Техническая механика. Расчет приводного вала ленточного конвейера

• Название: Расчет приводного вала ленточного конвейера
• Дата: 21.12.2022
• Размер: 2.35 Mb.
• Имя файла: Техническая механика.doc
• Тип: Курсовая; #857265
• страница: 2 из 3

1.5 Роликоопоры конвейеров

Роликовые споры относятся к основным элементам ленточного конвейера. От их работы во многом зависят срок службы ленты, энергоемкость и качество конвейера.

К ролико- опорам и прежде всего к роликам предъявляют высокие требова­ния. Они должны быть удобными при установке и эксплуатации, недорогими и долговечными, обладать малым сопротивлением вращению и обеспечивать необходимую устойчивость и желобчатость ленты.

Для рабочей ветви ленты при транспортировании сыпучих грузов применяют много роликовые опоры, а при перемещении штучных грузов так называемые прямые опоры, состоящие из одного ролика (рис.5, а). Наибольшее распространение полу­чили трех роликовые опоры (рис.5, к). Двух роликовые опоры (рис.5,б) применяют в передвижных конвейерах лег­кого типа, а пяти роликовые (рис.5, в) — в конвейерах с лен­тами большой ширины. При использовании пяти роликовых опор увеличивается глубина желоба, улучшается вписываемость ленты между роликами из-за уменьшения относительных углов пере­гиба. Так как пяти роликовые опоры имеют почти в 2 раза больше подшипников (по сравнению с трех роликовыми), условия экс­плуатации конвейеров с этими опорами усложняются.

Гибкий каркас современных лент со сравнительно невысокой поперечной жесткостью позволяет применять трех роликовые опоры с повышенным углом наклона боковых роликов  = 30 и 36°, благодаря чему существенно увеличиваются площадь попе­речного сечения слоя груза на ленте и производительность кон­вейера. Нижняя ветвь ленты большей частью имеет одно роликовые опоры, и только для конвейеров с широкими лентами возможно применение двух роликовых опор.

В конвейерах общего назначения используют роликовые опоры с жестким креплением осей (рис.5,а,б).

В горнодобывающей промышленности часто применяют конвейеры с подвесными опо­рами, которые прикрепляют к натянутым вдоль рамы стальным проволочным канатам. Податливость подвесных опор в продоль­ном направлении снижает динамические нагрузки при наезде на ролики крупных кусков груза. Конструкция подвесных опор сложна, а их шарниры подвержены потере подвижности. Сопро­тивление движению ленты на этих опорах выше, чем на опорах с жесткими осями. Аналогичные недостатки свойственны подвес­ным опорам с гибкой осью из стального каната (рис.5,г).

При жестком способе крепления оси 4 с лысками на концах (рис.5, к) закладывают в прорези стоек 5 поперечины 6 из уголка или швеллера. Поперечины крепят к раме конвейера бол­тами. Как правило, все ролики опоры размещают в одной вер­тикальной плоскости. Такая установка роликов упрощает кон­струкцию поперечины со стойками, но может вызвать повреждение обкладок ленты в местах контакта ее с торцовыми кромками обе­чаек роликов.

Вынесение горизонтального ролика по ходу движения вперед или назад

(рис.5, л), улучшая условия перегиба ленты, услож­няет конструкцию поперечины со стойками. Какого-либо убеди­тельного объяснения целесообразности установки ролика за пре­делами плоскости опоры пока еще не получено, поэтому име­ющиеся рекомендации носят противоречивый характер. Решение этой задачи повлияет на создание рациональной конструкции поперечины. Масса поперечины со стойками для некоторых кон­вейеров все еще велика и в среднем больше массы вращающихся частей стальных роликов трех роликовой опоры в 1,2 ... 1,5 раза. [1,2]


а — одно роликовая; б – двух роликовая; в — пяти роликовая; г — с гибкой осью;

д- скольжения по настилу: е — с роликами, футерованными резиновыми кольцами; ж — с резиновыми дисками на роликах; центрирующая; и- с под прессованием; ж –трех роликовая с роликами в одной плоскости; л – вынесенным горизонтальным роликом (схема в плане); м — центрирующая при реверсивном движении ленты;

н -самоустанавливающаяся с симметричным желобом

Рисунок 5- Опоры ленточных конвейеров.

На протяжении верхней и нижней ветвей трассы устанавливают - рядовые опоры. Специальные опоры располагают лишь в отдельных местах конвейера для выполнения дополни­тельных функций.

К специальным опорам относятся переходные опоры, размещаемые у приводного барабана, центрирующие опоры различных типов, опоры с

подрессориванием для смягчения ударов падающих кусков груза в пункте загрузки, пружинные опоры (рис.5, и) и опоры из резинометаллических блоков (рис.5,е), опоры с ободом из резиновых дисков, служащих для очистки ленты на нижней ветви конвейера (рис.5, ж). [1, с.52], [2, c.153]

При разработке и эксплуатации конвейеров особое внимание необходимо уделять центрированию хода ленты. Во время “работы конвейера из-за неточной стыковки концов ленты, серповидности, неравномерной вытяжки по ширине и несимметричного размеще­ния груза лента постоянно смещается в поперечном направлении. На поперечное смещение большое влияние оказывают точность монтажа опор и установка специальных центрирующих устройств. Принцип действия одной из само центрирующих опор заключается в том, что сместившаяся в сторону лента 2 (рис.5,з) поворачи­вает всю опору вокруг вертикальной оси 1 в направлении вектора скорости v ленты со стороны ее смещения на некоторый угол.

Эффект поворота центрирующей опоры повышается при исполь­зовании дополнительных с вертикальными осями дефлекторных роликов 3. Сместившаяся лента, воздействуя на дефлекторныи ролик с усилием увеличивает момент поворота опоры. При необходи­мости реверсирования хода ленты дефлекторные ролики не при­меняют вообще или, совмещая с плоскостью опоры (рис. 2.11, м), закрепляют на поворотной стойке. При воздействии ленты на шарнирно закрепленный на стойке опоры дефлекторный ролик 7 его рычаг 10 совершает небольшой поворот вокруг оси 11 шарнира и фрикционная накладка 9 притормаживает боковой ролик 8, вызывая поворот всей опоры. В последнее время применяют центрирующие станции с несколькими сблокированными опорами, автоматически включающимися от привода со следящей системой. [1, с.50], [2, c.143]

Интерес представляют самоустанавливающиеся роликоопоры. Одна из конструкций (рис.5, н) состоит из изогнутой по форме желоба рамы 12 с гнездами 18 для осей роликов, опирающейся с помощью шарниров 13 на качающиеся рычаги 17 поперечины 16, нагруженные для устойчивости регулируемыми пружинами 15 и снабженные упорами 14. При поперечном смещении ленты и по­вышении давления на встречный боковой ролик происходит поворот и смещение всей системы в плоскости опоры с сохранением углов установки между осями роликов. Увеличение угла наклона встречного ролика вызывает возрастающее противодействие даль­нейшему смещению ленты. Опору можно использовать в качестве центрирующей на горизонтальных криволинейных участках изги­бающихся в плоскости ленты конвейеров, при установке рамы конвейера с различным креном. [1,2]

1.6 Конструкция роликов опор конвейера

Ролики опор относятся к наиболее массовым элементам конвейеров. Несмотря на многообразие конструктивных разновидностей роликов, можно выделить два принципиально различных типа: ролики со сквозной осью и встроенными подшипниками и ролики моноблочные с выносными подшипниками на полуосях.

Наиболее распространенными являются ролики со сквозными осями и вращающимися цилиндрическими обечайками, как пра­вило, на двух подшипниках качения (рис.6). Для конвейеров общего назначения разработано шесть типов унифицированных роликов этой конструкции, каж­дый из них отличается размером диаметра обечайки и типом подшипника. При изготовлении обечаек предполагалось исполь­зовать высокоточные электросварные трубы с дополнительным волочением по внутренней части. Унифицированные ролики имеют диаметры 89, 108, 133, 159 и 194 мм. Для роликов диа­метрами 89, 108 и 133 мм используют шариковые подшип­ники (рис.6, а), диаметром 159 мм — шариковые и роликовые, диаметром 194 мм — роликовые (рис.6, в). Подшипники роли­ков снабжают системой штампованных колец, образующих бес­контактные лабиринтные уплотнения, которые характеризуются минимальным сопротивлением вращению и обеспечивают надеж­ную защиту подшипников. [1,с.57]



а,б- с шариковыми подшипниками; в - с коническими роликовыми подшипниками; г-с футерованными резиновыми кольцами; д - с пустотелыми кольцами; е -с само устанавливающимися подшипниками; ж-с самоустанавливающимися вкладышами; з- моноблочные с выносными подшипниками

Рисунок 6- Ролики опоры ленточных конвейеров

Для подшипников применяют долговременную смазку. У роликов с коническими подшипниками предусмотрено периодическое возобновление сма­зывающего материала, подаваемого через пресс-масленку.

Опоры, устанавливаемые под загрузочным устройством, вос­принимают значительные удары от падающих на ленту кусков груза. Практика эксплуатации показала, что высокую надежность имеют опоры с роликами, футерованными слоем резины или сплош­ными кольцами (рис.6,е,г). Высокой амортизиру­ющей способностью обладают резиновые пустотелые кольца (рис.6,б). [1,с.50]

Ленточные конвейеры, рассчитанные для подачи тяжелых крупнокусковых грузов, можно оборудовать роликами с увеличенным до 219 и даже 245 мм диаметром.

Ролики со сквозной осью представляют собой законченные и независимо работающие от места установки узлы. Однако они отличаются повышенной металлоемкостью из-за использования тяжелой сквозной оси и трудоемкостью изготовления, сравни­тельной сложностью конструкции, обслуживания и высокой стоимостью. Срок службы этих роликов зависит от качества изго­товления. Наличие многих сопрягаемых деталей при допускаемых технологией погрешностях изготовления в ряде случаев приводит к недопустимым упругим перекосам колец встроенных подшипни­ков, что вызывает резкое сокращение срока их службы и повы­шение коэффициента сопротивления вращению.

Для роликов больших диаметров технологические перекосы подшипников можно устранить с помощью вкладыша 3 (рис.6,ж) со сферической отбортовкой и обечайки 2 с отогну­тым сферическим торцом. При соединении двух сопрягаемых сферических деталей болтами 1 достигается хорошая соосность радиальных шариковых или конических подшипников 4 за счет использования при сборке специального приспособления.

Нашедшие в последнее время распространение моноблочные ролики состоят из единого с полуосями корпуса (рис.6,з), полученного горячей обкаткой трубчатой заготовки калиброван­ным инструментом. По сравнению с известной конструкцией новые ролики отличаются меньшей массой (на 10...15 %). малой трудоемкостью изготовления, меньшей себестоимостью (на 15...25 %), возможностью полной автоматизации их производ­ства. Вынесенные подшипники, работая в более благоприятных кинематических условиях (вращается внутреннее кольцо), могут

работать без перекосов только при установке на высокоточные поперечины. В других случаях неизбежно возникают недопусти­мый перекос и резкое снижение срока службы подшипников. Переход на новые ролики не обеспечивает взаимозаменяемости и поэтому не исключает необходимости продолжения изготовления роликов со сквозной осью в качестве запасных частей для дей­ствующих конвейеров. [1,2]

Приводные устройства снаб­жены фрикционными приводными устройствами. Передача тяго­вого усилия и движения ленте осуществляется за счет сил трения от приводных барабанов. Фрикционный привод обеспечивает высокие скорости движения ленты и независимость ее работы от упругого удлинения и неизбежного вытягивания. Обязательным условием действия этого привода без проскальзывания (пробуксо­вывания) ленты является создание в ней предварительного натя­жения.

Лента приходит в движение за счет приводного барабана, который вращается посредством работы привода (это может быть мотор – редуктор, либо электродвигатель и редуктор соединенные муфтой).

Конвейеры комплектуются различными приводными механизмами: редуктор, электродвигатель, соединяющие их муфты, ременная или цепная передача, отечественными импортными и приводами, отличительной особенностью современных приводов является больший срок службы и компактные размеры. При использовании некоторых приводов не нужны дополнительные рамы для крепления соединительные муфты, ограждения. В зависимости от условий эксплуатации устанавливаются гладкие, планчатые или футерованные барабаны



а — с одним приводным барабаном; б- с одним приводным и отклоняющим бара банами; в-д - с двумя приводными барабанами; е — с прижимным роликом; ж - с прижимной лентой; з — с при­жимной конвейерной лентой; и — с промежу точными приводными конвейерами.

Рисунок 7- Схемы фрикционных при­водов ленточных конвейеров:

1.7 Конструкции приводных барабанов

Барабан приводной предназначен для передачи тягового усилия, необходимого для приведения в движение ленты.

Приводные барабаны могут быть с одной консолью вала для соединения с приводным механизмом или двумя консольными для соединения с двумя приводными механизмами, расположенными симметрично относительно оси конвейера.

Конструкция приводного барабана ленточного конвейера показана на рис.8



Рисунок 8- Приводной барабан ленточного конвейера

На рис.9 показан приводной барабан ленточного конвейера сварной конструкции.



Рисунок 9- Сварной барабан

Обечайку сварного барабана выполняют из трубы подходящего размера или делают из листа, согнутого на листогибочных вальцах; ее можно также штамповать в горячем состоянии из двух половинок. Чтобы лента не сбегала с барабанов, их делают бочкообразными, что приводит к вытягиванию средней части ленты.

На рис.10 показан приводной барабан ленточного конвейера литой конструкции.



Рисунок 10- Литой барабан

Литой барабан выполняется литьем с из стали 35Л или чугуна марок СЧ15, СЧ18 и др.

Чтобы лента (как и на сварных) не сбегала с барабанов, их делают бочкообразными, что приводит к вытягиванию средней части ленты.

За счет уменьшения толщины деталей (в сварной конструкции), сокращение расхода металла и уменьшение массы барабана, экономически целесообразно применять сварные барабаны. [1,2]

Опоры приводных барабанов устанавливают на расстоянии 100…200 мм от кромок барабана. Опоры подшипники шариковые радиальные сферические.

2. Расчет приводного вала ленточного конвейера
2.1. Исходные данные:

Частота вращения приводного вала n=100 об/мин.

Вращающий момент на приводном валу Т=900 Н∙м.

Диаметр барабана D_б=400 мм.

Для соединения выходного вала редуктора с приводным валом принята цепная муфта, передающая максимальный крутящий момент 1400 Н∙м.

Расчетный крутящий момент на муфте Т_р=1120,6 Н∙м.

Расчетный срок службы [L_h]=10000 ч.
2.2. Предварительный расчёт приводного вала

Предварительный расчет валов ведем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.

Диаметр выходного конца приводного вала определяется по формуле [3]

(2.1)

где [τ_k] – допускаемое напряжение на кручение, МПа; [τ_k] = 15 … 25 МПа.

получаем

=61,207 мм.

принимаем d_{в пр} =65 мм.

Диаметр вала под уплотнением

d_уп=d_в.пр+2t (2.2)

где t=3 мм [3,с.42]

получаем

d_уп=65+23=71 мм

принимаем d_{у пр} =75 мм.

Диаметр вала под подшипники d_{п пр} =75 мм.

Диаметр вала для упора подшипников

d_уп.пр=d_в.пр+3r (2.3)

где r=3 мм [3,с.42]

получаем

d_уп.пр=75+23=81 мм

принимаем d_{уп пр} =82 мм.

Диаметр вала в зоне посадки ступицы барабана d_{ст б} =85 мм.
2.3. Определение усилий

Усилие F_м определяется по зависимости

F_м=(0,2…0,5)F_tм , (2.4)

где F_tм - окружное усилие в муфте, измеряемое в Н,

, (2.5)

здесь Т_р – расчетный крутящий момент на муфте в Н∙мм,

D₀ – диаметр муфты, D₀=192,6 мм:

получаем

тогда

Принимаем F_м =3271 Н.

Расчетное усилие S определяем по формуле

S=S_наб+S_сб ; (2.6)

где S_наб - натяжение в набегающей на приводной барабан ветви ленты,

S_сб – натяжение на сбегающей ветви.

(2.7)

где Т – вращающий момент на приводном валу, измеряется в Н∙м,

D – диаметр барабана в мм,

с =2,08– коэффициент, зависящий от типа конвейера.