Проектировать пластинчатый конвейер для перемещения горячих отливок

ВВЕДЕНИЕ

 

Пластинчатыми называют конвейеры, которые  перемещают грузы на настиле, образованном из пластин, неподвижно прикрепленных  к гибкому тяговому элементу.

Эти конвейеры сложнее, тяжелее  и дороже, чем ленточные. Пластинчатые конвейеры применяют тогда, когда  по каким -либо причинам недопустимо  или ограничено использование ленточных. Это транспортирование тяжелых  грузов (штучных) и грузов с острыми  кромками, которые могут повредить  резинотканевую ленту, но безопасные для  металлического или деревянного  настила.

Пластинчатые конвейеры (транспортеры) классифицируют по конструкции настила, конфигурации трассы и назначению. Наиболее широко применяют вертикально  замкнутые конвейеры с прямолинейными трассами.

Впервые пластинчатый конвейер c приводом от парового двигателя был применён в Pоссии в 1878 на золотодобывающих промыслах Bерхнеамурской компании. B 50-x гг. 20 в. Пластинчатый конвейер получили широкое  использование на зарубежных угольных шахтах для транспортирования угля по горизонтальным и наклонным выработкам.

Пластинчатые конвейеры применяются  в транспортирование горной массы. Транспортировки тяжёлых единичных  грузов, которые невозможно транспортировать ленточными конвейерами: крупнокусковая руда, горячий агломерат, известняк, горячие заготовки и др.

Различают пластинчатые конвейеры  общего назначения и специальные. К  последним относятся конвейеры  с пространственной трассой, разливочные  машины для металла, пассажирские эскалаторы, линии розлива и упаковки.

Конвейеры, в которых для перемещения  груза используются силы инерции (качающиеся, сотрясательные и вибрационные), в  настоящее время не применяются.. B пластинчатых питателях тяжёлого типа грузонесущее полотно перемещается по стационарным роликам, установленным на подшипниках скольжения, к которым централизованно подаётся смазка. Скорость перемещения полотна 0,1-0,35 м/c.

Преимущества:

1. возможность транспортирования более широкого (по сравнению с ленточными конвейерами) ассортимента грузов;
2. способность транспортирования грузов по трассе с крутыми подъёмами (до 35°-45°, а с ковшеобразными пластинами - до 65°-70°);
3. возможность транспортирования грузов по сложной пространственной траектории;
4. высокая надёжность.

Недостатки:

1. малая скорость движения грузов (до 1,25 м/с);

2. как и у других цепных конвейеров;

3. большая погонная масса конвейера;

4. сложность и дороговизна эксплуатации из-за наличия большого количества шарнирных элементов в цепях, требующих регулярной смазки;

5. больший расход энергии на единицу массы транспортируемого груза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

Спроектировать  пластинчатый конвейер для перемещения  горячих отливок, по заданным параметрам.

Задание 5, вариант 9

Для расчета  пластинчатого конвейера необходимы следующие данные:

1. Диаметр отливок D = 550 мм.
2. Часовая производительность конвейера Q = 310 шт/ч.
3. Масса каждой отливки т = 190 кг.
4. Коэффициент неравномерности подачи отливок К = 2,4
5. Коэффициент готовности конвейера =0,96
6. Геометрические параметры трассы:

а) длины  характерных участков:=30 м, = 45 м, = 24 м.

б) угол наклона груза β = рад = 11 ͦ.

Определим высоту подъема груза: H = tg 11˟ = 8,91 м.

7. Условия работы – тяжелые.

 

Схема проектируемого конвейера:

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ВЫБОР ТИПА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШИРИНЫ НАСТИЛА

 

С учетом максимального  размера транспортируемых отливок, указанного в задании, составляет 0.55 м, выбираем бортовой волнистый настил шириной В=650 мм, при этом обеспечивая  зазоры между бортом и грузом до 50 мм на сторону с бортами h=100 мм и дополнительными ребрами жесткости. Наличие бортов исключает возможность падения горячих отливок с настила и просыпи частиц стержневой и формовочной земли, заносимых с отливками.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И ВЫБОР СКОРОСТИ

 

В качестве тягового элемента принимаем две  пластинчатые катковые цепи исполнения 2, типа 4 (ГОСТ 588-81) с катками на подшипниках  скольжения.

Расчетная производительность конвейера 

 

= ˑZ / = 2,4 310 / 0,96 = 775 шт /ч;

 

массовая  производительность

Q = / 1000 = 190775 / 1000 = 147 т/ч.

Принимаем расстояние между отливками на конвейере ; при диаметре отливки 0,55 м

=0,55+0,3=0,85 м

 

Скорость  конвейера

= / 3600 = 7750,85 / 3600 0,18 м/c

Оставляем такую малую скорость, учитывая, что на конвейере должно происходить охлаждение отливок.

Определяем  линейную силу тяжести настила с  цепями:

600B+A=6000,65+1100=1490 1500 н/м

 

Вследствие  значительной массы отливок принимаем  по таблице 1 для настила тяжелого типа коэффициент А=1100.

 

Таблица 1. Ориентировочные значения коэффициента А

 

Тип настила	Ширина настила,м
	0,4-0,5	0,65-0,8	Более 0,8
Легкий	400	500	700
Средний	600	700	1000
Тяжелый	800	1100	1500

 

Линейная  сила тяжести груза 

=g / =9,81190 / 0,85 2200 н/м

3. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ

 

 

 

Наименьшее  натяжение цепи возможно в точке 1 или 5; в точке 1 при  (+ )w>H (без учета сопротивления на криволинейных направляющих 2-3 и 4-5) и в точке 5 при (+ )w<H.

Тогда

 

(+ )w = (30+45)0,13 = 9,75<H = 8,91

 

Следовательно, =; и принимаем =2000 Н.

Максимальное  натяжение ходовой части находим  приближенно по обобщенной формуле:

 

=1,05+w(+)++(+)H} = 1,052000+0,13(2000+1500)99+150099+(2200+1500)8,91} = 104282,85 Н

При подробном  тяговом расчете по отдельным  участкам определяем:

 

=+w = 2000+1500240,13 = 6680 Н

= = 1,086680 = 7214,4 Н

= +(+w = 7214,4+(2200+1500)240,13 = 18758,4 Н

= = = 18758,41,04 = 19508,73 Н

= +(+)w+H)  = 19508,73+(2200+1500)(450,13+8,91) = 74120,73 H

= = 1,0474120,73 = 77085,55 H

= +(+w = 74085,55+(2200+1500)300,13 = 91515,55 H

Натяжение в  точках 1-4 определяют в обратном порядке:

 

= / = 2000/1,04=1930 H

=-w+H = 1930-15004513+15008,91 = 6520 H

= / =  6520/1,04 = 6269,23 H

= -w = 6269,23-1500300,13 = 419,23 H

Тяговое усилие на приводных звездочках:

W=-+(+)(-1) = 91515,55-419,23+(91515,55+419,23)0,08=98451,05 Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. РАСЧЕТ ПРИВОДА

 

Потребная мощность электродвигателя при общем КПД  передаточных механизмов привода  η=0,75 и коэффициенте запаса =1

 

N=Wυ/(1000η)= 98751,050,18/(10000,75) = 23.62 кВт

 

Коэффициент =1, потому что расчет выполнен по максимальной производительности.

Принимаю  электродвигатель с повышенным пусковым моментом серии 4А 

• тип двигателя - 4АР200L6УЗ;
• мощность N = 30 кВт;
• частота вращения = 975 об/мин;
• маховый момент G = 1.81 кг ;
• масса m = 280 кг.
• присоединительный диаметр вала d = 55 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ТЯГОВОЙ ЦЕПИ

 

Выбираем  тяговую цепь. Расчетное усилие на одну цепь определяем по формуле:

=/ = 104282,85/1,6 = 65176,78 Н

 

По ГОСТ  558-81 предварительно выбираем катковую цепь с разрушающей нагрузкой =630 кН.

Запас прочности  цепи определяется по формуле:

 

=/=[8….10]

 

= = 9,4> [8….10]

 

По ГОСТ 558-81 выбранная цепь имеет следующие  основные параметры и размеры:

• шаг – 63 мм;
• диаметр валика d=36 мм;
• диаметр втулки =50 мм;
• диаметр ролика =70 мм;
• диаметр катка =140 мм;
• диаметр реборды катка =170 мм;
• расстояние между внутренними пластинами=65 мм;
• ширина пластины h=85 мм;
• длина валика b=154 мм;
• толщина пластины S=14мм;
• ширина цепи =214 мм;
• ширина реборды катка = 16 мм;

Выбираем цепь типа 2 исполнения 2.

 

 

 

 

6. РАСЧЕТ И ПОДБОР РЕДУКТОРА

 

Делительный диаметр приводных звездочек  определяется по формуле:

 

D = = = 0,165 м

 

Частоту вращения звездочек определяю по формуле:

 

n =, об/мин

 

n = = 20 об/мин

 

Передаточное  число редуктора определяю по формуле:

 

U= = = 48,75

Крутящий  момент на выходном валу редуктора  определяю по формуле:

 

М = = = 8122 Нм

 

Δ = 100% =   = 4,2 % < 5%

 

Исходя из выше определенных величин, принимаю двухступенчатый  цилиндрический редуктор.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. РАСЧЕТ НАТЯЖНОГО УСТРОЙСТВА

 

Принимаю  натяжное устройство винтового типа. Величина хода натяжного устройства зависит от шага цепи и определяется по формуле:

 

L= (1,6….2)t = 20,063 = 0,126 м

 

Общую длину винта принимаю = L+0,4 = 0,126+0,4 = 0,526 м

Принимаю  материал для винта  - сталь 45 с  допускаемым напряжением на срез = 100 н/ и пределом текучести = 320 Н/. Тип резьбы выбираю прямоугольный (ГОСТ 10177-82).

Принимаю  материал для гайки  - бронзу Бр .АЖ9-4 с  допускаемым напряжением на срез = 30н/, на смятие = 60н/, на разрыв = 48 н/. Тип резьбы тот же.

Внутренний  диаметр резьбы винта определяю  по формуле:

 

= , мм

где:  P – сила, действующая поперек болта, Н;

 

P = += 419,23+91515,55 = 91934,78 Н

=P/2 = 45967,39 Н

 

= = 22,09

Принимаю внутренний диаметр равным =25мм.

Шаг резьбы определяю по формуле:

 

= 0,25 = 0,2525 = 6мм

 

Уточненное  значение среднего диаметра резьбы:

 

=+0,5S = 25+0,56 = 28мм

 

Принимаю средний диаметр резьбы равным = 29мм.

 

Наружный диаметр резьбы определяю  по формуле:

 

=+ S = 25+6 = 31мм

 

Принимаю наружный диаметр резьбы равным = 32мм

Угол подъема  резьбы определяю по формуле:

 

β=arctg = arctg = 4̊

Произвожу проверку надежности самоторможения, для чего должно выполняться условие:

β+1̊ < arctg( f )

 

где: f=0,1 – коэффициент трения стали по бронзе.

 

4̊ +1̊ < arctg (0,1);   5̊ < 5̊ 50ˊ

Условие выполняется.

Произвожу проверку на устойчивость. Условием устойчивости является:

  φ[]

 

Допускаемое напряжение сжатия:

 

[] = = = 107 н/

 

Гибкость  винта определяю по формуле:

 

λ =

где: μ=2 – коэффициент приведенной  длины.

 

λ = = 155

 

По известной гибкости винта  нахожу φ = 0,22.

 

  0,22107 н/;   18,4 23,54 н/

 

Условие выполняется.

Так как винт работает на растяжение, то проверку на устойчивость производить не обязательно.

Произвожу проверку винта на прочность, условие прочности:

 

  []

 

где: = = 7,3

= момент трения в резьбе (Нмм);

= момент трения пяте (Нмм).

 

Момент трения в резьбе определяю по формуле:

= = = 22694 Н

 

Момент трения в пяте определяю по формуле:

 

= , Нмм

 

= 20мм – диаметр пяты, принимаем меньше .

 

= = 9031,1 Нмм

 

Подставляем полученные данные в условие:

 

= 32,68107 н/

 

Условие выполняется.

Высоту гайки  определяют по формуле:

 

H = Ψ = 258 мм

 

Количество  витков резьбы в гайке определяю  по формуле:

 

Z = = = 9

 

Произвожу проверку прочности резьбы гайки на срез, условие прочности:

 

[σ

 

30 Н/,   3,32 30 Н/

Остальные размеры натяжного устройства принимаем конструктивно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. РАСЧЕТ ВАЛОВ

 

В качестве материала вала принимаю сталь 45 (диаметр  заготовки более 120 мм [3]:табл. 3.3), предел прочности s_В = 730 Н/мм², пределы выносливости: s _-1 = 0.43s_B = 314 Н/мм², t _-1 = 0.58 s -₁ = 182 Н/мм²