Подъемно-транспортные машины

     3.3 Определение мощности привода  винтового конвейера 

     Мощность  привода винтового конвейера  зависит от угла наклона шнека  и частоты вращения. Энергоемкость  процесса транспортирования растет с повышением частоты вращения винта  и увеличением угла наклона. Повышение  эффективности процесса возможно за счет повышения производительности и совершенствования конструкции  шнека.

     В процессе работы шнека расходуется  мощность на преодоление сопротивлений  на трение груза о желоб; трение груза  о винт; трение в упорном подшипнике; трение в радиальных подшипниках.

     Мощность, необходимая для привода горизонтально  расположенного винтового конвейера, складывается из мощности не перемещение  материала по горизонтали и на вращение рабочего органа.

           N = 0.003П_шL_гω_s + 0,02К₁q_тL_гν_мω_в, кВт                                (37)

     где П_ш – производительность шнека, т/ч;

     L_г – длина транспортирования по горизонтали, м;

     ν_м – скорость движения материала, м/с;

     q_т – погонная масса вращающихся частей, q_т = 80 D_ш, Н/м;

     ω_s – коэффициент, учитывающий сопротивления от перемещения материала винтом в желобе (таблицы 10 [1]);

     К₁ – коэффициент, учитывающий неравномерность вращения винта, принимается равным 0,15;

     ω_в – коэффициент, учитывающий потери в опорах винта (для подшипников качения – 0,08) 

     N = 0.003∙13,2∙18∙1,2 + 0,003∙13,2∙0∙0,02∙0,15∙32∙18∙0,8∙0,08 = 1кВт. 

     Мощность  электродвигателя можно определить по формуле:

           N_дв = , кВт,                                                                      (38)

     где N – мощность на валу винта, кВт;

     η – КПД механизма; η = 0,9. 

     N_дв = = 1,7 кВт. 

     Таблица 10 – Значение коэффициента ω_s

         

     Параметры электродвигателя подбирают по таблицам (приложения 2 и 3 [1]):

     - марка АО41 – 4;

     - N = 9 кВт;

     - n = 1420 мин^-1;

     - масса = 37 кг. 

     3.4 Определение числа подшипников  винта 

     Если  промежуточные подшипники винта  устанавливаются на расстоянии (t_в = 2,5 ÷ 3 м) друг от друга, их количество можно определить по формуле:

           Z = – 1,                                                                                (39)

     где L_ш – длина винта, м;

     t_в – шаг опорных подшипников, м.

     Z =    

     3.5 Определение передаточного числа  редуктора 

           i_ред = ,                                                                                (40) 

     где n_дв – число оборотов двигателя, мин^-1;

     n_ш – число оборотов шнека,мин^-1.

     По  произведенным расчетам подбираем редуктор РЦД – 175:

     - А_с = 250 мм;

     - передаточное число 16;

     - максимально передаваемая мощность  N = 1,7 кВт;

     - число оборотов – 1500 об/мин;

     - режим работы – непрерывный  (Н). 

    4 Расчет основных параметров бункера  и секторного затвора 

Бункеры относятся к вспомогательным  устройствам, которые применяются  в технологических линиях как  транспортирующие механизмы и устройства при комплексной механизации  производственных процессов.

     Бункер  представляет собой емкость, предназначенную  для кратковременного хранения сыпучих  материалов.

     Достоинство бункерных устройств - разгрузка  самотеком.

     Выдача  материала из бункера производится через выпускное устройство, находящиеся  внизу. Выходные устройства бункеров перекрываются  затворами или питателями. Наиболее распространенным затвором является секторный, так как он позволяет производить  удобную регулировку выходной струи  материала.

     Наиболее  распространенным материалом для бункеров служат листовая сталь, железобетон  и дерево. Имеются бункеры, собираемые из проволочной сетки, обтянутой  внутри плотной материей.

     По  конструкции различают простые  и составные. Простые бункеры  бывают призматические, клиновидные, пирамидальные, цилиндрические, конусные и параболоидные.

     Бункеры небольшой вместимости и высоты делают в виде простых. В сельскохозяйственном производстве чаще применяют бункеры  призматической, клиновидной или  цилиндроконической формы. Бункеры  параболической формы наиболее благоприятны для истечения материала, но они  дороже в производстве.

     Сложные бункеры состоят из нескольких простых  бункеров.

     По  назначению различают бункеры:

     - сборочные, или резервные, в  которые груз поступает непрерывно, а выгружается периодически; выполняют  роль накопителей для последующего  обеспечения производства;

     - распределительные, заполняемые  грузом периодически при непрерывной  выгрузке (бункер сеялок, зерноочистительных  машин);

     - погрузочные, или пересыпные, наполняемые  по мере поступления материала  и разгружаемые в зависимости  от вместимости транспортных  средств;

     - хранилища, используемые для хранения  продукта с разгрузкой и загрузкой  по мере необходимости.

     Бункеры различают самостоятельные и  встроенные, а по режиму - непрерывного и периодического действия.

     4.1 Определение объема бункера и  его размеров 

     Вместимость бункера определяется ритмом технологического процесса, вместимостью и частотой подачи транспортных средств. Для гарантии непрерывности процесса устанавливают  дополнительные уравнительные бункеры (компенсаторы).

     Нормальная  эксплуатация бункеров достигается  правильным выбором геометрических параметров: угла наклона стенок и  размера выходного отверстия. Отверстия  для истечения груза подразделяют на круглые, квадратные, прямоугольные  и щелевидные. Они располагаются  в днище или в стенке бункера.

     Процесс истечения грузов из бункеров зависит  от физико-механических свойств, состояния  поверхностей частиц груза и бункера, геометрических размеров и формы  бункера и отверстия.

     В работе бункера различают следующие  стадии истечения груза:

     - заполнение, являющееся начальным  этапом;

     - начало истечения (переходный  период);

     - установившееся истечение при  постоянном и переменном уровне;

     - выгрузка.

     Наибольший  интерес представляет процесс установившегося  истечения, который имеет два  вида - нормальный и гидравлический; при определенных условиях возможен смешанный вид истечения.

     При нормальном истечении движение материала  происходит в пределах определенного  канала, расположенного над выходным отверстием. Весь остальной материал при этом остается в покое. Этот вид  истечения наблюдается у более  связных грузов.

     При гидравлическом истечении весь материал, находящийся в бункере, приходит в движение при начале выгрузки. Питание истечения происходит за счет обрушения материала в зоне над выходным отверстием; эту зону называют объемом обрушения. Такой  вид истечения возможен для грузов с малым коэффициентом внутреннего трения при угле наклона боковых стенок бункера на 5...10% большем угла естественного откоса

     Наибольший  эффект дает при гранулированных  материалах аэрирование, а при связных  и липких – вибрируемое днище 

     Для расчета принимаем пирамидальную  форму бункера (рисунок 8).  

       

     1 – корпус; 2 – течка (загрузочное  отверстие); 3 – рукоятка для открывания  затвора; 4 – секторный затвор 

     Рисунок 8 – бункер для материала 

     Запас материала в бункере должен быть таким, чтобы обеспечить работу предприятия  на случай временной, непредусмотренной  остановки конвейера. Продолжительность  такой остановки обычно принимают  не более двух часов. 

     Объем бункера: 

           V_б = , м³,                                                                      (41) 

     где П_т – производительность ленточного конвейера, т/ч;

     t_з – время запаса, ч; t_з = 2ч;

     γ – объемная масса материала, т/м³.

     V_б = = 205 м³.

     Габаритные  размеры бункера при известной  высоте можно определить, приняв форму  бункера в плане квадратной:

           V_б = В² ∙ Н, м³                                                                      (42)

     где Н – высота бункера по заданию, м;

     В – размер стороны бункера в  плане, м.

     Из  формулы (42) находим В: 

     В = = = 5 м. 

     Угол  β у основания бункера в  зависимости от материала обычно равен 45^о – 60^о и должен быть не менее угла естественного откоса материала в покое, то есть β > ρ. Исходя из данного выражения, принимаем угол, равным 40⁰. Необходимо помнить, что увеличение угла ведет к уменьшению емкости части бункера.

     Задавшись углом β, определяют высоту пирамидальной  части бункера:

           h₁ = м³                                                                   (43)

     где a – размер одной стороны выходного отверстия, м.

     Форму отверстия в плане обычно принимают  квадратной:  а×а.

     Для порошкообразных и зернистых  сельскохозяйственных материалов (муки, зерна и другого) площадь выходного  отверстия определяют не меньше 0,3 × 0,3 = 0,09 м².

     Принимаем, а = 2R = 2 ∙ 0,5 = 1,0 м, а угол β принимаем равным 40^о. Получаем: 

     h₁ = = 1,5м 

     Сторона разгрузочного отверстия будет  определяться по формуле:

           а = , м.                                                                                (44)

     Таким образом, из формулы (44) выражаем F:

     F = а² = (1,0)² = 1 м². 

     4.2 Определение времени непрерывной  разгрузки полного бункера 

     Время разгрузки полного бункера будет  зависеть от пропускной способности  его выходного отверстия.