Реферат: Расчетно-пояснительная записка по расчету винтового конвейера

1.  Данные для расчета.

1.1     Производительность Q = 5т/ч.

1.2     Длина трассы транспортирования L = 6 м.

1.3     Высота транспортирования H = 1 м.

1.4     Угол наклона транспортирующеймашины (ТМ) j = 100

1.5      Класс использования ТМ по времени В3.

1.6     Класс использования ТМ попроизводительности П3.

1.7     Место установки — открытаяплощадка.

1.8     Транспортируемый материал – песоксухой.

1.8.1 Насыпная плотность r = 1400…1600 кг/м3.

Принимаем r =1600 кг/м3.

1.8.2 Объемная масса  g = 1,44 т/м3

1.8.3 Коэффициент внутреннеготрения f = 1,15

1.8.4  Степень абразивности — С.

1.8.5 Крупность – мелкозернистыйd зерен= 0,5…3 мм.

1.8.6 Подвижность частиц – средняя.

     Данные из источника 8.

/>/>/>/>/>/>/>/>/>

/> <td/> />
1.9   Схема  конвейера (рис.1):

                   1      9         2     3           4                  5       6             7           8   

                                                         рис.1

1- Электродвигатель, 2-Редуктор,3-Загрузочное устройство, 4-Главная опора, 5-Корпус конвейера, 6-Шнек,7-Разгрузочное устройство, 8- Концевая опора, 9-Муфты сцепления.

2.  Расчет.

2.1. Определяем диаметр винта(D) конвейера.

   Диаметр винта определяем из формулы производительности.Формулу берем из источника 6:

                       Q = 60 (pD2/4)*S*n*C*r* y,

где r — насыпная плотность груза (см. пункт 1.8.1.), т/м3; С — поправочный коэффициент, зависящий от угла наклонаконвейера: при угле наклона равном j = 100, С=0,8 [8стр. 354],S- шаг винта, м; n-частотавращения вала винта, об./мин;y-коэффициент наполнения желоба винта.

    Тогда при производительности Q=5 т/чполучаем:

                                 5 = 47 D2*S*n* y* 1,6* 0,8

 

                                    D2 *S*n*y = 8,311*10-2

2.2. Коэффициент наполнения  y,  во избежание скопления груза у промежуточных подшипников принимаютотносительно небольшим, он зависит от свойств насыпного груза: y =0,3   [1];

2.3. Шаг винта (S) шнека длясравнительно легко перемещаемых грузов принимаем равным: S=0,8 D [4 стр. 267]

2.4. Максимальную частоту вращения n, об/мин, выбирают в зависимостиот рода перемещаемого груза и диаметра винта. Она должна обеспечиватьспокойное, без пересыпания через вал, продвижение груза. Частоту вращенияопределяем по формуле:

/>                                       n max = A/    D,

где, А -эмпирический коэффициент, зависящий от свойств материала: А=30 [8 табл.12.1стр.354].

2.5. Значение диаметра, выбирают ориентировочно ипроверяют по ГОСТу. Окончательно  его  назначают    с  учетом   ряда диаметров  по  ГОСТ 2037-84.

      С учетом всехпреобразований получаем:

                                                D2, 5 =0,1  

     Отсюда диаметр равен:     D=0,168 м.

      Стандартный ближайший диаметр по ГОСТу это –D=0,160м.

Тогда получаем: шаг винтаравен S=0,13м;

                            частота вращения вала винта n=30/12,65=75 об/мин.

2.6. Проверкапроизводительности винтового конвейера по полученным результатам:

               QРасчетное=47*0,162*0,13*0,3*75*0,8*1,6= 4,5т/ч                    Определим  расхождение расчетной и заданной производительности:            DQ= (Qрасчетное<sub/>–Qпотребное )/Qпотребное =0,1 или 10% ,что допускается.2.8. Определяем диаметр вала винта d винтапо формуле в 4 источнике стр. 267

                                                 d винта=35+0,1D= 35+0,1*160=51мм.

2.9. Определяем скоростьтранспортирования материала V,м/с:

                                V=S*n/60= 0,13*75/60=1,625м/с.

3.  Мощность.

3.1.    Определяем потребную мощностьпривода P потпо формуле [4 стр. 272]

                                  Pпот=Q (w’ *Lг+H) g/3600+D*Lг/20,

где w’-коэффициентсопротивления [4 стр. 13]w’=4,00; g-ускорениесвободного падения; L гор -горизонтальная проекция длины транспортирования винтового конвейера: Lг=L* cosw=6*cos 100=5,9 м;

                Pпот=4,5 (4*5,9+1,0)9,81/3600+ 0,16*5,9/20=0,29 кВт.

3.2.   Определяем мощность навалу винта Pв поформуле:

           Pв=Qрасчетная L (w’+ sinw)/367=4,5*6(4+0,1736)/367=0,307кВт.

4. Выбор оборудования обеспечивающего требуемыепараметры.

4.1.    Производим подбор двигателя поисточнику 4:

/> <td/> />
   Двигатель выбираем типа 4А с фазнымротором (рис.2). Применение таких двигателей обусловлено относительноравномерной загруженностью всех парциальных приводов одинаковой илинеодинаковой номинальной мощностью. Возможно, использовать четыре исполнения двигателей:

/>/>Тип двигателя  

P, кВт n, об/мин КПД,                    % Cos w МпускМном

Ммах

Мном

4А63B4У3 0,37 1365 68 0,69 2,0 2,2 4А71A6У3 0,37 910 64,5 0,69 2,0 2,2 4А80A8У3 0,37 675 61,5 0,65 1,6 1,7

   Синхронная частотавращения 3000 об./мин. В выборе не участвует так как, максимальнаячастота вращения быстроходного вала редуктора РЧУ

равна 1500 об./мин.

4.1.1.Определениеобщего передаточного числа привода.

4.1.2.Определение передаточного числа привода при использовании выбранных двигателей

U1365=nэд./nвала=1365/75=18,20

U910=12,13

U675=9

     Из ряда редукторов РЧУимеются с U=10, U=25,U=50 и т.д.

Определяем расхождениепередаточного отношения у редукторов

DU1=((U1365 — Uстандарт)/Uстандарт)*100%=((18,20-25)/25)*100%= -27,2%

DU2=((12,13-10)/10)*100%=21,3%

D U3=((9-10)/10)*100%=10%

4.1.3 Эскиз двигателя (рис.3)

4.2.    Выбор передачи мощности.

4.2.1 Определение Tкрна валу винта:

                                          Ткр=PB/(kзапаса*v)

 где kзапаса–коэффициентзапаса принимается 1,8…2,0 принимаем kзапаса=1,8;v-угловаяскорость вращения вала винта:             

                         v=2np/60= 2*75*3,14/60=7,85 рад/сек.

                            Ткр=0,29/1,8*7,85=0,02 кНм или 20 Нм.

Редуктор выбираем поисточнику 1 стр. 645-655:

  Редуктор имеет следующие параметры: U=10 допускаемый Ткр=31 Нм при непрерывном режимеработы. Другие виды редукторов при данном передаточном отношении допускаютслишком большие моменты, что нецелесообразно по ценовым факторам. А редукторы сдопускаемым передаточным отношением имеют слишком маленькие передаточныеотношения.

4.2.2.   Эскиз редуктора (рис.4).

4.2.3.   Эскизы валов

Рис.5 на быстроходный вал

 

 Рис.6 на тихоходный вал

4.3.       Выбор муфт

4.3.1.    Муфта на быстроходный вал выбираемМУВП по ГОСТ 21424-75 по источнику 4: Муфта 63-22-1-16-3-О2

 Муфта МУВП номинальныйкрутящий момент 63 Нм

Посадочный диаметр на валредуктора  22мм. Исполнение 1

Посадочный диаметр на валдвигателя   16мм. Исполнение 3

Общеклиматическое исполнение

4.3.2.    Эскиз муфты рис.7

4.3.3.    Муфта на тихоходный вал цепная поГОСТ 5006-83

4.3.4.    Эскиз муфты рис.8

4.4.        Выбор тормозного устройства:

 На винтовой конвейер нецелесообразно применение тормозного устройства из-за того, что имеетсявозможность самоторможения.            

5.            Проверочный расчет

5.1     Расчет вала винта 

5.2     Расчетная схема рис.9

5.3     Определение нагрузок действующихна вал винта

                                Fос=2Tкр/(k*Dtg(a+w)),

где k — коэффициент,учитывающий неравномерность распределения материала по винту. Принимают равнымот 0,7 до 0,8. Принимаем k=0,8;

tga=f1 — коэффициент внешнего тренияпо металлу трения; tga=0,48; a=260 

                                 Foc=2*20/(0,8*0,16*tg(26+10))=430,12 Hм

                                Ft=2Tкр/D=2*20/0,16=250 Нм

                                Fr= Ft tga=250*0,48=120 Hм

                               FM=0,5T/R=0,5*20/1,5*0,16=41,667 Hм

Т.к. муфта на тихоходный вал цепная значит R=1,5D

5.4     Определение реакций вплоскости ОХZ

 SМА=0

         RBX=(FM(l-l1)- Ft (l1-l2))/l1=(41,667*3,0- 250*1,5)/3,0=-83,33 H

 SМB=0

        RAX=(FM l- Ft l2)/l1=(41,667*6- 250*1,5)/3,0=-41,667 H

5.5     Определение реакций в плоскости OYZ

  SМА=0

                   RBY=(Fr(l1 –l2)- Gг(l1 — l2))/l2 ,      

где Gг-горизонтальная проекция веса материала передаваемого по винту

При определении веса материала,находящегося в шнеке, пользуемся формулой из источника 3:  G=(p/4)(D2-dвала2)Lg0*wн;

где  g-вес единицы объематранспортируемого материала: принимаем g=0,147 т/м3согласно источнику 3; wн-коэффициентнаполнения объема шнека;

                    G=(3,14/4)(0,162-0,0512) 6*0,147*0,3=0,00478кH=4,78 H

                                   Gг=G* cos w=4,78*cos100 =4,707

                              RBY=(120*1,5- 4,707*1,5)/3,0=57,65 H

 SМB=0

                RAY =(Fr l2 — Gгl2)/l1=(120*1,5-4,707*1,5)/3,0=57,65 H

5.6.       Построение эпюр напряжений рис. 10

5.7.       Расчет вала на выносливость

/>       sFA=4(Foc + GB)/pD2=4(430,12+ 4,78*sinw)/3,14*0,162=2,14*104

       su =T / Woc=     Mxz2+Myz2/0,1D3=3,71*105

      smax=su+sFA=3,93*105   H

      smin=-su+sFA= -3,496*105  H

       ta=tw=tmax/2=T/2WP=2,44*104 H; Wp=0,2D3

/>Определим коэффициент запасадля вала винта

                     S=(St*Ss)/       St2+Ss2      /[S]=1,5…2,0

                        Ss=s-1/(ks*sa/(eMeпb)+cs*sM),

                      St=t-1/(kt*ta/(eMeпb)+ct*tM),

где s-1,t-1-приделывыносливости материала; ks,kt-коэффициенты концентрации напряжений;eM — коэффициентучитывающий масштабный фактор;eп — коэффициентучитывающий поверхностный фактор;cs<sup/>,ct- коэффициентs учитывающие ассиметрию цикла изменения напряжений; b-коэффициент учитывающий упрочнение поверхности.

Все эти коэффициенты принялисогласно справочной литературе для марки материала винта.

Материал         винта

  s-1 , МПа

t-1,   МПа

tТ , МПа

sТ ,    МПа

HB Сталь 45 350 210 300 550 200…240

eM=0,75; eп=0,85; cs<sup/>= 0,1;ct=0,05; ks=1; kt=1;b=1.

                           sa=(smax+smin)/2=2,17*104

                          sm=(smax+smin)/2=3,71*105

              Ss=350*106/(2,17*104/(0,75*0,85)+0,1*3,71*105)=4919,9  

        St=210*106/(2,44*104/(0,75*0,85)+0,005*2,44*104)=5469,25

/>                   S=(4919,9* 5469,25<sub/>)/          4919,9 2+5469,252    =36,57>[S]

Вывод: выносливостьвала обеспечена.

5.8.       Расчет вала на статическуюпрочность.

 SsТ=sТ/smax =550*106/3,93*105=1399,49

 StТ<sub/>=tТ<sub/>/tmax=300*106/2*2,44*104=6147,54

/>ST=(1399,49*6147,54<sub/>)/            1399,492+6147,542     =13,64>[ST]=1,5…2,0

Вывод: статическаяпрочность вала обеспечена.

5.9.       Расчет подшипника на валу винта

     На валу винта, вконцевой опоре, установлен подшипник роликовый — упорный поддиаметр & 45  №2007108А

5.9.1.   Расчет подшипника надолговечность.

Воснове расчета лежит экспериментальная зависимость:

                             L=(C/F)a  , млн/об,

где,L-долговечностьподшипника в миллионах оборотов; С- динамическая грузоподъемность (задается в каталоге) [Ист.1 стр. 176]

С=49500H; F-приведенная нагрузка наподшипник; a- показатель степени (дляроликовых a=3,33) e=1,314 — коэффициент зависящий от типа подшипника.

/>/>Нахождениеприведенной нагрузки на подшипник

           R =       Rax2+ Ray2  =        41,6672+57,652  =71,13

 Привращении внутреннего кольца kk=1,0

 Проверимусловие: Foc/(R*kk)«e

                  430,12/(71,13*1)=6.046>e=1,314

Значит, приведенная нагрузка на подшипник равна:  F=(XR* kk +Y* Foc)kb *kT  =(1,2*71,13+430,12*0,85)1,1*1=496,05

                Данные покоэффициентам взяты из 5-го источника

                        L=(49500/496,05 )3,33=4538742,567

LH=L*106/60*n=4538742,567*106/60*60=1,261*109часов

5.9.2.Расчетподшипника скольжения

Определим V–окружную скорость на шейке вала, по формуле:

                          V=(pdp n)/60*1000,

гдеdp- диаметр подшипника;n — частотавращения шпинделя, мин-1 

                                           V=(3,14*45*60)/60000=0,14 м/с.

         Удельная нагрузка наподшипник МПа.

                                P=100F/dplp£[P]=2-10 МПа

/>/>                    

                   R=      Rвx2 + Rвy2  =        83,33 2+57,652   =101,328

Так как действует осевая силазначит формула определения приведенной нагрузки на подшипник такая – же как и впредыдущем случае:

        F=(XR* kk+Y* Foc) kb kT  =(0,9*101,328+0,85*430,12) 1,1*1=502,477

                               P=100*502,477/55*75=7,08 < [P]

                                       

                                        PV£[PV]=4-10 Мпа м/с

                                   7,08*0,14=0,99< [PV]

Ссылка на расчет в источнике1. том 2. Стр.32

Вывод: Все условия соблюдены.

/>

 

      Список использованнойлитературы:

1.        Анурьев В.И. “Справочник — Машиностроителя” в 3-х томах. т. 3 – 7-е изд., перераб. идоп. – М.: Машиностроение., 82.

2.        Волков Р.А. “Конвейеры: Справочник”/ Под общей редакцией Ю.А. Пертена. Л.: Машиностроение,Ленинградское отд-ние, 1984. 367с., с ил.

3.        Григорьев А.М.“Винтовые конвейеры”/ М.: Машиностроение.,1972. 184 с.: ил.

4.        Дунаев  В.И. “Конструирование узлов и деталей машин”/ М.: Машиностроение. 1984.

5.        Длоугий В.В. “Приводы машин: Справочник”/ В.В. Длоугий, Т.И. Муха: Под общей ред. В.В. Длоугого –2-е изд. перераб. и доп.- Л.: Машиностроение., Ленинградское отделение, 1982. –383 с.: ил.

6.        Зенков Р.Л. ид.р. Машины непрерывного транспорта: Учебник для студентов вузов, обучающихсяпо специальности “Подъемно – транспортные машины и оборудование.” / Р.Л. Зенков,И.И. Ивашков, Л.Н. Колобов,- 2-е изд., перераб. и доп. –М.: Машиностроение.,1987. – 432 с.: ил.

7.        Попова Г.Н.,Алексеев С.Ю. “Машиностроительное черчение: Справочник”/ Л.:Машиностроение., Ленинградское отд-ние, 1986. – 447с.: ил.

8.         СпиваковскийА.О., Дьячков В.К. “Транспортирующиемашины: Учебное пособие для машиностроительных вузов”/ 3-е изд. перераб. и доп. –М: Машиностроение., 1983. – 487 с.:ил.