Расчет приводного вала ленточного конвейера

Работа написана мной лично! Состоит из 44 стр теории ...

Введение 3
Глава 1. Приводной вал ленточного конвейера 5
1.1. Описание и принципы работы ленточных конвейеров 5
1.2. Основные сведения о приводном редукторе 7
1.3. Применение ленточных конвейеров в строительстве 11
Глава 2. Расчет приводного вала ленточного конвеера 26
2.1. Исходные данные 26
2.2. Предварительный расчет приводного вала 26
2.3. Определение усилий 31
2.4. Определение опорных реакций, возникающих в подшипниковых узлах приводного вала и проверка долговечности подшипников 34
2.5. Проверка прочности шпоночного соединения 39
2.6. Уточненный расчёт приводного вала 40
Заключение 42
Список использованной литературы 43

Редуктором называется механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного органа и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.
Назначение редуктора - понижение угловой скорости и повышение вра-щающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.
Применение редукторов обусловлено экономическими соображениями. Масса и стоимость двигателя при одинаковой мощности понижаются с увели-чением его быстроходности. Оказывается экономически целесообразным применение быстроходных двигателей с понижающей передачей, вместо ти-хоходного двигателя без передачи. Наиболее широко используются асин-хронные двигатели с частотой 1500 и 3000 оборотов в минуту.
Редуктор состоит из корпуса, в котором размещают элементы передачи - зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д.
Редукторы классифицируют по следующим основным признакам: типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные); числу ступеней (од-ноступенчатые, двухступенчатые и т.д.); типу зубчатых колес (цилиндриче-ские, конические и т.д.); относительному расположению валов в пространстве (горизонтальные, вертикальные); особенностям кинематической схемы (раз-вернутая, соосная, с раздвоенной ступенью и т.д.). В данном проекте разраба-тывается трехступенчатый коническо-цилиндрический горизонтальны редук-тор выполненный по развернутой схеме.
Зубчатые передачи являются основными видом передач в машиностроении. Их основные преимущества: высокая нагрузочная способность, и , как следствие, малые габариты; большая долговечность и надежность работы; высокий КПД; постоянство передаточного отношения; возможность применения в широком диапазоне мощностей, скоростей, передаточных отношений. Недостатки: шум при работе, невозможность бесступенчатого изменения передаточного числа, незащищенность при перегрузках, возможность возникновения значительных динамических нагрузок из-за вибрации.
Подшипники служат опорами для валов, Они воспринимают радиальные и осевые нагрузки, приложенные к валу, и сохраняют заданное положение оси вращения вала. В дано приводе используются роликовые конические подшип-ники, которые воспринимают осевую нагрузку в конических и косозубых ци-линдрических передачах.
Муфты – устройства для соединения валов, передачи крутящего момента с одного вала на другой и для компенсации несносности валов. Валы двигателя и входной вал редуктора соединены упругой втулочно-пальцевая муфтой (МУВП), выходной вал редуктора и приводной вал конвейера – жесткой ком-пенсирующей зубчатой муфтой, обладающей компактностью и хорошими компенсирующими свойствами.
Актуальность темы исследования заключается в приведении расчетов приводного вала ленточного конвейера.
Объектом исследования является расчет приводного вала ленточного конвейера.
Предмет - разработка приводного вала ленточного конвейера.
Цель – расчет приводного вала ленточного конвейера.
Задачи:
1. Рассмотреть приводной вал ленточного конвейера.
2. Привести расчет приводного вала ленточного конвейера

Натяжной барабан входит в состав натяжного устройства.Загрузка материала осуществляется с помощью загрузочного устройства 7, а разгрузка — с концевого (приводного) барабана или в любой промежуточной точке — при помощи специального разгрузочного устройства.Все элементы конвейера смонтированы на его станине (раме).Геометрические схемы ленточных конвейеров весьма разнообразны. На рис. 2 приведены наиболее часто встречающиеся схемы, которыми в производственных условиях можно варьировать самым различным образом.Рис. 2. Геометрические схемы стационарных ленточных конвейеровНа рис. 2, а показана схема горизонтального конвейера с подачей насыпного груза из неподвижной загрузочной воронки на одном конце и разгрузкой на другом конце через ведущий барабан.При транспортной трассе с перегибами используют комбинированный конвейер (рис. 2, б, в), имеющий горизонтальный и наклонный участки, или конвейер, состоящий из отдельных звеньев- (рис. 2, г). В таком конвейере перегрузка материала осуществляется через приводной головной барабан от одного звена на хвостовую часть другого.На рис. 2, д показаны схемы разгрузки конвейера в его промежуточных точках с помощью передвижной сбрасывающей тележки и загрузки транспортера в любом его месте с помощью передвижной воронки. В последнее время появились ленточные конвейеры с криволинейной трассой в плане.Длина ленточных конвейеров ограничивается лишь прочностью ленты. Поэтому горизонтальные конвейеры могут быть выполнены более длинными, нежели наклонные с подъемом материала.Применяемые в строительстве ленточные конвейеры разделяются на передвижные и секционные (звеньевые) — полустационарные и стационарные. В некоторых случаях применяют и подвесные конвейеры (при преодолении водных пространств или других препятствий на пути транспортирования материала).Передвижные ленточные конвейеры изготовляют катучими и самоходными. Первые из них длиной 5—20 м передвигаются вручную и образуют группу конвейеров общего назначения.Конвейеры длиной более 25 м на колесном или гусеничном ходу изготовляют в индивидуальном порядке. Их применяют: а) в качестве отвалообразователей для перемещения грунта, песка, гравия и щебня от землеройных машин в отвалы или насыпи, а иногда и для погрузки в транспортные средства; б) в качестве штабелеукладчиков на складах производственных предприятий строительства [6];в) на карьерных разработках, а также для приема заполнителей с железнодорожных платформ, водного транспорта или с магистральных транспортеров.Основные виды передвижных ленточных конвейеров приведены на рис. 3. В зависимости от длины и назначения они изготовляются одноконсольными, двухконсольными и бесконсольными с одной или двумя опорами. Такие конвейеры состоят из ходовой части и опирающегося на нее несущего остова, выполненного в виде решетчатой балки или фермы, на которой смонтирована лента с приводным, загрузочным, разгрузочным и натяжными устройствами.Секционные (звеньевые) ленточные конвейеры являются полустационарными установками, не требующими устройства фундамента. Каждая секция (звено) представляет собой самостоятельный конвейер, состоящий из приводного и натяжного барабанов, промежуточных звеньев с роликоопорами и бесконечной ленты. Длина конвейерной секции может достигать 1500— 2000 м. При последовательной установке нескольких таких секций может быть собрана конвейерная линия для .перемещения материала непрерывным потоком на любое экономически выгодное расстояние. В гидротехническом строительстве звеньевые конвейеры применяют для перемещения больших масс грунта, песка, гравия (щебня), а в некоторых случаях и бетонной смеси.Рис. 3. Схемы основных типов передвижных ленточных конвейеров:а — поперечно-передвижные консольные; б — поперечно-передвижныебесконсольные; в — поворотно-передвижные [7].Рис. 4. Конвейерные секции большой длины: а — с парциальными приводами; б — с канатным тяговым органом; 1 — главный привод; 2 — вспомогательные приводы; 3 — встроенные конвейеры; 4 — натяжная станция; 5 — лента с пластинами из рессорной стали; 6 — двусторонние стальные башмаки;7 — канаты; 8 — опоры, поддерживающие шкивыБольшую будущность имеют звеньевые конвейеры с секциями большой длины (рис. 4) для транспортирования грунта с лентами шириной до 3 ж и скоростью 4—8 м/сек, оборудованные поворотными отвальными звеньями; производительность их достигает 100—120 тыс. м3 грунта в сутки. В практике гидротехнического строительства известны случаи применения звеньевых конвейеров на расстояние до нескольких десятков километров.Рис. 5. Схемы ленточных отвальных конвейеров:а — стационарный; б — секционный, наращиваемый по мере образования отвала; в — секционный с поворотным продольно-подвижным концевым отвалообразователем и телескопическим звеном; г — секционный с поперечным консольным отвалообразователем на сбрасывающей тележке; д — секционный с поворотным консольным отвалообразователемРавномерная загрузка конвейерной линии производится при помощи конвейеров-питателей или через бункер-питатель в любой точке линии. Разгрузка грунта производится с последнего звена конвейерной линии, откуда грунт поступает на поворотные звенья для образования отвалов или насыпей.Схемы отвальных конвейеров приведены на рис. 5.Для увеличения радиуса действия отвального конвейера без передвижки секций магистрального звеньевого конвейера последний снабжается телескопическим звеном, которое позволяет головному конвейеру передвигаться, не нарушая работы всей линии.Звеньевые конвейеры изготовляют с шириной ленты до 1600 мм при скоростиг от 1,5 до 5 м/сек, а по специальному заказу — с шириной ленты 2,5—3 м при скорости до 8 м/сек.Стационарные ленточные конвейеры собирают из нормализованных узлов заводского изготовления. На ‘Строительстве их применяют в условиях длительной эксплуатации (на производственных предприятиях, складах и т. п.). Они отличаются от передвижных и секционных конвейеров только своей опорной конструкцией, монтируемой на фундаментах [8].Ленты конвейеров. Для ленточных конвейеров в зависимости от характера перемещаемого груза применяют ленты различного типа: прорезиненные армированные, стальные и проволочные.Наиболее широкое распространение получили текстильные прорезиненные ленты. Каркас-сердечник этих лент состоит из нескольких прокладок хлопчатобумажной ткани, соединенных между собой слоями резины и покрытых сверху, снизу и по краям ленты слоем резиновых обкладок. Эти обкладки предохраняют ткань от воздействия влаги, механических повреждений, истирания перемещаемыми грузами и от химического воздействия грузов.Расположение текстильных прокладок бывает различным; различают ленты с нарезными, с послойно повернутыми, со спирально завернутыми и со ступенчато расположенными прокладками.Для изготовления ленточных прокладок применяют хлопчатобумажные ткани типа бельтинг повышенной прочности и уточную шнуровую ткань, основу которой составляют шнуры, сплетенные из особо прочных нитей.Натяжение ленты воспринимается прокладками; резиновые обкладки почти не воспринимают растягивающих усилий. В связи с указанным прочность ленты на разрыв зависит только от ширины ленты В и числа прокладок z0.Предел прочности на разрыв одной прокладки в нормальных лентах КР = 5,5 н/м и в лентах повышенной прочности Кр = 11,5 н/м.Высокие значения запаса прочности вызываются возможной неоднородностью ткани, а рост его значения с увеличением числа прокладок объясняется неравномерностью распределения усилия между прокладками, сильно сказывающейся при значительном их количестве.В последние годы в качестве материалов для лент все более используют ткани из перлона, анида и других особо прочных волокон.Различают ленты общего и специального назначения. К лентам специального назначения относятся теплостойкие, огнестойкие, морозостойкие, высокопрочные и маслостойкие ленты.Ленты общего назначения могут работать при температуре, не превышающей плюс 60° С и не лежащей ниже минус 15— 20° С. При более высоких температурах (до +100°) применяют специальные теплостойкие ленты со специальной резиновой обкладкой и расположенной под ней аебестированной прокладкой. В условиях низких температур (до —45°) используют специальные морозостойкие ленты.Стандартная лента с хлопчатобумажными прокладками позволяет устраивать ленточные транспортеры длиной не более 300—400 м. Для более длинных транспортеров применяют ленту с каркасом из высокопрочных тканей. В последнее время освоен выпуск высокопрочных резиновых лент со специальной капроновой прокладкой на нейлоновой или перлоновой основе, а также с каркасом из тонких стальных канатов, что позволяет увеличить длину звена у секционных транспортеров до 1000—1500 м и уменьшить толщину ленты и диаметр концевых барабанов [9].В обычных ленточных конвейерах с гладкой лентой угол наклона не должен превышать угол трения скольжения транспортируемого материала о ленту. В целях увеличения угла наклона конвейеров применяют ленты с рифленой рабочей поверхностью или специальными наклонными выступами, допускающими для большинства грузов угол наклона 30—40°, и ленты с фасонными поперечными ребрами из резины, прикрепленными к ленте при помощи вулканизации.Увеличение угла наклона конвейера до 60° достигается с помощью специальных прижимных лент. Над лентой основного конвейера, несущего груз, движется с той же скоростью, что и груженая ветвь, другая лента, прикрывающая собой груз и препятствующая его сползанию.Концы прорезиненных лент соединяют металлическими зажимами (скобами) в стык, или на заклепках, а также методом горячей вулканизации. Последний способ наиболее совершенен и надежен.Роликоопоры устанавливаются по всей длине конвейера и предназначаются для поддержания рабочей и холостой ветвей и уменьшения провисания ленты. Конструктивно различают роликоопоры с одним роликом, на которых лента принимает плоскую форму, и роликоопоры с тремя или пятью роликами, придающими ленте лоткообразную (желобчатую) форму (рис. 6). В трехроликовых и пятироликовых опорах один ролик (горизонтальный) расположен посередине, а друлие по бокам под углом 20—30° к горизонту. При таких опорах увеличивается площадь поперечного сечения транспортируемого материала, а следовательно, при одной и той же ширине ленты почти вдвое повышается производительность конвейера.Роликоопоры устраиваются на 100—200 мм длиннее ширины ленты. В местах загрузки материала применяют обрезиненные ролики или ролики с ребристыми резиновыми бандажами.Для предупреждения бокового смещения ленты роликоопоры должны быть установлены строго перпендикулярно к направлению движения ленты. Для автоматического выравнивания хода ленты применяют центрирующие роликоопоры, устанавливаемые на поворотной рамке с вертикальной осью вращения.Барабаны ленточных конвейеров подразделяются на приводные, ведущие ленту; натяжные, служащие для регулирования натяжения ленты; хвостовые, выполняющие роль оборотных концевых барабанов (могут одновременно служить и в качестве натяжных); вспомогательные, служащие для отклонений ленты в требуемом направлении.Барабаны диаметром до 300 мм изготовляют из труб, а при большем диаметре — чугунными литыми или стальными сварными. Диаметр и длина барабана зависят от типа ленты. Для тканевой прорезиненной ленты диаметр приводного барабана принимается равным (120—150) i мм, тде i — число прокладок ленты. Длина барабана обычно на 100 мм больше ширины ленты. Приводные барабаны транспортеров для лучшего центрирования ленты имеют стрелу выпуклости в пределах 1,5—3 мм [10].Диаметр натяжного и отклоняющего барабанов соответственно принимается равным 2/3 и 7г диаметра приводного барабана.Для лучшего сцепления приводных барабанов с лентой их поверхность покрывают слоем резины. Во избежание проскальзывания ленты при транспортировании влажных материалов приводной барабан футеруют слоем асфальта, имеющего высокий коэффициент трения по влажной резине.Рис. 6. Роликоопоры и привод конвейера:а — центрирующая роликоопора; б — роликоопора с глубоким желобом; в — гибкая роликоопора; г — двухбарабанный привод; д — роликоопора для плоской ленты; 1 — опорная пята; 2 — стальной трос с резиновыми роликами; 3 — резиновые ролики; 4 — корпус с подшипником и втулкой для закрепления конца троса; 5 — скобы для подвески к станине; 6 — рабочая ветвь ленты; 7 — станина конвейера; <§ — электродвигатель; 9 — редуктор; 10 — приводные барабаны; 11 —лента; 12 — роликоопораБарабаны ленточных конвейеров обычно приводятся от электродвигателей общепромышленного типа.Приводные устройства ленточных конвейеров состоят из приводного барабана и зубчатых или ременных передач, „сообщающих ему движение от двигателя. Наиболее рациональным является привод через редуктор (см. рис. 6, г) и посредством сочетания редуктора с открытыми цилиндрическими и коническими передачами. При необходимости создать компактный привод применяются так называемые электробарабаны, в которых двигатель и передачи размещены внутри приводного барабана.В ленточных конвейерах тяговое усилие передается за счет трения.В практике иногда применяют приводы не только с двумя, но и с тремя приводными барабанами, а также и специальные приводы. К специальным приводам относятся приводы с прижимным роликом и с прижимной лентой, огибающей два или три направляющих и один натяжной барабан. Дополнительная лента прижимает основную ленту к приводному барабану конвейера весом натяжного груза.Загрузочные и разгрузочные устройства выполняются в зависимости от характера транспортируемого материала и способа его загрузки. Обычно конвейеры загружают через загрузочную воронку или посредством ленточных, пластинчатых и вибрационных питателей. Разгрузка материала обычно производится с концевого (приводного) барабана. При необходимости разгрузки в промежуточных точках конвейера применяют плужко-вые сбрасыватели или сбрасывающие тележки.Сбрасывающие тележки (рис. 7, а) выполняют двухбара-банными; с верхнего барабана транспортируемый материал выгружается, а нижний служит для отвода ленты транспортера. Сбрасывающие тележки передвигаются по раме конвейера вручную или механически посредством привода от одного ив бара-; банов.Очистка лент производится обычно вращающимися скребковыми очистителями (рис. 7, б) [11].Станины передвижных конвейеров изготовляют в виде ферм из проката или труб. Станины полустационарных (звеньевых) конвейеров выполняются в виде ферм или секционных металлических рам на стойках, устанавливаемых через 1,5—2 м.Рис. 7. Сбрасывающая тележка (а) и вращающийся скребковый очиститель (б):1 — основная рама тележки; 2 — дополнительная рама; 3 — верхний барабан; 4 — нижний барабан; 5 — двусторонний рукав, 6 — привод; 7 — скребковый очиститель; 8 — роликоолора с углом а = 10°; 9 — то же, с а = 20°; 10 — то же, с а = 30°; 11 — приводной барабан конвейера; 12 — прижимной ролик; 13 — скребковый очиститель; 14 — вал очистителя; 15 — скребки; 16 — резиновые вкладыши; 17 — рычаги; 18 — противовесы; 19 — редуктор; 20 — электродвигатель [11].В процессе работы конвейера необходимо тщательно следить за равномерностью загрузки ленты и правильностью ее хода.Центрирование ленты достигается: а) применением выпуклых барабанов; б) регулировкой положения барабанов за счет смещения их подшипников упорными винтами; в) наклоном желобчатых роликоопор на 3—4° вперед по ходу ленты; г) применением регулируемых роликоопор.Особое внимание надо обращать на очистку ленты, роликов и барабанов от прилипшего к ним материала, что часто является причиной ненормальной работы и даже серьезных аварий транспортера. Для очистки ленты применяют резиновые и стальные плоские скребки, а также проволочные щетки принудительного вращения и другие типы очистителей.Перед монтажом все узлы конвейера осматривают, проверяют комплектность и устанавливают их годность.Монтаж конвейеров начинается с установки и выверки приводного и натяжного барабанов. Последний устанавливается в крайнее положение, при котором длина конвейера будет наименьшей. Оси обоих барабанов, установленных по уровню, должны быть перпендикулярны продольной оси конвейера. Затем собирают отдельные звенья станины, по струне проверяют прямолинейность оси конвейера, а по уровню — горизонтальность роликоопор.По окончании монтажа собранные узлы проверяют на работу вхолостую. Все барабаны и ролики должны легко вращаться от руки. После сборки привод обкатывается без нагрузки в течение 2 ч. При этом не должно быть нагрева подшипников (сверх допустимого), ослабления болтов, вибрации станины и других ненормальных для машины явлений.Монтаж загрузочных воронок, лотков, желобов и т. д. производится после натяжения и стыковки ленты. Для монтажа новой или смены изношенной ленты ее растягивают на транспортере при помощи вспомогательного каната, который навивается на барабан привода или на барабан ручной лебедки.Глава 2. Расчет приводного вала ленточного конвеера2.1. Исходные данныеПроектирование приводного вала конвейера состоит из двух частей. На первом этапе проводится разработка эскизного проекта. При эскизном проектировании определяют расположение отдельных деталей, расстояния между ними, определяют ориентировочные размеры отдельных ступеней вала, выбирают тип подшипников и схему их установки. Определение предварительных размеров производят на основании определенных рекомендаций, типовых конструкций и по конкретным условиям работы вала [12].На втором этапе, после того, как в целом определены размеры вала, проводятся его расчеты на статическую прочность, на сопротивление усталости, на жесткость и на отсутствие резонанса, назначается материал вала. Эти расчеты проводятся на основании полученных при конструировании размеров вала и нагрузок, действующих на вал во время работы.Исходные данные:1. Окружное усилие на барабане - Ft , кН _____________________ 3,52. Скорость ленты конвейера – V , м/c ________________________1,83. Диаметр барабана - Дб , мм ______________________________ 5004. Ширина ленты – В , мм _________________________________ 8005. Высота установки ведущего вала – Н , мм _________________ 5006. Угол обхвата барабана £ , рад ____________________________ 4,32.2. Предварительный расчет приводного валаВал служит той основной деталью, с помощью которой вращающий момент передается от одной детали к другой. Конструкция нашего приводного вала будет состоять из нескольких ступеней.Образование ступеней на валу связано с необходимостью закрепления деталей на валу. В нашем случае на валу будут крепиться:- полумуфта;- пара подшипников качения;- один тяговый барабан.l1l2l3l4Рис.8. Схема расположенния на валу полуфуфты, пары подшипников и одного барабана1 – середина конца вала;2 – середина левого подшипника;3 – середина левой ступицы барабана;4 – середина правой ступицы барабана;5 – середина правого подшипника.Величину l1 принимаем равной 100 мм. Размеры l2 = l4, которые определяем по формуле:l2 = l4 = l1 + Вб/4 (1)где Вб – длина барабанаОтсюда:l2 = l4 = 100 + 900/4 = 325 мм.Размер l3 находим по формуле:l3 = Вб/2 (2) [13]Тогда:l3 = 900/2 = 450 мм.Длина конца вала зависит от диаметра конца вала. Так как вал соединяется с редуктором с помощью муфты, то следует принимать диаметр конца вала равным диаметру конца тихоходного вала редуктора, который уже рассчитан на заданную нагрузку. Значит диаметр конца вала будет: dк = dтих = 55 мм.Зарисовываем эскиз выбранного конца вала с указанием его основных характеристик (табл.1).Рис.9. Эскиз выбранного конца валаТабл.1Диаметр конца вала d, ммДлинна конца вала L, ммРадиус канавки r, ммРазмер фаски С, мм55822,52,0Для передачи крутящего момента с полумуфты на приводной вал, а также с вала на барабан рекомендуется использовать призматические шпонки, так как соединения с такими шпонками обеспечивают передачу наибольшего крутящего момента.Геометрические размеры шпонок зависят от диаметра вала, в который вставляется шпонка, и определяются по ГОСТ 23360 – 78 (см. Табл.3 [1,7]).Зарисовываем эскиз выбранной шпонки с указанием ее основных характеристик.Рис.10. Эскиз выбранной шпонкиПосле определения диаметра конца вала, размеров шпонки и подбора муфт необходимо определить диаметр вала под подшипником.