Проектирование ленточного горизонтально-наклонного конвейера

Оглавление

 

ВВЕДЕНИЕ

Конвейеры служат для транспортировки  различных материалов: кусковых и  сыпучих. Они позволяют уменьшить  трудоемкость и увеличить скорость производства строительных материалов.

В этом курсовом проекте, произведен расчет ленточного горизонтально-наклонного конвейера для транспортировки гравия. 

 

1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ  РАСЧЕТА КОНВЕЙЕРА

1.1 Производительность

Средняя массовая производительность П_ср =170 т/час.

Максимальная массовая производительность П_mах=190 т/час.

1.2 Характеристика транспортируемого груза

Наименование груза: Щебень гранит

Плотность: р=1300 кг/м³.

Размер кусков: < 40 мм.

Абразивность: группа В.

Влажность: 0%.

1.3 Характеристика условий работы конвейера

Конвейер работает в неотапливаемом помещении и на воздухе.

Температура окружающей среды: от -30 до +30 °С.

Максимальная  влажность 90%.

Пыль до 10 мл/м³.

1.4 Продолжительность работы конвейера

Количество  смен: 2.

Время работы в течение смены: 7 часов.

Количество рабочих дней в году: 305.

1.5 Характеристика трассы конвейера

Длина транспортирования груза: L=47 м.

Высота подъема груза: Н=4,2 м.

Наибольший допустимый угол подъема β : 18°.

1.6 Коэффициент готовности конвейера: К_Г = 0,96.

1.7 Расчетный коэффициент рабочего использования конвейера

по времени: K_t=0,9.

 

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМА  РАБОТЫ И РАСЧЕТНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОНВЕЙЕРА 

2.1 Определение класса использования конвейера по времени за сутки.

 Классы использования по  времени, по производительности  позволяют установить режим работы конвейера, комплексную характеристику, учитывающую изменение и длительность действия нагрузки на узлы конвейера, а также другие показатели, влияющие на работоспособность конвейера.

Класс использования конвейера  за сутки назначают по таблице 1 в  зависимости от коэффициента К_сут, определяемого по формуле:

,               (1.1)      

где t_сут – время работы конвейера за сутки, ч.

  Þ класс по времени В3

2.2 Определение класса использования конвейера во времени за год.

 Определение класса использования  конвейера во времени за год  назначают по табл.1 в зависимости  от величины коэффициента К_год, определяемого по формуле:

,        (1.2)

где t_год – количество рабочих дней конвейера в году.

  Þ класс по времени В3

 

2.3 Определение класса  использования конвейера по производительности.

Определение класса использования  конвейера по производительности определяют по табл. 2 в зависимости от назначения коэффициента К_п, определяемого по формуле:

,        (1.3)

где - средняя производительность конвейера;

- плановая максимальная производительность  конвейера.

Класс использования конвейера  по производительности  П3.

2.4 Определение режима работы  конвейера.

При классе по времени В3 и классе по производительности П3 принимаем  по табл. 3 режим работы – тяжелый  Т.

2.5 Определение расчетной производительности конвейера.

Определяем массовую расчетную  производительность по формуле:

 т/ч.           (1.4)

где -  максимальная (массовая) производительность;

К_н – коэффициент неравномерности загрузки, зависит от способа и характера загрузки,  К_н = 1,3;

К_t - коэффициент использования конвейера по времени, К_t = 0,9;

К_г = 0,96.

Определяем объемную производительность 

  м³/ч         (1.5)

 

3 ЛЕНТОЧНЫЙ КОНВЕЙЕР

3.1 Общее устройство ленточного  конвейера.

Основой конвейера служит гибкая бесконечная лента, которая в зависимости от типа роликоопор может иметь в поперечном сечении плоскую или желобчатую форму. Верхняя и нижняя ветви  поддерживаются от провисания роликоопорами. Поступательное движение ленты сообщаются приводным барабаном, для постоянного натяжения ленты используют натяжное устройство (грузовое или винтовое).

3.2 Проектировачный расчет ленточного  конвейера.

3.2.1 Схема горизонтально-наклонного ленточного конвейера.

 

В проектной схеме конвейера  основными составляющими элементами являются: Н – высота подъема груза, H=4,2 м; β – угол подъема груза (18°), Р_в - шаг верхних роликоопор; Р_н – шаг нижних роликоопор; L_1-2, L_7-8 – горизонтальные проекции наклонных участков верхней и нижней ветви конвейера, L_2-3 – длина горизонтального участка от точки перегиба нижней ветви конвейера до нижней точки на оборотном барабане, L_4-5 - длина горизонтального участка от верхней точки на оборотном барабане до  точки начала загрузки груза на верхней ветви конвейера, L_5-6 - длина горизонтального участка от точки начала загрузки груза  до  точки конца загрузки  на верхней ветви конвейера, L_6-7 - длина горизонтального участка от точки конца загрузки груза до  точки перегиба верхней ветви конвейера.

3.2.2. Выбор скорости движения ленты.

По величине расчетной производительности по таблице 5, предварительно назначается  ширина ленты 800 мм.

Для верхней (рабочей) ветви ленты выбираем однороликовые опоры (рис.2).

Рис. 2. Однороликовая опора ленточных конвейеров.

По табл. 6 в зависимости от величины объемной расчетной производительности определяем скорость движения ленты v = 1,6 м/с.

3.2.3 Определение ширины ленты.

Ширина ленты определяется по формуле:

,       (2.1)

  м

где - расчетная объемная производительность конвейера,

= 220 м³/ч;

к_р – коэффициент типа роликоопор, по табл. 7 с учетом угла наклона к_р =300

- коэффициент угла наклона  конвейера, для горизонтальных  конвейеров = 0,9 по табл. 8

 v – предварительно назначенная скорость движения ленты, v = 1,6 м/с.

Ширину ленты выбираем по ГОСТ 20-85 из ряда: 400, 500, 650, 800, 1000, 1200, 1400 мм. Принимаем В = 800 мм.

Для конвейеров транспортирующих кусковой груз ширина ленты проверяется по размерам кусков.

      (мм)      (2.2)

где = 20 мм – размер наибольших кусков груза; = 2 для рядового груза.

        

Условие выполняется.

 

3.2.4  Выбор типа ленты.

По таблице 9 выбираем ленту с 2-х  сторонней резиновой обкладкой, для средних и малоабразивных грузов, для работы в диапазоне  температур от -30 до +30 °С.

  - толщина наружной обкладки верхней - 6мм и нижней - 2мм.

  - тип  ткани  ТЛК – 200;

  - предел  прочности по ширине  200 Н/мм

По табл.11 выбираем для ТЛК – 200 толщину  тканевой прокладки 1,4 мм, количество прокладок - 3.

Толщина ленты равна 6 + 3∙1,4 + 2 = 12,2 мм.

3.2.5. Выбор роликоопор.

По табл. 12 в зависимости от ширины ленты выбираем  диаметр роликоопор D_р  и длина ролика L_р   однороликовой опоры выбирается:

 В = 800 мм принимаем D_р =89 мм, тогда L_р = 950 мм.

Шаг установки  верхних роликоопор Р_в при транспортировании насыпных грузов назначаем по табл.13 Р_в = 1,3 м, шаг  нижних

                   Р_н ≈(2…3) · Р_в(м)             (2.4)

Р_н = 3 м

3.2.6 Определение линейных нагрузок.

При определении мощности привода  конвейера учитывают сопротивления  на участках трассы. Эти сопротивления подразделяют на сопротивления, распределенные по длине участка (линейные), и сопротивления, сосредоточенные в определенных пунктах трассы конвейера – на барабанах, в местах загрузки, разгрузки и др.

Линейная нагрузка от массы ленты:

               ,       (2.5)

 где  g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²;

 m_л – масса 1 м² конвейерной ленты, m_л = 14 кг (табл.14)

q _л = 9,81 * 14 * 0,8 = 109,87 Н/м.

Линейная  нагрузка от массы транспортируемого  груза:

,

q _г = 9,81 * 285,9 / (3,6 * 1,6) = 486,9 Н/м       (2.6)

Определяем  линейную нагрузку от вращающихся частей роликоопор:

- на верхней  ветви:

,

q _рв = 9,81 * 12,7 / 1,3 = 95,84   Н/м       (2.7)  

- на нижней  ветви: 

,

q _рн = 9,81 * 12,7 / 3 = 41,53   Н/м.          (2.8)

 

3.2.7 Определение общего  усилия сопротивления движению  ленты на трассе конвейера.

При проектировочном расчете общее  сопротивление при установившемся движении ленты по всей трассе конвейера  определяют по обобщенной формуле:

           ,     (2.9)

 где К_Д - коэффициент, учитывающий сопротивление в местах загрузки,

 К_Д = 2,8 (табл.16)

Н – высота подъема груза

ω – коэффициент сопротивления, ω = 0,04 (табл. 17)

F _z = 2,8 * 47 * (486,9 + 95,84 +41,53 + 2 * 109,87) * 0,04 + 486,9 * 4,2 = 6487,8 Н.

3.2.8 Определение мощности приводного  двигателя.

N _дв = k_з * F_z * v / 10³ * η_об = 1,2 * 6487,8 * 1,6 / (1000 * 0,95) = 13,11 кВт

где  к_з- коэффициент запаса, к_з=1,2

если в приводе зубчатый редуктор  h_об = 0,95.

 

3.2.9 Выбор электродвигателя.

В приводах конвейеров наибольшее применение получили асинхронные электродвигатели общепромышленного исполнения серии 4А по ГОСТ 19523 и специализированные двигатели с повышенным пусковым моментом по ГОСТ 20818.

Электродвигатель выбираем по расчетной  мощности.

Выбираем тип двигателя 4А160М6У3 с синхронной частотой вращения n_с = 1000 об/мин, с мощностью 15 кВт.

Рисунок 3 – Схема электродвигателя

Таблица1 – Параметры и размеры  электродвигателя

Тип двигателя	Габаритные размеры, мм				Установочные и присоединительные  размеры, мм
4А160М	L1	L2	H	D	L3	L4	L5	L6	h5	n	d1	d2	d3	b1	b2	b3
	667	780	430	358	110	110	210	108	160	18	46	42	15	12	12	254

 

3.2.10 Определение максимального  натяжения ленты.

 

3.2.10 Определение максимального  натяжения ленты.

   Максимальное натяжения ленты определяют по следующей формуле:

     ,       (2.11)

где  μ  –  коэффициент трения (сцепления) ленты по  поверхности  барабана,  μ = 0,4 (табл.18);

α – угол обхвата лентой барабана, α = 180º = 3,14 рад

е – основание натуральных логарифмов е = 2.72.

F_наиб = e^{0,4 * 3,14} * 6487,8 / (e^{0,4 * 3,14} – 1) = 3,51 * 6140,9 / (3,51 – 1) = 9072,6 H

3.2.11 Определение количества прокладок  ленты.

           ,        (2.12)

К₀ – номинальный коэффициент запаса прочности, К₀ = 5;

К_пр – коэффициент неравномерности работы прокладок, К_пр = 0,95;

К_ст – коэффициент тыков соединения, К_ст = 0,9;

К_т – коэффициент конфигурации трассы, К_т = 0,85;

К_реж – коэффициент режима работы конвейера, К_реж = 0,9;

- предел прочности на разрыв  одной прокладки,  =200 Н/мм

z = 9072,6 * 5 / (200 * 800 * 0,95 * 0,9 * 0,85 * 0,9) = 0,43    шт.

  Окончательный  выбор   количества прокладок ленты  3 шт. по (табл.10). 

 

3.2.12 Окончательный выбор ленты.

  Суммарная толщина ленты  определяется по формуле:

     ,         (2.13)  

где δ₁ и δ₂ – толщина резиновых обкладок,  δ₁ = 6 мм,  δ₂ = 2 мм

δ_n – толщина тканевой прокладки, мм

  мм.

 

3.2.13 Выбор диаметра барабанов.

   Для конвейера с резинотканевой  лентой:

  ,       (2.14)

где к_а – коэффициент, зависящий от типа прокладок, к_а = 175 мм/шт;

к_б – коэффициент, зависящий от назначения барабана,

к_б =1 – для приводного барабана.

к_б  = 0,8…0,9 – для натяжного барабана

к_б = 0,5 – для отклоняющегося барабана.

  → 500 мм – диаметр приводного барабана.

 → 400 мм – диаметр натяжного барабана.

 → 250 мм – диаметр отклоняющегося барабана.

3.2.14 Определение крутящего момента  на валу приводного барабана.

Крутящий момент на валу приводного барабана:

,         (2.15)

T_бар= 1,2 * 6487,8 * 0,5 / 2 = 1946,34 (H·м)

где к_з – коэффициент запаса,  к_з =1,2;

F_∑ - общее усилие  сопротивлению движения  ленты на  трассе конвейера.

 

3.2.15 Выбор приводного  барабана.

Барабан выбирают по величине диаметра D и ширине ленты В. Крутящий момент на валу приводного барабана, выбранного типоразмера должен быть не менее расчетного крутящего момента, определенного в п. 3.2.14

Выбираем барабан 6550Г-80.

Рисунок 4 – Схема приводного барабана

Таблица 2 – Параметры и размеры  приводного барабана

Ширина ленты В, мм	Тип барабана	Размеры, мм					Размеры, мм
		D	L	A	C	E	H1	T	m	n	d	K
800	6550Г-80	500	880	1080	1290	722	100	85	350	270	24	138

 

 

3.2.16 Определение общего  передаточного отношения привода.

Общее передаточное отношение привода  определяется по формуле:

   ,        (2.16)

где n_дв - частота вращения вала электродвигателя;

   , (мин^-1)         (2.16а)

где n_c- синхронная частота вращения, n_c = 1000 мин^-1;