Расчет винтового передвижного конвейера

ФГОУ ВПО Саратовский ГАУ  им. Н.И.Вавилова.

          

Кафедра «Детали машин и ПТМ»              

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

РАСЧЕТ ВИНТОВОГО ПЕРЕДВИЖНОГО 
КОНВЕЙЕРА

 

 

 

 

Разработал:

Студент

Курс

Группа

Факультет

Принял:

 

 

 

 

 

 

 

Саратов, 2007

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Расчет геометрических параметров транспортера
2. Расчет кинематических параметров транспортера
3. Расчет привода винтового транспортера
4. Расчет транспортера на прочность
5. Расчет ходовой части винтового транспортера

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Конвейер винтовой передвижной				Вариант 33
Технические условия
Производительность, т/ч Длина транспортера, м Высота транспортирования, м Вид груза	10    15   20     25 3      4     5       6 2      3     2       3            зерно
Задание на проектирование
Рассчитать Геометрические параметры транспортера. Кинематические параметры транспортера. Механизм привода транспортера. Ходовую часть и усилие на перекатывание. Детали на прочность.   Разработать Общий вид. Механизм привода. Опоры шнека. Ходовую часть. 5.  Механизм изменения угла наклона.		Литература и пособия
		Красников В.В. и др. Подъемно-транспортные машины. - М.,1987. Проектирование и расчет подъемно-транспортирующих машин сельскохозяйственного назначения. Под ред. М.Н.Ерохина и А.В.Карпа. - М., 1999. Подъемно-транспортные машины в сельском хозяйстве: Атлас конструкций. Под ред. В.Ф.Дубинина – 2-е изд. – М., 1990. Методические разработки кафедры.
		Кафедра "Детали машин и ПТМ"
		Специальность, курс, группа			Дата выдачи
		Ф.И.О. студента
		Руководитель

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Винтовые конвейеры (шнеки) предназначены для транспортирования зерна, продуктов его переработки, других сыпучих грузов и используются на мельничных комплексах, комбикормовых заводах, птицефабриках, в стекольной промышленности и других отраслях. Винтовой представляет собой транспортирующую машину непрерывного действия, рабочим органом которой является винт, вращающийся в закрытом желобе. Кроме этого, существуют винтовые конвейеры общепромышленного назначения для транспортирования угля, руды и других грузов.

По мобильности  винтовые конвейеры подразделяются на стационарные, переносные и передвижные.

Основным достоинством этих конвейеров является закрытый транспортный тракт, компактность по сравнению с другими транспортирующими устройствами равной производительности, безопасность в работе и обслуживании, пригодность для транспортирования горячих, пылящих и токсичных материалов. Однако лопасти и жёлоб конвейера сравнительно быстро изнашиваются, груз измельчается и истирается, кроме того, требуется повышенный расход энергии.

Винтовые конвейеры  могут быть с горизонтальной, наклонной  и вертикальными трассами, а также с сочетанием горизонтального и вертикального шнеков.

Рациональная  конструкция винтового конвейера  характеризуется двумя основными показателями: малыми металлоемкостью и энергоемкостью.

 

 

 

 

 

 

 

1. Расчет геометрических  параметров винтового транспортера.

Основными геометрическими размерами  конвейера являются наружный диаметр  винта D, и шаг винта S (рис.1). Соотношение между ними определяется коэффициентом .

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1. Геометрические размеры винта.

 

Производительность  конвейера определяется из выражения:

где Q – производительность конвейера, кг/с;  - коэффициент отношения шага к диаметру; - коэффициент производительности; - коэффициент зависящий от угла наклона транспортера; - коэффициент заполнения межвиткового пространства; - коэффициент быстроходности для вертикальных и крутонаклонных конвейеров (>20^o); - плотность груза, т/м³; D- диаметр винта.

Учитывая, что  ,   получим:

Поскольку, в исходных данных, частота  вращения винта не задана заменим  , где k_Г - коэффициент, зависящий от физико-механических свойств груза (таблица 3), получим:

Тогда, минимальный диаметр винта можно определить по выражению:

                     

 

Округлим диаметр винта до кратного 10 в большую сторону D=0,2м.

Определение диаметра вала винта:                                   

 

Определение шага винта:                          

                        

Определение размеров заготовки.

 

Витки изготавливают из стальной плоской  кольцевой заготовки толщиной 2...8 мм с радиальным вырезом. При изгибании  заготовки она превращается в  виток (рис.2).

 

 

Рис.2. Геометрические размеры заготовки.

 

Наружный диаметр заготовки:

Внутренний диаметр заготовки:

                           

Угол радиального выреза:

Определение угла подъема винта на окружности диаметром D_СР:

 

, где средний диаметр винта:              

Определение геометрических размеров желоба винтового конвейера.

 

Желоб винтового конвейера (рис 3) собирается из секций 1 длиной от 2 до 10м. Концевые секции могут иметь длины 0,5; 1,0; 1,5 и 2м. сверху желоб закрывается съемными крышками 2 на поворотных зажимах. Размеры сечения впускных 3 и выпускных 4 отверстий по ширине и длине принимают не менее диаметра винта.  Для очистки желоба в днище через каждые 4м могут вырезаться люки 5 шириной 120мм и длиной 250-300мм. Они закрываются выдвижными крышками 6.

Рис. 3. Геометрические размеры желоба винтового конвейера.

 

 

Определение размеров впускного и выпускного отверстий:

                

                    

Количество секций конвейера:

где L_К – длина конвейера, м, - длина одной секции, м.

Полученное значение округлить до целого.

   Количество опор конвейера:

 Полученное значение округлить до целого.

Расстояние между опорами:

Определение внутреннего диаметра желоба.

Между винтом и желобом предусматривают  зазор с=2...10 мм, в зависимости от рода груза, тогда:

=0,24м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчет кинематических  параметров транспортера.

 

Определение частоты  вращения вала винта.

где  - коэффициент быстроходности для вертикальных и крутонаклонных конвейеров (при наклоне >20^o); k_Г - коэффициент, зависящий от физико-механических свойств груза.

Значение частоты вращения вала винта округляем n=180об/мин

Определение расчетной (действительной) производительности  винтового конвейера.

Расчет действительной производительности конвейера ведется с учетом принятого диаметра винта и частоты вращения вала винта.

                     

где  D - принятый диаметр винта, м; S – шаг винта, м; n_В – частота вращения вала винта, об/мин; - коэффициент зависящий от угла наклона транспортера; - коэффициент заполнения межвиткового пространства; - плотность груза, т/м³.

 

Мощность на валу винтового  конвейера предварительно определяют по выражению:

где   g=9,81 – ускорение свободного падения, м/с²; Q_p – расчетная производительность, т/ч; L_K – длина конвейера, м; k_П – коэффициент учитывающий потери мощности на перемешивание и дробление материала при вращении винта, k_П=1.4 ; ω- коэффициент сопротивления перемещению груза; С_р – коэффициент учитывающий потери мощности на подъем материала; b - угол наклона транспортера.

 

Определение крутящего  момента на валу конвейера.

 

Уточненный расчет мощности на валу конвейера производится с учетом сопротивлений передвижению материала и потерь в опорах вала.

Крутящий момент на валу винта, необходимый  для преодоления сопротивлений  при перемещении материала винтом, с учетом предварительного расчета  мощности Р_В: 

  Тогда предварительный расчет осевого усилия на валу винта выполняется по выражению:

где a - угол подъема винта на окружности диаметром D_СР; - угол трения материала о винт;  – коэффициент трения материала о винт.

 

Проверочный расчет осевого усилия на винт с учетом силы тяжести материала проведем по выражению:

 где  - сила тяжести материала приходящаяся на 1 п.м. длины конвейера; – коэффициент трения материала о желоб; b - угол наклона транспортера.

Тогда уточненный крутящий момент на валу конвейера:

где F – окружное усилие, приложенное к винтовой поверхности на окружности диаметром D_СР.

 

Определение поперечной нагрузки на участок винта между двумя опорами

где, - уточненный крутящий момент на валу винтового конвейера, Н; l_ОП – расстояние между опорами вала винта, м; D_СР – средний диаметр винта, м; L_K – длина конвейера, м.

 

Определение момента  сопротивления в опорах вала винта. Выбор подшипников.

Для восприятия осевых усилий вал  конвейера опирается на радиальные (рис.4) и радиально-упорные подшипники качения.  В тихоходных конвейерах применяются и подшипники скольжения в виде втулок гильз и сферических пят. Иногда опоры промежуточных валов тоже выполняют на подшипниках скольжения. Однако подшипники качения вытесняют подшипники скольжения.

Подшипник выбирается по диаметру цапфы (при восприятии радиальных нагрузок) или пяты (при восприятии осевых нагрузок)..

Рис.4. Вал винта на опоре качения.

 

Момент от сопротивления в опорах вала винта:

                  

где  - осевое усилие на винт с учетом силы тяжести материала, Н; - сила тяжести винта; q_В – сила тяжести 1 п.м. винта, Н/м; b - угол наклона конвейера; f_П и f_Ц – коэффициенты трения в пяте и цапфе соответственно f_П =f_Ц= 0,05...0,08;  d_П и d_Ц – диаметры пяты и цапфы соответственно d_П = d_Ц= мм; F_R -  радиальная нагрузка на вал, Н; =80МПа - допускаемое напряжение кручения для вала.

Выбираем шарикоподшипник радиальный однорядный средней серии по  ГОСТ 5720-75 с размерами:

условное обозначение	d	D	B
1204	10	35	11

 

Радиальная нагрузка на вал определяется по выражению:

где F - окружное усилие, приложенное к винтовой поверхности на окружности диаметром D_СР.

 

Расчет долговечности  концевых подшипников.

Основные критерии работоспособности  подшипника качения – его динамическая и статическая грузоподъемность. Метод подбора подшипников по статической грузоподъемности применяется  при частоте вращения об/мин. Рассмотрим метод подбора подшипников по динамической грузоподъемности.

Номинальная долговечность (ресурс) подшипника в миллионах оборотов определяется по выражению:

где С- динамическая грузоподъемность по каталогу; Р – эквивалентная нагрузка; р – показатель степени: для шарикоподшипников р=3; для роликоподшипников р=10/3.

Эквивалентная нагрузка:

где V – коэффициент: при вращении внутреннего кольца V=1, при вращении наружного V =1,2; F_R – радиальная нагрузка, Н; Х и Y – коэффициенты, зависящие от конструкции подшипников (для шарикоподшипников Х=1; Y=0) k_б=1,2 – коэффициент зависящий от характера нагрузки на подшипник; k_Т =1,1 – температурный коэффициент.