Скачать 1.45 Mb.
|
Пример 10. Произвести расчёт механизма подъёма электротали грузоподъёмностью G = 32 кН. Высота подъёма Н = 6 м, скорость подъёма груза V2 = 0,134 м/с. Полиспаст простой (а=1) кратность и = 2. Барабан с канавками. Исходные данные: G = 32 кН – грузоподъёмность; Н = 6 м – высота подъёма груза; V2 = 0,134 м/с – скорость подъёма груза Q = 1 – число ветвей, наматываемых на барабан; и = 2 – кратность полиспаста; Поверхность барабана с канавками. Решение Подбор каната. Максимальное рабочее давление в одной ветви каната: где z=u∙a=2∙1=2 – число ветвей на которых подвешивается груз; ηп – КПД полиспаста; по табл. П3 при и=2 для полиспаста с подшипниками качения ηп = 0,99. Расчётное разрывное усилие: где пк – коэффициент запаса прочности каната, для талей с машинным приводом пк=6 (табл. П1). По ГОСТ 2688-80 выбираем канат типа ЛК-Р (6х19+1 о.с.) разрывным усилием Fp.m. = 97 кН при пределе прочности δв = 1960 МПа, диаметр каната dк = 13 мм. Фактический запас прочности каната: Наименьший диаметр барабана по дну канавки определяем по формуле Госгортехнадзора: где пк – коэффициент, зависящий от типа механизма, для электрических талей пк = 20 (табл. П4). Дб (20-1)∙13 247 мм Принимаем Дб = 250 мм (табл. П8). Количество рабочих витков каната на барабане Длина барабана lб = lp+lз, где lp – рабочая длина барабана, lp=(zp+z0)t; z0=1,5…2 – число запасных витков каната, принимаем z0=1,5 витка; t – число витков, для барабана с канавками t=dk+(2…3)=13+(2…3)=15…16 мм, принимаем t=15 мм; lp=(14,5+1,5)∙15=240 мм; lз – длина барабана, необходимая для крепления каната lз=(3…4)∙15=45…60 мм, принимаем lз=50 мм. Тогда, полная длина барабана lб=240+50=290 мм. Статический крутящий момент на валу барабана при подъёме груза где ηб – КПД барабана, ηб = 0,98…0,99, принимаем ηб = 0,98. Частота вращения барабана: Расчётная мощность электродвигателя где ηм= ηп ∙ηб ∙ηр – КПД подъёмного механизма; ηм = 0,99∙0,98∙0,9 = 0,87, здесь ηп = 0,99 – КПД полиспаста ηб = 0,98 – КПД барабана; ηр = 0,9…0,95 – КПД редуктора, принимаем ηр = 0,9 Выбираем электродвигатель типа 4А132S мощностью Рэ = 5,5 кВт и синхронной частотой вращения пэ = 1000 об/мин. У выпускаемых электроталей в барабан встроены узлы электродвигателя, образуя узел электротали мотор – редуктор. Необходимое передаточное число редуктора При таком значении передаточного числа необходимо принять двухступенчатый редуктор. Принимаем передаточное число первой ступени и1=8, тогда и2 =ир.р. : и1=51,3 : 8=6,4. Фактическое передаточное число ир=8∙6,4=51,2 Фактическая скорость подъёма: Расчёт тормоза. Таль снабжена двумя тормозами. На быстроходном валу редуктора установлен двухколодочный тормоз с электромагнитом, а на тихоходном валу – установлен грузоупорный тормоз. Расчёт колодочного тормоза. Определяем тормозной момент по формуле ТТ=КТ∙ТК=1,25∙44,5=55,6 Н∙м, где КТ – коэффициент запаса торможения, для механизма подъёма электротали с двумя тормозами КТ = 1,25; ТК=Т1 – номинальный крутящий момент на быстроходном валу: здесь ηз = 0,975 – КПД зубчатой передачи одной ступени. Нормальная сила давления колодок на тормозной шкив: где f = 0,42 – коэффициент трения вальцованной ленты по чугуну и стали Дш = 160 мм – диаметр тормозного шкива. Определяем силу пружины, действующую на каждый из двух рычагов: где l1=100 мм и l2=235 мм – длины рычагов, η = 0,95 – КПД рычажной системы. Усилие размыкание: где l3 =105 мм – табл. П15. Усилие электромагнита: где Gp = 4 Н – вес рычага, соединяющего якорь электромагнита с размыкающим пальцем; l = 225 мм и d = 15 мм – табл. П15. Ход электромагнита: В соответствии с величиной Fм выбирают тормозной электромагнит и регулируют его на величину хода h. Наибольшая величина давления на тормозных обкладках из вальцованной ленты: здесь lоб = 91 мм – длина обкладки; воб = 30 мм – ширина обкладки; [q] – допускаемое удельное давление материалам рабочих поверхностей по табл. П13, для вальцованной ленты по чугуну и стали [q] = 1,2 МПа. Расчёт грузоупорного тормоза. По табл. П16 для заданной грузоподъёмности тали G = 32 кН выбираем дисковый грузоупорный тормоз с размерами: резьба винта тормоза – прямоугольная трёхзаходная, наружный диаметр резьбы d = 50 мм внутренний диаметр резьбы d1 = 38 мм; шаг резьбы – t = 8 мм. Средний диаметр дисков Дср = 92,5 мм. Угол подъёма трёхзаходной резьбы тормозного вала: где z = 3 – число заходов резьбы; d2 – средний диаметр резьбы Осевая сила, возникающая при торможении и зажимающая фрикционные кольца тормоза. где Т2 – номинальный крутящий момент на тихоходном валу редуктора, = 2…3 - угол трения в резьбовой паре при работе в масляной ванне, принимаем = 2 f = 0,12 – коэффициент трения вальцованной ленты по стали в масле; η – средний радиус винтовой резьбы Тормозной момент грузоупорного тормоза: Т2Т=f∙Fa∙Rc∙n=0,12∙22070∙0,0925∙2=490 Н∙м где п=2 – число пар трущихся поверхностей. Тормозной момент должен удовлетворять следующему условию: Т2ТКТ∙Т21,25∙347=434 Н∙м; Т2Т=490 > 434 Н∙м следовательно, условие выполнено. КТ = 1,25 – коэффициент запаса торможения для второго тормоза электротали. Надёжность удерживания груза в подвешенном состоянии обеспечивается при соблюдении зависимости: f∙Rc∙n[η∙tg(α+)+f∙Rc]∙ ηз2; f∙Rc∙n =0,12∙0,0925∙2=0,022. 0,022>0,015; т.е. условие выполнено. Движущийся вниз груз остановится при условии: 0,0046<0,0089, т.е. условие выполнено. Проверка винтовой резьбы на смятие: здесь z1 = 4 – число витков резьбы, воспринимающих нагрузку. Практическая работа №3 Расчёт ленточного конвейера по заданным условиям. Расчёт ленточного конвейера включает:
Пример 11. Произвести расчёт ленточного конвейера производительностью Q=240 т/ч для транспортировки серы комовой на расстояние L=80 м. Плотность груза =1,4 т/м3, максимальный размер кусков а 100 мм, угол естественного откоса материала в покое = 45°, угол наклона конвейера к горизонту = 15°. Лента конвейера прорезиненная, поверхность приводного барабана футерована деревом. Угол обхвата барабана лентой =180°. Привод расположен на головном конце конвейера. Исходные данные: Q=240 т/ч – производительность конвейера; L=80 м – длина конвейера; =1,4 т/м3 – плотность материала; а 100 мм – максимальный размер кусков; = 45° - угол естественного откоса в покое; = 15° - угол наклона конвейера к горизонту; =180° - угол обхвата барабана лентой; Транспортный материал – сера комковая. Решение Рис. 1 Расчётная схема ленточного конвейера. Для получения возможно меньшей ширины ленты принимаем желобчатую форму, состоящую из трёх роликов. По таблице П.18 для транспортировки среднекусковых материалов при предлагаемой ширине ленты В=500…800 мм принимаем скорость движения ленты V = 1,6 м/с. Ширину желобчатой ленты определяем по формуле: м Принимаем ширину ленты В=650 мм = 0,65 м (табл. П 18), где К - коэффициент, учитывающий дополнительное рассыпание груза на наклонной ленте конвейера; при 20° - К = 1, при 20° - К = 0,95. В нашем случае = 15° К = 1. Проверяем ширину ленты по кусковатости груза Вк = 2,5∙а+200=2,5 ∙100+200=450 мм Получили Вк В, следовательно, окончательно принимаем В = 650 мм. Если окажется В Вк, то надо принять ширину Вк из нормального ряда по ГОСТ 22644-77 (табл. П18). Выбираем резиновую ленту из бельтинга БКИЛ – 65 шириной В = 650 мм с приделом прочности σр.n. =65 Н/мм и числом прокладок z= 3…8 (табл.П19). Определяем предварительную мощность привода по формуле: Pn=(0.00015∙Q∙L2+K1∙L2∙V+0.0027∙Q∙H) ∙K2, Где L2 – длина горизонтальной проекции конвейера, L2=L∙cos=80∙cos15° =77.3 м, Н – высота подъёма груза, Н= Lsin=80∙sin15° =20.7м К1 и К2 – коэффициенты, зависящие от ширины и длины ленты. По табл. П20 при ширине ленты В=650 м К1=0,020, а К2=1 при длине коэффициента свыше 45 м. Тогда, Pn =(0,00015∙240∙77,3+0,02∙77,3∙1,6+0,0027∙240∙20,7) ∙1=18,67 кВт Определяем предварительное тяговое усилие: кН. Определяем предварительное максимальное натяжение ленты по формуле: где f – коэффициент трения между лентой и барабаном, в нашем случае f = 0,35 (табл. П21). α - 180° - угол обхвата барабана лентой. Значения е fα приведены в таблице П21. Определяем число прокладок в ленте: , где Крп – коэффициент запаса прочности ленты по табл. П 22, принимаем Крп =9,5 в предложении, что число прокладок будет 4…5. Принимаем z = 4. Толщина резиновых обкладок на рабочей стороне δ1 = 4 мм, на нерабочей стороне δ2 = 1,5 мм (табл. П 23). Линейная плотность ленты: кг/м, где δ = 1,4 мм – толщина одной текстильной прокладки (табл. П19). Средняя линейная плотность транспортируемого груза: кг/м Условная линейная плотность роликоопор. При ширине ленты В = 650 мм, плотности транспортируемого материала =1,4 т/м3, скорости движения до V = 2 м/с, диаметр ролика роликоопоры Др =89 мм( табл. П24). На рабочей ветви конвейера лента поддерживается желобчатыми роликоопорами, состоящими из трёх роликов, а на холостой ветви лента плоская, поддерживается роликоопорами, состоящими из одного ролика. Расстояние между роликоопорами на рабочей ветви конвейера lp определяем по табл. П25. При В = 650 мм и = 0,81…1,6 т/м3 lp = 1,3 м. Расстояние между роликоопорами на нижней ( холостой ) ветви принимают lx= 2∙ lp=2∙1,3=2,6 м. Масса роликоопор рабочей ветви (желобчатой) mж =10 В+7=10∙0,65+7=13,5 кг. Условная линейная плотность желобчатых роликоопор кг/м. Масса роликоопор на холостой ветви (плоской) mn =10 В+3=10∙0,65+3=9,5 кг. Условная линейная плотность плоских роликоопор холостой ветви кг/м. Определяем размеры барабана. Диаметр приводного барабана Дб =z∙(120…150) = 4 (120…1500) = =(480…600) мм. По ГОСТ 22644 – 77 (табл.П26), принимаем Дб=500 мм. Длина барабана В1 = В + 100 = 650 + 100 = 750 мм. Чтобы лента не спадала с барабана он имеет стрелу выпуклости fн = 0,005В1 = 0,005∙750 = 3,75 мм. Диаметр натяжного барабана Принимаем Дн =320 мм (табл. П26). Определяем натяжение ленты конвейера методом обхвата контура по точкам. Разбиваем контур ленточного конвейера на четыре участка (рис1). Натяжение ленты в точке 1 принимаем за неизвестную величину. Затем находим натяжение ленты в остальных точках через неизвестное натяжение в точке 1: где Кwn=0,022 – коэффициент сопротивления качения для плоских роликоопор. кН где КσН – коэффициент сопротивления на натяжном барабане. При угле обхвата барабана лентой α = 180°…240° . КσН = 0,05…0,07, принимаем КσН = 0,05. где Кwж =0,025 – коэффициент сопротивления качения желобчатых опор. При расположение привода на головном конце конвейера натяжение в точке 1 равно натяжению сбегающей с барабана ленты F1=Fсб , а натяжение в точке 4 ровно натяжению набегающей на барабан ленты F4=Fнб. Натяжение набегающей ленты определяется по формуле Эйлера: Fнб =Fс∙еfα или F4 =F1∙еfα Таким образом: 1,05 F1+9,8= F1∙3; 1,95∙ F1=9,8. Откуда кН Тогда F2=F1-1.43=5.03-1.43=3.6 kH; F3=1.05 ∙F1-1.5=1.05∙5.03-1.5=3.78 kH F4=1.05F1+9.8=5.03∙1.05+9.8=15.1 kH Производим проверку провисания ленты между роликоопорами. Наибольший прогиб ленты на рабочей стороне конвейера будет в точке 3. Должно выполняться условие: lmax Максимальный прогиб: lmax=м Допускаемое провисание ленты: м Условия провисания соблюдаются, так как lmax=0.027 Определяем уточненное тяговое усилие на приводном барабане: FTY=F4-F1+F4…1=15.1-5.03+0.03(15.1+5.03)=10.7 kH Где F4…1 =Кσn(F4+F1), здесь Кσn – коэффициент сопротивления на приводном барабане с подшипниками качения, Кσn=0,03…0,035 принимаем Кσn=0,03. Уточненная мощность приводной станции: где К3=1,1…1,2 – коэффициент запаса сцепления ленты с барабаном, принимаем К3=1,1; η=0,8…0,9 – общий КПД механизма привода, принимаем η = 0,85 По каталогу (табл.П27) принимаем электродвигоьель переменного тока закрытого исполнения с повышенным пусковым моментом типа 4А200М. У которого Р=22кВт, частота вращения n=1000 об/мин. Разработка приводной станции. Частота вращения приводного барабана: об/мин Передаточное число редуктора: По табл. П10, в зависимости от передаточного числа, мощность электродвигателя и частоты вращения выбираем редуктор с передаточным числом U= 16,3 типа Ц2-350, передающего мощность при тяжёлом режиме работы Рр=24,1кВт, частота вращения nр=1000 об/мин. Действительна скорость движения ленты Для регулирования натяжения ленты принято грузовое натяжное устройство с натяжным усилием. кН Длина хода барабана натяжного устройства м Практическая работа № 4 Расчет вертикального ковшевого конвейера (элеватора) по заданным условиям. Расчет вертикальных ковшевых элеваторов производят в следующей последовательности: 1) Определяют основные параметры элеватора. 2) Подсчитывают линейные нагрузки. 3) Производят тяговый расчет элеватора. 4) Определяют требуемую мощность электродвигателя, по каталогам подбирают электродвигатель и редуктор. Пример 12. Произвести расчет вертикального ковшевого элеватора производительностью Q = 30 т/ч, предназначенного для транспортирования щебня рядового сухого с плотностью = 1,5 т/м3 и средней крупностью ас = 30мм на высоту Н = 20м. Исходные данные: Q = 30 т/ч - производительность элеватора; ас = 30мм - средний размер кусков материала; = 1,5 т/м3 - плотность материала; Н = 20м - высота подъема груза; Материал - щебень рядовой сухой. Элеватор установлен на открытой площадке. Решение: По табл. П28 для транспортировки мелкокусковых материалов (ас < 60 мм) принимаем быстроходный ленточный элеватор с центробежной разгрузкой и глубокими ковшами (тип Г). Рекомендуемая скорость движения ленты V = 1,25...1,6 м/с (см. примечание к табл. П18). Средний коэффициент заполнения ковшей = 0,8. Для быстроходных элеваторов с центробежной разгрузкой диаметр барабана может быть определен по формуле Н.К.Фадеева: Дб0,204V = 0,204х1,6 = 0,52 м Принимаем диаметр приводного барабана Дб = 500мм (табл. П26). Частота вращения барабана: =61 об/мин Полюсное расстояние: м Так как hn =0.24м < б = 0,25м, то центробежная разгрузка ковшей обеспечивается. Определяем погонную емкость ковшей: л/м. По табл. П29 выбираем погонную емкость: 5л/м Объем ковша iо = 2л, шаг ковшей tк = 400мм, ширина ковша В = 250мм, ширина ленты Вл = 300мм, вылет ковша А = 140мм. Проверяем вылет ковша по крупности материала. Для рядовых грузов должно быть: А > (2...2,5)ас = (2...2,5)30 = 60...75мм < А = 140мм. Если задан груз сортовой, то тогда должно соблюдаться условие: А > (4...5)ас. При принятых параметрах ковшей и скорости движения ленты V = 1,6 м/с, заданная производительность Q = 30 т/ч обеспечивается при коэффициенте заполнения ковшей: . Определяем число прокладок ленты. Из формулы: Дб = (125...150)z находим: Принимаем число прокладок z = 4 Определяем линейные нагрузки. Погонный вес ленты: qо =1,1gВл(z+1+2)=1,1х9,81х0,3х(1,4х4+3+1,5)=32,7H/м = 1,4мм - толщина прокладки резинотканевой ленты типа БКНЛ-65 (табл. П19); 1 = 3мм - толщина обкладки рабочей стороны ленты (табл. П23); 2 = 1,5мм - толщина обкладки нерабочей стороны ленты (табл. П23). Погонный вес ленты с ковшами: qо=КQg=0,45309,81=132 Н/м где К = 0,45 - коэффициент, выбираемый по табл. П30. Полезная нагрузка (погонный вес поднимаемого груза): Н/м Линейная нагрузка на рабочей ветви: q=qо+q2=132+51=183 Н/м. Тяговый расчет элеватора производим методом обхода по контуру. В соответствии с расчетной схемой (рис.2) наименьшее натяжение следует ожидать в точке 1. Натяжение в точке 1 принимаем за неизвестную величину. Натяжение в точке 2 с учетом сопротивления на оборотном барабане и зачерпывания груза определяем по формуле: F2=КF1+Wзач=1,08F1+153, где К = 1,08 - коэффициент увеличения натяжения в ленте с ковшами, при оги- бании барабана принимается обычно К = 1,08. Wзач - сопротивление зачерпыванию груза. Wзач=Кзачq2=351=153 Н, здесь Кзач - коэффициент зачерпывания, выражающий удельную работу, за- трачиваемую на зачерпывание груза. При скорости ковшей 1-1,25 м/с для порошкообразных и мелкокусковых грузов Кзач = 1,25...2,5; для среднекусковых грузов Кзач = 2...4. При скорости движения 1,6 м/с принимаем Кзач = 3. Натяжение в набегающей ветви (точка 3): Fн = F3 = F2 + qН = 1,08F1 + 153 + 18320 = F1 + 3813. Натяжение в сбегающей ветви при подсчете против движения ленты (точка 4): Fc = F4 + q0 Н = F1 + 132 20 = F1 + 2640. Из теории фрикционного привода имеем: Для стального барабана при большой влажности (элеватор установлен на открытой площадке) коэффициент трения f = 0,1 и при = 180 получаем е=1,37 (табл. П21). Тогда: F3<1,37F4 или 1,08F1+3813<1,37 (F1+2640) Решая это уравнение, получим: F1 = 676 Н. Для обеспечения запаса по сцеплению принимаем F1 = 1000 Н, тогда: F3 = Fн = 1,08F1 + 3813 = 1,08 1000 + 3813 = 4893 Н, F4 = Fс = F1 + 2640 = 1000 + 2640 = 3640 Н. Необходимое число прокладок в принятой ленте типа БНКЛ-65 находим при р.n.= 65 Н/мм (табл. П19) и коэффициента запаса прочности ленты Кр.п. = 9,5 (табл. П22). . Учитывая ослабление ленты болтами и необходимость прочного закрепления ковшей на ленте, оставляем ранее принятую ленту с z = 4. Окружное усилие на приводном барабане с учетом потерь на нем Fт = (F3 - F4)К = (4893 - 3640)1,08 = 1353 Н. Определяем мощность приводной станции: кВт, где К3 = 1,1...1,2 - коэффициент запаса сцепления ленты с барабаном, принимаем К3 = 1,2; = 0,8...0,9 - общий КПД механизма привода, принимаем = 0,85. По каталогу (табл. П27) принимаем электродвигатель переменного тока типа ЧА112МБ, у которого Р = 4 кВт, частота вращения n = 1000 об/мин. Требуемое передаточное число редуктора: По табл. П10 в зависимости от передаточного числа, мощности электродвигателя и частоты вращения выбираем редуктор с u = 16,3, передающего мощность при тяжелом режиме работы Рр = 10,2 кВт, частота вращения быстроходного вала nр = 1000 об/мин, тип Ц2-250. Действительная скорость движения ленты: м/с. Рис. 2. Диаграмма натяжений в ленте элеватора. ПРИЛОЖЕНИЯТаблица П1 Коэффициент запаса прочности каната nк
Таблица П2 Коэффициент запаса прочности цепи nц
Таблица П3 Коэффициент полезного действия полиспастов n
Таблица П4 Минимальное допускаемое значение коэффициента е
Таблица П5 Канаты типа ЛК-Р 6х19 + 1 о.с. по ГОСТ 2688-80
Таблица П6 |
Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников Салаватского индустриального колледжа | Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников Салаватского индустриального колледжа | ||
Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... ... | Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... | ||
Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Методические указания предназначены для студентов-заочников экономических специальностей сельскохозяйственных высших учебных заведений,... | Методическое пособие по дисциплине «Английский язык» Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учебных учреждений спо | ||
Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений Методические указания учебной дисциплины разработаны на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее –... | Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования | ||
Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений Методические указания учебной дисциплины разработаны на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее –... | Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений Методические указания учебной дисциплины разработаны на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее –... | ||
Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Методические указания составлены в соответствии с с примерной программой по дисциплине "Оборудование нефтегазоперерабатывающего производства"... | Методические указания и контрольные задания для студентов первого... Английский язык: Методические указания и контрольные задания для студентов первого | ||
Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Методические указания составлены в соответствии и примерной (рабочей) программой профессионального модуля пм. 03. Выполнение работ... | Методические указания и контрольные задания для студентов заочников... Публикуется по решению учебно – методического совета кчгта, протокол № от | ||
Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочников. Архангельск Рассмотрено и рекомендовано к изданию методической комиссией механического факультета Архангельского государственного технического... | Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников Составлена в соответствии с Государственными требованиями к минимуму содержания и уровня подготовки выпускника, на основе примерной... |