Проектирование ленточного элеватора

Задание на курсовой проект 

Тема  проекта: проектирование ленточного элеватора ЭЛ-28. 

Параметры для расчета:

Производительность	Q	т/ч	160
Скорость  перемещения ленты	v	м/с	1.6
Высота  подъема	H	м	50
Угол  подъема	b		90°
Плотность транспортируемого груза	r	т/м3	0.9

 
 
 
 

1. Расчет основных параметров и режимов 

      Элеваторы предназначены для транспортировки  сыпучих и штучных грузов в  вертикальном или близком к вертикальному  направлениям. Транспортируемый груз размещается в грузонесущих элементах, закрепленных на тяговом органе. Бесконечный тяговый орган охватывает ведущий и натяжной барабаны (звездочки). Верхний барабан – приводной, нижний – натяжной. Элеватор загружается в нижней части (башмаке), а разгружается в верхней (головке).

      По  типу грузонесущего органа элеваторы могут быть ковшевые и сомкнутые, по виду тягового органа – ленточный и цепные, по способу разгрузки – центробежные, гравитационные и смешанные, по расположению – вертикальные и наклонные, по способу монтажа – стационарные, неподвижные и встроенные.

      Заданная  скорость движения ленты достаточно высока, и при этом достаточно большая производительность. Значит целесообразно выбрать центробежную разгрузку и, следовательно, расставленные ковши. Пусть загрузка будет производится зачерпыванием, ковши можно попробовать скругленные мелкие с коэффициентом заполнения ψ = 0.8. Так как вид груза не известен, пусть загрузка будет зачерпыванием. Режим работы пусть будет средним (ПВ 25%). 

      Диаметры  барабанов. Диаметры приводного и натяжного барабанов одинаковы и для центробежной разгрузки определяются по формуле:

             м

      По стандартному ряду значений пусть м.

      Полюсное  расстояние при этом будет равно:

             м 

      Ковши. Параметры ковша выбираются из условия:

             ,

            где: V_k – объем ковша;

                  t_k – расстояние между ковшами на ленте.

      Таким образом:

             л/м

      При выборе ковша скругленного мелкого  М с вместимостью V_k = 11.5 литров шаг ковшей получается равным м. Прочие параметры ковша: ширина B_k = 0.65 м, вылет l_k = 0.225 м, высота h_k = 0.265 м, радиус закругления r_k = 0.085 м. Высота оказалась меньше шага ковшей, значит ковш подходит.

      Вес ковша определяется по приблизительному соотношению:

             кг 

      Лента и линейные массы. Ширина ленты минимум на 50 мм больше ширины ковша, т.е.:

             м

      Ближайшее большее стандартное значение ширины ленты B_л = 0.8 м.

      По  ГОСТ 20-85 пусть будет лента БКНЛ-150. Минимальное число прокладок выбирается из условия:

            

      Но  для прочности крепления ковшей предварительно число тканевых прокладок пусть будет равно i = 5. По таблице [1, табл. 2.15] вес этой ленты при таком количестве прокладок равен 11.1 кг/м². Вес погонного метра будет равен кг/м. А толщина ее равна мм.

      Вес погонного метра ленты вместе с ковшами равен:

             кг/м

      Линейная  масса груза:

             кг/м 

      Сопротивления движению тягового органа. Сопротивление при загрузке элеватора зависит от типа груза и способа загрузки, что учитывается коэффициентом загрузки. Так как не задан вид груза, пусть k_загр = 2.3, что соответствует грузу со средним размером кусков. И определяется это сопротивление по формуле:

             Н

      Сопротивление движению рабочей ветви элеватора:

             Н

      Сопротивление движению порожней ветви элеватора:

             Н

      Тяговое усилие на приводном барабане с учетом потерь в опорах барабана k = 1.05:

             Н 

      Минимальная величина натяжения  тягового элемента. Она определяется по формуле [1, стр. 215], при допустимом угле поворота ковша Θ = 5° без просыпки груза:

             Н

      Однако, исходя из условий работы ленточных элеваторов, минимальное натяжение должно быть в пределах 1000...1500Н. 

      Натяжение ленты в характерных  точках траектории. (рис. 1). На диаграмме в силу большого перепада значений, размеры натяжений показаны не в масштабе, а утрированно, только для демонстрации разницы в их величине.

рис. 1

      В точке 2 – минимальное натяжение, равное Н.

      Тогда натяжение в точке 1 будет равно:

             Н

      Натяжение в точке 3 будет равно:

             Н

      В точке 4 – точке набегания ленты  на приводной барабан, натяжение  будет равно:

             Н

      Максимальным  натяжение будет в точке 5, и равно оно:

             Н

      Уточненное  число прокладок в ленте, учитывая коэффициент запаса прочности m = 12 и разрывную прочность одного миллиметра ширины прокладки для ленты выбранного типа БКНЛ-150 [1, табл. 3] Н/мм:

             шт.

      Принятое  ранее количество прокладок i = 5 целесообразно не менять. 

      Барабан. Диаметр барабана определен ранее. По таблице [1, табл. 2.24] длина обечайки барабана при ширине ленты 0.8 м равна 0.95 м. Проверяем диаметр барабана по допускаемому давлению между лентой и барабаном [p]=40...60Н/см²:

            

      По  давлению барабан подходит. 

      Выбор электродвигателя. Расчетная мощность электродвигателя, предварительно принимая КПД привода равным , равна:

             кВт

      С учетом коэффициента запаса мощности K_з = 1.2, необходимая мощность электродвигателя будет равна:

             кВт

      Для обеспечения возможности пуска  загруженного элеватора рекомендуется  выбирать электродвигатель с повышенным скольжением серии 4А. Из таблицы  [1, табл. 17] подходит электродвигатель 4АС250S6У3 с параметрами: номинальная мощность при тяжелом режиме работы (ПВ 40%) N = 40 кВт, скольжение – 5%, частота вращения n_дв = 950 мин^-1, КПД – 89%, М_п/М_н = 1.9, M_max/M_н = 2.1, маховой момент инерции ротора GD² = 4.62 кг×м². 

      Редуктор. Максимальный момент, нагружающий привод, равен:

             Н×м

      Число оборотов ведущего барабана равно:

             мин^-1

      Расчетное передаточное число редуктора равно:

            

      Из  таблицы [1, табл. 27] наиболее подходящим будет редуктор 1Ц2У-200 с передаточным числом u_р = 16, максимальным моментом при среднем режиме работы (ПВ 25%) M_max = 4000 Н×м, КПД .

      Уточненная  скорость движения ленты составит:

             м/с, что всего на 3% меньше заданной.

      Полюсное  расстояние при этом станет равно:

             м

      Диаметры  барабанов не меняются. 

      Тормоз и муфты. Расчетный тормозной момент на валу приводного барабана равен:

             Н×м

      Если  тормоз установить на быстроходном валу редуктора, то расчетный тормозной момент с учетом коэффициента запаса торможения k_T = 1.5 будет равен:

             Н×м

      По  таблице [1, табл. 49] подходит колодочный тормоз нормального замкнутого типа с электромагнитным управлением ТКП-300 с тормозным моментом при среднем режиме работы (ПВ 25%) M_T = 500 Н×м. К тормозу по размеру подходит муфта МУВП с тормозным шкивом диаметром 300 мм и расчетным моментом инерции 0.707 кг×м².

      Между редуктором и приводным валом  можно применить цепную однорядную муфту (ГОСТ 20742-75), передающую момент 4 кН×м. 

      Режим работы при пуске. Момент инерции всех движущихся масс элеватора, приведенный к валу двигателя, определяется по формуле:

             ,

где: d – коэффициент, учитывающий момент инерции деталей привода, вращающихся медленнее, чем вал электродвигателя: d = 1.15;

J_р.м. – момент инерции ротора электродвигателя и муфты, равный сумме моментов инерции ротора электродвигателя (J_р) и муфты (J_м);

m_d – масса поступательно движущихся частей элеватора и груза.

      Момент  инерции ротора электродвигателя определяется исходя из справочного махового момента  электродвигателя:

             кг×м²

      Итого:

             кг×м²

      Масса поступательно движущихся частей элеватора  и груза, при коэффициенте, учитывающем упругое удлинение ленты, в результате чего не все массы элеватора приходят в движение одновременно k_y = 0.7, определяется по формуле:

             кг

      Таким образом, момент инерции всех движущихся масс элеватора, приведенный к валу двигателя, равен:

             кг×м²

      Статический момент при пуске, приведенный к  валу двигателя:

             Н×м

      Средний пусковой момент равен:

             Н×м

      Продолжительность пуска элеватора, зная угловую скорость электродвигателя, равную:

             с^-1

      можно определить по формуле:

             с

      Динамическое  максимальное усилие в ленте при пуске: