qл=(10…15)*В, (3.3)
где В-ширина ленты, м.
qл=10*0,3=3 кг.
В данном случае нужны нижние роликовые опоры. Выберем ролик со следующими параметрами: диаметр ролика Dр=83 мм, длина ролика l=450 мм, масса роликоопоры m=7,7 кг, масса вращающихся частей роликоопоры mр=6,0 кг.
3.2.3 Тяговый расчет ленточного транспортера
Трасса, по которой движется тяговый элемент конвейера, как правило, состоит из чередующихся прямолинейных участков и поворотных пунктов, на них возникают сопротивления движению тягового элемента. Кроме того, сопротивления могут возникнуть в местах загрузки и разгрузки, на очищающих устройствах и т. п.
Тяговый расчет ленточного конвейера сводится к определению натяжений ленты. Контуры трассы конвейера разбивают на ряд участков, на которых определяют сопротивление движению тягового элемента.
Сопротивление перемещению на прямолинейных участках
Wпр=((q+qл)+qрх)*g*Cр*L+Cл*q/л, (3.4)
где q- масса перемещаемого груза на 1 м ленты, кг;
qл- масса 1 м ленты, кг;
qрх- масса роликовой опоры на 1 м холостой ветви, кг;
q/л- масса ленты на1 м стальной пластины и тензовесов, кг;
Ср- коэффициент сопротивления для стационарных роликовых опор (для помещений с отоплением, с незначительным содержанием абразивной пыли Ср=0,022);
Сл- коэффициент трения резины о сталь.
q=m/L; (3.5)
qрх=mp/lp; (3.6)
q/л=qл*(3*l1+2*l2), (3.7)
где lр- расстояние между роликоопорами, м;
l1- длина пластины, м;
l2- длина тензовесов, м.
q= 1/ 2,15= 0,465 кг;
qрх= 6/ 0,55= 10,91 кг;
q/л=3* (3*1+2*0,7)= 13,2 кг;
Wпр=((0,465+ 0,3)+ 10,91)*9,8 * 0,022* 2,15+ 9,8* 0,29* 13,2= 44,18 Н.
Сопротивление движению на поворотных устройствах возникают на блоках, барабанах, роликах. Сопротивление на поворотных устройствах складываются из сопротивления вызванного жесткостью тягового элемента
Wпу=Wп+ Wж, (3.8)
где Wп- сопротивление в подшипниках , Н;
Wж- сопротивление при изгибе тягового элемента на поворотном устройстве, Н.
Wп=2* Sнб* f* d/ Dб* sin (α / 2), (3.9)
где Sнб- текущее значение натяжения тягового элемента, Н;
f- коэффициент трения в подшипниках вала;
d- диаметр вала, м;
Dб- диаметр поворотного устройства, м;
α- угол обхвата, ˚С.
Сопротивление при изгибе тягового элемента на поворотном устройстве зависит от жесткости тягового элемента
Wж= θ* Sнб, (3.10)
где θ- коэффициент жесткости тягового элемента, θ= (0,01…0,02).
Таким образом, суммарное сопротивление на поворотном устройстве будет равно
Wпу= Sнб*( 2* f*d/ Dб* sin (α /2)+θ); (3.11)
Wпу= Sнб*(2*0,1* 0,018/ 0,2* sin (180˚/2)+ 0,01)= Sнб*0,028.
Натяжение после поворота
Sсб= Sнб+ Wпу= ξ* Sнб, (3.12)
где ξ- коэффициент сопротивления поворотного устройства, при угле обхвата α= 180˚ ξ= 1,05…1,07.
Sсб= 1,05*Sнб.
Тяговое усилие находят методом последовательного определения натяжения тягового элемента в характерных точках трассы. Контур тягового элемента разбивают точками на участки с одинаковым видом сопротивления, причем разбивку и нумерацию участков начинают с точки сбегания тягового элемента с приводного барабана.
При расчете натяжений пользуются следующим правилом: натяжение Si+1 в последующей точке трассы равно сумме натяжения Si в последующей точке и силы сопротивления Wi- (i+1) на участке, расположенном между этими точками
Si+1= Si+ Wi- (i+1). (3.13)
Аналогично определяются натяжения при расчете против движения тягового элемента
Si- 1= Si – Wi- (i-1). (3.14)
Результаты сводятся в таблицу 3.1.
В результате тягового расчета конвейера получают уравнение, связывающее натяжение в точке набегания на приводной барабан с натяжением в точке сбегания тягового элемента с приводного барабана
Sнб=A1*Sсб+B1, (3.15)
где A1 и B1- численные коэффициенты, полученные в результате расчета.
Sнб= 0,7161* Sсб+ 246,736.
Таблица 3.1 – Расчет натяжений по трассе конвейера
| Участок | Вид сопротивления | Натяжение в конечной точке участка, Н | Величина натяжения, Н | Примечания |
| 1- 2 | Сопротивление на поворотном участке | S1= Sсб;S2= ξ* S1= 1,04* S1 | S1= 197,6;S2= 206,22; | ξ= 1,04 |
| 2- 3 | Сопротивление на поворотном участке | S3= ξ* S2= 1,06* S2 | S3= 229,71 | ξ= 1,06 |
| 3- 4 | Сопротивление на прямолинейном участке | S4= S3+ W3-4 | S4= 246,64 | Cp=0,022 |
| 4- 5 | Сопротивление на поворотном участке | S5= ξ* S4= 1,04* S4 | S5= 282,18 | ξ= 1,06 |
| 5- 6 | Сопротивление на прямолинейном участке | S6= S5+ W5- 6 | S6= 383,11 | Cp=0,022 |
| 6- 7 | Сопротивление на поворотном участке | S7= ξ* S6=1,04* S6 | S7= 406,00 | ξ=1,04 |
| 7-8 | Сопротивление на прямолинейном участке | S8= S7+ W7-8 | S8= 491,82 | Cp=0,022 |
| 8-1 | Сопротивление на поворотном участке | S8= Sнб |
Отсутствие проскальзывания ленты по барабану определяется из выражения
Sнб<= Sсб*е α*ƒ , (3.16)
где α- угол обхвата приводного барабана лентой, град;
ƒ- коэффициент трения о барабан.
Для определения Sнб и Sсб решим систему уравнений
Sнб= 0,7161*Sсб+ 246,736;
Sнб= 2,56* Sсб.
Отсюда Sнб= 342,559 Н; Sсб= 133,812 Н.
Уточним число прокладок ленты
Z=Smax* nл/ (B* Kр), (3.17)
где Smax - максимальное растягивающее усилие в ленте, Н;
nл- коэффициент запаса прочности на растяжение , nл= (9…12);
B- ширина лента, мм;
Кр- прочность ткани на основе, Н/мм.
Z= 491,82* 9/ (300* 65)= 0,22.
Массу 1 м прорезиненной ленты можно рассчитать по формуле
qл=1,1*В*(а*Z+δ1+δ2), ( (3.18)
где а- толщина одного слоя тканевой прокладки, а=1,25 мм;
δ1 и δ2- толщина обкладки на рабочей и нерабочей стороне ленты, δ1=3…6 мм, δ2=1,5…2 мм.
qл= 1,1* 0,3* (1,25*1+ 3+ 1,5)= 1,9 кг/м.
3.2.4 Расчет натяжного устройства
Для винтового натяжного устройства определяют размеры винта из условия прочности на растяжение или сжатие и усилие, необходимое для вращения винта. В общем случае величина усилия для перемещения натяжного барабана с лентой равна сумме натяжений набегающей S/нб и S/сб сбегающей ветвей ленты у натяжного барабана
Pну= S/нб +S/сб + Wпу. (3.19)
Pну= 491,82+ 197,6+ 0,04* 491,82= 709,1 Н.
Проверим на прочность натяжной болт, который при работе испытывает расчетную нагрузку Рну= 709,1 Н. Болт имеет метрическую резьбу 1М16х1,5 с наружным диаметром d=16 мм и шагом S= 1,5 мм. Коэффициент трения в резьбе f= 0,18. Внутренний диаметр резьбы d1= 14,355 мм, средний диаметр резьбы dср= 15,101 мм, толщина гайки h= 30 мм.
Необходимо определить запас прочности для опасного сечения болта, если материал болта – сталь 40 с пределом текучести σт= 320 Н/ мм2.
Момент в резьбе
Мр= Рну* (dср* tg(λ+ρ))/2, (3.20)
где λ- угол подъема винтовой линии, град.;
ρ- угол трения, град.
λ= arctg( S/(π*dcp)= arctg(1,5/(3,14*15,101 )= 1,812 (3.21)
ρ= arctg(f/ cos(α/2)), (3.22)
где α- угол профиля резьбы, α= 60˚.
ρ= arctg(0,18/ cos 30˚= 11,742˚.
Мр= 709,1* (15,101*tg(1,812˚+11,742˚))/(2*1000)= 1,29 Н*м.
Опасным сечением является поперечное сечение в нарезной части болта выше гайки. Для опасного сечения нормальное напряжение смятия
σсм= Рну/(π*d12/4)= 709,1/ (3,14* 14,3552/4)= 4,38 Н/мм2. (3.23)
Для опасного сечения напряжение при кручении
τк= Мр/ (π* d13/16)= 1,29*1000/ (3,14* 14,3553/16)= 2,22 Н/мм2. (3.24)
Закон изменения эквивалентного напряжения
σэкв= (σсм2+ τк2 )½ = (4,382+ 2,222) ½ = 4,91 Н/мм2. (3.25)
Коэффициент запаса по отношению к пределу текучести
nт= σт/ σэкв= 320/4,91=65,17. (3.26)
Такой коэффициент вполне достаточен.
Выполним расчет по определению напряжения среза и смятия для резьбы натяжного болта и гайки. При условии равномерного распределения усилия по виткам резьбы напряжение смятия
σсм= Рну/( π*h*(d2‑ d12)/ (4*S)); (3.27)
σсм= 709,1/( 3,14*30*(162- 14,3552)/(4*1,5))= 0,91 Н/мм2.
Напряжение среза резьбы болта (при коэффициенте полноты резьбы Кб≈0,75)
τб= Рну/(π*d1*Кб*h)= 709,1/(3,14*14,355*0,75*30)= 0,77 Н/мм2. (3.28)
Напряжение среза резьбы гайки (при коэффициенте полноты резьбы Кг≈0,88)
τг= Рну/(π*d1*Кг*h)= 709,1/(3,14*14,355*0,88*30)= 0,59 Н/мм2. (3.29)
Полученные значения напряжения смятия и среза резьбы много меньше предела текучести металла (σт=320 Н/мм2).
3.2.5 Выбор электродвигателя для ленточного транспортера
Мощность определяют по формуле
N=P* υ/ η, (3.30)
где P- тяговое усилие, Н;
υ- скорость ленты, м/с;
η- КПД приводного устройства.
Тяговое усилие на приводном барабане
P= Sнб- Si = 491,82- 197,6=294,22 Н. (3.31)
N= 294,22* 0,64/ (0,94* 0.98)=204,41 Вт.
Выбираем мотор-редуктор: МЦ2С-63-112, 4А80А4P3 мощность N=1,1 кВт, частота вращения n=1000 об./мин, КПД двигателя η= 0,85.
3.3 Кинематический расчет сбрасывателя
Расчет сбрасывателя сводится к нахождению силы сбрасывания и сравнению ее с силой тяги двигателя