Винтовой конвейер

                              y = (160² + (3/14∙200)²)^1/2 = 648,1 мм                                    

                                 U = (160² + (3.14∙60)²)^1/2 =247,17 мм                                    

                                    x = 648,1 / 247,17= 2.62 мм.

                                  d₀ = 200-60 /(2.62-1) = 86,41 мм.

                                     D₀ = 2,62∙86,41 = 226,42мм.

                             θ = 360-360∙247,17 /(3.14∙86,41)=32,1 град.

 

3.8 Определение сил действующих на винт

При транспортировании материала  по желобу на винт действуют силы трения материала о желоб, о поверхность  винта, и др.

Влияние всех сил, действующих на вал  винта, можно определить по известной  мощности на валу винта.

Крутящий момент передаваемый валом  винта определяется по формуле:

 

                                              Мк=9750 ∙ ( N₀/n),                                     (3.21)

 

где Мк - крутящий момент передаваемый валом винта, Н∙м;

N₀-мощность на валу винта, кВт;

n-частота вращения винта, мин^-1;

                                        Мк =  9750∙8,49 / 100 = 827,775 Н∙м.

Величина крутящего момента  в пределах одной секции винта принимается постоянной. Максимальный крутящий момент Мк действует только на головную секцию винта. Величина крутящего момента, действующего на каждую последующую секцию, уменьшается на величину Мк/n_c, где n_c –число всех секций винта. Эпюра представлена на рисунке 3.4 а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Продольная сила P, действующая на головную секцию винта:

 

                                          Р = Мк / (r∙tg(α+φ)) ,                                     (3.22)      

 

где  Р- продольная сила, Н;

r - радиус, на который действует сила Р;

                                          r  = (0.35…0.4)∙D

α – угол подъёма винтовой линии  винта на радиусе;

φ – угол трения груза о поверхность винта.

                                      α =arctgS/πД                                               (3.23)                    

                                       φ=arctgf                                                      (3.24)                 

                                         α = arсtg 0,16/3,14*0,2=14,3 ^0׳         

                                             φ = arctg 0,5 = 26,6⁰

                                           r = 0.4∙ 0.2 = 0.08 м

                            Р = 827,7 / (0.08∙tg(14,3 ⁰+26,6^0׳))= 12280,4 Н=12,28 кH

Принято считать, что сила Р распределяется поровну по всем виткам вала. Тогда продольная сила Р_в , приходящаяся на один виток винта и приложенная на радиусе r, определяется по формуле:

                                          Р_в = Р ∙ S / L,                                                (3.23)

 

Р_в - продольная сила на один виток, Н;

L – длина винта, мм;

                                Р_в = 12280,4∙ 0.16 / 30 = 65,49 Н

Силы  Р_в создают нагибающий момент на валу винта, действие которых равносильно действию сосредоточенных моментов приложенных на расстоянии S- шага друг от друга по длине винта.

 

                                                   М_в = Р_в∙ r  ,                                          (3.24)

                       

   М_в -  нагибающий момент на валу винта, Н∙м;  

                           М_в = 65,49 ∙ 0.08 = 5,23 Н∙м 

Расчетная схема и эпюра изгибающих моментов от этой силы представлены на рисунке 3.4 б)

 

                                              Рисунок 3.4 б)   

   Поперечная сила разделяется поровну между секциями и витками. Величина силы Н, приходящаяся на один виток винта:

 

                                                Н = Мк∙l /(r∙L)                                       (3.25)

 

где Н - поперечная сила, кН∙м;

l/L- отношение пролета между опорами к полной длине всего вала.;

Н = 827,7∙3/0,08∙30 = 1034,625 кН∙м

Силы Н создают изгибающий момент на валу винта и приложены на расстоянии шага друг от друга по его длине. Они действуют в одной плоскости  с силами Р_в, но перпендикулярны друг другу. Расчетная схема и эпюра изгибающих моментов от этих сил представлена на рисунке 3.4 в)

   

 

На винт действует еще равномерно распределенная сила от его погонной массы:

 

                                             М_маx=q_т ∙l² /8                                             (3.26)

 

где  l-длина пролета.

М_маx = 80∙0,2∙3²/8 = 18 Н∙м

Расчётная схема и эпюра изгибающего  момента от этих сил представлена на рисунке 3.4 г) 

 

С некоторой погрешностью можно  допустить, что изгибающие моменты  от погонной массы винта М_маx и от продольных сил Мв действуют в одной плоскости, т.е. суммарный момент от их действия:

 

                                              М_∑ = М_маx+Мв                                         (3.27)

 

где М_∑ - суммарный момент, Н∙м

М_маx - изгибающие моменты от погонной массы винта, Н∙м;

Мв - изгибающие моменты от продольных сил, Н∙м;

 

                                            Рисунок 3.4 г) 

 

                                        М_∑ = 18+5,23 = 23,23 Н∙м

Приведенный изгибающий момент от действия всех сил, действующих на вал винта рассчитывается по формуле:

 

                                        М_пр = (М_∑² + М_н²)^1/2                                     (3.28)

                              

где М_пр - приведенный изгибающий момент от действия всех сил, действующих на вал винта, Н;

                                 М_пр = (23,23² + 827,7²)^1/2  = 828,02 Н

                                             

3.9 Определение напряжений на валу винта

Наиболее нагруженной секцией  конвейеров является головная секция, поскольку на нее одновременно действует наибольший крутящий момент, суммарная продольная сила и изгибающие моменты от погонной массы винта, от эксцентрично приложенных продольных сил. Поэтому вал винта в опасных сечениях необходимо подвергать проверочному расчету по суммарному эквивалентному напряжению.

Касательные напряжения, возникающие  на головной секции винта от передаваемого  крутящего момента:

 

                                            τ = 10655∙Мк/d³,                                      (3.29)

 

где τ  - касательные напряжения, Н/мм²;

Мк-крутящиймомент, Н; 
        d- наружный диаметр, мм;

τ = 10655∙827,7/60³ = 40,82 Н/мм²

Нормальное напряжение от суммарной  продольной силы, действующей на головную секцию винта, равно:

 

                                               σ_р = 0,46∙P/d²,                                        (3.30)

где σ_р - нормальное напряжение от суммарной продольной силы, Н/мм²; 

Р- продольная сила;

d-наружный диаметр;

σ_р = 0,46∙12280,4/60² = 1,56 Н/мм²

От этой силы на валу винта возникают  сжимающие напряжения, если материал транспортируется «от привода» и растягивающие, если материал транспортируется «к приводу»

Нормальные напряжения от приведенного изгибающего момента:

 

                                               σ_м = 3245,5∙М_пр/d³ ,                               (3.31)

 

где σ_м - нормальные напряжения, Н/мм²;

М_пр- приведенный изгибающий момент;

d - наружный диаметр.

                             σ_м = 3245,5∙828,02/60³ = 12,44 Н/мм² 

Суммарное нормальное напряжения в  поперечном сечение вала винта:

 

                                               σ_cум = σ_м+σ_р,                                         (3.32)

 

где σ_cум - суммарное нормальное напряжения, Н/мм²;

В уравнении знак «+» ставится если вал винта растянут, а знак «-»  если он сжат.

σ_сум = 12,44+1,56 = 14 Н/мм²

Суммарное эквивалентное напряжение, действующее на головную секцию винта (по-третьей гипотезе прочности):

 

                                               σ_эк =  (σ_сум²+4τ²)^1/2                               (3.33)

 

где σ_эк - суммарное эквивалентное напряжение, Н/мм²; 

                                  σ_эк =  (14²+4∙40,82²)^1/2 = 82,83 Н/мм² 

При этом для винта величина коэффициента запаса прочности в опасном сечении  должна быть не менее 1.5, а предел текучести 240 Н/мм². [1]  

 

                                                  П_τ = σ_τ / σ_эк,                                         (3.34)

 

где П_τ - величина коэффициента запаса прочности в опасном сечении;

σ_т - предел текучести материала вала винта, Н/мм²;

                                                    П_τ=240/82,83= 2,89 Н/мм²

условие прочности выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                4  Техника безопасности

       Вопросом техники 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 безопасности работы и обслуживания.

Конструкция конвейеров должна предусматривать  установку загрузочных и разгрузочных устройств для равномерной и централизованной подачи груза на конвейер в направлении его движения. Загрузочным и разгрузочным устройствам не должны соответствовать заклинивание и зависание в них груза, образование  просыпей и перегрузку конвейера. В местах подачи транспортирующего груза с одного конвейера на другой конвейер или мешалку, должны быть предусмотрены устройства, снижающие падение груза с конвейера или машины.

Уровни вибрации на рабочих местах обслуживания конвейеров не должна превышать  значений установленных санитарными нормами.

Защитные ограждения должны быть откидными  или цельными, изготовлены из отдельных  секций.

В зоне возможного нахождения людей  должны быть ограждения.

С мест обслуживания должны быть предусмотрены  возможность отключения каждого  конвейера.

В схеме управления конвейера должны быть предусмотрены блокировка или установка предупредительной сигнализации использующую возможность повторного включения привода до ликвидации аварийной ситуации.

Окраска в сигнальные цвета опасных  частей конвейера, обеспечение средств безопасности производится по ГОСТ 12.4026-76.         

 

 

 

 

             

 

                                  Список литературы 

 

1. Мурзин Г.С. Транспортирующие машины. Винтовой конвейер. Методические указания / Г.С.Мурзин, Э.А.Абраменков.- Новосибирск.: НГАС. 1995.с.40 
2. Спиваковский О.В. Транспортирующие машины. О.В Спиваковский, В.К.Дьячков.-М.: Машиностроение, 1983.
3. Вайнсон А.А. Подъёмно-транспортные машины строительной промышленности. Атлас конструкций. А.А. Вайнсон.-М.: Машиностроение,1976.