Розрахунок вертикального ланцюгового елеватора
Вступ
Розрахувативертикальний ковшовий ланцюговий елеватор для транспортування пшениці γв = 7,2 кН/мі, продуктивністюП = 176,6 кН/год. Швидкість транспортування складає ν = 1,3 м/с, висота,на яку подається вантаж Н = 13 м, максимальний розмір рядового вантажу а₀ = 77,7 мм.
1. Розрахунок основних параметрів тягового органу (ланцюг, ковш) івибір електродвигуна
Вибір деяких основних параметрів. Для транспортування пшениці приймаємо ланцюговий елеватор іззімкненими ковшами. Скориставшись рекомендаціями табл. 4,1 (1), приймаємо ковштипу Г (глибокий), коефіцієнт заповнення ковшів складатиме Ψ = 0,75.
Визначення погонної місткості ковшів . ф.4.13 (1).
ік/tк= П/3,6·ν· γв·Ψ;
ік/tк= 176,6/3,6· 1,3· 7,2· 0,75 = 6,98 л/м.
Затабл. 4,2 (1) для ік/tк = 8 л/м вибираємо ківш глибокий шириною Вк = 320 мм, крок ковшів tк = 0,5 м, виліт ковша lк = 175 мм, ік/tк = 8 л/м.
Вибранийківш перевіряється на кусковатість ф. 4,14 (1).
lк ≥х · а₀ ;
lк ≥2,25 · 77,7 ;
lк =175 > 2,25 · 77,7 ;
lк =175 > 174,8, умова виконується.
Длявибраних ковшів уточнимо швидкість транспортування ф. 4,15.
ν= [( ν· ік/ tк)розр.] / (ік/tк)ГОСТ ;
ν= [(1,3· 6,98) розр.] / (8) ГОСТ = 1,13 м/с.
Визначення погонних навантажень. Силу тяжіння вантажу на 1 пог.м. ходової частини елеватора визначеноза формулою
qв =П/3,6· ν;
=176,6 / 3,6 · 1,13 = 43,49 Н/м.
Погонненавантаження від елементів, що рухаються (ланцюги та ковші) ф. 4,20. (1).
q₀ = qл · Zл + qк ;
q₀ = 36,6 · 1 + 494 =530,6 Н/м,
де qл – погонне навантаження від ланцюгів, Н/м,
Zл – вибирають по таблиці 3,1(1),
— погонне навантаження від ковшів.
qк = Gк / tк ;
qк = 247/0,5 = 494 Н/м,
де Gк – вага ковша, вибирається затабл. 4,2. (1) Gк = 247 Н, або розраховують за ф. 4,22. (1).
tк — крок ковшів, м.
Длявизначення погонних навантажень від ланцюгів скористаємося ф. 4,16…4,19. (1).
Наближенезначення потужності елеватора
Р нр = ПН ( 1,15 + К/γ) /3670;
Р нр = 176,6 · 13 (1,15 +0,55/0,75) / 3670 = 0,45 кВт,
де К– коефіцієнт продуктивності, табл. 4,3. (1) К = 0,55.
П =176,6 кН/год розрахункова продуктивність;
γ= 7,2 кН/мі — об’ємна маса вантажу.
Окружнасила на зірочках, Н.
Ft = 1000 · Р нр / ν ;
Ft = 1000 · 0,45 / 1,13 =398,23 Н.
Найбільшеумовне навантаження.
Fmax = Ft + 2000;
max = 398,23 + 2000 = 2398,2 Н.
Руйнуюченавантаження.
Fр = Fmax · S / Zл ;
Fр = 2398,2 · 9/ 1 = 21583,8Н,
де S= 9, запас міцності ланцюгів;
Zл = 1 кількість ланцюгів, при Вк≤ 320 мм, приймають один тяговий ланцюг.
Поруйнуючому навантаженні вибираємо ланцюг М 20, для якого Fр = 20 кН, типу 1 Dt = 40 мм.
Скориставшись8. табл. ХС, знаходимо qл = 36,6 Н/м:
Привиконанні навчальних проектів можна скористатися 7. ф. 8,7 (1) для визначенняпогонного навантаження ковшів разом з ланцюгами.
q₀ = К · П ;
q₀ = 0,8 · 176,6 = 141,28Н/м, де К = 1,08 коєфіцієнт пропорціональності.
П =176,6 кН/год – розрахункова продуктивність.
Визначення опору руху і натягу ланцюгів. Поділимо трасу на характерні ділянки, починаючи з точки 1приводного валу до точки 4.
Приймаємокоефіцієнт опору при огинанні зірочок К = 1,08 с 84 (1).
Тяговийрозрахунок необхідно розпочати з точки найменшого натягу. Для заданої трасиелеватора найменший натяг буде в точці 2.
Величинуйого визначимо ф. 4,25 (1).
Fн = 8000 · bк + 40 · Н;
Fн = 8000 · 0,32 + 40 · 13 =2560 + 520 = 3080 Н,
де bк – ширина ковша bк = 0,32 м, Н = 13 м, висота на яку піднімається вантаж.
Натягу точці 2:
F₂ = Fmin = Fн / 2;
F₂ = 3080 / 2 = 1540 Н.
F₃ = F₂ · К + W₃ ;
F₃ = 1540 · 1,05 + 103,2= 1720,2 Н.
W₃ — сила опору призачерпуванні вантажу ф. 4,23. (1).
F ₄ = F₃ + W₃₋₄ = F₃ + (qв + q₀) · Н;
F ₄ = 1720,2 + (43,48 +530,6)· 13 = 918,37 Н.
Натягу точці 1.
F₁ = F₂ — W₂₋₁ = F₂ — (-q₀Н) = F₂ + q₀Н;
F₁ = 1540 + 530,6 · 13 =8437,8 Н.
Визначення окружної сили наприводних зірочках ф. 3,41. (1).
Ft = Fнб – Fзб + Wпр = F ₄ — F₁ + (F ₄ + F₁)(К-1);
Ft = 9183,37 – 8437,8 +(9183,37 + 8437,8)(1,05 – 1) = 833,67 Н = 0,83 кН.
Визначенняпотужності електродвигуна, ф.3,42 (1).
Р =Ft ν/ 1000 · η₀;
Р =833,67 · 1,13 / 1000 · 0,75 = 942,04 / 750 =1,25 кВт,
деη₀ = 0,75 с. 18 (1).
Порозрахованій потужності вибираємо електродвигун (1 том 3. табл… 2,4) або(табл. 2Д) 4А80В4У3 Рд = 1,5 кВт nд = 1415 хвЇ№.
2. Розрахунок приводу транспортера
Загальнепередаточне відношення приводу:
/>
Попередньоприймаємо стандартний двоступінчатий редуктор з передаточним відношенням Uред =16, тоді передаточне відношення ланцюгової передачі:
/>
Визначаємочастоту обертання, кутову швидкість, потужність та крутні моменти на кожному звалів.
Вал1. n1 = nдв = 1415 об/хв;
елеватортранспортер ківш ланцюг
/>;
P1 =Pтр = 510 Вт;
/>.
Вал2. n2 = n1 = 1415 об/хв;
W2 =W1 = 148,1 с-1;
P2 =P1 Ч η муф = 510 Ч 0,98 = 500 Вт;
/>.
Вал3. /> об/хв;
/>;
P3 =P2 Ч η ред = 500 Ч 0,94 = 470 Вт;
/>.
Вал4. /> об/хв;
/>;
P4 =P3 Ч η цеп = 470 Ч 0,93 = 437 Вт;
/>.
Остаточноприймаємо черв’ячний одноступінчатий обдуваймий редуктор Ч-160-16+-52-1-1ВУ2,для нього максимальний крутний момент на тихоходному валу (вал 3):
Tmax= 250 HЧм > T3 = 50,81 HЧм.
Орієнтовнийрозрахунок вала 4.
Згідноз [2] стор. 296 попередньо оцінюємо діаметр валу нижньої головки при заниженихграничних напруженнях при крученні.
/>, де
[τ]= 25 мПа – для транспортерних валів.
3. Розрахунок ланцюгової передачі
Згідноз [2] стор. 286 приймаємо z1 = 24, тоді
z2 =z1Ч Uцеп = 24 Ч 3,1 = 74
Згідноз [2] формула 13.26 визначаємо розрахункову потужність:
/>, де
/>, за [2] стор.287 – коефіцієнт експлуатації.
Згідноз [2] табл. 13.2 встановлюємо значення коефіцієнтів:
kд =1 – коеф. динамічного навантаження;
kа =1,25 – коеф. міжосьової відстані;
kреж= 1,45 – коеф. режиму;
kрег= 1– коеф. способу регулювання натягнення ланцюга;
kс =0,8 – коеф. змащення;
kн =1,0 – коеф. нахилу передачі до горизонту.
/>
Коефіцієнткількості зубців:
/>
Коефіцієнтчастоти обертання:
/>
Прицьому Рр = 470 Ч 1,2 Ч 1,45 Ч 1 = 817,8 Вт.
Згідноз [2] табл. 13.4 для прийнятих h01 = 50 об/хв та Рр = 817,8 Вт приймаємо ланцюгз кроком Рц = 15,875мм, для якого
[Рр]= 0,75 кВт /> Рр= 0,81 кВт.
Згідноз [2] формула 13.2 швидкість дорівнює:
/>
Згідноз [2] табл. 13.3 призначаємо густе внутрішньошарнірне мастило.
Кількістьзубців ланцюга за [2] формула 13.6:
/>,
де а= 635 мм – попередньо прийнята між осьова відстань.
Округлюючидо найближчого парного значення приймаємо Lp = 131.
Діаметрзірочки згідно з [2] формула 13.8:
/>
/> />
Коловасила />
4. Уточнений розрахунок валу
Визначаємосили, які діють на вал.
/>
/>
/>
/>
Уплощині ZOX:
/>
/>
/>
/>
Перевірка:
/>
/>
/>
У площиніYOX:
/>
/>
/>
/>
Перевірка:
/>
/>
/>
Матеріалвалу – сталь 45, покращення σВ = 750 МПа, σт = 450 МПа.
За[2], стор. 300, формула 15.7:
σ1= 0,4 Ч σВ =0,4 Ч 750 = 300 МПа
τ1= 0,2 Ч σВ = 0,2 Ч 750 = 150 МПа
Розраховуємонебезпечний перетин І-І, послаблений шпонковим пазом Кσ = 1,7; Кτ =1,4.
Згинаючиймомент в небезпечному перетині:
/>
Крутниймомент:
/>
Напруженнязгинання:
/>
Напруженнякручення:
/>
Згідноз [2] за графіком на мал. 15.5, стор. 301: kd = 0,84.
Згідноз [2] за графіком на мал. 15.6, стор. 301: kf = 0,92.
За[2] по формулам 15.4, стор. 299:
Запасопору втомі по згину:
/>
Запасопору втомлюваності по крученню:
/>
За[2] по формулі 15.3, стор. 299 запас опору втомі:
/>
Умоваміцності виконується.
5. Уточнений розрахунок осі
Визначаємосили, що діють на вісь:
/>
/>
/>
Визначаємореакції опор:
/>
/>
/>
Розраховуємонебезпечний перетин І-І (ІІ-ІІ), який послаблений шпонковим пазом Kσ =1,7; Кτ = 1,4.
Матеріалвала – сталь 45, покращення:
σВ= 750 МПа; σТ = 450 МПа; σ1 = 300 Мпа.
Напрямзгину:
/>
За[2] графік рис. 15.5, стор. 301 kd = 0,84
За[2] рис. 15.6, стор. 301 kf = 0,92
За[2] стор. 299 за формулами 15,4 запас опору втомі:
/>
Умоваміцності виконується.
6. Вибір підшипників
Обираємосферичні дворядні шарико-підшипники середньої сеії 1306 за ГОСТ 5720-90, дляяких d = 30мм; D = 72 мм; В = 19 мм.
7. Вибір шпонок
ЗаГОСТ 23360-78 проводимо вибір шпонок при
db =30 мм; b = 8 мм; h = 7 мм; l = 54мм – 2 шпонки;
приdb = 22 мм; b = 7 мм; h = 7 мм; l = 42 мм.
За [2]стор. 88 формула 6.1:
/>
/>
/>
Умоваміцності виконується.
8. Вибір муфти
Дляпередачі крутного моменту від електродвигуна до редуктора обираємо пружнувтулково-пальцеву муфту МУВП-16-22-11-43 за ГОСТ 21424-75.
9. Опис роботи транспортера
Дляпіднімання насипних вантажів на висоту до 70 м застосовують ковшові елеватори.Ковшовий елеватор складається з нескінченного гнучкого органу, до якогоприкріплюються ковші, які є робочими елементами. Тяговий орган огинає приводнийта натяжний барабани (зірочки), які розміщені у металевому кожусі. Верхнючастину елеватора звуть головкою, нижню — башмаком. Головка і башмак з’єднаніміж собою металевими секціями, або розподільними трубами. Сипучий вантажпопадає у башмак через одну із завантажувальних ланок. Проходячи приводнийбарабан (зірочку), ковші розвантажуються. Для збезпечення необхідного натягутягового органа та запобігання просипанню вантажу з ковшів, в елеваторахзастосовують натяжний пристрій, а для обертання приводного барабана (зірочку) водному напрямку – зупинники.
Ус/г ковшові елеватори застосовують: на зерноочисних токах, на крупорушках, накомпінованих заводах тощо. Вони часто входять до складу механізмів с/г машин.
Література
1. Механізація транспортуючих та вантажопідйомних робіт. М.В. Любін,П.С. Берник.1997 р.
2. Иванов М.Н. Детали машин, М.: 1991.
3. Справочник конструктора.Анурьев. 1,2,3 том.
4. Иванченко Ф.К. Расчёты грузоподъёмных и транспортирующих машин,К.: 1978.
5. Справочник по расчетам механизмов подъемно-транспортных машин.Кузьмин, Ф.Л. Марон. 1983 г.