ФЕДЕРАЛЬНОЕАГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Брянскийгосударственный технический университет
Кафедра«Подъемно-транспортные машины и оборудование»
КУРСОВОЙПРОЕКТ
Подисциплине
«Машинынепрерывного транспорта»
Расчетно-пояснительнаязаписка
Брянск2008.
Содержание
1. Введение
2. Аннотация
3. Определениеосновных параметров
4. Предварительныйрасчет элеватора
5. Разгрузкаковшей
6. Приблежённый расчёт
7. Тяговыйрасчёт
8. Определениедиаметра звездочки
9.Определениемощности и выбор электродвигателя
10.Расчёт ивыбор редуктора
11. Расчет и выбортормоза
12. Выбор муфты
13. Расчетприводного вала
14. Расчет подшипниковприводного вала
15. Расчетшпоночных соединений приводного вала
16. Расчет осинатяжного устройства
17. Расчетподшипников оси натяжного устройства
18. Расчетшпоночных соединений оси натяжного устройства
19. Расчетнатяжного устройства
20. Разгрузказубчатой передачи
Списоклитературы
1. Введение
Элеватор (лат. elevator, буквально —поднимающий, от elevo — поднимаю), машина непрерывного действия,транспортирующая грузы в вертикальном или наклонном направлениях. Различаютэлеваторы ковшовые, полочные, люлечные. Ковшовые элеваторы предназначены дляподъёма по вертикали или крутому наклону (более 60°) насыпных грузов(пылевидных, зернистых, кусковых), полочные и люлечные элеваторы — длявертикального подъёма штучных грузов (деталей, мешков, ящиков и т. п.) спромежуточной погрузкой-разгрузкой. Ковшовые элеваторы используются вметаллургии, машиностроении, химическом и пищевом производствах, наобогатительных фабриках и зернохранилищах, а полочные и люлечные — на предприятияхразличных отраслей промышленности, базах, в магазинах, а также на складах, втом числе в виде подвижных стеллажей для хранения и выдачи изделий.
Ковшовый элеваторы представляет собой замкнутое полотно с тяговыморганом, огибающим приводной и натяжной барабаны (звёздочки), и прикрепленнымик нему ковшами. Несущей и ограждающей частью элеватора является стальнойсварной кожух с загрузочным и разгрузочным патрубками. Привод имеетэлектродвигатель, редуктор, муфты и останов, предотвращающий обратное движениеполотна. На элеваторах применяется винтовое или грузовое натяжное устройство.Скорость движения полотна тихоходных элеваторов до 1 м/сек, быстроходных до 4м/сек. Подача ковшовых элеваторов 5—500 м3/ч, высота подъёма Н непревышает 60 м. Основными параметрами ковшовых элеваторов являются ширина ВК,высота h, вылет А, полезная (до кромки передней стенки) вместимость ковша ирасстояние (шаг) между ковшами aк. Быстроходные элеваторы имеютрасставленные глубокие и мелкие ковши, для которых aк = (2,5—3) h, aв качестве тягового органа — конвейерную резинотканевую ленту иликороткозвенную цепь. На тихоходных элеваторах применяются сомкнутые (ak= h) с бортовыми направляющими остроугольные и со скруглённым днищем ковши,прикрепленные боковыми стенками к двум тяговым цепям.
В данном курсовом проекте представлен ковшовый цепной элеватор ссомкнутыми скругленным ковшами, который используется для перемещениямелкокусковой железной руды на высоту 30м и с производительностью 250т/ч.
2. Аннотация
Работа посвящена элеватору. В процессе выполнения данного проекта мырассчитываем все основные показатели элеватора. Так же по рассчитаннымпоказателям мы выполняем чертежи приводной, натяжной станций и чертеж общеговида с узлами.
Выполняем проект элеватора для пермещения насыпного груза:
Производительность Q = 250т/час;
Вид трассы вертикальная
Высота подъема груза /> м
Перемещаемый груз руда железная мелкокусковая
плотность транспортируемого грузаr= 2,8 т/м3.
3. Определение основных параметров
Тип элеватора, скорость движения, формы ковшей выбираем в зависимости отхарактеристик транспортируемого груза, заданной производительности и высотыподъема [1, табл.11.3].
Для перемещения руды железной мелкокусковой рекомендуется элеватортихоходный с сомкнутыми ковшами типа С, средним коэффициентом заполненияψ=0,8. Выбираем цепной элеватор в связи с большой заданнойпроизводительностью, высотой и весом перемещаемого груза. Скорость цепиυ=0.5 м/с.
4. Предварительный расчет элеватора
Определение необходимого линейного объема ковшей
/>
где ψ − коэффициент заполнения ковша: ψ=0,8
/> - производительность, т/ч;
/> - скорость конвейера, м/с;
/> - плотность, т/час.
/> л/м
выбираем скругленные ковши с бортовыми направляющими вместимостью /> и шагом ковшей 400 мм
при объемной производительности элеватора
/>
и в соответствии с шагом ковшей />
Bк=500 мм– ширина ковша
/> - емкость ковша
Выбранный ковш проверяем по размеру максимальных кусков
/>
где
/> — вылет ковша
/>
/> — ковш проверку прошел.
5. Разгрузка ковшей
Разгрузка нашего элеватора самотечная направленная.
Полюсное расстояние равняется
/>
/>
/>
/> — частота вращениязвездочки.
Характер разгрузки ковшей определяется соотношением между полюснымрасстоянием и радиусом звездочки
/>
/>скорость элеватора.
/>; />, />
Условие тихоходного элеватора с самотечно направленной разгрузкой.
/>
Вывод: разгрузка нашего элеватора самотечная направленная.
6. Приближенный расчет
Распределенная нагрузка от груза
/> Н/м
Максимальное натяжение цепи
/> Н/м
где /> коэффициент запаса
/>Н
/>Н
Определим разрывное усилие
/>
Где /> — коэффициент запасапрочности для элеватора
Выбираем цепь пластинчатую втулочно-роликовую М630 ГОСТ 588-81 сразрывным усилием
/>
/> - шаг цепи
/> - масса 1м пластинчатойцепи
7. Тяговый расчет
а) Определяем натяжения в характерных точках трассы. Наименьшее натяжениетягового элемента будет в нижней точке 2 (рис. 2).
/>
Рис. 2. Трасса элеватора
/>
Принимаем натяжение в точке 2 />. Приобходе трассы от точки 1 по направлению движения определяем:
/>
/>
/>
- нагрузка от веса ковшей и цепи
/> - усилие зачерпываниегруза в башмаке.
Для определения натяжения в точке 4 производим обход против направлениядвижения:
/>
Расчетное натяжение цепи для элеватора: Smax=S3=114383,4Н
Дополнительные динамические нагрузки:
/>
Где m – масса ходовой части с грузом
/>
/>
8. Определение диаметра звездочки
По аналогии с применяемыми конструкциями принимаем приводную звездочку счислом зубьев/>.
/>
/>
/> - шаг тяговой цепи, мм;
/>
условие выполняется
Частота вращения звездочки
/>
Полюсное расстояние
/>
Диаметр отклоняющих звездочек и звездочек натяжных устройств:
число зубьев />
/>
Проверка прочности тяговой цепи
/>,
совпадает с интервалом n=8...10
/>
/> - коэффициентнеравномерности нагружения между цепями
i=2 – коэффициент, зависящий от количества цепейв элеваторе
Прочность обеспечена.
9. Определение мощности и выбордвигателя
Тяговое усилие на приводных звездочках
/>
При коэффициенте запаса /> и КПДпривода /> мощность двигателя
/>
По полученному значению мощности выбираем двигатель серии АИР180М4:
/>,/>
Определяем крутящий момент на приводном валу
/>
10. Расчет и выбор редуктора
Определяем частоту вращения приводного вала.
/>
Для передачи крутящего момента от электродвигателя к приводному валуиспользуем редуктор и зубчатую передачу
Выбираем редуктор Ц2-500 с передаточным числом i=32,42,мощностью
/>, крутящем моментом навыходном валу />,
диаметром быстроходного вала />,диметром тихоходного вала />.
Передаточное число зубчатой передачи принимаем />
Общее передаточное число принимаем
/>
Определяем фактическую скорость вращения звездочки
/>
Погрешность
/>
Определим частоту вращения
/>
11. Расчет и выбор тормоза
Тормоз устанавливаем на приводном валу, что в значительной мере уменьшаетвеличину тормозного момента.
Определим статический тормозной момент
/>
где /> - коэффициент возможногоуменьшения сопротивления движению, />,принимаем />
/>
Тормозной момент на валу двигателя
/>
Расчетный тормозной момент
/>
где /> - коэффициент запасаторможения, принимаем />
/>
Выбираем тормоз ТКГ-300 с тормозным моментом /> сдиаметром шкива />мм
12. Выбор муфт
Между электродвигателем и тормозом устанавливаем упругуювтулочно–пальцевую муфту.
Муфту выбираем в зависимости от расчетного момента
/>
где /> - коэффициентбезопасности, принимаем />
/> - коэффициент условийработы, принимаем />
/>
Выбираем МУВП с вращающим моментом />,диаметром тормозного шкива />,диаметрами валов 50…70мм
13. Расчет приводного вала
/>
Рис.3
/>,/>,/>
/>
Определяем реакции опор
/>
/>
Действие силы />
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Действите силы />
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Определяем диаметры сечений вала
Материал вала — сталь 40 ХН:/>
/>
опора А:
/>
/>
звездочка 1:
/>
/>
С учетом ослабления сечения шпоночными пазами увеличиваем диаметр вала на10%
/>
звездочка 2:
/>
/>
С учетом ослабления сечения шпоночными пазами увеличиваем диаметр вала на10%
/>
С учетом рассчитанных данных конструируем вал, назначая диаметры понормальному ряду размеров. В целях унификации принимаем диметры вала в опораходинаковыми и равными большему: 180 мм. Диаметры вала под звездочками такжепринимаем одинаковыми и равными 210 мм. Диаметр упорного буртика принимаемравным 240мм, диаметр вала между звездочками — 210 мм.
14. Расчет подшипников приводного вала
Схема для расчета подшипников см. рис. 3 данного курсового проекта.
Радиальная нагрузка на опору A:
/>
Радиальная нагрузка на опору B:
/>
Опорой приводного вала на раму являются двухрядные сферические роликоподшипники.Расчет ведем по наиболее нагруженному подшипнику. На подшипник действуют толькорадиальные усилия, равные />.
Предварительно принимаем роликовые радиальные двухрядные подшипники №3526/>. ГОСТ 5721-85
Определяем эквивалентную динамическую нагрузку
/>,
где /> – коэффициентдолговечности.
Номинальная эквивалентная нагрузка определяется по зависимости
/>,
где /> – кинематическийкоэффициент, учитывающий снижение долговечности при неподвижном внутреннемкольце подшипника; /> – коэффициентбезопасности при нагрузке с незначительными толчками; />,2 – температурныйкоэффициент при />. Тогда
/> и />
Расчетная долговечность проверяем по динамической грузоподъёмности:
/>,
где /> – коэффициент, учитывающийвероятность безотказной работы;
/> – коэффициент, учитывающийсовместное влияние качества металла и условий эксплуатации; /> – частота вращенияприводного вала/> – показательстепени для роликоподшипников.
/>, что удовлетворяеттребованиям.
Проверяем выбранный подшипник по статической грузоподъёмности:
/>,
/>.
15. Расчет шпоночных соединений приводных звездочек
Основным для соединений с призматическими шпонками является условныйрасчет на смятие.
Шпонка под ступицами приводного звездочки: для вала диаметром /> по ГОСТ 23360-78предназначена шпонка со следующими размерами: ширина шпонки />; высота шпонки />; глубина паза на валу />; длина шпонки />.
Если принять для упрощения, что нормальные напряжения в зоне контактараспределены равномерно и плечо главного вектора давления равно />, то
/>,
где /> – рабочая длина шпонки; /> – глубина врезания шпонкив ступицу колеса; /> – допускаемоенапряжение смятия для шпонки, изготовленной из стали 45 [1, с. 89].
Принимаем длину шпонки равную /> всоответствии с длиной ступицы. Тогда />. Поформуле проверяем напряжения в зоне контакта.
/> ≤ />,
Проверку прочности шпонок на срез обычно не проводят, так как это условиесоблюдается при использовании стандартных сечений шпонок.
Шпонка под зубчатой муфтой: для вала диаметром /> по ГОСТ 23360-78предназначена шпонка со следующими размерами: ширина шпонки />; высота шпонки />; глубина паза на валу />; длина шпонки />.
Если принять для упрощения, что нормальные напряжения в зоне контактараспределены равномерно и плечо главного вектора давления равно />, то
/>,
где /> – рабочая длина шпонки; /> – глубина врезания шпонкив ступицу колеса; /> – допускаемоенапряжение смятия для шпонки, изготовленной из стали 45 [1, с. 89].
Принимаем длину шпонки равную /> всоответствии с длиной ступицы. Тогда />. Поформуле проверяем напряжения в зоне контакта.
/>≤/>.
Проверку прочности шпонок на срез обычно не проводят, так как это условиеудовлетворяется при использовании стандартных сечений шпонок.
16. Расчет оси звездочек натяжной станции
/>
Рис 3
/>,/>,/>
/>
/>
/>
Материал оси — сталь 40:
Определяем диаметр сечения оси под звездочкой.
/>
С учетом ослабления сечения шпоночным пазом увеличиваем диаметр оси на20%
/>
Принимаем диаметр оси равный 190мм.
17. Расчет подшипников оси натяжного устройства
Схема для расчета подшипников см. рис. 3 данного курсового проекта.
Радиальная нагрузка на опору A:
/>
Радиальная нагрузка на опору B:
/>
Опорой приводной оси на раму являются двухрядные сферические роликоподшипники.Расчет ведем по наиболее нагруженному подшипнику. На подшипник действуют толькорадиальные усилия, равные />.
Предварительно принимаем роликовые радиальные двухрядные подшипники №3626/>. ГОСТ 5721-85
Определяем эквивалентную динамическую нагрузку
/>,
где /> – коэффициентдолговечности.
Номинальная эквивалентная нагрузка определяется по зависимости
/>,
где /> – кинематическийкоэффициент, учитывающий снижение долговечности при неподвижном внутреннемкольце подшипника; /> – коэффициентбезопасности при нагрузке с незначительными толчками; /> – температурныйкоэффициент при />. Тогда
/> и /> б
Расчетная долговечность проверяем по динамической грузоподъёмности:
/>,
где /> – коэффициент, учитывающийвероятность безотказной работы; /> –коэффициент, учитывающий совместное влияние качества металла и условийэксплуатации; /> – частотавращения приводной оси/> – показательстепени для роликоподшипников.
/>, что удовлетворяеттребованиям.
Проверяем выбранный подшипник по статической грузоподъёмности:
/>,
/>.
18. Расчет шпоночных соединений оси натяжного устройства
Основным для соединений с призматическими шпонками является условныйрасчет на смятие.
Шпонка под ступицами оси: для оси диаметром /> поГОСТ 23360-78 предназначена шпонка со следующими размерами: ширина шпонки />; высота шпонки />; глубина паза на валу />; длина шпонки />.
Если принять для упрощения, что нормальные напряжения в зоне контактараспределены равномерно и плечо главного вектора давления равно />, то
/>,
где /> – рабочая длина шпонки; /> – глубина врезания шпонкив ступицу колеса; /> – допускаемоенапряжение смятия для шпонки, изготовленной из стали 45 [1, с. 89].
Принимаем длину шпонки равную /> всоответствии с длиной ступицы. Тогда />. Поформуле проверяем напряжения в зоне контакта.
/> ≤ />,
Проверку прочности шпонок на срез обычно не проводят, так как это условиесоблюдается при использовании стандартных сечений шпонок.
19. Расчет натяжного устройства
Применим грузовое натяжное устройство
Усилие в натяжном устройстве определяется по формуле:
/>
/>
Масса натяжного груза грузового натяжного устройства определяется поформуле
/> кг
Ход в натяжном устройстве равен
/>
/>
20. Разгрузка зубчатой передачи
Принимаем зубчатую передачу с передаточным числом i=5.Принимаем диаметр шестерни в/>, тогдадиаметр колеса />
Межосевое расстояние
/>
Ширина шестерни />
Ширина колеса />
Назначаем нормальный модуль по соотношению
/>
/>
Принимаем />
Для изготовления колес применим марку стали 40, с твердостью зубьев колес/>
Допустимое контактное натяжение
/>
где /> - предел выносливости поконтактным напряжениям,
/>
/> - коэффициент безопасности
/> - коэффициентдолговечности
/>
/> - эквивалентная частотанагружения
/> для зубчатых колес
/>
/>
/>
Допускаемое напряжение
/>
где />
/> - коэффициент запаса
/>
/>, />, />
т. к. />, то />
/>
Проверка передачи на контактную выносливость зубьев:
/>
где /> - коэффициент нагрузки
/>
/>
Проверка передачи на изгибную выносливость зуба
/>
где /> - коэффициент концентрациинагрузки
/>
/> - коэффициент формы зуба
/>
/> - коэффициент, учитывающийугол наклона зубьев
/>
Диаметры окружностей вершин зубьев
/>
/>
Диаметры окружностей впадин зубьев
/>
/>
/>/>
Рис. 5. а) схема действия сил в зубчатом зацеплении; б) параметрызубчатых колес
Список литературы
Конвейеры:Справочник/Р. А. Волков, А. Н. Гнутов, В.К. Дьячков и др. Под общ. ред. Ю.А.Пертена. Л.: Машиностроение, Ленинградское отд-ние, 1984. 367 с.
СпиваковскийА.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины: Учеб. пособие длямашиностроительных вузов. – 3–е изд., перераб. – М.: Машиностроение, 1983. –487 с., ил.
Зенков Р. Л. идр. Машины непрерывного транспорта: Учебник для студентов вузов, обучающихся поспециальности “Подъемно-траспортные машины и оборудование”/Р. Л. Зенков, И. И.Ивашков, Л. Н.Колобов, — 2 – е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение,1987. – 432 с.: ил.
Справочник покранам под общ. ред. М.М. Гохберга.-М.: Машиностроение, 1988.-т1-536 с.-т2-569с
Барышев А.И.,Стеблянко В.Г., Хомичук В.А. Механизация ПРТС работ. Курсовое и дипломноепроектирование транспортирующих машин: Учебное пособие/ Под общей редакциейА.И. Барышева — Донецк: ДонГУЭТ, 2003 — 471 с., ил.