Файл: Расчет приводного вала ленточного конвейера.docx

Расчетное усилие S для приводного вала конвейера определяется по формуле

, (1)

где - натяжение в набегающей на приводной барабан ветви ленты, – натяжение на сбегающей ветви. Они измеряются в Н.

В конвейерах, как правило, верхние грузовые ветви ленты являются набегающими на приводной барабан, а нижние холостые – сбегающими.

При известном вращающем моменте Т на приводном валу усилия и можно определить, решая систему уравнений:

(2)

где – вращающий момент на приводном валу, измеряется в Н∙м, – диаметр барабана в мм, – коэффициент, зависящий от типа конвейера.

Для ленточного конвейера с чугунным или стальным барабаном значения коэффициента равны:

1,44 – при очень влажной атмосфере,

2,08 – при влажной атмосфере,

3,00 – при сухой атмосфере.

Консольными нагрузками для приводного вала являются:

1. 
   сила от муфты при соединении выходного вала редуктора с приводным валом посредством компенсирующей муфты,
   
2. 
   – консольная сила от цепной передачи при ее установке между редуктором и приводным валом,
   
3. 
   – окружное усилие,
   
4. 
   – радиальное усилие,
   
5. 
   – осевое усилие.
   

Усилие определяется по зависимости

---

, (3)

где - окружное усилие в муфте, измеряемое в Н, определяется по формуле

, (4)

здесь – расчетный крутящий момент на муфте в Н∙мм, – диаметр муфты.

При установке между редуктором и приводным валом компенсирующей муфты сила , создаваемая ею, принимается в качестве силы неопределенного направления. Поэтому для приводного вала отдельно рассматривается нагружение (рис. 4 а), б)), определяются реакции опор и , а также строится эпюра изгибающего момента от данной силы. Тогда для наихудшего случая результирующая реакция наиболее нагруженной опоры, например А равна и результирующий изгибающий момент в соответствующем опасном сечении вала равен .

После этого проводится проверочный расчет шпоночного соединения на смятие, по динамической грузоподъемности проверяется предварительно выбранный радиальный сферический двухрядный шарикоподшипник наиболее нагруженной опоры и в опасном сечении выполняется проверочный расчет вала на сопротивление усталости.

На валах устанавливают вращающие детали: зубчатые колеса, шкивы, звездочки и т.д. Вал передает вращающий момент и поддерживает сидящие на нем детали, поэтому работает на кручение и изгиб. Валы должны быть прочными, жесткими, упругими и хорошо обрабатываться. Их изготовляют из углеродистых и легированных сталей. Валы при работе испытывают циклически изменяющиеся напряжения. Основными критериями работоспособности валов является усталостная прочность, жесткость и виброустойчивость. Прочность – способность детали сопротивляться разрушению (при хрупких материалах, например чугун) или возникновению пластичных деформаций (при пластичных материалах, например сталь) под действием приложенных к ней нагрузок. Жесткость – способность детали сопротивляться изменению ее размеров и формы под действием нагрузки. Недостаточная изгибная жесткость валов нарушает надежную работу передач и приводит к снижению работоспособности механизма. Виброустойчивость - способность детали или конструкции работать в заданном диапазоне режимов без недопускаемых колебаний. Вибрация валов снижает качество работы механизма, создает шум, уменьшает долговечность подшипников и передач.

---

1.4 Очистители ленточных конвейеров

«Для обеспечения нормальной работы конвейера и повышения срока службы ленты необходима очистка поверхности ленты и барабанов от налипших частиц транспортируемого груза. В ленточных конвейерах применяются следующие очистительные устройства: скребковые, щеточные, роликовые, вибрационные, гидравлические, пневматические и комбинированные.



Рис. 5. Скребковое очистительное устройство конвейерного типа: 1 – скребок; 2 – цепь. [15]

Скребковые очистители широко применяются для слабо налипающих сыпучих грузов. Они наиболее просты, долговечны и легко могут быть заменены при износе. Скребки выполняются из металла, пластмассы и эластичных материалов, например протекторной резины.

Щеточные очистители применяются для очистки сыпучих слабо налипающих грузов. Для обеспечения более качественной очистки их применяют в комбинации со скребками грубой очистки.

Вибрационные очистители без вибратора и с вибратором применяются для очистки ленты от сыпучих материалов, легко отделяются от ленты при встряхивании ( сухой песок, уголь и т.п.).

Гидравлические и пневматические очистители основаны на смывании или сдувании частиц, налипших на ленту. Они устанавливаются на нерабочей ветви ленты вблизи приводного барабана и применяются главным образом в комбинации со скребковыми, щеточными и роликовыми устройствами, образуя комбинированный метод очистки ленты.» [15, с.141].

2. Расчет приводного вала ленточного конвейера

2.1 Исходные данные

Вариант 4.

1. 
   Частота вращения приводного вала n =60 об/мин.
   
2. 
   Вращающий момент на приводном валу Т =940 Н∙м.
   
3. 
   Диаметр барабана D_б = 600 мм.
   
4. 
   Для соединения выходного вала редуктора с приводным валом принята цепная муфта, передающая максимальный крутящий момент 1400 Н∙м. Расчетный крутящий момент на муфте Т_р = 1120,6 Н∙м.
   
5. 
   Расчетный срок службы [L_h] = 30000 ч.
   

2.2 Предварительный расчёт приводного вала

Предварительный расчет валов ведем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.

Диаметр выходного конца приводного вала определяется по формуле([2], 8.16):
, (5)

где – допускаемое напряжение на кручение, МПа;

---

.

Получаем:



Принимаем .

Диаметр вала под уплотнением

; (6)



Принимаем .

Диаметр вала под подшипники .

Диаметр вала для упора подшипников

; (7)



Принимаем .

Диаметр вала в зоне посадки ступицы барабана .

Величины t и r принимаем по ([5], с.42): , , .

2.3 Определение усилий

Величину F_м определим по зависимостям (4) и (3), где :

,



Принимаем .

Расчетное усилие S определяем по формуле (1), а усилия и определяются из системы уравнений (2), коэффициент :

;

;

;

;

;

2.4 Определение опорных реакций, возникающих в подшипниковых узлах приводного вала и проверка долговечности подшипников

Схема нагружения приводного вала представлена на рисунках 3а и 4а.

---

Пусть заданы расстояния: а=162 мм, b=160 мм, с=410 мм, d=160 мм.

Определяем опорные реакции от действия усилия S (рис. 4а):

;

;



;

;



.



Рис. 6 Cхема нагружение приводного вала

Определяем опорные реакции от действия усилия F_м (рис. 6):

;

;







Проверка:



0 = 0

Подбор подшипников осуществляется по наиболее нагруженной опоре.

;



Для установки на приводной вал принимаем шариковые радиальные сферические двухрядные подшипники средней серии 1315, имеющие следующую характеристику:

d = 75 мм; D = 160 мм; В = 37 мм; С = 80 кН; С₀ = 40,5 кН.

Номинальная долговечность подшипника, млн. об., определяется по формуле ([2],9.1)

, (8)

где – динамическая грузоподьемность подшипника, кН;

- эквивалентная нагрузка, кН;

– показатель степени; для шариковых подшипников .

Номинальная долговечность подшипника в часах определяется по формуле ([2], 9.2):

---