Индивидуальное задание
Во время прохождения конструкторско-технологической практики мной была выбрана тема дипломного проекта. В своем дипломном проекте я буду разрабатывать наклонный ленточный конвейер. Основные расчеты конвейера приводятся ниже.

1. Назначение
Основное назначение машин непрерывного действия – перемещение грузов по заданной трассе. Наклонный конвейер является составной частью транспортной цепи и предназначен для приема материала (угля) от перегрузочного комплекса и передачи его далее по цепи на распределительный конвейер.
Конвейер стационарный. Может работать в следующих климатических условиях:
при температуре окружающей среды не выше +40 °С и не ниже –40 °С;
при скорости ветра не более 20 м/с;
при отсутствии примерзания угля к конвейерной ленте;
при размере куска угля не более 300 мм.

2. Исходные данные
Таблица 1 – Исходные данные для проектирования конвейера

Рисунок 1 – Расчётная схема ленточного конвейера

3. Описание конструкции
Конвейер состоит из концевого барабана, наклонной секции, приводной станции, загрузочного и натяжного устройств.
Загрузочное устройство представляет собой лоток и предназначено для формирования слоя угля на ленте.
Разгрузка конвейера осуществляется с концевого барабана.
Приводная станция представляет собой раму приводной станции с размещенными на ней механизмами и устройствами и опирающуюся на фундамент.
Механизм натяжения ленты винтового типа расположен в хвосте. Отклоняющий барабан при затяжке винтов перемещается по направляющим.
Секция наклонная представляет собой сварную конструкцию рамного типа. На секции расположены верхние и нижние роликоопоры.

4. Предварительный расчёт конвейера
4.1 Определение необходимой ширины ленты
Необходимая ширина ленты из условия производительности

где К_п – коэффициент производительности, учитывающий угол естественного откоса насыпного груза ϕ_д, угол наклона боковых роликов α_р и форму ленты. По таблице 1.1 [1] принимаем К_п = 550 при трёхроликовых роликоопорах и α_р = 30°;
К_В – коэффициент, учитывающий снижение производительности наклонных конвейеров. По таблице 1.2 [1] принимаем K_B 1.0 при ϕ_д = 20^° и b = 8^°.
Проверяем ширину ленты по кусковатости

где X – коэффициент кусковатости. Для рядовых грузов Х = 2.5.
а_max – наибольший размер куска, мм, принимается в зависимости от ширины ленты по таблице 2.8 [2].
Окончательно принимаем ленту шириной 1000 мм.
Проверка соответствия скорости ленты заданной производительности при ширине ленты B = 1000 мм.


Окончательно принимаем скорость ленты 1.3 м/с.
4.2 Общее сопротивление движению ленты
Общее сопротивление движению ленты определяется как

где К_д – обобщённый коэффициент местных сопротивлений на поворотных барабанах, в пунктах загрузки и других пунктах. Он уменьшается с увеличением длины конвейера L, т.к. при этом уменьшается доля сосредоточенных сопротивлений. При L = 5.4 м, К_д = 6.
L_г – полная длина горизонтальной проекции конвейера. L_г = 5.4 м.
q_г – линейная сила тяжести груза, Н/м

здесь Q_р.ср. – расчётная средняя производительность конвейера, т/ч

q_л – линейная сила тяжести ленты, Н/м

здесь m_л – масса 1м² ленты
m_л = 17.2 кг;
q_р.в. – линейная сила тяжести вращающихся частей роликоопор на верхней ветви, Н/м


здесь m_р.в. – масса вращающихся частей верхних роликоопор. Приблизительно можно определить по формуле

– шаг установки роликоопор верхней ветви. Принимаем = 1200 мм.
q_р.в. – линейная сила тяжести вращающихся частей роликоопор на нижней ветви, Н/м

где m_р.н. – масса вращающихся частей нижних роликоопор. Приблизительно можно определить по формуле

– шаг установки роликоопор нижней ветви. Принимаем = 2400 мм.
w_в, w_н – коэффициенты сопротивления движению верхней и нижней ветвей ленты. По таблице 1.3 [1] принимаем
w_в = 0.025;
w_н = 0.022;
H – высота подъёма груза, м.

здесь L_тр – расстояние транспортирования, м.
«+» перед последним слагаемым следует принимать при движении ленты вверх, а «-» – при движении вниз.
Тогда,


4.3 Мощность привода конвейера
Мощность привода определяется по формуле

где К_з – коэффициент запаса сцепления ленты с барабаном. Принимаем К_з=1.2;
h – общий КПД механизмов привода. Принимаем h = 0.8.
По каталогу выбираем двигатель со следующими параметрами:
– тип                                            АИР112М6 4
– мощность, кВт                          4.5
– частота вращения, мин^-1,         1000
Определяем расчетные натяжения сбегающей и набегающей ветвей ленты



где – тяговый фактор;

е – основание натурального логарифма;
m – коэффициент трения ленты по барабану. При материале барабана – сталь и сухих условиях эксплуатации m = 0.3;
a – угол обхвата лентой приводного барабана, рад.
4.4 Выбор ленты
Применяем резинотканевую ленту. Определим число прокладок ленты

где K – коэффициент запаса прочности ленты;

здесь К₀ – номинальный запас прочности ленты. При расчёте по максимальным пусковым нагрузкам К₀ = 5;
К_пр – коэффициент неравномерности работы прокладок. При чиле прокладок 3, К_пр = 0.95;
К_ст – коэффициент прочности стыкового соединения. При вулканизации К_ст = 0.85;
К_т = коэффициент конфигурации трассы конвейера. Для наклонного конвейера К_т = 0.9;
К_р = коэффициент режима работы. При среднем режиме работы К_р=1.
S_max – максимальное расчётное натяжение ленты, Н:
S_max = S_нб = 4368.6 Н;
S_p1 – прочность ткани прокладки, Н/мм, ширины ленты.
S_p1 = 65 Н/мм.
Окончательно принимаем:
– число прокладок                      3
– тип ткани                                  БКНЛ-65 прочность
– прочность ткани прокладки    65 Н/мм
– тип ленты Тип ленты 2Ш-1000-5-ТК-200-4.5-3.5-Г-3
4.5 Выбор диаметра барабана
Для конвейера с резинотканевой лентой диаметр барабана

где К_а – коэффициент, зависящий от типа прокладок. При прочности прокладок 100 Н/мм, К_а = 170;
К_б = коэффициент назначения барабана. Для одно барабанного привода К_б=1;
i – число прокладок.
Выбранный диаметр приводного барабана проверяем по действующему давлению ленты на поверхность барабана



где – допускаемое давление на поверхность барабана. Для резинотканевой ленты =0.3 МПа.
0.006 < 0.3,
т.е. условие соблюдается.
4.6 Выбор редуктора
Расчетный крутящий момент на валу приводного барабана, по которому выбирают типоразмер редуктора:
М_кр = 0.5К_зWD_б = 0.5 ∙ 1.2 ∙ 2329 ∙ 0.63 = 880.4 (Нм).
Приближённо длину обечайки барабана определяет по формуле
L_б = В + а_б = 1000 + 150 = 1500 (мм),
где а_б – коэффициент. При ширине ленты В = 1000 мм, а_б = 150 мм.
Частота вращения приводного барабана

где D – диаметр барабана с футеровкой:

здесь Dф – толщина футеровки. Принимаем Dф = 28 мм.
Передаточное число редуктора

Расчётная мощность редуктора
P_ред = К_р ∙ P_р = 1.0 ∙ 4.5 = 4.5 кВт,
где К_р – коэффициент условий работы. По таблице 1.33 принимаем К_р = 1.
Таким образом, принимаем следующий редуктор
– тип                                            КЦ1 – 400 – 28 – 42Ц
– передаточное число                 28.

5. Уточнённый расчёт конвейера
Уточненный расчет выполняется путем суммирования всех сил сопротивления движению как распределенных, так и сосредоточенных, возникающих при движении ленты. Расчётная схема для уточнённого расчёта приведена ниже (рис. 2)

Рисунок 2 – Расчётная схема для уточнённого расчёта конвейера
Определим натяжение ленты на 1 – 7 участках конвейера (рис. 2):



где  – коэффициент сопротивления движению ленты на роликовой батареи. При угле обхвата a < 90° ε = 1.03, при a = 90° ε = 1.04, при a > 90° ε=1.05





где W_з – сопротивление движению ленты в месте загрузки конвейера:

здесь W_у – сопротивление от ускорения груза при подаче его на ленту и трения частиц груза о ленту:

W_б – сопротивление трению частиц груза о неподвижные борта направляющего лотка воронки:

здесь f₁ – коэффициент трения частиц груза о стенку борта лотка. Для угля f₁ = 0.4
n_б – коэффициент бокового давления. Принимаем n_б = 0.9;
h_б – высота груза у борта лотка. Принимаем h_б = 0.4 м;
 – длина борта лотка. Принимаем  = 1.5 м.
W_п – сопротивление трению уплотнительных полос загрузочного лотка о ленту:


здесь К_пл – удельное сопротивление трению. При ширине ленты В = 1000мм К_пл = 100 Н/м.



В процессе выполнения тягового расчёта взаимосвязанные натяжения сбегающей S_сб и набегающей S_нб ветвей ленты являются неизвестными величинами, которые находятся путём решения двух уравнений, одного, полученного в результате тягового расчёта, и другого, полученного из теории фрикционного привода:


Таким образом,



Вычисляем численные значения натяжений ленты в расчётных точка (рис. 2)








Общее окружное усилие на приводном барабане

По вычисленным значениям натяжений строим диаграмму натяжений (рис.3)

Рисунок 3 – Диаграмма натяжения ленты
Проверяем минимальное натяжение ленты для верхней загруженной ветви:


где К_е – коэффициент. Для конвейеров длиной до 100 м с простой трассой, К_е = 5.
Минимальное натяжение ленты на нижней (холостой ветви)

Так как значения S_min, полученные в тяговом расчёте, меньше значений вычисленных по предыдущим формулам, то необходимо в точках с минимальных натяжений на трассе конвейера принять значения  и  и сделать пересчёт натяжения ленты по всему контуру конвейера.
Таким образом, принимаем










Общее окружное усилие на приводном барабане

По вычисленным значениям натяжений строим диаграмму натяжений (рис.4)

Рисунок 4 – Уточнённая диаграмма натяжения ленты

Т.к. значение окружного усилия изменилось в большую сторону, то необходимо подобрать по каталогу новый двигатель.
Мощность привода определяется по формуле

где К_з – коэффициент запаса сцепления ленты с барабаном. Принимаем К_з=1.2;
h – общий КПД механизмов привода. Принимаем h = 0.8.
По каталогу выбираем двигатель со следующими параметрами:
– тип                                            АИУ-132МВ6
– мощность, кВт                          11
– частота вращения, мин^-1,         1000

6. Расчёт дополнительных усилий при пуске конвейера
Максимальное натяжение ленты при пуске конвейера

где S_н.п. – первоначальное пусковое натяжение сбегающей ленты, создаваемое натяжным устройством, Н

где К_п.с. – коэффициент увеличения сопротивления при пуске. Принимаем

W_н.п. и W_н.в. – статические сопротивления движению ленты соответственно на нижней и верхней ветвях конвейера, подсчитанные по пусковому коэффициенту сопротивления w_п, Н






j – ускорение ленты при пуске конвейера, м/с²


здесь Б₁ = 0.4 – коэффициент при длине конвейера L < 300 м;
ε – относительное удлинение ленты

Принятое ускорение не должно превышать максимально возможного ускорения, при котором сохраняется надёжное положение груза на ленте при пуске конвейера

здесь Б₂ – коэффициент безопасности. Принимаем Б₂ = 0.6;
f₂ – коэффициент трения груза о ленту. Принимаем f₂ = 0.8.

Принимаем ускорение
j = 1.8 м/с².
К_u – коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс роликов и барабанов. При длине конвейера L < 100 м, К_u = 0.05.
Тогда,

Минимальное время пуска


Время пуска конвейера

где I_в – момент инерции ротора двигателя и муфты, кг∙м²

здесь I_р – момент инерции ротора двигателя, кг∙м²;
I_м – момент инерции муфты, кг∙м²;
d – коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс привода механизма (кроме ротора двигателя и муфты). Принимаем d = 1.2;
М_ср.п. – средне пусковой момент двигателя, Нм

М_ст. – статический момент двигателя, Нм

здесь W₀ – окружное (тяговое) усилие на приводном барабане при пуске конвейера, Н


D – диаметр приводного барабана, м;
U –передаточное число привода;
h_п – КПД в период пуска

здесь h – КПД механизма. Принимаем h = 0.8;
С_т – коэффициент возможного уменьшения сопротивления движению ленты. Принимаем С_т = 0.5.
n – частота вращения вала двигателя, мин^-1;

здесь К_у – коэффициент, учитывающий упругость тягового органа, благодаря которой, не все элементы конвейера приходят в движение одновременно. Для резинотканевой ленты принимаем К_у = 0.5;
q_г, q_л, q_р.в., q_р.н. – погонные массы груза, тягового элемента (ленты), роликоопор верхних и нижних;
L^г, L^п, L^х, L^р – длина гружёного и порожнего участков, длина холостой и рабочей ветви конвейера, м;
L^г = 5.437 м;
L^п = 0;
L^х = 6 м;
L^р = L^г + L^п = 5.437 + 0 = 5.437 м;
m_б – масса вращающихся барабанов конвейера, кг
m_б = m_пб + m_н + 2 m_откл =450 + 350 + 2∙100 = 1000 кг.
К_с – коэффициент, учитывающий, что окружная скорость части вращающихся масс меньше, чем скорость тягового органа V. Для ленточных конвейеров К_с = 0.8.
Тогда,

Следовательно,

Необходимо, чтобы выполнялось следующее условие

1.566 > 0.722 c.
Момент сил инерции на приводном валу (Нм) при пуске конвейера

где М_ин. – момент сил инерции системы на валу двигателя

Момент сил инерции и статических сопротивлений на приводном валу при пуске (разгоне) конвейера


Окружное усилие на приводном барабане при пуске конвейера

Усилие в набегающей на приводной барабан ветви ленты при пуске

где

Коэффициент перегрузки тягового органа при пуске конвейера

где S_доп – допускаемая нагрузка на тяговый орган

Тогда,


7. Расчёт тормозного устройства
Максимальный путь торможения конвейера , работающего в технологической цепи (во избежание засыпки грузом узла перегрузки), принимают равным 2 … 3 м. При этом время торможения конвейера. Принимаем =2 м. Тогда,

Момент сил инерции на валу двигателя при торможении

Момент сил инерции на приводном валу при торможении конвейера

Расчётный тормозной момент на валу двигателя конвейера

где – момент статических сопротивлений конвейера на валу двигателя при торможении


здесь – момент статических сопротивлений на приводном валу конвейера при торможении, необходимый для предотвращения его обратного хода

здесь h_бар – КПД барабана. Принимаем h_бар = 0.96;
К – коэффициент возможного уменьшения сопротивления конвейера. Принимаем К = 0.55;
Тогда,

Т.к. < 0, то тормоз не требуется. Но в целях безопасной работы принимаем тормоз ТКТГ-300.

8. Расчёт натяжного устройства
Расчёт натяжного устройства заключается в определении его хода в статическом и динамическом режимах, а также необходимого натяжения на нём, которое обеспечивает нормальную работу конвейера.
Ход натяжного устройства, равный сумме рабочего и монтажного ходов, выбирают в зависимости от длины и конфигурации трассы и типа тягового элемента.
Для ленточного конвейера ход натяжного для лент из синтетической ткани
Х = 0.037L + 0.3 = 0.037∙5.437 + 0.3 = 0.5 м,
где L – длина конвейера.
Натяжное усилие, необходимое для перемещения натяжного устройства с барабаном

Требуемое усилие натяжения

где  – коэффициент неравномерности распределения усилия. = 1.1;
Диаметр винта


где – допускаемое напряжение, Н/см²;

здесь – предел текучести для стали 45 с термообработкой. =380 Н/см²;
n – коэффициент запаса предела прочности материала. Принимаем n = 2.
Таким образом, принимается винт Tr 64x7 8H/8c.

12. Указания по технике безопасности при работе на конвейерах
1.     Лица, не ознакомленные с правилами техники безопасности, к работе на конвейере не допускаются.
2.     Во время работы конвейера воспрещается прикасаться чем-либо к вращающимся и движущимся частям и токоведущим элементам.
3.     На приводной станции конвейера всегда должны быть противопожарные средства.
4.     При работе в ночное время рабочие узлы приводной станции, места перегрузки с одного конвейера на другой и вся конвейерная линия должны быть достаточно освещены.
5.     Перед началом работы конвейера машинист обязан подавать звуковые сигналы предупреждения.
6.     Во время остановок для ремонта, смазки или осмотра конвейер должен быть отключен.
7.     При кратковременных остановках конвейера все рукоятки управления должны быть поставлены в нулевое положение.
8.     Во время работы конвейера все ограждения тормозов, муфт, зубчатых передач и т.д. должны быть надежно закреплены.
9.     Производить ремонт механизмов, а также крепление оборудования во время работы транспортера запрещается.
10.Лестницы, площадки и проходы между механизмами всегда должны быть свободны от посторонних предметов.