Приводной вал ленточного конвейера

Вид работы: Курсовая работа

Тема: Приводной вал ленточного конвейера

ВУЗ: Московский технологический институт

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы заключается в том, что в связи с бурным развитием современного машиностроения, на производстве и в сельском хозяйстве конвейеры и транспортеры получили огромную популярность. Ленточные конвейеры применяются так же в строительной отрасли. Конвейеры применяют для транспортирования гравия, щебня, цемента, грунта, бетонных смесей, кирпича, дробленого камня в пределах строительной площадки, завода строительных деталей и карьера. Машины это типа можно разделить на следующие группы: а) конвейеры или транспортеры (ленточные, цепные, винтовые, роликовые, а так же элеваторы); б) подвесные канатные дороги; в) пневматические транспортные устройства; г) самотечные гравитационные устройства [14]. В данном случае будем рассматривать ленточные конвейеры и его элементы.

Основными элементами приводов ленточных конвейеров являются: двигатель, муфты, редукторы, ограничители крутящего момента, приводные барабаны, приводные звездочки и блоки.

Приводные барабаны применяют в ленточных конвейерах. Их закрепляют на ведущем валу конвейера с помощью шпонок, а вал монтируют на подшипниках качения с уплотнительными устройствами. [17]

Приводной барабан ленточного конвейера обеспечивает натяжение и движение транспортерной ленты. По своей сути приводной барабан является тяговым элементом конвейера с грузом, который приводится в движения от привода. Привод состоит из двигателя, редуктора, барабана, а так же муфты соединяющей редуктор с валом барабана. Правильно сконструированный приводной вал ленточного конвейера должен обеспечить несущую способность узла, т.е. нормальную работу барабана, крепящегося на вал с помощью ступиц. В соответствии с этим должны быть обеспечены прочность вала и его долговечность.

Объектом исследования данной работы является силовые привода ленточных конвейеров и транспортеров, применяемых в строительстве.

Предмет исследования – приводной вал конвейера.

Цель данной работы: рассчитать приводной вал ленточного конвейера по предложенному техническому заданию.

Для достижения поставленной цели выделяем следующие задачи:

• отобрать и проанализировать литературу по данной теме;
• рассмотреть основные понятия и термины исследования;
• рассмотреть основные виды конвейеров, их основные преимущества и недостатки;
• выполнить проектировочный расчет вала ленточного конвейера по предложенному техническому заданию;
• выполнить проверочные расчеты спроектированного вала и элементов, входящих в конструкцию (подшипников, шпонок), с целью проверки выполнения условий их прочности и долговечности.

Данная работа основана на методиках расчета, предложенных такими авторами как Барабанцев В.А., Чернавский С.А., Дунаев П.Ф., Леликов О.П.

Общие сведения о ленточных конвейерах

ленточный конвейер вал приводной

Ленточные конвейеры разделяются на передвижные (длиной 5-20м) и стационарные (до нескольких сотен метров). Они просты по конструкции, имеют сравнительно небольшую металлоемкость, позволяют транспортировать грузы на расстояния до нескольких километров. Производительность их составляет 10- 20 тыс. т. ч.

Ленточный конвейер представляет собой бесконечную ленту, огибающую два барабана, один из которых является ведущим, а другой ведомым. При вращении ведущего барабана лента под действием сил трения приводится в движение. Между ведущими и ведомыми барабанами устанавливают роликовые опоры, поддерживающие верхнюю и нижнюю ветви ленты, не давая ей провисать. Грузы укладывают на ленту.

Лента конвейера должна быть достаточно прочной, так как она является не только органом, несущей груз, но и тяговым элементом; кроме того, она должна обладать такими свойствами, чтобы сцепляемость (коэффициент трения между лентой и барабаном, а так же между лентой и транспортируемым грузом) была наибольшей.

Привод ведущего барабана осуществляется от электродвигателя, через редуктор, установленный на раме.

В зависимости от груза ленте задается различная скорость. Для транспортирования строительных материалов при прорезиненной ленте скорость должна быть 1,0-2,0 м/с, а для транспортирования штучных грузов 0,5-0,8 м/с.

Ленточные конвейеры позволяют перемещать грузы (при прорезиненной ленте) под углом до 20˚ [14].

Конструкция элементов приводного вала

На приводной вал ленточного конвейера крепится барабан (рис. 2). Барабаны ленточных конвейеров сваривают (рис. 2 и рис. 3) или изготавливают литыми. При сварном способе изготовления барабана возможно уменьшение расхода металла и уменьшение массы изделия, по этому отдается предпочтение этому способу изготовления. Две ступицы барабана (рис. 2 и рис. 3) закрепляют на валу при помощи одной шпонки, со стороны подвода крутящего момента. Опоры же приводного вала, при этом должны быть установлены на расстояние 100…200 мм от кромок барабана. Для опор приводного вала ленточного конвейера в основном применяются шариковые, радиальные, двухрядные, сферические подшипники.

Обод барабана сваривают из вальцованного листа железа или изготовляют из обреза трубы. Применение трубы значительно упрощает технологию и целесообразно во всех случаях, когда размеры обода согласуются с размерами стандартной трубы. Если при изготовлении выбирается труба, то потребуется учесть припуск на последующую обработку обода, по наружному диаметру. Обод из листа имеет один или два продольных шва. Внутренняя поверхность обода не обрабатывается или протачивается в месте установки дисков. Если после сварки появились дефекты обода, то они устраняются проточкой. Операция проточки в любом случае сложна и трудоемка, но ее можно избежать, если изготовить окружность сварного обода достаточно точно, а диски сопоставить с зазором (около З — 5 мм), который потом заваривают. На сборочном чертеже зазор можно не показывать, его учитывают в рабочих чертежах. Для обода из труб проточка не требуется, а зазор по дискам должен быть не более 1-2 мм [13].

Толщина обода барабана d₀ рассчитывается в зависимости от заданных размеров барабана. По заданию наружный диаметр барабана равен 500мм , по этому толщину d₀ принимаем 10…15 мм, поэтому при выборе трубы следует учесть припуск на обработку обода по наружному диаметру.

Диски изготавливают из листа толщиной 6…8 мм, ребра – из полосы такой же толщины.

Дальше рассчитываем размеры ступицы барабана.

Размеры толщин стенки, ступиц и обода барабана определяются по эмпирическим зависимостям: D_ст ≥ 1.6d, где d – диаметр вала под ступицу: D_cn — наружный диаметр ступицы. Длина l_ст=(1,2…1,5)∙d, где d – диаметр вала в зоне посадки ступицы.

В конструкции барабанов с двумя ступицами на валу устанавливают только одну шпонку на ступицу со стороны подвода крутящего момента. В случае установки второй шпонки она будет воспринимать незначительную часть нагрузки, поэтому ее установка считается не целесообразной [13].

Размеры поперечного сечения шпонки b x h принимают по таблице П1 приложения.

Наружный диаметр барабана D и его длина L_б задаются. Если величина L_б не задана, то ее принимают равной L_б.=В+(100…200) мм.

Выбор цепной муфты

Цепная муфта имеет ограниченное применение. Состоит из закрепленных на концах валов двух звездочек (насаженных на соединяемые валы и имеющих одинаковые числа зубьев) и надетой на них соединительной цепи — зубчатой или роликовой. Звездочки под зубчатую цепь выполняются целыми или с перекрывающимися секторными вырезами на часть ширины звездочки. Муфта остается открытой или закрывается защитным кожухом, надетым с натягом на резиновую прокладку, или продольно-свертным кожухом. Звездочки под роликовую широкую цепь выполняются целыми, под узкую — с перекрывающимися на всю ширину звездочки, секторными вырезами.

Цепные муфты допускают перекосы валов до 2˚ и радиальные смещения, в зависимости от размера, до 1 мм. [5]

Выбираем муфту по диаметрам соединяемых концов валов редуктора и вала барабана по таблице 1 (d_min, т.е. наименьшему из них) Определяем Т_ном. При выборе муфты должно соблюдаться условие :

Т_ном ≥ Т.

Основные принципы расчета приводного вала

Расчетные схемы приводных валов ленточных конвейеров представлены на рисунке 5 [1, рис. 1.6].

Расчетное усилие S для приводного вала конвейера определяется по формуле

S=S_наб+S_сб ,

где S_наб — натяжение в набегающей на приводной барабан ветви ленты, S_сб – натяжение на сбегающей ветви. Они измеряются в Н.

В ленточных конвейерах, как правило, верхние грузовые части ленты являются набегающими на приводной барабан, а нижние части ленты, холостые – сбегающими.

При известном вращающем моменте Т на приводном валу усилия S_наб и S_сб можно определить, решая систему уравнений:

где Т – вращающий момент на приводном валу, измеряется в Н∙м, D – диаметр барабана в мм, с – коэффициент, зависящий от типа конвейера.

Для ленточного конвейера с чугунным или стальным барабаном значения коэффициента с равны:

1,44 – при очень влажной атмосфере,

2,08 – при влажной атмосфере,

3,00 – при сухой атмосфере.

Консольными нагрузками для приводного вала являются:

• сила от муфты F_м при соединении выходного вала редуктора с приводным валом посредством компенсирующей муфты,
• F_в – консольная сила от цепной передачи при ее установке между редуктором и приводным валом,
• F_t – окружное усилие,
• F_r – радиальное усилие,
• F_a – осевое усилие.

Усилие F_м определяется по зависимости

здесь Т_р – расчетный крутящий момент на муфте в Н∙мм, D₀ – диаметр муфты.

При установке между редуктором и приводным валом компенсирующей муфты сила F_м, создаваемая ею, принимается в качестве силы неопределенного направления. Поэтому для приводного вала отдельно рассматривается нагружение F_м (рис. 5 а), б)), определяются реакции опор R_AM и R_BM, а также строится эпюра изгибающего момента М_м от данной силы. Тогда для наихудшего случая результирующая реакция наиболее нагруженной опоры, например А равна R_A=R_A+R_AM и результирующий изгибающий момент в соответствующем опасном сечении вала равен М_u=М+М_м.

После этого проводится проверочный расчет шпоночного соединения на смятие, по динамической грузоподъемности проверяется предварительно выбранный радиальный сферический двухрядный шарикоподшипник наиболее нагруженной опоры и в опасном сечении выполняется проверочный расчет вала на сопротивление усталости [1].

Прикрепленные файлы:

_PRIVODNOGO_VALA_LENTOChNOGO_KONVEJERA