682
.pdfДля безбортового настила Ан меньше на 10–15 %. Распределенная масса груза q = Q/3,6v. Коэффициент сопротивления движению ходовой части конвейера на катках w:
w = |
1d + 2kк c , |
(5.10) |
|
1 |
|
|
d1 |
|
где 1 – коэффициент трения в цапфе катка; d, d1 – диаметры соответственно цапфы и обода катка; kк – коэффициент трения качения катка; с1 – коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление при наличии реборд у катков.
Коэффициент w принимается в зависимости от конструкции ходовой части и условий работы конвейера.
Коэффициент трения в цапфах катков 1 на подшипниках скольжения 0,1–0,2 при регулярной подаче жидкой смазки и 0,15– 0,25 при закладке пластичной смазки; для катков на подшипниках качения 1= 0,025–0,045.
Коэффициент трения качения катков kк в зависимости от условий работы конвейера 0,006–0,01 м.
Распределенная масса от штучных грузов qг = m/a, где а – шаг расположения штучных грузов.
Выбор тяговых цепей (цепи) осуществляют по Sрасч: при одной тяговой цепи Smax = Sрасч; при двух цепях усилие на одну цепь с учетом неравномерности распределения нагрузок между цепями
Smax = 1,5Sрасч / 2.
Коэффициент запаса прочности kз выбранной цепи:
kз = Qр.в / Sрасч , |
(5.11) |
где Qр.в – разрушающая нагрузка выбранной цепи. Для горизон-
тальных пластинчатых конвейеров kз = 6–7; для конвейеров с наклонными участками kз = 8–10.
При скорости полотна конвейера v > 0,2 м/с расчет тяговых цепей конвейера ведут по полному расчетному усилию с учетом динамической нагрузки:
Sдин = 3mamax , |
(5.12) |
где m – приведенная масса частей конвейера и груза, которая (так считают) движется поступательно с продольной скоростью нахо-
61
дящегося в зацеплении шарнира цепи; amax – ускорение приведенной массы.
a = |
2πv2 |
|
|
|
, |
(5.13) |
|
|
|||
max |
zрц |
|
|
|
|
||
где z – число зубьев звездочки; рц – шаг цепи.
При проектном расчете, выполняемом на стадиях технического предложения и технического проекта, ограничиваются расчетом Smax, выбрав по нему цепь и мощность привода.
При уточненном (проверочном) расчете используют метод обхода конвейера по контуру трассы, вычисляя силы сопротивления движению на всех участках трассы по следующим формулам.
Сопротивление движению на прямолинейных горизонтальных участках:
для загруженной ветви – Wг = (q + q0 )gLгw; для незагруженной ветви – Wн = qgLнw.
Сопротивление на прямолинейных наклонных участках: для загруженной ветви – Wг.н = (q + q0 )g(Lгw ± H) ;
для незагруженной ветви – Wн.н = q0 g(Lгw ± H) ; ( Lг – длина горизонтальной проекции участка; Н – высота подъема).
Натяжение тягового элемента Si при огибании отклоняющих устройств вычисляют при обходе трассы по направлению движе-
ния по формуле: |
|
Si = kiSi−1 , |
(5.14) |
где ki – коэффициент сопротивления движению при огибании отклоняющихся устройств, (ki = 1,04 при угле перегиба αп ≤ 90o и ki = 1,08 при αп =180o ); Si–1 – натяжение тягового элемента в конце предыдущего участка трассы.
Коэффициент сопротивления движению на криволинейных шинах kк = еwαп .
Если в конструкции конвейера имеются неподвижные борта, то возникает дополнительная сила сопротивления движению от
трения насыпного груза о неподвижные борта: |
|
|
W |
= f h2ρgl n , |
(5.15) |
б |
1 б б б |
|
62
где f1 – коэффициент трения насыпного груза о стенки борта; lб – длина борта; nб – безразмерный коэффициент бокового давления.
Для приближенных расчетов принимают nб = 1. Окружное усилие на приводных звездочках W0:
W0 = Sнб − Sсб +Wпр = Sнб − Sсб + (Sнб + Sсб )(k2 −1), (5.16)
где Sнб и Sсб – натяжение набегающей и сбегающей ветвей тягового элемента; Wпр – сила сопротивления вращению приводных звездочек; k2 – коэффициент сопротивления вращению приводных звездочек.
Требуемая мощность двигателя конвейера: |
|
|
P = kW v/103 |
η , |
(5.17) |
0 |
0 |
|
где k – коэффициент запаса мощности, k = 1,15–1,2; η0 – КПД привода.
5.4. Пример расчета пластинчатого конвейера
Цель расчета: Рассчитать пластинчатый конвейер, предназначенный для перемещения горячих отливок в литейном цехе из выбивного отделения в обрубное. Определить основные характеристики и выбрать комплектующие привода.
Исходные данные: диаметр отливки Do= 500 мм; высота отливки Нo = 200 мм; масса отливки mo = 160 кг; производительность конвейера Z = 400 шт./ч.
Схема конвейера представлена на рис. 1.
Расчет пластинчатого конвейера
Исходя из размеров отливок, обеспечивая зазоры между бортом и грузом до 100 мм на сторону, выбираем бортовой волнистый настил шириной Вб = 800 мм с бортами h = 100 мм и дополнительными ребрами жесткости. Наличие бортов исключает возможность падения горячих отливок с настила и просыпа частиц стержневой и формовочной земли, заносимых с отливками.
В качестве тягового элемента принимаем две пластинчатые катковые цепи исполнения 2, типа 4 (ГОСТ 588–81) с катками на подшипниках скольжения.
63
Производительность конвейера
Массовая производительность, т/ч:
Q = (mоZ)/1000, где mо – масса отливки (mо = 160 кг):
Q = (160·400)/1000 = 64 т/ч.
Скорость конвейера
Расстояние между отливками на конвейере а0, м:
а0= D0 + a,
где a – расстояние между гранями соседних отливок, (принято а = = 1,0 м).
а0= 0,5 + 1,0 = 1,5 м. Скорость конвейера, м/с:
v= (Z · а0)/3600,
v = (400 · 1,5)/3600 = 0,17 м/с.
Оставляем такую малую скорость, учитывая, что на конвейере должно происходить охлаждение отливок.
64
Рис. 1. Схема пластинчатого конвейера
65
Распределенная масса
Распределенная масса настила с цепями, кг/м: q0′ = 60В + А,
где В – ширина настила, (В = 0,8 м); А – коэффициент, (принят для настила тяжелого типа А = 110).
q0′ = 60 0,8 + 110 = 158 кг/м.
Распределенная масса транспортируемого груза, кг/м: qг′ = mг / a0 ,
qг′ = 160/1,5 = 107 кг/м.
Тяговый расчет конвейера
Тяговый расчет начинаем с точки наименьшего натяжения. Наименьшее натяжение цепи возможно в точке 1 или 5.
В точке 1 при:
q0(L1+L2)w > Hq0,
В точке 5 при:
q0(L1+L2)w < Hq0.
Для тяжелых условий работы (литейный цех, высокая температура) при катках на подшипниках скольжения коэффициент w = = 0,13.
Тогда:
q0(L1+ L2)w= q0(10 + 30)0,13 = 5,2 q0 < Hq0, 5,2 q0 < 10 q0.
Следовательно, Smin = S5; принимаем S5 = 2000 Н. Максимальное натяжение ходовой части находим прибли-
женно по обобщенной формуле:
Smax = 1,05{Smin + w[(qг+ q0)Lг+ q0Lx] + (qг+ q0)H},
где Lг и Lx – длина горизонтальной проекции загруженной и незагруженной ветвей конвейера, м; q0 – линейная сила тяжести настила с цепями, Н/м, (q0 = g q0′ = 9,81 158 = 1550 Н/м); qг – линейная сила тяжести груза, Н/м, (qг = g qг′ = 9,81 107 = 1046 Н/м).
66
Smax = 1,05{2000 + 0,13[(1046 + 1550)60 + 1550 60] + (1046 + + 1550)10} = 60299 Н.
При проектировочном расчете можно ограничиться этими результатами, выбрав по ним цепь и двигатель привода.
При подробном тяговом расчете по отдельным участкам определяем натяжение в характерных точках:
S6 = S5 + q0L3w,
S6 = 2000 + 1550 · 20 · 0,13 = 6030 Н.
S7 = K1S6,
где K – коэффициент сопротивления движению при огибании отклоняющих устройств, (K1 = 1,08 при угле прогиба α = 180°, K2 = 1,04 при α < 90°).
S7 = 1,08 6030 = 6512 Н.
S8 = S7 + (qг + q0)L3w,
S8 = 6512 + (1046 + 1550) 20 0,13 = 13264 Н. S9= S8K2,
S9 = 13264 1,04 = 13792 Н.
S10 = S9 + (qг+ q0)(L2w + H),
S10 = 13792 + (1046+ 1550)(30 0,13 + 10) = 49876 Н.
S11= S10K2,
S11= 49876 1,04 = 51871 Н.
S12 = Smax = S11 + (qг + q0)L1w,
S12 = 51871 + (1046 + 1550)·10·0,13 = 55246 Н.
Сравнение максимального натяжения, полученного по обобщенной формуле (60299 Н) и по подробному расчету (55246 Н), показывает, что приближенный подсчет дает результат, увеличенный примерно на 8,4 %.
Натяжения в точках 1–4 определяют в обратном порядке:
S4 = S5/K2,
S4= 2000/1,04 =1923 Н.
S3 = S4 – q0L2w + q0H;
67
S3= 1923 – 1550 · 30 · 0,13 + 1550 · 10 = 11378 Н.
S2 = S3/K2;
S2 = 11378/1,04 = 10940 H.
S1= S2 – q0L1w;
S1=10940 – 1550 · 10 · 0,13 = 8925 H.
Тяговое усилие на приводных звездочках
W = S12 – S1 + Wпр = S12 – S1+ (S12 + S1)(К1 –1);
W = 55246 – 8925 + (55246 + 8925)0,08 = 51455 H.
Диаграмма натяжений цепей конвейера приведена на рис. 2.
Мощность электродвигателя
Р= К3Wv / (η · 1000),
где η – КПД механизмов привода, (η = 0,75); Кз – коэффициент запаса (Кз = 1 потому, что расчет выполнен по максимальной производительности).
Р = 1 · 51455 · 0,17 / (0,75 · 1000) = 9392 / 750 = 11,7 кВт.
Выбор тяговой цепи
Расчетное усилие на одну цепь:
Sp1 = Smax / Cн,
где Cн – коэффициент неравномерности распределения нагрузки между тяговыми цепями (Cн = 1,8).
Sp1 = 55246 / 1,8 = 30692 Н.
Вследствие малой скорости движения цепи (v = 0,17 м/с) динамическую нагрузку на цепь не учитываем.
По ГОСТ 588–81 выбираем катковые тяговые цепи: МЗ15-4-315-2 ГОСТ 588–81 (типа 4, исполнения 2, с шагом
315 мм, валиком диаметром 21 мм, с разрушающей нагрузкой
315кН).
Запас прочности: 315/30,7 = 10,3.
Такой запас прочности весьма приемлем.
68
Рис. 2. Диаграмма натяжений цепей конвейера
69
Частота вращения приводного вала конвейера
nв = 60v/(z · t),
где z – число зубьев приводной звездочки (принято z = 6); t – шаг цепи.
nв = 60 · 0,17 / (6 · 0,315) = 10,2/1,89 = 5,4 об/мин.
Выбор комплектующих привода
Выбираем электродвигатель серии: АИР 180 М8. Основные характеристики двигателя:
–мощность: Р = 15 кВт;
–частота вращения вала: n = 750 об/мин.
Передаточное отношение между валом двигателя и приводной звездочкой:
u = n / nв,
u = 750 / 5,4 =140.
Выбираем редуктор серии: КЦ2-1000. Основные характеристики редуктора:
–редуктор коническо-цилиндрический горизонтальный;
–передаточное число: u = 140;
–частота вращения входного вала редуктора: nр = 750 об/мин. Между валом редуктора и валом двигателя устанавливаем
муфту по ГОСТ 21424 типа: МУВП – 2, между выходным валом редуктора и приводной звездочкой – муфту типа: МУВП – 11.
Такие муфты применяются для соединения соосных валов при передаче крутящего момента от 6,3 до 16000 Н·м и уменьшения динамических нагрузок при угловых, радиальных и осевых смещениях валов.
Контрольные вопросы
1.Назначение и устройство пластинчатого конвейера.
2.Какие виды настилов используют в конвейерах и почему?
3.Основные параметры конвейеров и порядок их выбора.
4.Приближенный и уточненный тяговый расчет конвейера. Чем отличаются расчеты друг от друга?
5.Как определить требуемую мощность привода конвейера?
6.Как и почему учитывают динамическую нагрузку при выборе тяговых цепей пластинчатого конвейера?
70