Грузоподъемность,
т
|
62
|
Длина
по осям автосцепления, м
|
14
|
Внутренние
размеры:
|
|
Длина,
м
|
12
|
Ширина,
м
|
2,96
|
Высота
по боковой стенке, м
|
1,88
|
Объем
кузова вагона, м3
|
66,8
|
Рис. 1
. Расчет ленточного стационарного конвейера
Рис. 2. Схема установки стационарного ленточного
конвейера для погрузки железнодорожных вагонов.
Для расчета стационарного ленточного конвейера
нам необходимы следующие данные:
Условия работы: круглогодично;
Производительность-600 т/ч;
Н1- высота подъема трассы- 6 м;
Н2- высота перегружателя- 2,5 м;
α2-
угол наклона трассы - 19°;
β2-
угол наклона разгружателя -19°;
L1
;L2
;L3;
L4-
длины горизонтальных участков, м.
Н- высота подъема груза.
Ход сбрасывающей тележки
длина полувагона по осям сцепок, м;
число вагонов в подаче, м.
принимается в соответствии с
аналогичными схемами конвейеров, м
Для определения всех необходимых
параметров стационарного ленточного конвейера, которые потребуются для расчета
полета частиц груза, а также для уточнения параметров, проведем расчет на ЭВМ с
использованием программы RLKSBR.
Построения траектории полета частицы груза при
ее движении с барабанного разгружателя.
Построение траектории полета частицы груза
производят с целью выбора наиболее рациональной формы разгрузочного кожуха
сбрасывающего приводного барабана.
Полюсное расстояние:
,
где g - ускорение
свободного падения, м/с2
r- радиус
приводного барабана, м
- скорость ленты конвейера, м/с
м
Толщина слоя груза на ленте:
,
где К - коэффициент, зависящий от
рода груза (К=0,4)
-плотность груза, т/
-ширина ленты конвейера, м
-скорость движения ленты конвейера,
м/с
-расчетная производительность
конвейера
-коэффициент площади поперечного
сечения груза на ленте [5, таб.24]
-коэффициент уменьшения сечения
груза на наклонном конвейере [5, таб.23]
b -
допустимая ширина груза на ленте, м
м
м
По соотношению величин полюсного
расстояния с радиусом сбрасывающего барабана и толщиной слоя груза на ленте
установим способ разгрузки.
Определение толщины ленты:
Для этого определим радиус, на
котором лежит частица В (на поверхности слоя груза):
>++
-толщина рабочей обкладки, мм [5, таб. 17]
-толщина нерабочей обкладки, мм [5,
таб. 17]
-толщина прокладки ТА-200,мм [5,
таб.16]
n- число
прокладок
=3+2+(1,4*7)=15 мм
Принимаем =15
Сравним результаты:
, следовательно, полюс находится над
грузом и у нас гравитационный способ разгрузки.
Угол начала полета частиц:
При h>r положения
точек отрыва определяются соответствующими углами:
,
где -угол трения груза о ленту, град
-толщина ленты, мм
rA - радиус,
на котором лежит частица А (на ленте)
- угол при основании груза на ленте
При разгрузке с барабана частицы
транспортируемого груза, отрываясь от ленты, движутся по параболе, очертание
которой определяется координатами [6, с.119]:
,
где vi - скорость
движения частицы груза, м/с
g - ускорение
свободного падения, м/с2
Для наружного очертания слоя груза:
м/с
Составим таблицу значений:
Таблица 4
0,20,40,60,811,21,41,61,82
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,0290,1170,2630,4670,731,052,431,8682,3652,92
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для внутреннего очертания слоя груза:
Составим таблицу значений:
Таблица 5
0,20,40,60,811,21,41,61,82
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,0470,1880,420,7551,181,6992,3133,023,8234,72
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Построение кожуха:
Построение кожуха проводим в соответствии с
методическими указаниями [2, Стр. 38].
Находим точку А кожуха, координаты которой:
Проводим горизонталь из т.А и
находим т.А1.
Проводим вертикаль из т.А и находим
т.А2.
Находим т.В кожуха, координаты
которой:
Проводим вертикаль из т.В и находим
т.В2.
Из конструктивных соображений
опустим т.В вниз на 0,2м - т.В`.
Находим т.С, лежащую на
горизонтальной оси
Из т.В под углом проведем
прямую, являющуюся проекцией днища воронки.
,
где -угол трения груза о сталь
Через т. С проведем вертикаль.
В т. Д1, где пересекаются
вертикаль СД с траекторией полета частицы В, проверяем выполнение условия , где и . Условие
выполнено.
Найдем т. Д, отстоящую от т.С по
вертикали на , .
EF принимаем
равное ширине лотка: Влот=0,6*Вл = 0,6*0,8= 0,48 м;
Последовательно соединив все точки,
получим очертание кожуха.
Насыпные грузы подаются на конвейер
при помощи загрузочной воронки и лотка.
Воронка и лоток формируют поток
груза и направляют его в середину ленты.
Размеры лотка:
ширина лотка Влот=0,6 м;
высота hлот=0,4 м;
длина lлот = 1,2 м.
Очертания кожуха и найденная высота
разгружателя Нр=2,825 м.
Окончательный расчет стационарного
ленточного конвейера проводим по программе RLKSBR, с уточненной
высотой разгружателя, Нр = 4 м
Выбор электродвигателя и редуктора.
Подберем электродвигатель исходя из
требуемой мощности двигателя привода 2800 Р=53,71кВт. По каталогу [7] выбираем
двигатель 4А315S10УЗ.
Таблица 6
Мощность,
кВт
|
КПД,
%
|
Частота
вращения, об/мин
|
Сos
φ
|
Момент инерции,
|
|
|
|
55
|
92
|
600
|
0,79
|
1
|
0,9
|
1,8
|
3,75
|
Найдем передаточное отношение для подбора
редуктора:
,
где -частота вращения двигателя, об/мин
-частота вращения приводного
барабана стационарного конвейера, об/мин
об/мин
По полученному передаточному
отношению выбираем редуктор Ц2-650 [5]
Таблица 7
Частота
вращения редуктора, об/мин
|
Мощность
на быстроходном валу редуктора, кВт
|
Общее
передаточное отношение
|
600
|
102
|
19,88
|
Натяжное устройство - промежуточное. Из
результатов расчета известно:
ход натяжного устройства ,
усилия в ветвях ленты ,.
Силу тяжести барабана натяжного
устройства принимаем G=1000 Н.
Усилие в натяжном устройстве:
. Расчет сбрасывающей тележки
Определение числа и размера ходовых колес в
одной балансирной тележке
Рис. 3
Максимальная нагрузка на опору:
Где - коэффициент неравномерности
распределения нагрузки ();
- количество опор тележки.
масса тележки (по аналогу с сайта)
[8]
Допускаемая нагрузка на колесо: [1]
Число ходовых колес в балансирной
тележке:
Из конструктивных соображений
принимаем 4 опоры, в каждой из которых по одному колесу.
Из нагрузки 300 кН на колесо,
принимаем рельс Р18 [4, стр. 325] с параметрами:
Также принимаем двухребордное колесо
[4, стр. 31] с диаметром колеса .
Рис. 4. Размеры рельса Р18
Таблица 8 Геометрические параметры
железнодорожного рельса Р18, мм
А
|
В
|
С
|
D
|
R
|
r
|
z1,см
|
z2,см
|
Масса,
кг
|
90
|
80
|
40
|
10
|
90
|
9
|
4,31
|
4,69
|
17,91
|
Рис. 5. Размеры двухребордного колеса
Таблица 9 Геометрические параметры
двухребордного колеса, мм
D
|
D1
|
d
|
d1
|
d2
|
В
|
В1
|
L
|
S
|
r
|
Масса,
кг
|
400
|
450
|
95
|
150
|
350
|
80-100
|
130-150
|
120;
130
|
25
|
25
|
90
|
Контактное напряжение между ободом колеса и
плоской частью головки рельса:
где: - коэффициент, учитывающий
влияние касательной нагрузки ( - для кранов на открытых площадках);
- коэффициент динамичности пары
колесо - рельс;
где, - коэффициент жесткости
кранового пути ( - рельс на металлических балках);
- номинальная скорость передвижения.
Чтобы узнать скорость, находим
время, за которое тележка загрузит вагон грузоподъемностью 62 т:
Из конструктивных соображений
принимаем
- коэффициент неравномерности
распределения нагрузки по ширине рельса (при опирании крана на балансирные
тележки);
- расчетная нагрузка колеса на
рельс, кН.
Допускаемые контактные напряжения
при линейном контакте, принимаются [4, стр. 318], и для стали 40ХН и режима 4М
.
Сопротивление передвижению крана на прямолинейном
рельсовом пути
Коэффициент сопротивления движению:
Где, - коэффициент трения качения в
цапфах колес ();
- коэффициент, учитывающий
дополнительные сопротивления в ребордах и ступицах колес при перекосах (, для
подшипников качения);
- коэффициент трения качения колеса
().
Сопротивление трения:
Ветровая нагрузка на тележку:
Где, - распределенная ветровая
нагрузка на единицу расчетной наветренной площади ().
- наветренная площадь тележки ()
Сила тяжести тележки и груза с
захватным устройством:
Сопротивление, вызванное уклоном
пути:
где, - уклон пути.
Сопротивление передвижению тележки
на прямолинейном рельсовом пути:
Статическая мощность электродвигателя
сбрасывающей тележки КПД механизма:
Где, - КПД редуктора ();
- КПД открытой передачи ().
Суммарная статическая мощность
электродвигателей:
Сопротивление передвижению
разгружателя.
Сопротивление передвижению тележки
на прямолинейном рельсовом пути.
Выбор электродвигателя механизма передвижения
По подбираем двигатель серии МТН
111 - 6 с параметрами [ 3, стр. 246]:
Скорость вращения ротора: ;
КПД двигателя: ;
Максимальный вращающий момент: ;
Момент инерции ротора двигателя: ;
Масса двигателя: ;
Мощность: ;
С цилиндрическими концами валов.
Таблица 10Геометрические параметры двигателя, мм
Тип
двигателя
|
b1
|
b10
|
b11
|
b12
|
b31
|
d1
|
d10
|
h
|
h5
|
h31
|
l1
|
l10
|
l11
|
l12
|
l31
|
l33
|
n
|
111-6
|
10
|
220
|
290
|
60
|
137
|
35
|
19
|
132
|
38
|
342
|
80
|
235
|
285
|
60
|
583,5
|
140
|
673
|
4
|
Рис. 6. Размеры асинхронных двигателей типа МТН
Статический момент двигателя:
По статическому моменту электродвигателя
подбираем муфту [4, стр. 308] с параметрами:
Диаметр тормозного шкива: ;
Момент инерции муфты: ;
Наибольший передаваемой муфтой
момент: ;
Рис. 7. Размеры МУВП с тормозными шкивами.
Масса муфты: ;
Тормозной момент: .
Таблица 11 Геометрические параметры
муфты, мм
d (H7)
|
d1
(H9)
|
D
|
Dт
|
D1
|
D2
|
d2
|
d3
|
d4
|
d5
|
32
- 45
|
32
- 38
|
140
|
200
|
100
|
180
|
70
|
14
|
28
|
M10
|
Общее передаточное число механизма
Частота вращения колеса:
Общее передаточное число механизма:
Выбор редуктора
Для спроектированной компоновки и
передаточного числа, выбираем редуктор ВК - 600 с передаточным отношением . [5,
стр. 228]
Таблица 12 Геометрические параметры редуктора
ВК-600, мм
|
|
|
B1
|
B2
|
L
|
L1
|
Н0
|
Н
|
С
|
140
|
220
|
240
|
257,5
|
285
|
950
|
607
|
255
|
528
|
235
|
Проверка ходовых колес на отсутствие буксования
Суммарная нагрузка на приводные колеса:
Рис. 8. Габаритные и присоединительные размеры
трехступенчатых вертикальных редукторов ВК.
Где, - общее число колес
число приводных колес
Коэффициент сопротивлению движению
без учета дополнительных сопротивлений от перекоса тележки с приводными
колесами:
Сопротивления трения в неприводных
колесах:
Сила инерции поступательно
движущихся масс:
время разгона (3…5 с)
Тяговое усилие:
Для отсутствия буксования
необходимо, чтобы сила сцепления приводных колес с рельсом была больше тягового
усилия на их ободе:
- коэффициент сцепления приводных
колес с рельсом
Коэффициент запаса:
Определение тормозного момента и выбор тормоза
k- коэффициент
запаса торможения(=1,3)
- КПД механизма передвижения (=0,77)
радиус колеса (0,2м)
сопротивление передвижению
разгружателя
передаточное отношение редуктора
Выбираем тормоз ТКГ - 200, тип
толкателя ТГМ - 25 [4, стр. 284], с параметрами:
Торозной момент 300 Нм
Масса 35 кг
Рис. 9. Размеры колодочного тормоза ТКГ
Таблица 13 Геометрические параметры тормозов ТКГ
- 200, мм
L
|
l
|
l1
|
B
|
b1
|
b2
|
H
|
h
|
A
|
a
|
a1
|
|
d
|
t
|
603
|
198
|
332
|
213
|
90
|
90
|
436
|
170
|
350
|
120
|
60
|
8
|
18
|
32
|
Компоновка механизма передвижения сбрасывающей
тележки:
Рис. 10 1 - Электродвигатель МТF 111-6; Nн=3
кВт; 2 - Муфта типа МУВП с тормозным шкивом; 3 - Тормоз двухколодочный ТКГ-200;
4 - Редуктор ВК-600; 5 - Ходовое приводное колесо.
. Расчет поперечного реверсивного ленточного
конвейера
Определим длину поперечного реверсивного
ленточного конвейера:
-ширина колонны эстакады (1 м)
-ширина между колонной эстакады и
шириной вагона (1 м)
-ширина вагона (2,96 м)
Расчетная схема:
Рис. 11
Дальнейший расчет поперечного реверсивного
ленточного конвейера выполняется на ЭВМ с помощью программы PRLK.
Используя данные, полученные с помощью программы, выберем двигатель для привода
поперечного конвейера:
Nтреб =
1,5 кВт (требуемая мощность)
Выберем двигатель для привода поперечного
конвейера 4А100L8УЗ [7]:
Таблица 14
Мощность,
кВт
|
КПД,
%
|
Частота
вращения, об/мин
|
Сos
φ
|
1,5
|
76,0
|
750
|
0,73
|
Передаточное число редуктора:
-частота вращения двигателя, об/мин
-частота вращения приводного
барабана поперечного реверсивного ленточного конвейера, об/мин
- скорость ленты поперечного
конвейера, м/с;
- диаметр концевых барабанов, м.
об/мин
Выберем редуктор Ц2-300 [5, стр 222]
Таблица 15
Частота
вращения двигателя, об/мин
|
Мощность
на быстроходном валу редуктора, кВт
|
Общее
передаточное отношение
|
750
|
13,3
|
16,3
|
Натяжное устройство для заданного вида конвейера,
исходя из аналогов и типа конвейера, принимаем пружинно-винтовое.
Принципиальная схема приведена ниже.
Рис. 12
Из результатов расчета поперечного
конвейера известен ход натяжного устройства 0,43 м, а также усилия в ветвях: =6166 и =5842 Н.
Требуемое усилие в натяжном
устройстве:
Требуемое усилие пружины будет
составлять 6004 Н
6. Расчет основных параметров стационарного
бункера и питателя
Загрузка бункера производится портальным краном
типа Ганц 16/27-30/15-10,5 с продолжительностью цикла 65 с. Для перегрузки
груза используется грейфер для ПГС четырехканатный, ДГ2-16-С3-4к-Пр-3,5 [10]
Рис. 13
Таблица 16 Основные параметры и размеры грейфера
ДГ2-16-С3-Пр-4к-3,5
Грузоподъемность
крана, т
|
2,0
|
Число
канатов грейфера
|
4
|
Диаметр
каната, мм
|
28
|
Кратность
полиспаста
|
4
|
Расчетный
объем, м. куб.
|
3,5
|
Насыпная
плотность груза, т/м3 куб.
|
1,6-2,0
|
Допустимая
масса зачерпываемого груза, т
|
7
|
Масса
грейфера, кг
|
5600
|
Число
челюстей
|
2
|
Группа
груза по ГОСТ 24599-87
|
С3
|
Высота,
мм:
|
|
открытого
|
4060
|
закрытого
|
3400
|
Длина,
мм:
|
|
открытого
|
4000
|
закрытого
|
3040
|
Ширина,
мм
|
2430
|
Производительность ленточного конвейера 600 т/ч.
Кран должен обеспечить требуемую загрузку конвейера.
Для обеспечения требуемой загрузки конвейера
необходимо использовать 2 крана Ганц 16/27-30/15-10,5.
Проведем расчет бункера и питателя
по программе MNT 01.
Используя данные, полученные с
помощью программы, выберем двигатель для привода питателя:
Nтреб = 0,9 кВт
(требуемая мощность)
Выберем двигатель для привода
питателя 4А90LВ8УЗ [7]:
Таблица 17
Мощность,
кВт
|
КПД,
%
|
Частота
вращения, об/мин
|
Сos
φ
|
1,1
|
72
|
750
|
0,7
|
Передаточное число редуктора:
-частота вращения двигателя, об/мин
-частота вращения барабана питателя,
об/мин
об/мин
Выберем редуктор типа Ц2-300 [5]
Таблица 18
Частота
вращения двигателя, об/мин
|
Мощность
на быстроходном валу редуктора, кВт
|
Общее
передаточное отношение
|
750
|
5,5
|
41,34
|
7. Определение стоимости перегрузочной установки
[9, стр. 50]
Расчетно-балансовая стоимость
перегрузочной установки равна общей
суме затрат на ее изготовление (строительная стоимость) с учетом затрат на
доставку и монтаж:
, руб.
-строительная стоимость машины
-коэффициент серийности
- коэффициент, учитывающий
транспортные расходы по доставке машины в порт отдельными узлами и механизмами
- коэффициент, учитывающий расходы
по монтажу
=0,07
=0,15
Строительная стоимость машины:
-масса отдельных узлов, механизмов и
оборудования перегрузочной машины, кг
-укрупненный норматив стоимости 1 кг
узлов, механизмов оборудования, руб/кг
i =1…m - число
групп разбивки перегрузочной машины на отдельные узлы, механизмы и
оборудование.
Установленные массы отдельных узлов,
механизмов и оборудования перегрузочной машины производится ориентировочно на
основе аналогов типовых серийных машин, паспортных данных и справочных
материалов, с учетом соотношений.
Ориентировочная масса
металлоконструкций, механизмов, электрооборудования и средств автоматики в
процентах от общей массы машины:
Металлоконструкция 80%
Механизмы 18%
Электрооборудование и автоматика 2%
Укрупненные нормативы стоимости 1 кг
узлов и механизмов:
Металлоконструкция 1,05 руб/кг
Механизмы 4,25 руб/кг
Электрооборудование и автоматика 5,6
руб/кг
Строительная стоимость машины:
руб.
Расчетно-балансовая стоимость
руб.
Заключение
В ходе данной работы была
спроектирована поточно-транспортная линия со стационарным ленточным конвейером
со сбрасывающей тележкой, производительностью 600 т/ч, предназначенная для
транспортировки и погрузки щебня в открытые железнодорожные вагоны
грузоподъемностью 62т., расположенные по обеим сторонам эстакады.
Спроектированная поточно-траспортная линия предназначена для единичного
производства.
Список литературы
1) Киселёв В.А., Захарцев В.П.,
Грузоподъемные машины и машины безрельсового транспорта: - Учебное пособие по
курсовому проектированию, - М.: Альтаир-МГАВТ. 2007.
) Е.В. Рачков, Машины непрерывного
транспорта: - Сборник методических рекомендаций к лабораторным работам, -
Москва, 2014.
) Справочник по кранам, Под
редакцией М.М. Гохберга. Т. 1 - Л., Машиностроение, 2014.
4) Справочник по кранам, Под
редакцией М.М. Гохберга. Т. 2 - Л., Машиностроение, 2014.
) Рачков Е.В., Силиков Ю.В.
Подъемно-транспортные машины и механизмы - М.: Транспорт. 2009.
6) Спиваковский А.О., Дьячков В.К.
«Транспортирующие машины». Машностроение. 2010.
7) Методические указания
«Машины непрерывного транспорта». Горький, 1983.