологических машин методические указания

• Название: Пименов Владимир Борисович, кандидат технических наук, доцент кафедры технического сервиса Балаклейский С. П. Б 20 Синтез технологических машин методические указания
• Анкор: ПРАКТИКА.docx
• Дата: 23.11.2017
• Размер: 7.2 Mb.
• Имя файла: ПРАКТИКА.docx
• Тип: Методические указания; #10386
• страница: 9 из 13

10.3. Предварительный расчет элеватора
Необходимая погонная вместимость ковшей (л/м)
, (10.14)
где Q — расчетная производительность элеватора, т/ч;

v — скорость движения ковшей (см. табл. 10.5), м/с;

ψ — коэффициент заполнения ковшей (табл. 10.5);

ρ— насыпная плотность груза, т/м³.

Необходимая вместимость ковша определяется по формуле (10.2).

Требуемая мощность на приводном валу для работы элеватора (кВт)
Р = 0,0027QH (1 + k_зач/Н) (10.15)
где Н — высота подъема груза, м;

k_зач — см. формулу (10.13).

Окружное усилие (Н) на приводном барабане (на начальной окружности звездочки)
F=10³P/v. (10.16)

Усилие для предварительного выбора ленты
, (10.17)
гдеe^fa — тяговый фактор (табл. 10.11);

l — коэффициент сцепления между лентой и барабаном (см. табл. 8.7); α—угол обхвата лентой барабана, рад.

Необходимое число прокладок в ленте
(10.18)

где F_max— наибольшее расчетное усилие в ленте, Н;

k_p, В — см. формулу (8.16);

k₀ — коэффициент, учитывающий ослабление ленты в местах крепления ковшей: k₀≈ 0,9.

При этом требуется, чтобы
z≤10D_п.б, (10.19)
где D_п.б — диаметр приводного барабана [см. (10.9) ...(10.12)], м.

Таблица 10.11

Значения e^fπ при α = π

f	efα	f	efα
0,1	1,37	0,25	2,18
0,12	1,46	0,30	2,56
0,15	1,60	0,35	3,01
0,20	1,87	0,40	3,51

Предварительный выбор тяговой цепи одноцепного элеватора производится по разрывному усилию
F_разр=(15...17,5)F_t (10.20)
где F_t — окружное усилие на начальной окружности приводной звездочки.

Предварительный выбор тяговой цепи двухцепного элеватора производится по разрывному усилию
(10.21)

10.4. Проверочный расчет элеватора
1. Выполняется уточненный тяговый расчет элеватора методом обхода по контуру.

Примерный порядок тягового расчета:

1) натяжение (Н) в точке 1 (рис. 10.3)
F₁ = F_min, (10.22)
где F_min — натяжное усилие, Н;

2) натяжение (Н) в точке 2
F₂ = k_пF₁ + F_зач, (10.23)
где k_п — коэффициент увеличения натяжения тягового органа от сопротивления на поворотном пункте - см. (5.26) [1];

F_зач — сопротивление зачерпыванию груза [см. (10.13)], Н;

3) натяжение (Н) в точке 3
F₃ = F_нa6 =F₂ + (q + q_к)gH, (10.24)
где F_нaб — усилие набегающей ветви в точке 3, Н;

q — погонная масса транспортируемого груза, кгДм;

q_к— погонная масса ходовой части [см. (10.4) и (10.5)], кг/м;

Н — высота подъема груза, м;

4) натяжение (Н) в точке 4
F₄ = F_с6 =F₁ + q_кgH, (10.25)
где F_с6 — усилие в сбегающей ветви в точке 4, Н;

5) для ленточного элеватора во избежание скольжения ленты по барабану необходимо, чтобы

F₃ ≤ Fe^fα, (10.26)

где е^fα — см. формулу (10.17).

Из формул (10.22) ...(10.25) определяется необходимое натяжное усилие F_min, которое должно удовлетворять условиям формул – см. (5.33) и (5.34) [1].

2. По наибольшему усилию в тяговом органе F_max = Р₃ делается уточненный расчет на прочность ленты [по формуле (10.18)] или тяговой цепи - по формулам(8.12)...(8.14) [1]. При этом динамическая нагрузка (Н) на тяговый орган цепного элеватора

(10.27)
3. Определяется тяговая сила на барабане (звездочке) с учетом сопротивлений на барабане (звездочке)
F₀ = k_пF₃ – F₄. (10.28)

Рисунок 10.3. Расчетная схема (а) и диаграмма натяжений (б) тягового органа вертикального элеватора
4. Проверяется правильность выбора диаметра приводного барабана (для ленточного элеватора) по среднему давлению [см. (8.6)].

5. Определяется мощность на приводном валу элеватора [см. (8.9)].

6. Определяется мощность двигателя для привода элеватора [см. (9.10)]. При этом коэффициент запаса k=1,25.

7. Определяется частота вращения приводного вала элеватора: ленточного — по формуле (8.22); цепного — по формуле (9.11).

8. Определяется необходимое передаточное число между валом двигателя и приводным валом элеватора [см. (8.23)].

9. Из конструктивных соображений составляется кинематическая схема привода элеватора. При редукторной схеме по каталогу выбирается редуктор (см. табл. III.4 [1]).

10. Уточняется скорость движения ковшей исходя из фактического передаточного числа привода: для ленточного элеватора — по формуле (8.24); для цепного элеватора по формуле

, (10.28а)
где – фактическое общее передаточное число привода конвейера.
11. Уточняется производительность элеватора (т/ч):
Q_ф = 3,6i0vфψρ/ t_к, (10.29)
где i₀ — вместимость ковша, л;

v— фактическая скорость ковшей, м/с;

ψ— коэффициент заполнения ковшей (см. табл. 12.5);

ρ — насыпная плотность груза (см. табл. 4.1), т/м³;

t_к — шаг ковшей, м.

Допускается отклонение от заданной производительности ±10 %.

12. Проверяется двигатель на достаточность пускового момента по продолжительности пуска (разгона) согласно условию
Время пуска (разгона) конвейера (с)
(10.30)
где δ – коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс привода механизма (кроме ротора двигателя и муфты). δ = 1,1…1,25;

I – суммарный момент инерции ротора двигателя и соединительной муфты, кг∙м²;

n – частота вращения вала двигателя, мин^-1;

T_ср.п – средний пусковой момент двигателя, Нм;

T_c – момент статических сопротивлений на валу двигателя, Нм;



k_у – коэффициент, учитывающий упругость тягового органа, благодаря которой не все элементы конвейера приходят в движение одновременно: для резинотканевых лент k_y — 0,5...0,7, для резинотросовых лент - 0,85...0,95; для цепейk_y = 0,85 ... 0,95 (меньшие значения — для конвейеров длиной более 100 м; большие — для коротких конвейеров);

m_б – масса вращающихся барабанов конвейера, кг;

k_c – коэффициент, учитывающий уменьшение скорости вращающихся частей конвейера относительно скорости тягового органа: для ленточных конвейеров k_c — 0,7...0,9; для цепных конвейеров k_c — 0,5... 0,7;

v – скорость транспортирования, м/с.
13. Определяется усилие в набегающей на приводной барабан (приводные звездочки) ветви тягового органа конвейера при пуске конвейера и определяется коэффициент снижения прочности тягового органа при пуске:

Момент сил инерции на валу двигателя (Нм) при пуске конвейера
T_ин = T_ср.п - T_c. (10.31)
Т_с = Т_св (10.32)
где и — передаточное число привода;

Т_св — момент статических сопротивлений на приводном валу конвейера, Нм.
Т_св = 0,5F_oD, (10.33)
гдеD — диаметр приводного барабана или приводной звездочки конвейера, м.

Момент сил инерции на приводном валу (Нм) при пуске конвейера
Т_ин.в= Т_иниη. (10.34)
Момент от сил инерции и статических сопротивлений на приводном валу (Нм) при пуске (разгоне) конвейера
Т_пуск = Т_ин.в + Т_св. (10.35)
Окружное усилие (Н) на приводном барабане (звездочке) при пуске конвейера
F_nycк = (2Т_пуск)/D. (10.36)
Усилие (Н) в набегающей на приводной барабан ветви ленты конвейера при пуске
(10.37)
где

.
Усилие (Н) в набегающей на приводные звездочки ветви цепного тягового органа при пуске
(10.38)
где F_дни — динамическая нагрузка на цепи;

F_cб — натяжение ветви тягового органа, сбегающей с приводной звездочки;

F_cб= F_rnin.

Коэффициент перегрузки тягового органа при пуске конвейера
(10.39)
где F_доп — допускаемая нагрузка на тяговый орган.
14. Определяется расчетный тормозной момент и выбирается тормозное устройство:

Момент сил инерции на валу двигателя (Нм) при торможении
(10.40)
где t_т — время торможения конвейера, определяемое в предположении линейного изменения во времени скоростиv до полной остановки, с.

Максимальный путь торможения конвейера l_т, работающего в технологической цепи (во избежание засыпки грузом узла перегрузки), можно принять равным 2...3 м. При этом время торможения (с) конвейера
t_т = (2l_т)/v. (5.41)
Момент сил инерции на приводном валу (Нм) при торможении конвейера

(10.42)

Расчетный тормозной момент (Нм) на валу двигателя конвейера, работающего в технологической цепи:

где — момент статических сопротивлений конвейера на валу двигателя при торможении, Нм:

(10.43)
Расчетный тормозной момент на приводном валу (Нм) конвейера в этом случае

(10.44)
Необходимый тормозной момент на валу двигателя для предотвращения самопроизвольного обратного движения ходовой части конвейера при случайном выключении двигателя и полностью загруженной рабочей ветви тягового органа конвейера определяется по формуле (5.39), правая часть которой должна быть умножена на коэффициент запаса торможенияk_T= 1,25. Если Тс.в ≤ 0, тормоз не требуется.

Тормозное устройство (тормоз или останов) выбирается по большему из определенных выше тормозных моментов.

Тема 11. Расчет винтового конвейера (3 ч)
11.1. Общие сведения
Винтовой конвейер стационарный общего назначения предназначается для транспортирования сыпучих, мелкокусковых, вязких и тестообразных материалов на расстояние до 30...40 м. Он включает (рис. 13.1) винт (в качестве рабочего органа), неподвижный желоб, загрузочное и разгрузочное устройства и привод. Вал винта имеет концевые и промежуточные (подвесные) опоры. Одна концевая опора должна иметь упорный подшипник и располагаться так, чтобы от действующей на винт осевой силы вал винта работал на растяжение.


1 - двигатель;2 - муфты; 3 - редуктор; 4 - загрузочный люк;5 - желоб; 6 - виит; 7 - подшипник подвесной; 8 - разгрузочный люк
Рисунок 11.1. Схема винтового конвейера
Согласно ГОСТ 2037—82, винтовые конвейеры бывают: с горизонтальным (Г) или наклонным (Н) желобом, с постоянным (П₁) или переменным (П₂) диаметром винта, с постоянным (П₃) или переменным (П₄) шагом винта, с однозаходным (1) или двухзаходным (2) винтом, с правым (П), левым (Л) или комбинированным (К) направлением спирали винта.

Винты конвейера бывают (рис. 11.2, а — г): сплошные — для транспортирования неслеживающихся насыпных мелкозернистых и порошковых грузов (цемента, мела, гипса, золы, сухого песка и др.); ленточные — для транспортирования насыпных мелкокусковых грузов (гравия, песчаника, известняка и пр.); фасонные — для транспортирования тестообразных грузов (глины, бетона, цементного раствора и пр.); лопастные — для транспортирования тестообразных грузов с одновременным интенсивным их перемешиванием.


Рисунок 11.2. Конструкции винтов

11.2. Нормативные материалы для расчета стационарных винтовых конвейеров общего назначения
Угол наклона конвейера к горизонту принимается не более 20°. Расстояние между опорами вала винта принимается 2,5...3,3 м. Диаметр и шаг винта назначается согласно данным табл. 11.1 (меньший шаг винта принимается для транспортирования материалов с большей насыпной плотностью). При перемещении кусковых грузов диаметр винта проверяется на пропускную способность по условию
D_min ≥ a_maxk_к, (11.1)
где a_max — наибольший размер кусков транспортируемого груза;

k_к— коэффициент, для рядовых грузов k_к =4, для сортированных — k_к = 12.

Таблица 11.1.

Диаметр и шаг винта винтового конвейера (ГОСТ 2037—82)



Таблица 11.2

Рекомендуемая частота вращения винта винтового конвейера


Таблица 11.3

Значения коэффициента k (к формуле 13.2.), коэффициента заполнения желоба ψ и коэффициента сопротивления w передвижению груза в винтовом конвейере


Частоту вращения винта принимают в зависимости от рода и размеров транспортируемого груза согласно табл. 11.2.

Наибольшую допустимую частоту вращения (мин^-1) винта рекомендуется определять из условия

, (11.2)
где k—коэффициент (табл. 11.3);

D — диаметр винта, м.

Номинальную частоту вращения винта, согласно ГОСТ 2037— 82, следует выбирать из ряда: 6; 7,5; 9,5; 11,8; 15; 19; 23,6; 30; 37,5; 47,5; 60; 75; 95; 118; 150; 190 мин^-1. Допускается отклонение в пределах ± 10 %.

Расчетную объемную производительность следует выбирать из ряда: 0,025; 0,032; 0,04; 0,05; 0,063; 0,08; 0,1; 0,125; 0,16; 0,25; 0,32; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 250; 400; 500 м³/ч.

Уменьшение производительности наклонных конвейеров при движении груза вверх учитывается коэффициентом (табл. 11.4).

Таблица 11.4

Значения коэффициента уменьшения производительности k_β винтовых конвейеров в зависимости от угла наклона конвейера


Согласно ГОСТ 2037—82, условное обозначение винтового конвейера содержит наименование конвейера, расположение желоба и число заходов винта, диаметр винта (см) и его обозначение (если диаметр переменный — указывается наибольший диаметр), шаг винта (см) и его обозначение (если шаг переменный — указывается наибольший шаг), направление спирали винта и обозначение стандарта.

Например, наклонный винтовой конвейер с двухзаходным винтом переменного диаметра (наибольший диаметр 200 мм) и переменного шага (наибольший шаг 160 мм), правого направления спирали обозначается:

Конвейер винтовой Н2—20П₂—16П₄—П ГОСТ 2037—82.
11.3. Расчет винтового конвейера
1. Необходимый диаметр винта (м)
, (11.3)
гдеQ — расчетная производительность конвейера [см. (5.1)], т/ч;

k_D — отношение шага винта к его диаметру: для абразивных материалов k_D =0,8, для неабразивных k_D = 1,0;

n_в — частота вращения винта, мин^-1; предварительно принимается по табл. 13.2, затем проверяется по формуле (11.2) и согласовывается с ГОСТ 2037—82 (см. параграф 11.2);

ψ— коэффициент заполнения желоба (табл. 11.3);

ρ — насыпная плотность груза, т/м³;

k_β — коэффициент уменьшения производительности в зависимости от угла наклона конвейера (табл. 11.4).

Диаметр винта должен проверяться по формуле (13.1) и согласовываться с данными табл. 11.1.

2. Необходимая мощность на валу винта (кВт)
Р₀ = 0,0027Q (L_гw ± Н), (11.4)
гдеL_г— длина горизонтальной проекции конвейера, м;

w — коэффициент сопротивления перемещению груза (см. табл. 11.3);

Н — высота подъема (плюс) или опускания (минус) груза, м.

3. Мощность двигателя для привода винтового конвейера определяется по формуле (8.21). При этом коэффициент запаса принимают К= 1,25.

4. Необходимое передаточное число между валом двигателя и валом винта определяется по формуле (8.23).

5. Фактическое передаточное число привода конвейера определяется после уточнения кинематической схемы конвейера.

6. Фактическая частота вращения винта (мин^-1)
, (11.5)
где n — частота вращения вала двигателя, мин^-1;

u_ф — фактическое передаточное число привода.

Фактическая частота вращения винта не должна отличаться от ближайшей номинальной частоты по ГОСТ 2037—82 более чем на 10 %.

7. Фактическая производительность конвейера (т/ч)
, (11.6)
где S — ход винта, м: при однозаходном винтеS = t (t — шаг винта), при двухзаходном винтеS=2t.

Если фактическая производительность отличается от расчетной более чем на 10 %, производится перерасчет конвейера.

8. Крутящий момент на валу винта (Нм)
Т₀ = 9550Р₀/. (11.7)
9. Осевое усилие на винт (Н)
(11.8)
где k — коэффициент, учитывающий, что сила приложена на среднем диаметре винта: А = 0,7...0,8;

D — диаметр винта, м;

α — угол подъема винтовой линии винта;

β — угол трения груза о винт - см. формулу (4.8) и табл. 4.1[1].

10. Поперечная нагрузка (Н) на участок винта между двумя опорами
(11.9)
гдеl — расстояние между опорами вала винта, м;

L — общая длина вала винта, м.

11. Вал винта рассматривается как разрезной и рассчитывается на скручивание моментом T₀, растяжение или продольное сжатие силой F_OC, изгиб от распределенной по длине l поперечной нагрузки F_пoпep и изгиб под действием собственного веса на длине l.

Прогиб винта не должен превышать 40 % зазора между винтом и желобом.