Курсова робота - Проектування гвинтового горизонтального конвеєра

n1.doc (2 стор.)
Оригінал


  1   2





Завдання

Спроектувати гвинтовий горизонтальний конвеєр з наступними параметрами:



Рис.1 Схема гвинтового конвеєра

1 - двигун; 2 - муфта; 3 - редуктор; 4 - підшипник завзятий головний; 5 - вал з гвинтом; 6 - опора проміжна; 7 - завантажувальний патрубок; 8 - задній підшипник; 9 - розвантажувальний пристрій

Введення

Гвинтові конвеєри (шнеки, транспортери) отримали велике поширення в різних галузях промисловості. Гвинтові конвеєри призначені для горизонтального, похилого та вертикального переміщення безперервним потоком сипучих (цементу, гіпсу, вапна, шлаку, піску і т. д.), а також вологих і тістоподібних (мокра глина, будівельні розчини та бетонні суміші) матеріалів на відстань 5 - 40 м.

Гвинтові конвеєри однотипні по конструкції, збираються з взаємозамінних уніфікованих секцій, кількість яких визначається необхідною дальністю транспортування матеріалу, і відрізняються один від іншого розмірами поперечного перерізу жолоба, довжиною і потужністю приводу.

Вибір типу гвинтового конвеєра зводиться в основному до встановлення форми і конструкції гвинта, відповідної гранулометричному складу і фізичним властивостям матеріалу, що транспортується.

Основною перевагою цих конвеєрів є закритий транспортний тракт, компактність, безпека в роботі і обслуговуванні, придатність для транспортування гарячих, що пилять і токсичних матеріалів.

Істотний недолік гвинтових конвеєрів полягає в тому, що внаслідок тертя об дно жолоба і гвинтову поверхню матеріал сильно стирається і перемелюється, витрата електроенергії у гвинтових конвеєрів вище, ніж у будь-якого іншого транспортуючого пристрою. Тому вони застосовуються при порівняно невеликих продуктивність і коротких відстанях транспортування.

Цілями курсової роботи є:

- Вивчення конструкції гвинтових конвеєрів;

- Розрахунок основних параметрів вертикального гвинтового конвеєра;

- В графічній частині - розробка креслень загального виду гвинтового конвеєра, деталювання окремих вузлів.


  1. Конструкція гвинтових конвеєрів


Гвинтовий конвеєр являє собою транспортує пристрій безперервної дії, робочим органом якого служить гвинт, що обертається в закритому нерухомому кожусі (жолобі) з напівкруглим днищем. Гвинтовий конвеєр складається з гвинта, жолоби з кришкою, завантажувального і розвантажувального патрубків і привода.

Транспортований матеріал, який надходить в машину через завантажувальний патрубок, переміщається обертовим гвинтом по дну жолоба до вивантажувального патрубка.

Гвинти виготовляють одно-і двоходовий з правим або лівим напрямком витків, які мають, як правило, постійний крок. Розрізняються гвинти: суцільні - для сухих порошкоподібних і зернистих матеріалів (цементу, крейди, гіпсу, гранульованого шлаку і т. д.); стрічкові - для мелкокуськових матеріалів (гравію, щебеню, негранульовані шлаку і т. д.); фасонні - для мокрих , злежалих і тістоподібних матеріалів (мокра глина, розчини та бетонні суміші); лопатеві - для бетонних сумішей.

Таким чином, для транспортування добре сипучих матеріалів, до яких відноситься зола, вибираємо суцільний подає гвинт.

Витки шнека, що утворюють гвинтову поверхню, зазвичай виготовляють з окремих розрізних залізних шайб, яким штампуванням надається гвинтова поверхня. Окремі витки зварюють або склепуваний між собою і потім прикріплюють до валу. В окремих випадках для транспортування абразивних матеріалів застосовуються шнеки, у яких витки відливаються з чавуну. Окремі трубки, відлиті разом з витками, надягають на вал. Вони з'єднуються між собою за допомогою виступів на трубках і відповідних їм западин на сусідніх трубках. Однак на практиці частіше застосовують сталеві шнеки, так як чавунні шнеки виходять значно важче і обходяться дорожче сталевих шнеків. Стандартні діаметри гвинтів 0,1-0,8 м. Витки (лопаті) гвинта закріплюються на сталевому трубчастому валу, складеному з окремих секцій довжиною 2-4 м, і з'єднані між собою через проміжні підвісні підшипники, прикріплені до кришки жолоба. Кінцевими опорами вала служать підшипники, розташовані за торцевими стінками жолоби.

Жолоб конвеєра, виготовлений з листової сталі, так само, як і гвинт, збирається на болтах з окремих секцій напівкруглої чи круглої форми. Між стінкою жолоби і гвинтом повинен бути зазор 6-10 мм. У місцях завантаження в кришці і в місцях розвантаження в дні робляться вікна і патрубки. Розвантажувальні патрубки забезпечуються звичайними засувками різних конструкцій або засувками із зубчатою рейкою.

Гвинт конвеєра приводиться в обертання від електродвигуна через редуктор. Привід розміщують на розвантажувальному кінці конвеєра.

  1. Розрахунок основних параметрів гвинтового конвеєра


Продуктивність гвинтового конвеєра розраховується за формулою:

, (1)

де D - діаметр гвинта, м;

t - крок гвинта, м;

п - частота обертання гвинта, об / хв;

ρ - щільність матеріалу, що транспортується, т / м 3;

С - поправочний коефіцієнт, що залежить від кута нахилу конвеєра β,

при β = 0 º приймаємо С = 1;

ψ - коефіцієнт наповнення поперечного перерізу гвинта, для

абразивних матеріалів ψ = 0,125 [1, стор 57].

У нормальних умовах роботи рекомендується крок гвинта t приймати рівним діаметру гвинта D [1, стор 55]. Щільність золи вибираємо таблиці 24 [3, стор 300] ρ = 600 кг / м 3. Рекомендоване число обертів гвинта вибираємо по ГОСТ 2037-65 п = 50 об / хв.

З формули (1) одержимо формулу для розрахунку діаметра гвинта:

(2)

мм

Отримане значення округляємо до найближчого стандартного D = 300 мм.


Рис. 2. Ескіз суцільного гвинта

  1. Визначення потужності на валу гвинта


Потужність на валу гвинта визначають за формулою [1, стор 59]:

, (3)

де L Г - горизонтальна проекція довжини конвеєра, м;

W - досвідчений коефіцієнт опору при русі вантажу по жолобу [1, стор 59, табл. 7], W = 4;

k - коефіцієнт, що враховує характер переміщення гвинта, k = 0,2;

q К - погонна маса обертових частин конвеєра, кг / м;

 - осьова швидкість руху вантажу, м / с;

У - коефіцієнт опору руху обертових частин конвеєра, при підшипниках кочення У = 0,08.

(4)

м / с

(5)

кг / м

кВт



  1. Визначення максимальної частоти обертання вала


Максимальну частоту обертання гвинта можна визначити за формулою:

, (6)

де К-розрахунковий коефіцієнт, для абразивного матеріалу

К = 30 [3, стр.364]

об / хв

Номінальну частоту обертання гвинта при заданій продуктивності і вибраному діаметрі гвинта визначаємо за формулою:

(7)

об / хв

Має дотримуватися умова:

n max> n ном (8)

54,77> 41,94 об / хв



  1. Визначення потужності і вибір електродвигуна


Потужність двигуна визначається з урахуванням ККД механізму:

, (9)

де  - механічний ККД приводу, [8, табл. 5.1.];

, (10)

де h м - ккд муфт, h м. = 0,98;

h ред - ккд двоступінчастого редуктора, h ред. = 0,96.


кВт

За ГОСТ 19523-81 вибираємо асинхронний електродвигун типу: 4АМ80А6У3 з номінальною потужністю 0,75 кВт і асинхронною частотою обертання n дв.ном. = 1000мін -1.

Рис.3 Кінематична схема приводу гвинтового конвеєра

6. Кінематичний розрахунок приводу
Визначимо загальне передавальне число привода за формулою:

(11)



Приймаємо U заг. = 24,9. За табл.7 [2, стор 155] вибираємо циліндричний двоступінчастий редуктор типу ГОСТ 20373-94: Ц2У-160 і передавальним відношенням U = 24,9; Номінальний крутний момент на тихохідному валу 1250 Н  м; ККД - 0,97.

Визначимо фактичну частоту обертання гвинта.

(12)

об / хв

Визначимо фактичну продуктивність гвинтового конвеєра за формулою (1).

т / ч

7. Визначення силових параметрів на валу гвинта
Момент на валу гвинта визначаємо за формулою:

, (13)

де  - механічний ККД приводу.

Н  м

Визначимо найбільшу діючу поздовжню силу:

, (14)

де - кут тертя матеріалу об поверхню гвинта;

 - кут підйому гвинтової лінії;

k - коефіцієнт, що враховує радіус дії сили (k = 0,7 ... 0,8).

Кут підйому гвинтової лінії визначимо за формулою:

(15)

º

Кут тертя матеріалу об поверхню гвинта:

, (16)

де f 1 - коефіцієнт тертя частинок вантажу об поверхню гвинта, для золи

вибираємо за таблицею 24 [3, стор 300] f 1 = 0,84.

°

Н


Визначимо масу вантажу, який переміщується по конвеєру:

, (17)

де  - швидкість вантажу, м / с.

(18)

м / с

кг / м
Визначимо силу, що діє на один виток:

, (19)

де q '- вага, що пересувається по конвеєру, Н / м.

(20)

Н / м

Н

Поперечна навантаження на ділянку гвинта між опорами:

, (21)

де l - відстань між опорами гвинт.

Н

Поперечна сила прикладена до гвинта на відстані середнього радіусу гвинта.

(22)

мм
8. Розрахунок вала гвинта на міцність

8.1. Попередній розрахунок вала
Вал виготовляють порожнистим. Його зовнішній діаметр дорівнює:
(23)

м
Внутрішній діаметр вала знайдемо із співвідношення:

, (24)

де с - коефіцієнт відносини внутрішнього діаметра вала до зовнішнього

діаметру, з = 0,75.

Перетворюючи формулу, отримаємо:

(25)

мм

Визначимо число проміжних опор:

, (26)

де L - довжина конвеєра, м;

l - довжина секцій між опорами, приймаємо конструктивно l = 3 м.

опори

Розглянемо одну секцію вала

Вал гвинта розраховується на складне опір від ексцентрично прикладеною на радіусі r осьової сили Р ос і Р попер.



Рис.4. Розрахункова схема вала гвинта.

Епюри згинальних та крутного моментів
Визначимо реакції R A і R B:

(27)

Н

(28)

Н

Побудова епюри згинальних моментів:

;

Н · м

Н · м
8.2. Перевірочний розрахунок вала гвинта
З епюр згинальних та крутного моментів видно, що небезпечне перетин валу розташовано посередині прольоту між опорами (рис. 4).

Вал гвинта буде виготовлений із сталі марки Ст 45 з межею міцності  в = 700 Н / мм 2.

Визначимо для небезпечного перерізу запас міцності і порівняємо його з допускаються [4] [S] = 1,25 ... 2,5.
Визначення напруги в небезпечному перерізі вала

Нормальні напруги змінюються по симетричному циклу, при якому амплітуда напружень  а дорівнює розрахунковим напруг вигину  і:

, (29)

де М изг - згинальний момент в перерізі, що розглядається Нм;

W нетто - осьовий момент опору перерізу вала, мм 3.

Для круглого полого перерізу вала:

(30)

мм 3

Н / мм 2

Дотичні напруження змінюються по нульовому циклу, при якому амплітуда циклу  а дорівнює половині розрахункових напружень кручення  до:

, (31)

де М кр - крутний момент, Нм;

W  нетто - полярний момент інерції опору перерізу вала, мм 3.

Полярний момент інерції для круглого полого перерізу вала визначимо за формулою:

(32)

мм 3

Н / мм 2

Визначення коефіцієнта концентрації нормальних і дотичних напружень для розрахункового перерізу вала

; (33)

, (34)

де К - Ефективний коефіцієнт концентрації нормальної напруги, таблиця 11.2 [4, стор 257], для небезпечного перерізу вала До = 2,2;

До - Ефективний коефіцієнт концентрації дотичного напруження, таблиця 11.2 [4, стор 257], для небезпечного перерізу вала До = 1,6;

До d - коефіцієнт впливу абсолютних розмірів поперечного перерізу, таблиця 11.3 [4, стор 258], К d = 0,81;

До F - коефіцієнт впливу шорсткості, таблиця 11.4 [4, стр.258], К F = 1,0;

К у - коефіцієнт впливу поверхневого зміцнення, таблиця 11.5 [4, стор 258], К в = 1,5.





Визначення меж витривалості в розрахунковому перерізі вала

; (35)

, (36)

де  -1 - межа витривалості при симетричному циклі вигину, Н / мм 2;

-1 - межі витривалості при симетричному циклі кручення Н / мм 2.

(37)

Н / мм 2

(38)

Н / мм 2

Н / мм 2

Н / мм 2
Визначення коефіцієнта запасу міцності по нормальних і дотичних напружень

; (39)

(40)





Визначення загальних коефіцієнтів запасу міцності

(41)



Умова (41) виконується. Запас міцності вала гвинта забезпечений.


9. Підбір підшипників для опор вала гвинта
Вал гвинта підтримується двома кінцевими підшипниками і проміжними підвісними підшипниками.

Проміжні підшипники встановлені на осі, яка має на одному кінці фланець, на іншому - квадратну форму, за допомогою яких малі секції валу з'єднані між собою.

В якості опор вала застосовуються підшипники кочення.

Кожна секція валу встановлена ​​в роликові конічні однорядні підшипники враспор.

Придатність підшипників визначається зіставленням розрахункової динамічної вантажопідйомності З rр, Н, з базовою З r, або базової довговічності L 10h, ч, з необхідною L h, год, за умовами:

Сrр ≤ Сr або L10h  Lh
(42)

, (43)

де R Е - еквівалентне динамічне навантаження, Н

 - кутова швидкість відповідного валу,

m = 3,33 - для роликових.

По діаметру вала з каталогу вибираємо роликовий підшипник:

Умовне позначення: 7309

d = 45 мм,

D = 100 мм,

Т = 27,5 мм,

b = 26 мм,

c = 22 мм,

r = 2,5 мм,

r 1 = 1,0 мм,

 = 11,

З r = 76,1 кН

З 0r = 59,3 кН

е = 0,29

Y = 2,09

Y про = 1,15.
Схема навантаження підшипників
Визначимо навантаження в підшипниках.

Для роликопідшипників характерні наступні співвідношення:

(44)



де е - поправочний коефіцієнт.

R r 1 = R А = 173,49; R r 2 = R В = 100,69 Н; F a = Р ос

Н

Н

R a 1 = R S 1

R a 2 = R S 1 + F a

R a 1 = 41,76 Н

R a 2 = 41,76 + 866,66 = 908,42 Н



Рис.5. Схема навантаження підшипників вала

Визначення еквівалентної динамічного навантаження підшипників

Еквівалентне динамічне навантаження, Н:

при (45)

при (46)

де К б - коефіцієнт безпеки, знаходимо за таблицею 9.4 [4, стор 133] До б = 1,1;

До Т - температурний коефіцієнт, при робочій температурі до 100  С знаходимо за таблицею 9.5 [4, стор 135] До Т = 1,0;

Х - коефіцієнт радіального навантаження, знаходимо по таблиці 9.1 [4, стор.129], Х = 0,4.

Визначимо для кожного підшипника співвідношення і порівняємо отримане значення з тобто

V - коефіцієнт обертання, для підшипників з обертовому внутрішнім кільцем V = 1.





Знайдемо еквівалентну динамічне навантаження.

Н

Н

Визначення розрахункової динамічної вантажопідйомності

кН

8637,99 ≤ 76100

Визначення базової довговічності

годин

61408738  43800

Визначення придатності підшипників

Умова З r р ≤ С r і L 10 h  L h виконується, отже, вибрані підшипники придатні для конструювання підшипникових вузлів.
Навчальний матеріал
© ukrdoc.com.ua
При копіюванні вкажіть посилання.
звернутися до адміністрації