Проектирование ленточного элеватора

            

      Коэффициенты  будут равны: коэффициент вращения колец V = 1 (вращение внутреннего кольца), коэффициент безопасности K_б = 1.5 [3, табл. 7.2], температурный коэффициент K_т = 1 [3, табл. 7.1].

      Для ведущего вала можно взять подшипники средней серии 1320 с диаметром внутреннего кольца 100 мм и динамической грузоподъемностью C = 110900 Н. Для оси натяжного барабана – средней узкой серии 2312 с диаметром внутреннего кольца 60 мм и динамической грузоподъемностью C = 10000 Н.

      Расчетная долговечность подшипников будет равна:

Параметр	Верхний вал	Нижняя ось
Эквивалентная нагрузка, Н
Расчетная долговечность, млн. оборотов
Долговечность, часов	тыс.	тыс.

      Долговечность достаточна. 

      Натяжное  устройство: Винты натяжного устройства работают на сжатие и кручение, и дополнительно подвергается продольному изгибу. Главным критерием работоспособности является износостойкость резьбы, из расчета на которую определяются основные размеры с последующей проверкой на прочность и устойчивость.

      Ходовая резьба пусть будет прямоугольной (ГОСТ 10177-82), материал винтов – сталь 40Х с допускаемым напряжением  на срез Н/мм² и пределом текучести Н/мм².

      Материалом  гайки пусть служит бронза Бр. АЖ9-4 с допускаемыми напряжениями на разрыв Н/мм², на срез Н/мм², на смятие Н/мм².

      Средний диаметр резьбы из условия обеспечения  необходимой износостойкости, определяется по формуле:

            

            где: P – нагрузка на один винт;

 – отношение высоты гайки  к среднему диаметру резьбы, выбирается  из диапазона 1.2...2.5; пусть ;

[p] – допускаемое давление в резьбе, зависящее от трущихся материалов: сталь по бронзе [p]=9.5 Н/мм².

      Нагрузка  на один винт, с учетом коэффициента неравномерности нагрузки натяжных винтов K=1.3, определяется исходя из определенного ранее усилия на натяжном барабане:

             Н

      Таким образом, средний диаметр равен:

             мм

      Учитывая, что длина винта большая и  потребуется большая устойчивость, целесообразно внутренний диаметр резьбы равным мм.

      Шаг резьбы равен:

             мм

      Теперь  среднее значение резьбы равно:

             мм

      Наружный  диаметр резьбы:

             мм

      Угол  подъема резьбы равен:

            

      Необходимо  сделать проверку надежности самоторможения, для чего необходимо, чтобы угол подъема резьбы был меньше угла трения j, который зависит от материалов при нормальной смазке (сталь по бронзе f=0.1), не меньше чем на 1°:

            

             - условие выполняется.

      Проверка  винта на устойчивость.

      Расчетный момент инерции сечения винта:

             мм⁴

      Радиус  инерции:

             мм

      Гибкость  винта, учитывая коэффициент приведения длины и расчетную длину винта мм (рассчитанный ранее ход натяжного устройства равнялся 1 м):

            

      Гибкость  больше 200, значит расчет на устойчивость с помощью коэффициента снижения основного допускаемого напряжения невозможен. Можно воспользоваться формулой Эйлера и определить величину критической силы, зная модуль упругости стали 40Х Н/мм²:

             Н

              – устойчивость гарантирована.

      Проверка  винта на прочность: по условию прочности эквивалентное напряжение должно быть меньше допускаемого напряжения сжатия

            

      Напряжение  сжатия равно:

             Н/мм²

      Крутящий  момент, передаваемый винтом, состоит из суммы моментов трения в резьбе и в пяте (упоре диаметром мм):

             Н×мм

             Н×мм

             Н×мм

      Напряжение  кручения равно:

             Н/мм²

      Эквивалентное напряжение равно:

             Н/мм²

      А допускаемое напряжение сжатия равно:

             Н/мм²

              – условие прочности выполняется.

      Высота  гайки равна:

             мм

      Количество  витков резьбы на гайке:

             шт.

      Проверка  прочности резьбы гайки на срез:

            

            

      Можно еще определить размеры рукоятки, с помощью которой будет производиться вращение винтов.

      При усилии, прикладываемом к рукоятке, равном Н, длина рукоятки должна быть не менее

             мм

      Для удобства пользования пусть  мм. Диаметр рукоятки, при допускаемом напряжении изгиба для стали 45 улучшенной Н/мм², должен быть не менее

             мм

      Стандартным значением этого диаметра будет 14 мм. 

      Останов. Для предотвращения движения ленты в обратную сторону, что приводит к поломке ковшей и обрыву ленты, на приводной вал устанавливается роликовый останов. Кроме нагрузочных параметров в данном случае на размеры останова оказывают влияние два размера: диаметр вала 95 мм, определенный по условию его прочности, и длина шпонки, которую можно узнать по допускаемому усилию смятия:

             мм

      Пусть длина шпонки, как и ширина останова,  и будет 140 мм. А внутренний диаметр  останова, для обеспечения прочности  ступицы, пусть будет D = 200 мм. Количество роликов пусть будет z = 5.

      Диаметр ролика определяется из приблизительного соотношения:

             мм

      Но, учитывая большой внутренний диаметр  останова, лучше принять d = 20 мм. Длина ролика пусть будет равна l = 40 мм.

      Для работы останова необходимо, чтобы угол заклинивания ролика был меньше угла трения (рис. 7).

рис. 7

      Это условие можно выразить таким  образом:

            

      Тогда угол a при коэффициенте трения f = 0.07 можно определить из соотношения:

            

      Пусть угол a равен 8°. Тогда высоту опорной поверхности ступицы можно найти из соотношения:

             мм

      Необходимо  проверить останов на смятие. Для этого надо определить приведенный модуль упругости и допускаемые контактные напряжения .

      Материалом  обоймы и ступицы будет сталь 45 ГОСТ 1050-88 (закалка на твердость 59.5...65.5HRC) с модулем упругости E = 200000МПа, роликов – сталь У8 ГОСТ 1435-99 с такой же точно термообработкой и модулем упругости. Значит приведенный модуль упругости, вычисляемый по формуле:

            

      тоже  равен 200000МПа. А допускаемое контактное напряжение равно [3, табл. 3.2]:

             МПа

      Нормальное  давление на ролик равно:

             Н

      А максимальное контактное напряжение равно:

             МПа 
 
 

Литература 

1. Барышев А.И., Стеблянко В.Г., Хомичук В.А. – Механизация ПРТС работ. Курсовое и дипломное проектирование транспортирующих машин: Учебное пособие / Под общей редакцией А.И. Барышева – Донецк: ДонГУЭТ, 2003 – 471 с., ил. 

2. Барышев А.И. – Механизация погрузочно-разгрузочных, транспортных и складских работ в пищевой промышленности: Учебное пособие для студентов специальности 7.090221 «Оборудование пищеперерабатывающих производств». – Донецк: ДонГУЭТ, 2000. в 3-х частях. 

3. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие для техникумов / С.А. Чернавский, Г.М. Ицкович, К.Н. Боков и др. – М: Машиностроение, 1979. – 351 с., ил. 

4. В.И. Ануфриев – Справочник конструктора-машиностроителя в трех томах. – М.: Машиностроение, 2001.