Материал: Расчёт ленточного конвейера производительностью Q=100 т/ч

Принятое число прокладок ленты проходит при номинальном запасе прочности.

Сравниваем  с наибольшим расчетным натяжением ленты :

.

Зная ускорение, определяем минимальное время пуска:

.

Определяем время пуска конвейера по пусковым характеристикам электродвигателя привода:

Где  - коэффициент, учитывающий упругое удлинение ленты [2,с.135];

 - статический момент электродвигателя

 - общее окружное усилие

 - частота вращения барабана

 - средний пусковой момент электродвигателя

 - маховый момент движущихся частей конвейера

где  - коэффициент приведения вращающихся частей механизма привода к ротору двигателя;  - маховый момент ротора электродвигателя (принимают по каталогу электродвигателя);  - общий КПД механизмов привода;  - номинальная частота вращения ротора двигателя;  - коэффициент, учитывающий, что окружная скорость части вращающихся масс меньше скорости ленты;  - суммарная масса вращающихся частей конвейера (роликоопоры верхней и нижней ветвей, барабана) [1, т. 4.75].

, 27 > 16 с., следовательно, условие соблюдается.

Максимальный прогиб ленты на грузовой и холостой ветвях.

Прогиб ленты грузовой ветви:

где [f] - допустимый прогиб ленты грузовой ветви;  - минимальное натяжение после загрузочного устройства. Так как условие не выполняется, то уменьшаем шаг расстановки роликов: грузовой ветви l_гр = 1,1 м; холостой ветви l_x = 2,5∙ l_гр =2,5∙1,1 =2.75м; в зоне загрузки l_з = 0,5∙ l_гр = 0,5∙1,1 = 0,55 м. Делаем перерасчет, следовательно, условие соблюдено.

Прогиб ленты холостой ветви, где ,

Выбор муфты

Выбираем зубчатую муфту типа М3-1

Таблица 1 - Характеристика муфты

Условное обозначение зубчатых муфт при заказе	d; мм (предельное отклонение по Н7) от… до	d1; мм (предельное отклонение по Н9) от… до	d2; мм (предельное отклонение по Н7) от… до	l , мм	D, мм	e, мм.	Крутящий момент, кНм, не более	Угловая скорость рад/сек.	Динамический момент, кг·м2
Муфта 1-1600 (М3-1)	25…55	20, 30, 40	55	300	5	1,6	385	0,02

Рисунок 3 - Муфта зубчатая МЗ-1

5. Определение мощности привода

По каталогу уже выбран двигатель. Выбираем двигатель

А-12-32-3 с N = 30 кВт, n = 1500 об/мин.

Передаточное число редуктора:

Принимаем редуктор Ц2-350 с передаточным числом i=40 и мощностью на тихоходном валу 24,4 кВт.

Рисунок 4 - Редуктор Ц2-350

Таблица 2 - Типоразмер редуктора Ц2-350

Aт		А1		А2		А3		А4		B		В1		В2		В3
мм
400		198		335		475		810		526		450		526		334
H	H1		H2		h		L		L1		L2		M		d		n
мм																	шт
705	320		95		35		1703		930		458		460		25		8

6. Расчет и выбор тормоза

Тормоз для конвейеров выбирают по тормозному моменту М_т на валу электродвигателя. Этот момент препятствует обратному движению рабочего органа конвейера под действием силы тяжести перемещаемого груза при отключении электрического питания. Требуемый тормозной момент на валу электродвигателя:

Выбираем типоразмер тормоза: тормоз ТКГ-300 ГОСТ 24.290.08-82, имеющий следующие параметры: Т_т.н. = 800 Нм; D_т.ш. = 300 мм; В_к = 140 мм; h_{шт тах} = 50 мм; L_уст = 500 мм; т_тор = 80 кг. Типоразмер электрогидравлического толкателя - ТГМ-50.

Рис 5 - Тормоз типа ТКГ-300

7. Расчет вала приводного барабана

Определяем силу, действующую со стороны муфты на вал, вследствие неизбежной несоосности соединяемых валов

,

где  - окружная сила на муфте;  - расчетный диаметр.

Для зубчатых муфт расчетный диаметр равен

Окружная сила на муфте:

Следовательно, нагрузка от муфты на вал

Принимаем .

Составляем расчетную схему вала (рис. 4), прикладывая к валу найденные ранее нагрузки, и определяем реакции опор, задавшись длинами ,  и . Реакции опор от силы  определяем отдельно, так как она меняет свое направление с течением времени.

Реакции опор в горизонтальной плоскости из условия равновесия

,

откуда

,

откуда

Реакции опор в вертикальной плоскости из условия равновесия

,

откуда

,

откуда

Реакции опор от силы  из условия равновесия

,

откуда

,

откуда

Определим изгибающие моменты в характерных сечениях вала:

в сечении C:

в сечении D:

в сечении B:

;

Определим суммарные изгибающие и эквивалентные моменты:

в сечении C:

в сечении D:

в сечении B:

Материал вала сталь 40ХН. Характеристики материала [6, табл.8; с.90]:

.

 - запас прочности по статической несущей способности.

Определяем диаметр вала в наиболее нагруженном сечении:

С учетом ослабления сечения шпоночными пазами увеличиваем сечение на 15%. . Принимаем .

Остальные диаметры назначаем конструктивно по нормальному ряду размеров. В целях унификации принимаем диметры вала в подшипниковых опорах одинаковыми и равными 90 мм. Диаметры вала под ступицами также принимаем одинаковыми и равными 110 мм. Диаметр вала между ступицами - 100 мм.

. Расчет подшипников вала приводного барабана

Схема для расчета подшипников см. рис. 6 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 только радиальные усилия, равные .

Предварительно принимаем роликовые радиальные сферические двухрядные подшипники 1318 по ГОСТ 5720-75* С = 200 кН, С_о = 176 кН.

Определяем эквивалентную динамическую нагрузку

,

где  - коэффициент долговечности.

Номинальная эквивалентная нагрузка определяется по зависимости

,

где  - кинематический коэффициент, учитывающий снижение долговечности при неподвижном внутреннем кольце подшипника;  - коэффициент безопасности при нагрузке с незначительными толчками;  - температурный коэффициент при . Тогда

 и

Расчетная долговечность проверяем по динамической грузоподъёмности:

где  - коэффициент, учитывающий вероятность безотказной работы;  - коэффициент, учитывающий совместное влияние качества металла и условий эксплуатации;  - частота вращения приводного вала - показатель степени для роликоподшипников.

, что удовлетворяет требованиям.

Проверяем выбранный подшипник по статической грузоподъёмности:

,

.

. Расчет шпоночных соединений приводного барабана

Основным для соединений с призматическими шпонками является условный расчет на смятие.

Шпонка под ступицами приводного барабана: для вала диаметром  по ГОСТ 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 контакта распределены равномерно и плечо главного вектора давления равно , то

,

где  - рабочая длина шпонки;  - глубина врезания шпонки в ступицу колеса;  - допускаемое напряжение смятия для шпонки, изготовленной из стали 45 [1, с. 89].

Принимаем длину шпонки равную  в соответствии с длиной ступицы. Тогда . По формуле (2) проверяем напряжения в зоне контакта.

 ≤ ,

Проверку прочности шпонок на срез обычно не проводят, так как это условие соблюдается при использовании стандартных сечений шпонок.

Шпонка под зубчатой муфтой: для вала диаметром  по ГОСТ 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 контакта распределены равномерно и плечо главного вектора давления равно , то

,

где  - рабочая длина шпонки;  - глубина врезания шпонки в ступицу колеса;  - допускаемое напряжение смятия для шпонки, изготовленной из стали 45 [1, с. 89].

Принимаем длину шпонки равную  в соответствии с длиной ступицы. Тогда . По проверяем напряжения в зоне контакта.

≤.

Проверку прочности шпонок на срез обычно не проводят, так как это условие удовлетворяется при использовании стандартных сечений шпонок.

. Расчет концевого вала барабана

Рис. 7. Схема нагружения вала

Составляем расчетную схему вала (рис. 7), прикладывая к валу найденные ранее нагрузки, и определяем реакции опор, задавшись длинами ,  и .

Реакции опор в горизонтальной плоскости из условия равновесия

,

откуда

,

откуда

Реакции опор в вертикальной плоскости из условия равновесия

,

откуда

,

откуда

Определим изгибающие моменты в характерных сечениях вала:

в сечении C:

в сечении D:

в сечении B:

;

Определим суммарные изгибающие и эквивалентные моменты:

в сечении C:

в сечении D:

в сечении B:

Материал вала сталь 40ХН. Характеристики материала [6, табл.8; с.90]:

.

 - запас прочности по статической несущей способности.

Определяем диаметр вала в наиболее нагруженном сечении:

С учетом ослабления сечения шпоночными пазами увеличиваем сечение на 15%. . Принимаем .

Остальные диаметры назначаем конструктивно по нормальному ряду размеров. В целях унификации принимаем диметры вала в подшипниковых опорах одинаковыми и равными 80 мм. Диаметры вала под ступицами также принимаем одинаковыми и равными 90 мм. Диаметр вала между ступицами - 80 мм.

. Расчет подшипников вала концевого барабана

Схема для расчета подшипников см. рис. 5 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 только радиальные усилия, равные .

Предварительно принимаем двурядные шарикоподшипники 111316 по ГОСТ 5720-75* средней серии. С = 110кН, С_о = 60кН.

,

где  - коэффициент долговечности.

Номинальная эквивалентная нагрузка определяется по зависимости

,

где  - кинематический коэффициент, учитывающий снижение долговечности при неподвижном внутреннем кольце подшипника;  - коэффициент безопасности при нагрузке с незначительными толчками;  - температурный коэффициент при . Тогда

 и

Расчетная долговечность проверяем по динамической грузоподъёмности:

,

где  - коэффициент, учитывающий вероятность безотказной работы;  - коэффициент, учитывающий совместное влияние качества металла и условий эксплуатации;  - частота вращения приводного вала - показатель степени для роликоподшипников.

, что удовлетворяет требованиям.

Проверяем выбранный подшипник по статической грузоподъёмности:

,

.

12. Расчет шпоночных соединений вала концевого барабана

Основным для соединений с призматическими шпонками является условный расчет на смятие.

Шпонка под ступицами приводного барабана: для вала диаметром  по ГОСТ 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 контакта распределены равномерно и плечо главного вектора давления равно , то

,

где  - рабочая длина шпонки;  - глубина врезания шпонки в ступицу колеса;  - допускаемое напряжение смятия для шпонки, изготовленной из стали 45 [1, с. 89].

Принимаем длину шпонки равную  в соответствии с длиной ступицы. Тогда . По формуле проверяем напряжения в зоне контакта.

 ≤ ,

Проверку прочности шпонок на срез обычно не проводят, так как это условие соблюдается при использовании стандартных сечений шпонок

Список используемой литературы

1. Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины: Учеб. пособие для машиностроительных вузов.- 3-е изд.- М.: Машиностроение, 1983.-487с.

. Конвейеры: Справ./ Ю.А. Пертен. - М.: Машиностроение, 1984. - 367с.

. Зенков Р.Л., Ивашков И.И., Колобов Л.Н. Машины непрерывного транспорта. - 2 -е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1987. - 432 с.: ил.