Проектирование ковшевого элеватора

Расчетное число звеньев  цепи (округляем до четного числа) L_t = 80.

Расчетное межосевое расстояние цепной передачи:

 

Диаметры делительных  окружностей звездочек:

Геометрическая характеристика зацепления:

,

где d₃ =15,88мм – диаметр ролика цепи [2, табл.13.1].

Диаметры наружных окружностей  звездочек:

где К = 0,555 – коэффициент высоты зуба [2, табл.13.8].

Силы в цепной передаче:

окружная (определена выше) F_tц = 1143 Н,

от центробежных нагрузок F_v = q · V² = 2,6· 2,34² = 14,24Н,

от провисания цепи F_f = g · k_f · q · a_ц = 9,81 ·1 · 2,6 · 0,499=12,7Н

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

      к_f = 1,0 – коэффициент, учитывающий расположение цепи [2, табл.13.10].

Расчетная нагрузка на валы:

F_в = F_tц + 2·F_f = 1143 + 2·12,7= 1168,4Н.

Коэффициент запаса прочности цепи:

где [s] =7,3 – нормативный коэффициент запаса [2, табл.13.5].

Наружный диаметр ступицы  d_ст=1,6·65=1,6·65= 104 мм

Длина ступицы l_ст =(1,0…1,5) ·d ≥ b  l_ст =(1,0…1,5) ·65= 65…. 97,5 мм, с учетом длины шпонки принимаем, l_ст =105 мм

Ширина зуба звездочки b=0,93·b₃ – 0,15=0,93·7,95– 0,15=7,2мм

 

 

 

 

 

5. Выбор муфты

Типоразмер муфты выбираем с  учетом диаметров соединительных валов, т. е. вала электродвигателя и быстроходного вала редуктора, и по величине расчетного вращающего момента:

 рад/с,

 кВт

 Н·м,

где - момент на быстроходном валу

 Н·м

где - коэффициент динамичности.

d_дв=32 мм;  d_ред=30 мм; l_дв=80 мм; l_ред=40 мм.

Выбираем муфту упругую со звездочкой 63-32-1-40-2-У3 по ГОСТ 14084-93.

6. Выбор и расчет  загрузочного и разгрузочного  устройств.

Для подачи на ленту сыпучих грузов применяются загрузочные воронки с лотком. Угол наклона стенок воронки должен быть больше угла трения груза о стенку воронки. Примем угол наклона стенок b_ст = 45°.

Ширина загрузочного лотка на входе:

В₁ = (0,6…0,7) В = (0,6…0,7)·300 = 180…210 мм; примем В₁ = 200 мм.

Ширина загрузочного лотка на выходе

В₂ = 0,8·В = 0,8·300 = 240 мм

Минимальная длина лотка:

L_Л = (1,25…2,0)·В = (1,25…2)·300 = 375…600 мм; примем L_Л = 500 мм.

Высота стенок лотка:

Н_л = (0,3…0,5)·В = (0,3…0,5)·300 = 90…150 мм; примем Н_л = 150 мм.

Так как характер разгрузки в  принятом элеваторе центробежная то, разгрузку зерна производим непосредственно с приводного барабана по наклонному направляющему лотку с боковыми ограждающими стенками в загрузочные емкости.

7. Выбор и расчет тормозного устройства

Тормозной момент:

 

где Н/м – распределенная сила тяжести груза, Н = 5 м – высота подъема; - коэффициент учитывающий возможное снижение сил сопротивления трению; передаточное число привода; - тяговое усилие, Н. Тяговое усилие находится по параметрам двигателя.

По статическому моменту на тормозе  выбираем колодочный тормоз типа ТКТГ-120, у которого тормозной момент М_Т = 50 Нּм, диаметр тормозного шкива D=120 мм, ширина тормозной колодки В=65 мм.

 

8. Расчет храпового останова

В подъемно-транспортных машинах, в  том числе таких как элеваторы  находит применение большое количество, разнообразных конструкций тормозных устройств. В их число входит и храповые остановы.

Храповый останов состоит из (рис. 3.) храпового колеса 1, укрепленного на валу 2 механизма, и собачки 3, ось 4 которой установлена на неподвижных  элементах механизма. Собачка входит в зацепление с храповым колесом, задерживая его движение, а следовательно, и движение механизма в сторону спуска груза, не препятствуя движению в сторону подъема.

Храповый останов подбирают  исходя из уравнения прочности кромок механизма:

где Р – окружное усилие, Н; b = m∙ψ=0,036– ширина кромки зуба, м; [q] – допускаемое линейное давление с учетом динамического характера нагружения, Н/м;  ψ = 1,5 (табл.5.1.[1]).

Н/м.

Окружное усилие определяем из уравнения:

Н.

где D =z∙m – внешний диаметр храпового колеса, м; z =16 – число зубьев храпового колеса; m – модуль зацепления храпового колеса, м;  М_к = 1400– крутящий момент, действующий на валу колеса, Н∙м.

м.

Принимаем из стандартного ряда m = 18 мм.

Напряжение изгиба зуба:

 

 Н/м.²

 

 Н/м.²

где n = 3 – запас прочности (табл. 5.1. [1]); Н/м² для стали 45. (табл. 1.12. [2])

м

 

Рис. 3. Схема храпового останова:

а – нормальное положение  собачки; б – расчетное положение  собачки

 

9. Проектировочный расчет  вала приводного барабана

Диаметр выходного конца вала:

 мм.

Принимаем из стандартного ряда [2, табл.14.1] мм.

С учетом типоразмеров подшипников  качения и необходимости на валу буртика определенной высоты [2, табл.14.1] для упора ступицы барабана при  сборке, принимаем диаметр вала под подшипник мм.

Диаметр вала под барабаном  мм.

Диаметры остальных участков вала назначаем исходя из конструктивных соображений.

 

10. Проектировочный расчет шпоночных соединений

Размеры сечений шпонок и пазов  и длины шпонок принимаем по ГОСТ 23360-78      [2, табл.7.1].

Материал шпонок – сталь 45, термическая обработка – нормализация.

Рабочая длина шпонки из условия  прочности

,

где Т – вращающий момент;

       d – диаметр цапфы вала в месте шпоночного соединения;

       h, t₁, b – геометрические размеры шпоночного соединения согласно стандарту.

Допускаемые напряжения смятия неподвижных  шпоночных соединений при циклическом  нагружении и стальной ступице  МПа, а при чугунной ступице  МПа [2, табл.7.6].

Шпонка под колесом, сопряжение “вал-ступица барабана”. мм; мм; мм [2, табл.7.1]; материал ступицы барабана – чугун марки СЧ20.

Рабочая длина шпонки:

 мм.

Минимальная расчетная длина шпонки (исполнение 1):

 мм.

С учетом стандартного ряда длин шпонок принимаем две шпонки длиной мм (Шпонка ГОСТ 23360-78).

Шпонка на выходном конце вала, сопряжение “вал – ступица звездочки”.d_в=32 мм; мм; мм [2, табл.7.1]; материал ступицы звездочки – сталь  45.

Рабочая длина шпонки:

 мм.

Минимальная расчетная длина шпонки (исполнение 1)

 мм.

С учетом стандартного ряда длин шпонок принимаем шпонку длиной мм (Шпонка ГОСТ 23360-78).

 

 

 

 

 

 

11. Параметры подшипников

В соответствии с рекомендациями [2, табл.15.14] для опор вала назначаем  шариковые радиальные однорядные подшипники. Габариты подшипников выбираем по диаметру вала в месте посадки подшипников d _п = 45 мм,. Параметры подшипников согласно ГОСТ 8338-75 [2, табл.15.1] приведены в табл.1.

 мм; мм; мм.

Таблица 1

Условное	Размеры, мм			Грузоподъемность, кН
обозначение подшипника	d	D	B	динамическая С	статическая Со
1000909	45	68	12	14,30	8,15

 

12. Проверочный расчет подшипников

Из предыдущих расчетов: Н, мм; мм, мм,   мм,  F_в = 1168,4Н.

Реакции опор:

в плоскости xz

  Н;

;

 Н;

Проверка: ;

в плоскости уz

 Н;

 Н;

Проверка:

Суммарные реакции опор:

 Н;

 Н.

Эквивалентная нагрузка:

,

в которой V = 1 (вращается внутреннее кольцо); коэффициент безопасности  [2, табл.15.11]; [2, табл.15.12].

Рассмотрим подшипник  опоры 1

 Н.

Рассмотрим подшипник опоры 2.

 Н.

Так как  , расчет долговечности подшипников проводим по опоре 1.

 млн об.

Расчетная долговечность в часах:

 ч,

что больше минимальной долговечности (L _h = 10000 ч) подшипников по ГОСТ 16162-93 [2, табл.15.14].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13. Требования безопасности

Вопросам технике безопасности при проектировании и эксплуатации транспортирующих машин уделяется  большое внимание. На всех стадиях создания машины – от проектирования, монтажа и до постоянной эксплуатации – закладываются условия ее безопасной работы и обслуживания. Для этого необходимо сохранения баланса между правилами безопасности для работы с данными видами машин и конструктивными возможностями, предъявляемыми к данной машине.

Общие требования безопасности включают: требования к конструкции (по назначению, особенностям транспортируемы грузов и безопасности эксплуатации), устройствам  средств защиты (защитные ограждения, блокировкам, сигнализации) и размещению в производственном помещении (устройству проходов, переходов для обслуживания и т. п.). Требования к электрооборудованию регламентированы «Правила устройства электроустановок». Безопасность при эксплуатации машин определяется соответствующими правилами эксплуатации и подробным инструктажем рабочих и обслуживающего персонала.

При работе элеватора все движущиеся части должны иметь ограждение. Конструктивно  это обеспечивается, наличием кожухов  над трассами перемещения грузов, открытыми зубчатыми, цепными и  ременными передачами. Так же необходимо учитывать соблюдение условия доступа к подвижным частям данного агрегата для их ремонт и наладке только в выключенном состоянии, что бы исключить случаи травматизма.

 К натяжным станциям необходимо  обеспечить свободный подход для регулирования натяжения ленты, посредством конструирования специальных лючков в защитных кожухах агрегата. К цепной передаче так же необходим подход – для периодической смазки цепи.

Спарку электродвигатель – редуктор желательно вынести за пределы корпуса элеватора, для постоянного контроля за их физическими и рабочими параметрами, кроме того это улучшит их охлаждение и грязизащищенность, от продуктов производства. 

Перед пуском элеватора необходимо убедиться в отсутствии посторонних  предметов на полотне, а так же в зонах погрузки и разгрузки транспортируемых грузов.

Необходимо убедиться в электробезопасности  и наличии заземляющих устройств, перед началом работы электродвигателя, и других токоведущих устройств.

К работе на элеваторе требуется допускать только рабочих, прошедших инструктаж по технике безопасности при работе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

1. Ковалев 0.П., Абрамова Г.Г.Проектирование  машин непрерывного транспорта с тяговым элементом: Уч. пос. Владивосток: Дальрыбвтуз, 2000. -98 с.

2. Арон А.В. Справочное руководство  по проектированию деталей машин:  Сер. Проектирование деталей машин:  Уч. пос. Владивосток: Дальрыбвтуз, 1999. - 200 с.

3. Оформление текстовой и конструкторской  документации: Метод. указ. / Арон А.В., Абрамова Г.Г., Зиборов С.Н. и др, Владивосток: Дальрыбвтуз, 1998. 44с.

4. Ковалев 0.П., Абрамова Г.Г. Механизация погрузочно-разгрузочных, транспортных и складских работ: Справочные материалы. -Владивосток: Дальрыбвтуз, 1998. -88 с.

5. Спиваковский А.О-, Дьячков В.К. Транспортирующие машины. -М.: Машиностроение, 1983 - 487с.

6. Краузе Г.Н., Кутилин Н.Д., Сыцко  С.А. Редукторы: Справочное  пособие. -Л.: Машиностроение. 1972.- 144с.

7. Транспортирующие машины: Атлас  конструкций / Под ред. Спиваковского  А.0. М.: Машиностроение, 1969 .- 116

8. Анурьев В.И. «Справочник конструктора-машиностроителя»т.2 М. Машиностроение 1978. – 560с