Главная страница
Навигация по странице:

  • (технический университет) Факультет

  • Курс 4 Группа 372КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Тема: «Шнековый питатель-транспортер» Студент

  • Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) Кафедра Оптимизации химической и биотехнологической аппаратуры

  • Факультет

  • Курс 4 Группа 372Студент Матюшева Е. Дата

  • Цели и задачи проекта

  • Графический материал (чертежи

  • Рекомендуемая литература

  • Срок предоставления к защите

  • Исходные данные для расчета

  • Технологический расчет бункера

  • 3 Прочностной расчет бункера

  • 4 Расчет и выбор шнекового питателя-транспортера

  • Матюшева ТРАНСП_Пояснительная записка-ЕСКД. Шнековый питательтранспортер


    Скачать 1.5 Mb.
    НазваниеШнековый питательтранспортер
    Дата14.05.2019
    Размер1.5 Mb.
    Формат файлаrtf
    Имя файлаМатюшева ТРАНСП_Пояснительная записка-ЕСКД.rtf
    ТипКурсовой проект
    #77028


    Санкт-Петербургский государственный технологический институт

    (технический университет)

    Факультет: Инженерно-кибернетический.

    Кафедра Оптимизации химической и биотехнологической аппаратуры

    Учебная дисциплина «Машины для технологического транспортирования строительных материалов и изделий»

    Курс 4

    Группа 372

    КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
    Тема: «Шнековый питатель-транспортер»

    Студент __________________ (Матюшева Е. )


    Руководитель _________________ (Иваненко А.Ю.)

    Оценка за курсовой проект ______________ ________________

    St.Petersburg
    г.
    Санкт-Петербургский государственный технологический институт

    (технический университет)

    Кафедра Оптимизации химической и биотехнологической аппаратуры
    Факультет: Инженерно-кибернетический.

    Кафедра Оптимизации химической и биотехнологической аппаратуры

    Учебная дисциплина «Машины для технологического транспортирования строительных материалов и изделий»

    Курс 4 Группа 372

    Студент Матюшева Е. Дата __________________

    Задание

    На курсовое проектирование
    Тема : «Шнековый питатель-транспортер»

    Цели и задачи проекта : Технологические и прочностные расчеты бункера и шнекового транспортера. Выбор стандартного шнекового транспортера.

    Содержание пояснительной записки:

    1. Технологический расчет бункера…..…………………………………………………..

    2. Прочностной расчет бункера..………………………………………………………….

    3. Расчет и выбор шнекового питателя-транспортера………………………………….

    Графический материал (чертежи):

    1. Монтажный чертеж установки (ф.А1).

    2. Чертеж общего вида разрабатываемого оборудования (ф.А1) – ……………………………

    3. Сборочный чертеж (ф.А1) – ……………………………………………………………………

    Рекомендуемая литература:

    1. Зенков Р. Л. и др. Машины непрерывного транспорта.– Л.: Машиностроение, 1987. – 432 c.

    2. Конвейеры: Справочник / Под ред. Ю.А. Пертена. Л.: Машиностроение, 1984. – c.367 с.

    3. Сиденко П.М. Измельчение в химической промышленности. – М.: Химия, 1977. – 368 c.

    4. Доманский И.В. и др. Машины и аппараты химических производств. – Л.: Машиностроение, 1981., – 385 с.

    5. Измельчение твердых материалов. Методические указания/ СПбГТИ, – СПб, 2010.

    6. Островский Г.М. Прикладная механика неоднородных сред. – СПб.: Наука, 2000. – 359 с.


    Срок предоставления к защите: _________________________________________

    Руководитель _________________ (Иваненко А.Ю.)

    Студент __________________ (Матюшева Е.)
    СОДЕРЖАНИЕ



    1. Исходные данные для расчета………………………………………………….4




    1. Технологический расчет бункера…..…………………………………………..5




    1. Прочностной расчет бункера..………………………………………………….6




    1. Расчет и выбор шнекового питателя-транспортера…………………………...13




    1. Список использованных источников…………………………………………..17


    Исходные данные для расчета



    5

    Шнековый питатель-транспортер

    1. Материал – мел.

    2. Производительность – 40 т/час.

    3. Средний размер частиц δср = 70 мкм.

    4. Максимальный размер частиц δmax = 100 мкм.

    5. Длина транспортирования L=5,0 м

    6. Объем бункера – из расчета 8-часовой производительности.


    Графический материал (чертежи):

    1. Установка: бункер, питатель (монтажный чертеж) – ф. А1

    2. Питатель (общий вид) – ф. А1

    3. Шнек (сборочный чертеж) – ф. А1





    1 – шнековый питатель-транспортер,

    2 – бункер.


    Плотность материала м = 2600 кг/м3;

    Пористость материала в состоянии насыпки 0 = 0,44.

    Компрессионная характеристика = 1,15/y0,09.

    Предел прочности при разрушении сжатием [] = сж = 50 МПа.

    Модуль упругости Е = 2,21010 Па.

    Угол естественного откоса е = 33 град.

    Угол внешнего трения покоя порошкообразного мела о стальную пластину

    п = 24 град.

    Эффективный угол внутреннего трения э = 50 град.

    Угол внутреннего трения = 42 град.

    Мгновенная функция истечения р = 27 y0,46 ;

    1. Технологический расчет бункера




    Насыпная плотность мела
    ρ = ρм (1-ε0) = 2600 (1- 0,44) = 1456 кг/м3.
    Объемная производительность установки
    Q = G/ρ = 40000/1456 =27,47 м3/ч = 7,63∙10-3 м3/c.
    Объем бункера найдем из расчета 8-часовой производительности установки
    Vб = Q∙τ = 27,47·8 = 220 м3.
    Выполним бункер цилиндро-коническим. Примем диаметр цилиндрической части D = 5 м; высоту цилиндрической части Hц = 10 м.

    Тогда объем цилиндрической части бункера составит
    Vц = Hц ·πD2/4 = 10·3,14·52/4 = 196 м3.
    Рассчитаем объем конического днища бункера, выполненного в виде усеченного конуса.


    где h - высота усеченного конуса; R – радиус большого основания конуса; R = D/2 = 2,5 м; r0 - радиус малого основания конуса; r0 = d/2.

    Минимальный размер отверстия истечения примем из условия обеспечения заданной производительности загрузки V = 7,63∙10-3 м3/c.

    где λи – коэффициент истечения; λи = 0,2 ÷ 0,5.

    Размер d найдем с запасом, приняв λи min = 0,2.

    Окончательно примем диаметр отверстия истечения d = 200 мм. r0 = d/2 = 100 мм = 0,1 м.

    Из [ 4 ] при п = 24 град и = 42 град находим, что максимальный угол наклона образующей конической части бункера θ, при котором обеспечивается свободное истечение материала, составляет 20 град. Тогда угол α = 70 град.

    Высота днища h = (R-r0)·tg α = (2,5-0,1) tg 700 = 6,594 м ≈ 6,6 м.

    Объем усеченного конуса по формуле (5)

    Общий объем бункера
    V = Vц + Vкд = 196 + 44,97 = 240,97 м3,
    что удовлетворяет условию обеспечения работы бункера в течение 8,77 часа.

    Окончательно принимаем следующие геометрические размеры бункера:

    • диаметр цилиндрической части D = 5 м;

    • высота цилиндрической части Hц = 10 м;

    • высота конуса днища Нк = R tg700 = 2,5∙2,747 = 6,87 м;

    • высота усеченного конического днища h = 6,6 м;

    • диаметр выпуксного отверстия d = 0,2 м;

    • угол конусности днища α = 70 град;

    • общая высота бункера Н = 16,6 м.


    3 Прочностной расчет бункера
    Определим распределение напряжений σ1 по глубине бункера, предварительно вычислив максимальную величину насыпной плотности ρн.

    В рассматриваемом случае материал уплотняется под действием максимального главного напряжения, т.е σy = σ1.

    Максимальное главное напряжение в таком бункере



    где ρн – максимальная величина насыпной плотности материала в бункере, кг/м3.

    Гидравлический радиус бункера R = D/4 = 5/4 = 1,25 м;

    коэффициент внешнего трения покоя fп = tg φп = tg 240 = 0,445;

    коэффициент бокового давления

    ζ = (1 – sin )/(1 + sin )=(1 – sin 420)/(1 + sin 420) = 0,198.

    При этих данных и при максимальной координате
    Z = Hц + (D/2)tg700 = 10+6,87=16,87 м

    напряжение

    Так как σ1 = σy, то


    Решая полученное уравнение методом последовательных приближений, получим ρн = 1604 кг/м3.

    Для цилиндрической части бункера вычислим σ1 для трех значений

    Z (4; 7 и 10 м):






    Для расчета напряжений в конической части бункера предварительно определим величину B:

    B = (cos2 + ζ sin2) (fп + ctg ) tg =

    = (cos2700 + 0,198 sin2700) (0,445 + ctg 700) tg 700 = 0,649.

    Для конической части силоса рассчитаем σ1 для трех значений Z = 2,0; 4,0 и 6,0 м.



    При Z = 2,0 м



    при Z = 4,0 м


    при Z = 6,0 м


    По расчетным значениям построим график функции σ1 = f (Z) (см. рис. 1).

    Усилия на стенках бункера определим на следующих глубинах: от поверхности материала – на глубине Z, равной 0; 2,5; 5; 7,5 и 10 м; от основания конуса – на глубине Z, равной 0; 3 и 6 м.

    Для цилиндрической части бункера, расположенной выше опорных лап, усилия на единицу длины окружности P0 и единицу длины образующей Pп (без учета веса корпуса бункера) будут определяться следующими выражениями:




    Величины σ1 для соответствующей глубины будем находить из графика (см. рис. 1 ).

    Принимая коэффициент Кд, учитывающий возможность обрушения материала в результате его слеживания, равным 2, получим:

    При Z = 0 P0 = -98245 Н/м и Pп =0;

    При Z = 2,5 м





    При Z = 5,0 м



    Для цилиндрической части бункера, расположенной ниже опорных лап, усилия P0 и Pп будут определяться следующими выражениями:





    При Z = 5,0 м



    При Z = 7,5 м





    При Z = 10 м





    Для определения усилий P0 и Pп в конической части бункера воспользуемся уравнениями:






    где r –радиус конуса на расстоянии z, м; m – масса материала ниже сечения z, кг.



    а масса материала приближенно




    При Z = 0 r = 2,5 м






    При Z = 2 м







    При Z = 4 м






    При Z = 6 м






    При Z = 6,87 м P0 ≈ 0 и Pп ≈ 0.

    Результаты расчетов сведем в табл. 1.
    Таблица 1

    Расчетные значения нормальных напряжений σ1, усилий на единицу длины окружности P0 и единицу длины образующей Pп


    Цилиндрическая часть выше опор

    Цилиндрическая часть ниже опор

    Коническая часть

    Z, м

    0

    2,5

    5,0

    5,0

    7,5

    10

    0

    2

    4

    6

    σ1, Па

    0

    37000

    74000

    74000

    10600

    132475

    132475

    133974

    121296

    76197

    Р0, Н/м

    0

    -5745

    -11490

    471482

    453237

    421180

    412013

    300928

    185060

    27245

    Рп, Н/м

    0

    73260

    146520

    146520

    209880

    262300

    71930

    51620

    27545

    5250


    По расчетным величинам строим графики функций P0 (Z) и Pп (Z) (см. рис. 1). Полученные значения усилий позволяют рассчитать толщину стенок бункера.

    Максимальные усилия в стенке бункера возникают на глубине Z = 10 м.

    Толщина стенки бункера, рассчитанная по максимальным усилиям
    δ ≥ (P02 + Pп2)0,5/[σдоп] = (4211802 + 2623002)0,5/(215·106) = 0,0024 м.

    С учетом конструктивных добавок и добавок на коррозию примем толщину стенки бункера δ = 5 мм.


    4 Расчет и выбор шнекового питателя-транспортера

    Горизонтальный шнековый транспортер (или винтовой конвейер) [1] обычно (рис.2) состоит из желоба 5, в котором вращается винт 3. Вал винта поддерживается двумя концевыми подшипниками и промежуточными подвесными подшипниками 2. Привод конвейера включает электродвигатель 8, редуктор 7 и две муфты 6. При вращении винта в направлении стрелки на транспортируемый груз действуют поперечные составляющие сил давления винтовых лопастей на перемещаемый груз и сил трения этого груза о лопасти, в результате чего центр массы груза С смещается влево. Возникающий при этом момент силы тяжести груза относительно центра винта О препятствует дальнейшему вращательному движению груза, и последний перемещается вдоль оси конвейера в направлении транспортирования, как гайка вдоль винта, а затем высыпается из разгрузочного отверстия 4 (см. рис.2).

    В нашем случае транспортер устанавливается под бункер так, как показано на рис.3. Длина транспортирования L = 5,0 м. Производительность транспортера G = 40 т/час = 11,11 кг/с.

    Рис.2. Схема горизонтального шнекового транспортера

    Рис.3. Схема шнекового питателя

    Диаметр винта транспортера можно найти [1] из уравнения



    где t – шаг винта; для горизонтального конвейера t = k D;

    n – частота вращения, об/с;

    ψ – коэффициент наполнения желоба; для мела, который является легким малоабразивным грузом ψ = 0,32 [2];

    ρннасыпная плотность мела; выше (в п.2) было рассчитано ρн = 1456 кг/м3.

    Частота вращения вала винта определяется из соотношения [3]



    При рекомендуемых в [1,2] для легких малоабразивных материалов коэффициентах ψ = 0,32; А=50; k=1,0 получим



    Диаметр винта транспортера выбирают из стандартного ряда ГОСТ 2037-82 [1]. Из указанного ряда выбираем D = 320 мм.

    Диаметр вала винта (мм) [1]



    Принимаем диаметр вала винта равным 70 мм.

    Частота вращения вала винта



    Это значение числа оборотов попадает в интервал, рекомендованный для частот вращения горизонтальных шнековых конвейеров, транспортирующих насыпные измельченные минералы (см. табл. 3.1 в книге Зенкова [1]).

    Уточним производительность транспортера по уравнению (1)

    ,

    что несколько больше требуемой производительности (11,11 кг/с).

    Для снижения производительности транспортера до требуемой величины снизим число оборотов шнека до



    Примем число оборотов шнека n = 60 об/мин.

    Мощность привода транспортера



    где L – длина транспортирования; L = 5,0 м;

    kтр коэффициент сопротивления груза перемещению; для мела kтр = 1,6.



    Мощность электродвигателя с учетом КПД = 0,8

    Nдв = N / = 872 / 0,80 = 1100 Вт.

    Принимаем электродвигатель мощностью 1,2 кВт.

    Максимальный крутящий момент на валу винта



    Наибольшая действующая на винт продольная сила



    где kc – коэффициент, учитывающий, что радиус винта больше, чем радиус, на котором расположена равнодействующая сил сопротивления винта вращению; kc = 1,25 ÷ 1,43; примем kc = 1,35;

    α – средний угол подъема винтовой линии;



    α = arctg 0,425 = 23 град;

    φп – угол внешнего трения измельченного материала о сталь; φп = 24 град.


    5 Список использованных источников





    1. Зенков Р. Л. и др. Машины непрерывного транспорта.– Л.: Машиностроение, 1987. – 432 c.

    2. Конвейеры: Справочник / Под ред. Ю.А. Пертена. Л.: Машиностроение, 1984. – c.367 с.

    3. Сиденко П.М. Измельчение в химической промышленности. – М.: Химия, 1977. – 368 c.

    4. Доманский И.В. и др. Машины и аппараты химических производств. – Л.: Машиностроение, 1981., – 385 с.

    5. Измельчение твердых материалов. Методические указания/ СПбГТИ, – СПб, 2010.

    6. Островский Г.М. Прикладная механика неоднородных сред. – СПб.: Наука, 2000. – 359 с.

    7. Спиваковский А.О., Дьяков В.К. Транспортирующие машины. – М.: Машиностроение, 1983. – 504 с.


    написать администратору сайта