6960

Проектирование винтового горизонтального конвейера

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Задание Спроектировать винтовой горизонтальный конвейер со следующими параметрами: Производительность Q = 4 т/ч Длина конвейера L = 15 м Транспортируемый материал– зола сухая. Рис.1 Схема винтового конвейера...

Русский

2013-01-11

248 KB

444 чел.

Задание

Спроектировать винтовой горизонтальный конвейер со следующими параметрами:

  •  Производительность Q = 4 т/ч;
  •  Длина конвейера L = 15 м;
  •  Транспортируемый материал – зола сухая.

Рис.1  Схема винтового конвейера

1 – двигатель; 2 – муфта; 3 – редуктор; 4 – подшипник упорный головной; 5 – вал с винтом; 6 – опора промежуточная; 7 – загрузочный патрубок; 8 – задний подшипник; 9 – разгрузочное устройство


Введение

Винтовые конвейеры (шнеки, транспортеры) получили большое распространение в различных отраслях промышленности. Винтовые конвейеры предназначены для горизонтального, наклонного и вертикального перемещения непрерывным потоком сыпучих (цемента, гипса, извести, шлака, песка и т. д.), а также влажных и тестообразных (мокрая глина, строительные растворы и бетонные смеси) материалов на расстояние 5—40 м.

Винтовые конвейеры однотипны по конструкции, собираются из взаимозаменяемых унифицированных секций, количество которых определяется необходимой дальностью транспортирования материала, и отличаются один от другого размерами поперечного сечения желоба, длиной и мощностью привода.

Выбор типа винтового конвейера сводится в основном к установлению формы и конструкции винта, соответствующей гранулометрическому составу и физическим свойствам транспортируемого материала.

Основным достоинством этих конвейеров является закрытый транспортный тракт, компактность, безопасность в работе и обслуживании, пригодность для транспортирования горячих, пылящих и токсичных материалов.

Существенный недостаток винтовых конвейеров заключается в том, что вследствие трения о дно желоба и винтовую поверхность материал сильно истирается и перемалывается, расход электроэнергии у винтовых конвейеров выше, чем у любого другого транспортирующего устройства. Поэтому они применяются при сравнительно небольших производительностях и коротких расстояниях транспортирования.

Целями курсовой работы являются:

- изучение конструкции винтовых конвейеров;

- расчет основных параметров вертикального  винтового конвейера;

- в графической части – разработка чертежей общего вида винтового конвейера, деталировки отдельных узлов.

  1.  Конструкция винтовых конвейеров

Винтовой конвейер представляет собой транспортирующее устройство непрерывного действия, рабочим органом которого служит винт, вращающийся в закрытом неподвижном кожухе (желобе) с полукруглым днищем. Винтовой конвейер  состоит из винта, желоба с крышкой, загрузочного и разгрузочного патрубков и привода.

Транспортируемый материал, поступающий в машину через загрузочный патрубок, перемещается вращающимся винтом по дну желоба к выгрузочному патрубку.

Винты изготовляют одно- и двухходовыми с правым или левым направлением витков, имеющих, как правило, постоянный шаг. Различаются винты: сплошные — для сухих порошкообразных и зернистых материалов (цемента, мела, гипса, гранулированного шлака и т. д.); ленточные  — для мелкокусковых материалов (гравия, щебня, негранулированного шлака и т. д.); фасонные  — для мокрых, слежавшихся и тестообразных материалов (мокрая глина, растворы и бетонные смеси); лопастные — для бетонных смесей.

Таким образом, для транспортирования хорошо сыпучих материалов, к которым относится зола, выбираем сплошной подающий винт.

Витки шнека, образующие винтовую поверхность, обычно изготовляют из отдельных разрезных железных шайб, которым штамповкой придаётся винтовая поверхность. Отдельные витки сваривают или склепывают между собой и затем прикрепляют к валу. В отдельных случаях для транспортирования абразивных материалов применяются шнеки, у которых витки отливаются из чугуна. Отдельные трубки, отлитые вместе с витками, надеваются на вал. Они соединяются между собой посредством выступов на трубках и соответствующих им впадин на соседних трубках. Однако на практике чаще применяют стальные шнеки, так как чугунные шнеки получаются значительно тяжелее и обходятся дороже стальных шнеков. Стандартные диаметры винтов 0,1—0,8 м. Витки (лопасти) винта закрепляются на стальном трубчатом валу, составленном из отдельных секций длиной 2—4 м, и соединены между собой через промежуточные подвесные подшипники, прикрепленные к крышке желоба. Концевыми опорами вала служат подшипники, расположенные за торцовыми стенками желоба.

Желоб конвейера, изготовленный из листовой стали, так же, как и винт, собирается на болтах из отдельных секций полукруглой или круглой формы. Между стенкой желоба и винтом должен быть зазор 6—10 мм. В местах загрузки в крышке и в местах разгрузки в дне делаются окна и патрубки. Разгрузочные патрубки снабжаются обыкновенными задвижками различных конструкций или задвижками с зубчатой рейкой.

Винт конвейера приводится во вращение от электродвигателя через редуктор. Привод размещают на разгрузочном конце конвейера.

  1.  Расчет основных параметров винтового конвейера

Производительность винтового конвейера рассчитывается по формуле:

,                                                                     (1)

где D – диаметр винта, м;

     t –  шаг винта, м;

     п – частота вращения винта, об/мин;

     ρ – плотность транспортируемого материала, т/м3;

     С – поправочный коэффициент, зависящий от угла наклона конвейера β,

           при β = 0º принимаем С = 1;

     ψ  – коэффициент наполнения поперечного сечения винта, для

           абразивных материалов ψ = 0,125 [1, стр. 57].

В нормальных условиях работы рекомендуется шаг винта t принимать равным диаметру винта D [1, стр. 55]. Плотность золы выбираем таблицы 24 [3, стр. 300] ρ = 600 кг/м3. Рекомендуемое число оборотов винта выбираем по ГОСТ 2037-65  п = 50 об/мин.

Из формулы (1) получим формулу для расчета диаметра винта:

                                                                           (2)

мм

Полученное значение округляем до ближайшего стандартного              D = 300 мм.

                               

Рис. 2. Эскиз сплошного винта


  1.  Определение мощности на валу винта

Мощность на валу винта определяют по формуле [1, стр. 59]:

,      (3)

где  LГ – горизонтальная проекция длины конвейера, м;

W – опытный коэффициент сопротивления при движении груза по желобу [1, стр. 59, табл. 7], W = 4;

 k – коэффициент, учитывающий характер перемещения винта, k = 0,2;

qК – погонная масса вращающихся частей конвейера, кг/м;

 – осевая скорость движения груза, м/с;

В коэффициент сопротивления движению вращающихся частей конвейера, при подшипниках качения В = 0,08.

                                                       (4)

  м/с

                                                       (5)

 кг/м

кВт


  1.   Определение максимальной частоты вращения вала

Максимальную частоту вращения винта можно определить по формуле:

,                                                                                    (6)

где К– расчетный коэффициент, для абразивного материала

           К = 30 [3, стр.364]

об/мин

Номинальную частоту вращения винта при заданной производительности и выбранном диаметре винта определяем по формуле:

                                                                    (7)

 об/мин

Должно соблюдаться условие:

 nmax>nном                                                                                                  (8)

54,77>41,94 об/мин


  1.   Определение мощности и выбор электродвигателя

Мощность двигателя определяется с учетом КПД механизма:

,                                                                                    (9)

где – механический КПД привода, [8, табл. 5.1.];

,                                   (10)

где hм – кпд муфт, hм.=0,98;

      hред – кпд двухступенчатого редуктора, hред.= 0,96.  

кВт

По ГОСТ 19523-81 выбираем асинхронный электродвигатель типа: 4АМ80А6У3 с номинальной мощностью 0,75 кВт и асинхронной частотой вращения nдв.ном.= 1000мин-1.

Рис.3 Кинематическая схема привода винтового конвейера


6. Кинематический расчет привода

Определим общее передаточное число привода по формуле:

                                                                                 (11) 

     

Принимаем Uобщ.= 24,9. По табл.7 [2, стр. 155]  выбираем цилиндрический двухступенчатый редуктор типа ГОСТ 20373-94: Ц2У-160 и передаточным отношением U=24,9; Номинальный крутящий момент на тихоходном валу 1250 Нм; КПД – 0,97 .

Определим фактическую частоту вращения винта.

                                                                            (12) 

       об/мин

Определим фактическую производительность винтового конвейера по формуле (1).

т/ч


7. Определение силовых параметров на валу винта

Момент на валу винта определяем по формуле:

,                                                                      (13)

где – механический КПД привода.

Нм

Определим наибольшую действующую продольную силу:

       ,                                      (14)

где – угол трения материала о поверхность винта;

– угол подъема винтовой линии;

k – коэффициент, учитывающий радиус действия силы (k=0,7…0,8).

Угол подъема винтовой линии определим по формуле:

                                                                           (15)

º

Угол трения материала о поверхность винта:

,                                                                                 (16)

где f1 – коэффициент трения частиц груза о поверхность винта, для золы

           выбираем по таблице 24 [3, стр. 300] f1 = 0,84.

°

Н

Определим массу груза, передвигающегося по конвейеру:

,                                                                                  (17)

где  скорость груза, м/с.

                                                                                          (18)

м/с

кг/м

Определим силу, действующую на один виток:

,                                                                                                 (19)

где q' – вес, передвигающийся по конвейеру, Н/м.

                                                                                                (20)

Н/м

Н

Поперечная нагрузка на участок винта между опорами:

       ,                                      (21)

где l – расстояние между опорами винт.

Н

Поперечная сила приложена к винту на расстоянии среднего радиуса винта.        

                                       (22)

мм


8. Расчет вала винта на прочность

8.1. Предварительный расчет вала

Вал изготавливают полым. Его внешний диаметр равен:

                                                                           (23)

м

Внутренний диаметр вала найдем из соотношения:

,                                                                                                (24)

где с – коэффициент отношения внутреннего диаметра вала к внешнему

     диаметру, с = 0,75.

Преобразуя формулу, получим:

                                                                                      (25)

         мм

Определим число промежуточных опор:

,                                                                                               (26)

где L – длина конвейера, м;

    l – длина секций между опорами, принимаем конструктивно l = 3 м.

    опоры

Рассмотрим одну секцию вала

Вал винта рассчитывается на сложное сопротивление от эксцентрично приложенной на радиусе r осевой силы Рос и Рпопер.

Рис.4.  Расчетная схема вала винта.

          Эпюры изгибающего и крутящего моментов

Определим реакции RA и RB:

                                                                 (27)

Н

                                                                  (28)

Н

Построение эпюры изгибающих моментов:

;     

Н·м

Н·м

8.2. Проверочный расчет вала винта

Из эпюр изгибающего и крутящего моментов видно, что опасное сечение вала расположено посередине пролета между опорами (рис. 4).

Вал винта будет изготовлен из стали марки Ст 45 с пределом прочности в = 700 Н/мм2.

Определим для опасного сечения запас прочности и сравним его с допускаемым [4] [S]=1,25…2,5.

Определение напряжения в опасном сечении вала

Нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжений а равна расчетным напряжениям изгиба и:

,                                (29)

где Мизг – изгибающий момент в рассматриваемом сечении, Нм;

      Wнетто – осевой момент сопротивления сечения вала, мм3.

Для круглого полого сечения вала:

                               (30)

мм3

 Н/мм2

Касательные напряжения изменяются по нулевому циклу, при котором амплитуда цикла а равна половине расчетных напряжений кручения к:

,                                        (31)

где Мкр – крутящий момент, Нм;

     Wнетто – полярный момент инерции сопротивления сечения вала, мм3.

Полярный момент инерции для круглого полого сечения вала определим по формуле:

                               (32)

мм3

Н/мм2

Определение коэффициента концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала

;                      (33)

,                      (34)

где К – эффективный коэффициент концентрации нормального напряжения, таблица 11.2 [4, стр. 257], для опасного сечения вала К=2,2;

К  - эффективный коэффициент концентрации касательного напряжения, таблица 11.2 [4, стр. 257], для опасного сечения вала К=1,6;

Кd – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, таблица 11.3 [4, стр. 258], Кd =0,81;

КF – коэффициент влияния шероховатости, таблица 11.4 [4, стр.258], КF = 1,0;

Ку – коэффициент влияния поверхностного упрочнения, таблица 11.5   [4, стр. 258], Ку = 1,5.

Определение пределов выносливости в расчетном сечении вала

;                       (35)

,                                                  (36)

где -1 – предел выносливости при симметричном цикле изгиба, Н/мм2;

-1 – пределы выносливости при симметричном цикле кручения Н/мм2.

              (37)

Н/мм2

                        (38)

Н/мм2

Н/мм2

Н/мм2

Определение  коэффициента  запаса  прочности  по нормальным и касательным напряжениям

;                                 (39)

                       (40)

Определение общих коэффициентов  запаса  прочности

                              (41)

Условие (41) выполняется. Запас прочности вала винта обеспечен.

9. Подбор подшипников для опор вала винта

Вал винта поддерживается двумя концевыми подшипниками и промежуточными подвесными подшипниками.

Промежуточные подшипники установлены на оси, имеющей на одном конце фланец, на другом – квадратную форму, посредством которых малые секции вала соединены между собой.

В качестве опор вала применяются подшипники качения.

Каждая секция вала установлена в роликовые конические однорядные подшипники враспор.

Пригодность подшипников определяется  сопоставлением расчетной динамической грузоподъемности С, Н, с базовой  Сr, или базовой долговечности L10h, ч, с требуемой Lh, ч, по условиям:

Сrр ≤ Сr  или L10h Lh

                       (42)

,                                 (43)

где RЕ – эквивалентная динамическая нагрузка, Н

- угловая скорость соответствующего вала,

m = 3,33 – для роликовых.

По диаметру вала из каталога выбираем роликовый подшипник:

Условное обозначение: 7309

d= 45 мм,

D= 100 мм,

Т= 27,5 мм,

b= 26 мм,

c= 22 мм,

r= 2,5 мм,

r1= 1,0 мм,

= 11,

Сr= 76,1 кН

С0r= 59,3 кН

е = 0,29

Y = 2,09

Yо = 1,15.

 Схема нагружения подшипников

Определим нагрузки в подшипниках.

Для роликоподшипников характерны следующие соотношения:

                       (44)

где е – поправочный коэффициент.

Rr1 = RА= 173,49; Rr2 = RВ= 100,69 Н; Fa = Рос

Н

Н

Ra1 = RS1

Ra2 = RS1+ Fa

Ra1 = 41,76 Н

Ra2 = 41,76 + 866,66 = 908,42 Н

Рис.5. Схема нагружения подшипников вала

Определение эквивалентной динамической нагрузки подшипников

Эквивалентная динамическая нагрузка, Н:

 при                       (45)

 при               (46)

где Кб – коэффициент безопасности, находим по таблице 9.4 [4, стр. 133] Кб=1,1;

КТ – температурный коэффициент, при рабочей температуре до 100 С находим по таблице 9.5 [4, стр. 135] КТ = 1,0;

Х – коэффициент радиальной нагрузки, находим по таблице 9.1 [4, стр.129],  Х = 0,4.

Определим для каждого подшипника соотношение и сравним полученное значение с е.

V – коэффициент вращения, для подшипников с вращающемся внутренним кольцом V = 1.

Найдем эквивалентную динамическую нагрузку.

Н

Н

Определение расчетной динамической грузоподъемности

кН

8637,99 ≤76100

Определение базовой долговечности

часов

61408738 43800

Определение пригодности подшипников

Условие Сrр ≤ Сr  и L10h  Lh выполняется, следовательно, выбранные подшипники пригодны для конструирования подшипниковых узлов.

10. Подбор муфт для привода конвейера

10.1 Подбор муфты для соединения вала электродвигателя и быстроходного вала редуктора

Определим крутящий момент в этом соединении:

,                (47)

где  Кр – коэффициент режима нагрузки, таблице 10.26 [5, стр. 237] Кр= 1,5;

Мкр – вращающий момент на соответствующем валу редуктора, Нм.

Нм

По ГОСТ 21424-93 выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту с внутренними диаметрами полумуфт 22 мм и максимальном крутящим моментом 63 Нм. Диаметр пальца dп = 10 мм, диаметр упругой втулки dв = 19 мм.

10.2 Подбор муфты для соединения выходного вала редуктора и вала винта

Типоразмер муфты выбираем по диаметру валов и по величине расчетного крутящего момента:

,                (48)

По ГОСТ 21424-75 выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту с внутренними диаметрами полумуфт 50 и 45 мм и максимальном крутящим моментом 710 Нм. Диаметр пальца dп = 18 мм, диаметр упругой втулки dв = 35 мм.


Заключение

В ходе выполнения курсового проекта был спроектирован винтовой конвейер со следующими параметрами:

- диаметр винта 300 мм;

- мощность на валу винта 0,683 кВт;

- номинальная частота вращения винта 41,94 об/мин;

- диаметр вала винта внешний 48 мм;

- диаметр вала винта внутренний 36 мм;

- число промежуточных опор вала 4;

- привод конвейера:

 Двигатель 4АМ80А6У3:  Р = 0,75 кВт, n = 1000 об/мин;

 Редуктор типоразмера Ц2У-160: U =24,9; n = 1000 об/мин;

Быстроходный вал -  муфта 63-25-I.1-32-II.2-У3 ГОСТ 21424-93;

Тихоходный вал - муфта 710-48-I.1-45-II.2-У3 ГОСТ 21424-93.


Литература

  1.  Зенков Р.Л., Ивашков И.И., Колобов Л.Н. Машины непрерывного транспорта. М.: Машиностроение, 1987.
  2.  Марон Ф.Л., Кузьмин А.В. Справочник по расчетам подъемно-транспортных машин. Минск: Высшая школа, 1977.
  3.  Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины. М.: Машиностроение, 1983.
  4.   Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование по деталям машин. М.: Высшая школа, 1991.
  5.  ГОСТ 20373-94. Редукторы и мотор-редукторы зубчатые. Варианты сборки. – Введ. 01.07.1996. – М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 1996.
  6.  ГОСТ 21424-93. Муфты упругие втулочно-пальцевые. Параметры и размеры. – Введ. 01.07.1996. – М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 1996.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

996. Метеонавигационный радиолокатор Контур-10СВ 556 KB
  Метеонавигационный радиолокатор Контур-10СВ предназначен для использования на борту самолетов различного класса в составе комплекса бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО). Частота излучения МНРЛ от 9,3 до 9,5 ГГц.
997. Система социальной защиты детства в Республике Башкортостан 427 KB
  Понятие, значение и методы государственного управления социальной защитой детства. Анализ состояния социальной защиты детства в Республике Башкортостан. Правовые аспекты государственного управления социальной защитой детства в Республике Башкортостан. Возможность применения опыта США по социальной защите детства в Российской Федерации. Применение информационных технологий в системе государственного управления социальной защитой детства в Республике Башкортостан.
998. Создание локальной вычислительной сети небольшого городка 454.5 KB
  Разделение данных предоставляет возможность доступа и управления базами данных с периферийных рабочих мест. Многопользовательские свойства системы содействуют одновременному использованию централизованных прикладных программных средств. Технологии беспроводных сетей (радиотехнологии). Выбор кабельной системы.
999. Инфляция и антиинфляционная политика 433 KB
  Определение и значение инфляции, ее виды и методы расчета. Основные направления антиинфляционной политики РБ. Кейнсианская теория инфляции. Сущность антиинфляционной политики и ее инструменты. Основные направления антиинфляционной политики Республики Беларусь.
1000. Разработка передатчик GSM900 582.5 KB
  Подключение сигнального процессора. Смеситель ADL 5350. Фильтр B 3850. Усилитель мощности RF 2173. Выбор синтезатора. Диапазон частот передатчика 876-915 МГц (канал вниз). Для передачи низкочастотного полезного сигнала необходимо использовать высокостабильный опорный кварцевый генератор DS4026.
1001. Измерение низких сопротивлений материалов 184 KB
  Определение удельного сопротивления металлов и других низкоомных материалов с помощью измерительного усилителя. Концентрация свободных электронов в металле при однократной ионизации. отношение удельной теплопроводности к удельной проводимости металла.
1002. Составление калькуляций и расчёта изменения себестоимости конкретных видов продукции 325.5 KB
  Формирование и анализ фактической себестоимости производства конкретного вида продукции. Разработка организационно-технических мероприятий по снижению себестоимости конкретного вида продукции. Определение капитальных вложений, необходимых для проведения внедрения АСУ ТП, и расчёт амортизационных отчислений. Расчет затрат на материальные, топливные и энергетические ресурсы.
1003. Тенденции маркетинговой среды, развитие и изменение ее факторов 515.5 KB
  Микросреда среда фирмы и ее основные факторы. Маркетинговыми посредниками называют фирмы, которые помогают ей в продвижении, сбыте и распространении ее продукции. Контактные аудитории. Макросреда фирмы и ее основные факторы.
1004. Проектирование здания, блок-секция 2-этажная 6-квартирная в городе Ровно 426 KB
  Местом строительства является город Ровно, который расположен в климатическом районе-І.Глубина промерзания грунта в районе строительства составляет 1,2 м. Перечень зданий и сооружений показанных на участке. Теплотехнический расчет вертикальной ограждающей конструкции. Внутренняя отделка помещений, отделка фасадов.