Расчёт ковшового элеватора и выбор его основных элементов

РАСЧЁТ КОВШОВОГО ЭЛЕВАТОРА И ВЫБОР ЕГО ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 2

КОВШОВЫЙ ЭЛЕВАТОР3

Основные типы и область применения 3

Способы наполнения и разгрузки ковшей 5

Элементы элеваторов 7

Ковши 7

Тяговый элемент 9

Привод 11

Натяжное устройство 12

Расчет транспортирующей машины14

Предварительный расчет элеватора 14

Уточненный тяговый расчет элеватора методом обхода по контуру 16

Заключение 20

Спецификация 21

Список используемых источников 22

 

Введение

 

В данной курсовой работе производится расчет ковшового элеватора и выбор его основных элементов. Расчет состоит из предварительного и уточненного (проверочного) тягового, который производится методом обхода по контуру. Выбор основных элементов включает в себя выбор: двигателя, редуктора, соединительной муфты и тормоза.

КОВШОВЫЙ ЭЛЕВАТОР

Основные типы и область применения

Элеватор (лат. elevator, буквально — поднимающий, от elevo — поднимаю), машина непрерывного действия, транспортирующая грузы в вертикальном или наклонном направлениях. Различают элеваторы ковшовые, полочные, люлечные. Ковшовые элеваторы предназначены для подъёма по вертикали или крутому наклону (более 60°) насыпных грузов (пылевидных, зернистых, кусковых), полочные и люлечные элеваторы — для вертикального подъёма штучных грузов (деталей, мешков, ящиков и т. п.) с промежуточной погрузкой-разгрузкой. Ковшовые элеваторы используются в металлургии, машиностроении, химическом и пищевом производствах, на обогатительных фабриках и зернохранилищах, а полочные и люлечные — на предприятиях различных отраслей промышленности, базах, в магазинах, а также на складах, в том числе в виде подвижных стеллажей для хранения и выдачи изделий.

Ковшовый элеваторы представляет собой замкнутое полотно с тяговым органом, огибающим приводной и натяжной барабаны (звёздочки), и прикрепленными к нему ковшами. Несущей и ограждающей частью элеватора является стальной сварной кожух с загрузочным и разгрузочным патрубками. Привод имеет электродвигатель, редуктор, муфты и останов, предотвращающий обратное движение полотна. На элеваторах применяется винтовое или грузовое натяжное устройство. Скорость движения полотна тихоходных элеваторов до 1 м/сек, быстроходных до 4 м/сек. Подача ковшовых элеваторов 5—500 м³/ч, высота подъёма Н не превышает 60 м. Основными параметрами ковшовых элеваторов являются ширина В_К, высота h, вылетА,полезная (до кромки передней стенки) вместимость ковша и расстояние (шаг) между ковшами a_к. Быстроходные элеваторы имеют расставленные глубокие и мелкие ковши, для которых a_к = (2,5—3) h, a в качестве тягового органа — конвейерную резинотканевую ленту или короткозвенную цепь. На тихоходных элеваторах применяются сомкнутые (a_k = h) с бортовыми направляющими остроугольные и со скруглённым днищем ковши, прикрепленные боковыми стенками к двум тяговым цепям.

Полочный элеватор имеет 2 вертикальные пластинчатые втулочные цепи, огибающие верхние тяговые и нижние натяжные звёздочки. К цепям жестко прикреплены захваты-полки, соответствующие форме и размерам груза. Загрузка полок производится вручную или автоматически с гребенчатого стола, а разгрузка в верхней части нисходящей ветви — при опрокидывании полок. Скорость движения цепей полочного элеватора 0,2—0,3 м/сек.

Люлечный элеватор отличается от полочного способом крепления рабочего органа — люльки, которая благодаря шарнирному подвесу на всех участках трассы сохраняет горизонтальное положение днища. Загрузка люлечных элеваторов производится на восходящей, а разгрузка — на нисходящей ветви. Скорость движения полотна 0,2—0,3 м/сек.

Рисунок 1 Типы ковшовых элеваторов

Элементы элеваторов

Ковши. Основные параметры ковша — геометрические размеры (ширина В, вылет L и высота Я) и объем. Кон­струкция (тип) ковша определяется свойствами транспортируемого груза и способами загрузки и разгрузки ковшей. ГОСТ 2036 — 77 для вертикальных элеваторов предусмотрены четыре типа ковшей: глубокие (рис. 3, а), мелкие (рис. 3, б) со скругленным (цилиндрическим) днищем и ковши с бортовыми направляющими с остроугольным (рис. 3, в) и скругленным (рис. 3, г) днищем. Известно также применение трапецеидальных ковшей увеличенного объема и других ковшей специальных конструкций. В наклонных элеваторах преимущественное распространение на­шли ковши с бортовыми направляющи­ми с остроугольным и закругленным днищем, а также трапецеидальные ков­ши увеличенного объема.

Глубокие ковши (рис. 3, а) имеют пологий обрез передней кромки и повы­шенную глубину; применяют их для су­хих, легкосыпучих пылевидных, зер­нистых и мелкокусковых насыпных гру­зов (например, зерна, песка, земли, мелкого угля и т. п.). При креплении глубоких ковшей боковыми стенками к двум цепям (рис. 3, а, вариант 3) и при свободной самотечной разгрузке с отклонением обратной ветви в глубо­ких ковшах можно транспортировать и некоторые насыпные грузы плохой сыпучести (например, сажу, шламовую известь и т. п.).

Мелкие ковши (рис. 3, б) имеют крутой обрез передней кромки и малую глубину, что способствует лучшему опо­рожнению при разгрузке, поэтому их применяют для транспортирования влажных и слеживающихся плохосыпучих пылевидных, зернистых и мелкоку­сковых насыпных грузов.

Наличие цилиндрического днища у глубоких и мелких ковшей также спо­собствует их лучшему опорожнению и уменьшает возможность прилипания частиц груза к днищу.

Известен опыт применения попере­менно по секциям расставленных ков­шей с дном и без дна для обеспечения лучшей разгрузки ковшей при транспор­тировании плохосыпучих грузов. В сек­ции два-три ковша не имеют сомкнуто­го дна, затем идет стандартный ковш со сплошным дном и т. д. На вертикали в ковше без дна груз удерживается си­лами внутреннего сцепления своих ча­стиц и страхуется ковшом со сплошным дном, а на разгрузке — полностью вы­гружается.

Рисунок 3 Схема ковшей вертикальных ковшовых элеваторов и их креплений к тяговому элементу

Глубокие и мелкие ковши применяют только на элеваторах с расставленными ковшами. Изготовляют их из листовой стали толщиной 1—6 мм сваркой или штамповкой, иногда отливают из ков­кого чугуна; известно также изготовле­ние ковшей из пластмассы (волокнита, стекловолокна) и из резины. Для пре­дохранения от быстрого изнашивания на передней (черпающей) стенке ковша приваривают или прикрепляют заклеп­ками накладки из твердой стали.

Ковши с бортовыми направляющими и остроугольным днищем (рис, 3, в) применяют на тихоходных цепных эле­ваторах для транспортирования самых различных насыпных грузов — пылевидных, зернистых и кусковых. Для ков­шей с бортовыми направляющими лю­бого типа характерно только сомкнутое расположение на цепи или ленте. У обезвоживающих элеваторов ковши имеют отверстия для стока воды.

В зарубежной практике известно при­менение ковшей шириной до 1600 мм.

Тяговый элемент.

Тяговым элементом ковшовых элеваторов служит лента или цепь (одна или две). Применяют ленты конвейерные резинотканевые (ГОСТ 20—76) и резинотросовые такого же ти­па, как для ленточных конвейеров. Ковши крепят к ленте болтами со специальной головкой (рис. 4, а); чтобы головки болтов не мешали про­хождению ленты на барабанах, в задней стенке ковша делают соответствующие углубления. Чтобы исключить скопле­ние частиц груза между задней стенкой ковша и лентой, применяют резиновые прокладки (рис. 5, а) или накладки, привулканизированные к ковшу (рис. 5, б) или ленте (рис. 5, в).

Ширина ленты должна быть на 25—150 мм больше ширины ковша; чис­ло прокладок в ленте определяют из тя­гового расчета, исходя из прочности ленты. Ленты рассчитывают так же, как и ленты ленточных конвейеров, но с учетом их ослабления отверстиями для болтов крепления ковшей.

Если для соединения ленты исполь­зуют металлические элементы (коэффи­циент прочности стыка К_ст = 0,4 -=- 0,5 то такой стык получается рав­нопрочным по сечению, ослабленному креплением ковшей, и тогда дополни­тельного учета ослабления не требуется.

Для надежного крепления ковшей лента должна иметь не менее четырех прокладок.

 

Рисунок 4 Крепление ковшей

Рисунок 5 Крепление ковшей фирмы Беумер

Резинотросовые ленты при­меняют на элеваторах большой высоты с широкими ковшами. Известно также использование проволочных шарнирно-звеньевых лент, главным образом для элеваторов, транспортирующих горячие грузы.

Чаще всего применяют пластинчатые, втулочные, роликовые и катковые (по­следние преимущественно для на­клонных элеваторов с поддерживаемой ветвью) цепи по ГОСТ 588 — 81 с шагом 100 — 630 мм и сварные круглозвенные из круглой стали диаметром 16 — 28 мм по ГОСТ 2319 — 70 с термической обра­боткой звеньев. Выбор типа цепи (пла­стинчатой или круглозвенной) обусло­вливается главным образом характери­стикой груза. При транспортировании пылевидных и зернистых абразивных грузов, а также грузов химической про­мышленности, вызывающих коррозию металла, в стандартных пластинчатых цепях возможны засорение шарниров и потеря их подвижности. Для исключе­ния этого увеличивают зазоры между валиком и втулкой цепи до 0,4—0,6 мм, подвергают их нитроцементации, дово­дя поверхностную твердость до HRC 58-62.

Круглозвенные цепи имеют открытый шарнир, и наличие указанных грузов не препятствует подвижности шарниров (частицы груза не удерживаются в них), но вызывает их заметный износ. Для уменьшения износа применяют поверх­ностную термообработку звеньев на глубину 2 мм до твердости HRC 55 — 60.

Элеваторы с термически обработанными круглозвенными цепями с центробежной и центробежно-самотечной раз­грузкой нашли широкое применение для транспортирования пылевидных грузов.

Цепи к ковшам крепят при помощи уголков или фасонных звеньев на бол­тах или заклепках. При ширине ковшей до 250 мм применяют одну тяговую цепь с центральным креплением к за­дней стенке ковша (рис. 4, б), а при ширине 320 мм и выше — две тяговые цепи, присоединяемые к задней или к боковым (рис. 4, в) стенкам ковшей.

Выбор ленты или цепи для элеватора обусловливается его производитель­ностью, высотой подъема и характери­стикой груза. Резинотканевая лента по сравнению с цепью имеет большую ско­рость и меньше изнашивается при транспортировании абразивных грузов, однако для нее характерны меньшие тя­говое усилие и прочность крепления ковшей. Поэтому ленты применяют преимущественно в быстроходных эле­ваторах для транспортирования пыле­видных, порошкообразных и мелкоку­сковых насыпных грузов малой и сред­ней плотности, которые не оказывают большого сопротивления при загрузке зачерпыванием. Цепи применяют пре­имущественно при большой производи­тельности, значительной высоте подъе­ма, для перемещения тяжелых кусковых, а также горячих грузов, транспортиро­вание которых на резинотканевой ленте недопустимо из-за вредного их воздей­ствия.

Для перемещения абразивных грузов используют, по возможности, лен­точные элеваторы, поскольку цепи в среде абразивных грузов быстро изна­шиваются. Применение резинотросовой ленты позволяет значительно увеличить тяговое усилие и высоту элеватора. Как ленточные, так и цепные элеваторы де­лают с расставленными и сомкнутыми ковшами.

Привод. Привод элеваторов редукторный, размещается в верхней части элеватора. При малой мощности (до 10 кВт) применяют мотор-редукторы.

Для цепных элеваторов большой вы­соты перспективно применение прямо­линейных промежуточных приводов.

Для ленточных элеваторов диаметр приводного барабана Z>gопределяют в зависимости от способа разгрузки ковшей проверяют по числу прокладок i в ленте и в со­ответствии с ГОСТ 2036 — 77 при­нимают из следующего ряда размеров: 250, 320, 400, 500, 630, 800 и 1000 мм. Ба­рабаны, как правило, имеют фрикцион­ную футеровку. Для элеваторов с пла­стинчатыми цепями согласно ГОСТ 2036 — 77 приводные звездочки должны иметь 5—20 зубьев. Для элеваторов с круглозвенными цепями применяют фрикционный привод и приводные бло­ки с ободом, имеющим гладкую фасон­ную выемку, или же звездочки со вставными зубцами; их диаметр выби­рают из ряда нормальных диаметров барабанов и звездочек. Валы приводно­го барабана или звездочки вращаются в самоустанавливающихся подшипниках качения. Для предохранения от само­произвольного обратного движения тя­гового элемента с ковшами при оста­новке элеватора приводы снабжают сто­порными устройствами (остановами). В качестве последних применяют бес­шумные храповые и роликовые оста­новы, устанавливаемые на валу привод­ного барабана (звездочки) или разме­щаемые в упругой муфте между элек­тродвигателем и входным валом редук­тора. В зарубежных конструкциях ме­жду двигателем и редуктором устана­вливают гидромуфту. У элеваторов тя­желого типа в качестве останова ис­пользуют также электромагнитный тор­моз. В кожухе головки элеватора вы­полняют люки с герметичными дверца­ми для осмотра и ремонта.

Натяжное устройство. Применяют винтовое пружинно-винто­вое или грузовое натяжные устройства; последнее может быть с непосред­ственным воздействием груза на вал на­тяжного барабана или звездочки или рычажное. Выбор типа натяжного устройства зависит от типа тягового элемента и привода и высоты элеватора. Элеваторы с круглозвенными цепями снабжают грузовыми устрой­ствами.

Натяжное устройство размещают на валу нижнего барабана (или звездочки) и крепят к боковым стенкам башмака элеватора. Ход натяжного устройства составляет 200—500 мм. Для ленточных элеваторов натяжной барабан выпол­няют с решетчатым ободом для устра­нения налипания на него груза. Натяж­ной барабан (или звездочки) имеет обычно такой же диаметр, как и при­водной.

Кожух. Нижняя часть кожуха («баш­мак») элеватора может быть с высоким и низким расположением загрузочного носка. Высокий носок с днищем под углом 60° к горизонту применяют при транспортировании влажных плохосыпучих грузов, а низкий (с днищем под углом 45°) — для сухих хорошо сыпучих грузов. Для обслужи­вания и ремонта «башмак» имеет в бо­ковых стенках люки с герметичными дверцами. Средние секции кожуха элева­тора изготовляют из листовой стали толщиной 2 — 4 мм и для жесткости окантовывают уголками в продольном направлении и по торцовым сечениям. Высота секций 2 — 2,5 м; соединяют секции друг с другом болтами, для гер­метичности стыков применяют про­кладки.

Известны элеваторы с бетонным ко­жухом.

Кожух является силовым каркасом элеватора, воспринимающим статиче­ские и динамические нагрузки. Для на­правления движения ходовой части в средних секциях кожуха элеватора устанавливают направляющие устрой­ства.

Предохранительные устройства. Для предохранения ходовой части элеватора от падения при случайном обрыве цепи или ленты применяют специальные предохранительные устройства: на цепных элеваторах — ловители цепи, на ленточных — соединение ковшей по бо­ковым стенкам стальными канатами,

которые без натяжения свободно распо­лагаются вдоль ленты; при обрыве ленты канаты исключают возможность падения ходовой части. Кроме того, на натяжных барабанах (или звездочках) элеватора устанавливают реле скорости, которое при обрыве тягового элемента выключает электродвигатель привода элеватора.

Предварительный расчет элеватора

Определение необходимой погонной вместимости ковша

где ψ − коэффициент заполнения ковша: ψ=0,8

л/м

из таблицы 12.7[1] выбираем глубокий ковш вместимостью и шагом ковшей =500 мм

при объемной производительности элеватора

 

и в соответствии с шагом ковшей из таблицы 12,3 – ширина ковша B_к=400 мм и ширина ленты В_л=500 мм.

Из табл. 4.3¹ выбираем конвейерную ленту общего назначения типа 3 с тремя(3) тяговыми прокладками прочностью 55 H/мм,(см.табл. 4.4¹) что соответствует(см.табл. 4.6¹) марке ткани прокладок БКНЛ-65. Максимально допустимая рабочая нагрузка тяговой прокладки k_р=7 H/мм.

Погонная масса груза

 

кг/м.

Толщина конвейерной ленты

мм

при δ_П.Т=1,15 мм, δ_П.З=0, δ_Р=3 мм и δ_Н=0

Погонная масса ленты

кг/м

Погонная масса ковшей

кг/м

где m_КОВ=9 кг

Погонная масса ходовой части конвейера

кг/м

Сопротивление зачерпыванию груза

Н

Мощность на приводном валу элеватора

кВт.

Окружное усилие на приводном барабане

Н

Максимальное усилие в ленте

Н

при f=0,1, α=π, e^fa=1,37

Необходимое число тяговых прокладок в ленте

в расчете принято число тяговых прокладок z=3

Согласно табл. 12.3[2] принимаем диаметр приводного барабана D_п.б.=630 мм и проверяем его по условию

т.е условие соблюдается.

Проверяем выполнение условия обеспечения центробежной разгрузки ковшей

м

что незначительно отличается от принятого диаметра приводного барабана

Заключение

 

В данной курсовой работе был рассчитан ковшовый элеватор. Выбрана толщина и тип ленты, марка и количество тяговых прокладок, погонная масса ленты, толщина конвейерной ленты, погонная масса ковшей, погонная масса ходовой части конвейера, сопротивление зачерпыванию груза, мощность на приводном валу элеватора, окружное усилие на приводном барабане, максимальное усилие в ленте, диаметр приводного барабана, необходимая мощность двигателя. Бел выбран двигатель 4А132М6У3, редуктор типа Ц2-250, втулочно-пальцевая муфта, тормоз марки ТКГ-160, который устанавливается на муфте между электродвигателем и редуктором.

Спецификация

 

№	Обозначение	Наименование	Кол-во	Прим.
	Ц2-250 4А132М6У3     ТКГ-160	Документация   Пояснительная записка   Чертеж формата А1 Вертикальный ковшовый ленточный элеватор   Сборочные единицы: — редуктор — двигатель — втулочно-пальцевая муфта — тормоз

РАСЧЁТ КОВШОВОГО ЭЛЕВАТОРА И ВЫБОР ЕГО ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 2

КОВШОВЫЙ ЭЛЕВАТОР3