Расчет ковшового элеватора и выбор его основных элементов

Курсовая работа Механическое оборудование

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА “МАШИНОВЕДЕНИЯ И ДЕТАЛИ МАШИН”

Курсовая работа

Механическое оборудование

РАСЧЁТ КОВШОВОГО ЭЛЕВАТОРА И ВЫБОР ЕГО ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Пояснительная записка

2906. МО 04 КР. 00000 ПЗ

Проект выполнил:

студент гр. СТ-01-2 Камалетдинов С.В.

Руководитель:

к. т. н., доцент Ильин И.Д.

Братск 2004

СОДЕРЖАНИЕ

<

  1. КОВШОВЫЙ ЭЛЕВАТОР 3

    1. Основные типы и область применения 3

    2. Способы наполнения и разгрузки ковшей 5

    3. Элементы элеваторов 7

      1. Ковши 7

      2. Тяговый элемент 9

      3. Привод 11

      4. Натяжное устройство 12

  2. Расчет транспортирующей машины 14

    1. Предварительный расчет элеватора 14

    2. Уточненный тяговый расчет элеватора методом обхода по контуру 16

Заключение 20

Спецификация 21

Список используемых источников 22

Введение

В данной курсовой работе производится расчет ковшового элеватора и выбор его основных элементов. Расчет состоит из предварительного и уточненного (проверочного) тягового, который производится методом обхода по контуру. Выбор основных элементов включает в себя выбор: двигателя, редуктора, соединительной муфты и тормоза.

<

Основные типы и область применения

Элеватор (лат. elevator, буквально — поднимающий, от elevo — поднимаю), машина непрерывного действия, транспортирующая грузы в вертикальном или наклонном направлениях. Различают элеваторы ковшовые, полочные, люлечные. Ковшовые элеваторы предназначены для подъёма по вертикали или крутому наклону (более 60°) насыпных грузов (пылевидных, зернистых, кусковых), полочные и люлечные элеваторы — для вертикального подъёма штучных грузов (деталей, мешков, ящиков и т. п.) с промежуточной погрузкой-разгрузкой. Ковшовые элеваторы используются в металлургии, машиностроении, химическом и пищевом производствах, на обогатительных фабриках и зернохранилищах, а полочные и люлечные — на предприятиях различных отраслей промышленности, базах, в магазинах, а также на складах, в том числе в виде подвижных стеллажей для хранения и выдачи изделий.

Ковшовый элеваторы представляет собой замкнутое полотно с тяговым органом, огибающим приводной и натяжной барабаны (звёздочки), и прикрепленными к нему ковшами. Несущей и ограждающей частью элеватора является стальной сварной кожух с загрузочным и разгрузочным патрубками. Привод имеет электродвигатель, редуктор, муфты и останов, предотвращающий обратное движение полотна. На элеваторах применяется винтовое или грузовое натяжное устройство. Скорость движения полотна тихоходных элеваторов до 1 м/сек, быстроходных до 4 м/сек. Подача ковшовых элеваторов 5—500 м3/ч, высота подъёма Н не превышает 60 м. Основными параметрами ковшовых элеваторов являются ширина ВК, высота h, вылет А, полезная (до кромки передней стенки) вместимость ковша и расстояние (шаг) между ковшами aк. Быстроходные элеваторы имеют расставленные глубокие и мелкие ковши, для которых aк = (2,5—3) h, a в качестве тягового органа — конвейерную резинотканевую ленту или короткозвенную цепь. На тихоходных элеваторах применяются сомкнутые (ak = h) с бортовыми направляющими остроугольные и со скруглённым днищем ковши, прикрепленные боковыми стенками к двум тяговым цепям.

Полочный элеватор имеет 2 вертикальные пластинчатые втулочные цепи, огибающие верхние тяговые и нижние натяжные звёздочки. К цепям жестко прикреплены захваты-полки, соответствующие форме и размерам груза. Загрузка полок производится вручную или автоматически с гребенчатого стола, а разгрузка в верхней части нисходящей ветви — при опрокидывании полок. Скорость движения цепей полочного элеватора 0,2—0,3 м/сек.

Люлечный элеватор отличается от полочного способом крепления рабочего органа — люльки, которая благодаря шарнирному подвесу на всех участках трассы сохраняет горизонтальное положение днища. Загрузка люлечных элеваторов производится на восходящей, а разгрузка — на нисходящей ветви. Скорость движения полотна 0,2—0,3 м/сек.

<

<>

Способы наполнения и разгрузки ковшей

Наполнение (загрузка) ковшей про­изводится либо зачерпыванием груза из нижней части кожуха элеватора (см. рис. 2, а), либо засыпанием груза в ковши (см. рис. 2, б). Практически ковши наполняют тем и другим спосо­бом одновременно при преимуществен­ном преобладании одного из них. На­полнение ковшей зачерпыванием приме­няется в ленточных и цепных элевато­рах с расставленными ковшами при транспортировании сухих хорошо сыпу­чих, пылевидных и мелкокусковых насы­пных грузов (например, угольной пыли, фрезерного торфа, зерна, цемента, зе­мли, песка, опилок, дробленого угля, фосфоритной муки и т. п.), черпание ко­торых не создает значительных сопро­тивлений и может происходить при по­вышенной скорости движения ковшей (0,8-4 м/с).

Крупнокусковые и абразивные грузы (гравий, руда, кусковой уголь и т. п.) черпать ковшом со дна кожуха затруднительно, так как вследствие больших сопротивлений возможен отрыв ковшей и даже обрыв тягового элемента. На­полнение ковшей крупнокусковыми и абразивными грузами производится непосредственно засыпанием их в ков­ши. Применение этого способа возмож­но только при непрерывном, сомкнутом расположении ковшей (что не позволяет грузу просыпаться между ковшами) и при пониженных скоростях движения (не более 4 м/с), так как при повышен­ной скорости ковши плохо заполняются и отбрасывают груз.

Рисунок 2 Схема загрузки, разгрузки и расположения ковшей элеватора

<>

<

Центробежную разгрузку применяют для быстроходных (преимущественно ленточных, реже — цепных) элеваторов с расставленными ковшами при транс­портировании легкосыпучих пыле­видных, зернистых и мелкокусковых на­сыпных грузов. Скорость движения ков­шей элеваторов принимают обычно 1—4 м/с. Расстояние между ковшами в быстроходных элеваторах выбирают таким, чтобы выброшенные из ковша частицы груза не попадали на впереди идущий ковш.

Свободная самотечная разгрузка (см. рис. 2, в) характеризуется дополни­тельным отклонением ковша, обеспечи­вающим свободное высыпание груза под действием силы тяжести. Этот вид разгрузки применяют для плохосыпучих влажных, хлопьеобразных и мокрых грузов (например, угольной пыли, мела, различных химикатов, мокрой золы, опилок и т. п.).

В вертикальных элеваторах свободная самотечная разгрузка обеспечивается путем отклонения обратной ветви на дополнительных направляющих звез­дочках, роликовых батареях (редко) или направляющих шинах, устанавливаемых в двух цепных элеваторах с боковым креплением цепей к расставленным и сомкнутым ковшам. В одно цепных элеваторах такое отклонение обратной ветви возможно только для специально­го исполнения при двухрядном консоль­ном креплении ковшей (параллельными рядами справа и слева от цепи) боковы­ми стенками к звеньям центрально рас­положенной цепи, свободной для заце­пления (и отклонения) с наружной и внутренней сторон.

В наклонных элеваторах свободная самотечная разгрузка обеспечивается наклонным положением самого элева­тора, поэтому иногда для отклонения ковшей вертикальные элеваторы делают с наклонной верхней частью. Однако это приводит к значительным дополни­тельным сопротивлениям и ускоренно­му изнашиванию цепи и направляющих шин.

Свободную самотечную разгрузку имеют специальные двух цепные элева­торы с центральной внутренней разгруз­кой ковшей (см. рис. 2, г). Разгрузка производится при пониженной скорости движения ковшей (0,6 — 0,8 м/с).

Самотечная направленная разгрузка (см. рис. 2, б) характерна для верти­кальных и наклонных элеваторов (лен­точных и цепных) с непрерывным сомк­нутым (чешуйчатым) расположением ковшей. При огибании верхнего бараба­на груз высыпается, из ковша под дей­ствием силы тяжести на заднюю стенку предыдущего ковша и направляется ею и боковыми бортами ковша в разгру­зочный патрубок элеватора. Этот спо­соб разгрузки применяют в тихоходных элеваторах при скорости движения ков­ша 0,4 — 0,8 м/с для транспортирования кусковых, тяжелых, абразивных и мало­абразивных грузов (гравий, руда, шлак, крупнокусковой уголь и т. П.), а также хрупких грузов (торф, древесный уголь, кокс и т. п.), измельчение которых понижает их качество.

Элементы элеваторов

Ковши. Основные параметры ковша — геометрические размеры (ширина В, вылет L и высота Я) и объем. Кон­струкция (тип) ковша определяется свойствами транспортируемого груза и способами загрузки и разгрузки ковшей. ГОСТ 2036 — 77 для вертикальных элеваторов предусмотрены четыре типа ковшей: глубокие (рис. 3, а), мелкие (рис. 3, б) со скругленным (цилиндрическим) днищем и ковши с бортовыми <

Глубокие ковши (рис. 3, а) имеют пологий обрез передней кромки и повы­шенную глубину; применяют их для су­хих, легкосыпучих пылевидных, зер­нистых и <

Мелкие ковши (рис. 3, б) имеют крутой обрез передней кромки и малую глубину, что способствует лучшему опо­рожнению при разгрузке, поэтому их применяют для транспортирования влажных и слеживающихся плохосыпучих пылевидных, зернистых и мелкоку­сковых насыпных грузов.

Наличие цилиндрического днища у глубоких и мелких ковшей также спо­собствует их лучшему опорожнению и уменьшает возможность прилипания частиц груза к днищу.

Известен опыт применения попере­менно по секциям расставленных ков­шей с дном и без дна для обеспечения лучшей разгрузки ковшей при транспор­тировании плохосыпучих грузов. В сек­ции два-три ковша не имеют сомкнуто­го дна, затем идет стандартный ковш со сплошным дном и т. д. На вертикали в ковше без дна груз удерживается си­лами внутреннего сцепления своих ча­стиц и страхуется ковшом со сплошным дном, а на разгрузке — полностью вы­гружается.

Рисунок 3 Схема ковшей вертикальных ковшовых элеваторов и их креплений к тяговому элементу

< >

Глубокие и мелкие ковши применяют только на элеваторах с расставленными <

Ковши с бортовыми направляющими и остроугольным днищем (рис, 3, в) применяют на тихоходных цепных эле­ваторах для транспортирования самых различных насыпных грузов — пылевидных, зернистых и кусковых. Для ков­шей с бортовыми направляющими лю­бого типа характерно только сомкнутое расположение на цепи или ленте. У <

В зарубежной практике известно при­менение ковшей шириной до 1600 мм.

Тяговый элемент.

Тяговым элементом ковшовых элеваторов служит лента или цепь (одна или две). Применяют ленты конвейерные резинотканевые (ГОСТ 20—76) и резинотросовые такого же ти­па, как для ленточных конвейеров. Ковши крепят к ленте болтами со специальной головкой (рис. 4, а); чтобы головки болтов не мешали про­хождению ленты на барабанах, в задней стенке ковша делают соответствующие углубления. Чтобы исключить скопле­ние частиц груза между задней стенкой ковша и лентой, применяют резиновые прокладки (рис. 5, а) или накладки, привулканизированные к ковшу (рис. 5, б) или ленте (рис. 5, в).

Ширина ленты должна быть на 25—150 мм больше ширины ковша; чис­ло прокладок в ленте определяют из тя­гового расчета, исходя из прочности ленты. Ленты рассчитывают так же, как и ленты ленточных конвейеров, но с учетом их ослабления отверстиями для болтов крепления ковшей.

Если для соединения ленты исполь­зуют металлические элементы (коэффи­циент прочности стыка Кст = 0,4 -=- 0,5 то такой стык получается рав­нопрочным по сечению, ослабленному креплением ковшей, и тогда дополни­тельного учета ослабления не требуется.

Для надежного крепления ковшей лента должна иметь не менее четырех прокладок.

Рисунок 4 Крепление ковшей

<>

<

Резинотросовые ленты при­меняют на элеваторах большой высоты с широкими ковшами. Известно также использование проволочных шарнирно-звеньевых лент, главным образом для элеваторов, транспортирующих горячие грузы.

Чаще всего применяют пластинчатые, втулочные, роликовые и катковые (по­следние преимущественно для на­клонных элеваторов с поддерживаемой ветвью) цепи по ГОСТ 588 — 81 с шагом 100 — 630 мм и сварные круглозвенные из круглой стали диаметром 16 — 28 мм по ГОСТ 2319 — 70 с термической обра­боткой звеньев. Выбор типа цепи (пла­стинчатой или круглозвенной) обусло­вливается главным образом характери­стикой груза. При транспортировании пылевидных и зернистых абразивных грузов, а также грузов химической про­мышленности, вызывающих коррозию металла, в стандартных пластинчатых цепях возможны засорение шарниров и потеря их подвижности. Для исключе­ния этого увеличивают зазоры между валиком и втулкой цепи до 0,4—0,6 мм, подвергают их нитроцементации, дово­дя поверхностную твердость до HRC 58-62.

Круглозвенные цепи имеют открытый шарнир, и наличие указанных грузов не препятствует подвижности шарниров (частицы груза не удерживаются в них), но вызывает их заметный износ. Для уменьшения износа применяют поверх­ностную термообработку звеньев на глубину 2 мм до твердости HRC 55 — 60.

Элеваторы с термически обработанными круглозвенными цепями с центробежной и центробежно-самотечной раз­грузкой нашли широкое применение для транспортирования пылевидных грузов.

Цепи к ковшам крепят при помощи уголков или фасонных звеньев на бол­тах или заклепках. При ширине ковшей до 250 мм применяют одну тяговую цепь с центральным креплением к за­дней стенке ковша (рис. 4, б), а при ширине 320 мм и выше — две тяговые цепи, присоединяемые к задней или к боковым (рис. 4, в) стенкам ковшей.

Выбор ленты или цепи для элеватора обусловливается его производитель­ностью, высотой подъема и характери­стикой груза. Резинотканевая лента по сравнению с цепью имеет большую ско­рость и меньше изнашивается при транспортировании абразивных грузов, однако для нее характерны меньшие тя­говое усилие и прочность крепления ковшей. Поэтому ленты применяют преимущественно в быстроходных эле­ваторах для транспортирования пыле­видных, порошкообразных и мелкоку­сковых насыпных грузов малой и сред­ней плотности, которые не оказывают большого сопротивления при загрузке зачерпыванием. Цепи применяют пре­имущественно при большой производи­тельности, значительной высоте подъе­ма, для перемещения тяжелых кусковых, а также горячих грузов, транспортиро­вание которых на резинотканевой ленте недопустимо из-за вредного их воздей­ствия.

Для перемещения абразивных грузов используют, по возможности, лен­точные элеваторы, поскольку цепи в среде абразивных грузов быстро изна­шиваются. Применение резинотросовой ленты позволяет значительно увеличить тяговое усилие и высоту элеватора. Как ленточные, так и цепные элеваторы де­лают с расставленными и сомкнутыми ковшами.

Привод. Привод элеваторов редукторный, размещается в верхней части элеватора. При малой мощности (до 10 кВт) применяют мотор-редукторы.

<

Для ленточных элеваторов диаметр приводного барабана Z>g определяют в зависимости от способа разгрузки ковшей проверяют по числу прокладок i в ленте и в со­<

Натяжное устройство. Применяют винтовое пружинно-винто­вое или грузовое натяжные устройства; последнее может быть с непосред­ственным воздействием груза на вал на­тяжного барабана или звездочки или рычажное. Выбор типа натяжного устройства зависит от типа тягового элемента и привода и высоты элеватора. Элеваторы с круглозвенными цепями снабжают грузовыми устрой­ствами.

Натяжное устройство размещают на валу нижнего барабана (или звездочки) и крепят к боковым стенкам башмака элеватора. Ход натяжного устройства составляет 200—500 мм. Для ленточных элеваторов натяжной барабан выпол­няют с решетчатым ободом для устра­нения налипания на него груза. Натяж­ной барабан (или звездочки) имеет обычно такой же диаметр, как и при­водной.

Кожух. Нижняя часть кожуха («баш­мак») элеватора может быть с высоким и низким расположением загрузочного носка. Высокий носок с днищем под углом 60° к горизонту применяют при транспортировании влажных плохосыпучих грузов, а низкий (с днищем под углом 45°) — для сухих хорошо сыпучих грузов. Для обслужи­вания и ремонта «башмак» имеет в бо­ковых стенках люки с герметичными дверцами. Средние секции кожуха элева­тора изготовляют из листовой стали толщиной 2 — 4 мм и для жесткости окантовывают уголками в продольном направлении и по торцовым сечениям. Высота секций 2 — 2,5 м; соединяют секции друг с другом болтами, для гер­метичности стыков применяют про­кладки.

<

<

Предохранительные устройства. Для предохранения ходовой части элеватора от падения при случайном обрыве цепи или ленты применяют специальные предохранительные устройства: на цепных элеваторах — ловители цепи, на ленточных — соединение ковшей по бо­ковым стенкам стальными канатами,

которые без натяжения свободно распо­лагаются вдоль ленты; при обрыве ленты канаты исключают возможность падения ходовой части. Кроме того, на натяжных барабанах (или звездочках) элеватора устанавливают реле скорости, которое при обрыве тягового элемента выключает электродвигатель привода элеватора.

<

Транспортируемый материал-известь гашеная в порошке

Расчетная производительность (т/ч)-50

Высота подъема (м)-25

Насыпная плотность (т/м3)-0,8

По табл. 12.21 и 12.51 рекомендуется для данного случая ленточный быстроходный элеватор с расставленными глубокими ковшами типа ЛГ с центробежной разгрузкой. Средний коэффициент заполнения ковша