Расчет и конструирование конвейеров

В. Ф. Константинов






        РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КОНВЕЙЕРОВ



Учебно-методическое пособие




























Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2023

УДК 621.86
ББК 39.9
     К65


Рецензенты:
доктор технических наук, профессор (ООО «Кудесник», г. Москва) ШимковичДмитрий Григорьевич;
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры проектирования объектов лесного комплекса Мытищинского филиала МГТУ им. Н. Э. Баумана Подрубалов Максим Валерьевич




     Константинов, В. Ф.
К65 Расчет и конструирование конвейеров : учебно-методическое пособие / В. Ф. Константинов. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. -112 с. : ил., табл.
          ISBN 978-5-9729-1145-5

           Изложен материал для выполнения курсовой работы по дисциплине «Подъемно-транспортные машины». Даны примеры расчетов ленточных и цепных конвейеров, выбора электродвигателя, стандартного редуктора, муфт и др. Приводится минимум справочных данных и конструкций узлов, необходимых для выполнения очередного этапа проектирования.
          Для студентов высшего и среднего специального образования.

УДК 621.86
ББК 39.9













ISBN 978-5-9729-1145-5

© Константинов В. Ф., 2023
      © Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
                            © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023

            ОГЛАВЛЕНИЕ



ПРЕДИСЛОВИЕ......................................................... 5
1. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА В ЛЕСНОМ КОМПЛЕКСЕ... 8
   1.1. Характеристика перемещаемых грузов................... 8
   Вопросыдлясамоконтроля................................... 10
2. ЛЕНТОЧНЫЕ КОНВЕЙЕРЫ...................................... 11
   2.1. Назначение и устройство............................. 11
   2.2. Основные узлы ленточных конвейеров.................. 13
   2.3. Расчет ленточных конвейеров......................... 19
   2.3.1. Методика расчета основных параметров ленточного конвейера. 19
   2.3.2. Пример расчета основных параметров ленточного конвейера... 30
   Вопросыдлясамоконтроля................................... 36
3. ЦЕПНЫЕ КОНВЕЙЕРЫ......................................... 37
   3.1. Назначение и устройство............................. 37
   3.2. Основные узлы цепных конвейеров..................... 38
   3.3. Расчет ленточных конвейеров......................... 42
   3.3.1. Методика расчета основных параметров для цепных конвейеров  42
   3.3.2. Пример расчета основных параметров для цепных конвейеров.. 50
   Вопросыдлясамоконтроля................................... 56
4. СКРЕБКОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ..................................... 57
   4.1. Назначение и устройство скребковых конвейеров....... 57
   4.2. Расчет скребковых конвейеров........................ 58
   4.2.1. Методика расчета основных параметров скребковых конвейеров .... 58
   4.2.2. Пример расчета скребкового конвейерадля транспортирования щепы..................................................... 60
   Вопросы для самоконтроля................................. 64
5. ПЛАСТИНЧАТЫЕ КОНВЕЙЕРЫ................................... 65
   5.1. Назначение и устройство пластинчатых конвейеров..... 65
   5.2. Расчет пластинчатого конвейера...................... 66
   5.2.1. Особенности расчета пластинчатого конвейера....... 66
   5.2.2. Пример расчета пластинчатого конвейер для транспортирования опилок................................................... 68
   Вопросыдлясамоконтроля................................... 70

3

6. ЗАЩИТА КУРСОВОЙ РАБОТЫ.................................... 71
   Вопросы для самостоятельной подготовки к защите курсовой работы. 73
ЛИТЕРАТУРА................................................... 75
ПРИЛОЖЕНИЯ................................................... 76
   Приложение 1. Характеристики электродвигателей трехфазных асинхронных короткозамкнутых серии АИР.................... 76
   Приложение 2. Редукторы зубчатые горизонтальные........... 78
   Приложение 3. Муфты упругие втулочно-пальцевые (МУВП)..... 81
   Приложение 4. Муфты фрикционные........................... 82
   Приложение 5. Шарикоподшипники радиальные сферические двухрядные 83
   Приложение 6. Конструкции крышек подшипников.............. 84
   Приложение 7. Корпуса для установки подшипников качения... 85
   Приложение 8. Крышки торцовые с манжетными уплотнениями......... 86
   Приложение^ Уплотнениерезиновымиманжетами................. 87
   Приложение 10. Кольца пружинные для установки подшипников. 88
   Приложение 11. Шайбы косые................................ 89
   Приложение 12. Швеллеры стальные горячекатаные.............89
   Приложение 13. Пример конструкции подшипниковых опор вала. 91
   Приложение 14. Натяжные устройства........................ 92
   Приложение 15. Цепи пластинчатые.......................... 95
   Приложение 16. Цепи тяговые............................... 96
   Приложение 17. Звездочки для тяговых цепей................ 99
   Приложение 18. Винтовые натяжные устройства цепного конвейера... 101
   Приложение 19. Компоновка привода на раме................ 102
   Приложение 20. Конструктивное исполнение................. 103
   Приложение 21. Конструктивное исполнение................. 105
   Приложение 22. Шпонки призматические..................... 108
   Приложение 23. Коэффициенты трения некоторых материалов......... 109

4

            ПРЕДИСЛОВИЕ



     Настоящее учебно-методическое пособие разработано в помощь студентам при выполнении курсовой работы по дисциплине «Подъемно-транспортные машины и механизмы лесопромышленного комплекса».
     Цели учебно-методического пособия - помочь студенту выполнить курсовую работу, изложить в удобной и понятной форме учебный материал для закрепления теоретических и практических знаний, способствовать приобретению компетенций, необходимых для самостоятельного решения сложных технических задач, связанных с изучением методик конструктивного расчета конвейеров.
     Критерии достижения указанных целей - усвоение обучающимися методов расчета при проектировании деталей и узлов грузоподъемных и транспортных машин, разработка проектной и технической документации.
     Данное пособие состоит из пяти глав, в которых изложена методика и приведены примеры расчетов ленточных, скребковых и цепных конвейеров, применяемых на деревообрабатывающих предприятиях с учетом конструктивных особенностей узлов этих механизмов, а также приложения с необходимыми для расчета справочными данными.
     Для закрепления знаний, полученных при изучении теоретического курса, и приобретения практических навыков расчета и конструирования подъемнотранспортного оборудования студентом будет выполнена курсовая работа по транспортирующим машинам.
     Курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки и графического материала. Расчетно-пояснительная записка курсовой работы включает в себя титульный лист, задание на курсовую работу, содержание, введение, расчетную часть, заключение и список использованной литературы.
     При оформлении обучающимся необходимо руководствоваться требованиями, предъявляемыми к курсовым работам, изложенным в положении «О порядке подготовки и защиты выпускной квалификационной работы сту

5

дентов МГТУ им. Н. Э. Баумана, обучающимся по основным образовательным программам бакалавриата».
     Пояснительная записка должна иметь объем не менее 20-25 страниц машинописного текста и включать в себя расчеты всех основных деталей и узлов, входящих в курсовую работу. При этом расчеты необходимо выполнять с применением персонального компьютера с оптимизацией параметров конструкции. Выбор оптимального варианта должен выполнять сам студент под руководством ведущего преподавателя.
     В процессе выполнения курсовой работы студенты должны освоить единство конструктивных, технологических и экономических решений, компромиссный характер параметров конструкции любой машины, а также уяснить возможность многовариантности конструктивных решений, как отдельных узлов, так и машин в целом.
     Графическая часть курсовой работы предусматривает выполнение чертежей и схем форматов А4 и А1, охватывающих общий вид конструкции привода конвейера для транспортирования лесных грузов.
     Под проектированием подразумевается самостоятельная работа студента под руководством преподавателя. В соответствии с этим кафедрой «Технология и оборудование лесопромышленного производства» составлены индивидуальные задания и подготовленые руководящие указания по выполнению курсовой работы с примерами расчета некоторых элементов подъемно-транспортного оборудования (не целых конструкций, позволяющих копирование).
     В проектируемых объектах должен быть максимально широко охвачен теоретический курс, а также в наибольшей степени использованы знания, полученные на лабораторных и практических занятиях.
     В учебно-методическом пособии последовательно рассмотрены все темы, по которым выполняют курсовую работу:
     •  Проектирование механизма подъема стационарного стрелового крана;
     •       Проектирование передвижной лебедки с ленточной фрикционной муфтой;

6

     •  Проектирование привода ленточного конвейера;
     •  Проектирование привода двухцепного продольного конвейера;
     •  Проектирование привода поперечного многоцепного конвейера.
     В заданиях предусмотрено применение важнейших и наиболее распространенных типов деталей подъемно-транспортирующих устройств, таких как детали передач, детали подшипниковых узлов, муфты, корпусные детали и т.д.
     В заключении необходимо логически и последовательно изложить выводы и предложения. Они должны быть краткими и четкими, давать исчерпывающее представление о содержании, значимости и обоснованности выбранного решения при выполнении курсовой работы.
     В список литературы следует включить использованные при выполнении курсовой работы тематические литературные источники в количестве 3-5 наименований.

7

            1. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
            В ЛЕСНОМ КОМПЛЕКСЕ



        1.1. Характеристика перемещаемых грузов

     Предприятия лесного комплекса осуществляют в процессе производственной деятельности огромные по масштабам переместительные операции с лесными грузами. Для перемещения в горизонтальном или наклонном направлении сыпучих и штучных грузов, а также для межоперационного транспортирования полуфабрикатов и изделий при серийном производстве служат ленточные, цепные и скребковые конвейеры, относящиеся к транспортирующим машинам непрерывного действия.
     Транспортирующие машины и устройства служат для перемещения грузов непрерывным потоком как на малые, так и на значительные расстояния (до 250 м). Все транспортирующие машины можно разделить надве группы:
     1) с гибким тяговым органом (ленточные и цепные конвейеры, элеваторы);
     2)      без тягового органа (винтовые конвейеры, гравитационные, пневматические и гидравлические транспортные устройств).
     В зависимости от вида груза грузовой поток представляет собой отдельные штучные грузы или сплошной поток насыпных грузов. Штучные грузы характеризуются формой, размерами, единичной массой. Насыпные грузы характеризуются плотностью, углом естественного откоса, коэффициентом трения, влажностью и т. д.
     Углом естественного откоса ф насыпного груза называют угол, образованный боковой поверхностью свободно насыпанного на горизонтальную поверхность материала. При движении материала значение ф уменьшается приблизительно на 30-50 %.


8

Рис. 1.1. Поперечное сечение насыпного груза

Таблица 1.1

Свойства насыпных грузов

                   Насыпная плотность Угол естественного откоса,  
       Груз             р, кг/м3                град.             
                                      в покое ф   в движении ф1  
Гравий                 1500-2000         45            30        
Земля сухая рыхлая     1100-1600         45            30        
Зола сухая              400-720          50            40        
Опилки древесные        160-320          38            15        
Песок сухой            1400-1650         45            35        
Торф сухой               330400          45            32        
Цемент                 1000-1800         40            30        
Шлак                    600-1000         50            35        
Щепа древесная          250-380          50            40        
Уголь каменный          600-780          50            35        
бурый                                                            

     Основная эксплуатационная характеристика конвейеров - объемная Поб или массовая Пм производительность. Величины для насыпных грузов связаны между собой зависимостью
Пм =р-ПОб,                         (1.1)
где р - плотность груза, кг/м³.
     Производительность конвейера вычисляют следующим образом:
     1)  при перемещении насыпных грузов сплошным потоком:
     • объемная Поб = 3600 • F ■ v;                               (1.2)


9

• по массе Пм = 3600 • F -v -р;    (1.3)
• по массе Пм = 3600 • qгр - v;    (1.4)
2) при перемещении штучных грузов:      
• штучная Пшт = 3600 • v/a;        (1.5)
• по массе Пм = 3600 • G0 • v/a;   (1.6)
• объемная Поб = 3600 • G 0 • v/a, (1.7)

где F - площадь поперечного сечения насыпного груза; v - скорость движения конвейера; qгр - средняя погонная масса груза на ленте; Gо - масса единичного груза на конвейере; а - средний шаг укладки штучных грузов на конвейере; Vо - объем единичного груза на конвейере.


Вопросы для самоконтроля

     1. Для чего служат транспортирующие устройства и машины?
     2. Назовите основные группы транспортирующих машин.
     3. Грузы каких видов перевозят с помощью транспортирующих машин?
     4. По каким основным параметрам характеризуют перевозимые грузы?
     5. Что является основной эксплуатационной характеристикой конвейера?

10

            2. ЛЕНТОЧНЫЕ КОНВЕЙЕРЫ



        2.1. Назначение и устройство


     Ленточные конвейеры являются наиболее распространенными машинами непрерывного транспорта и имеют тяговый орган, выполненный в виде бесконечной ленты, которая одновременно выполняет функцию несущего элемента конвейера.


Рис. 2.1. Ленточный передвижной конвейер: 1 - рама;
2 - натяжной барабан; 3 - приводной барабан; 4 - прорезиненная лента;
5 - поддерживающие ролики; 6 - бункер загрузочный

     Достоинства ленточных конвейеров - высокая производительность, возможность перемещения грузов на значительные расстояния, малая масса, надежность и удобство в работе, экономичность.
     В деревообрабатывающей промышленности ленточные конвейеры применяют как для транспортирования штучных (заготовки, доски, древесностружечные плиты и т. д.), так и насыпных (опилки, стружки, щепа) грузов. Конвейеры бывают передвижные (рис. 2.1) и стационарные (рис. 2.2), горизонтальные и наклонные (угол наклона конвейера не должен превышать 20°).


11

Рис. 2.2. Ленточный стационарный конвейер: а - общий вид конвейера; б - разрез по роликоопоре;
1 - натяжной груз; 2 - блок; 3 - загрузочная воронка; 4 - лента; 5 - ролики;
6 - приводной барабан; 7 - разгрузочная воронка; 8 - привод;
9 - очиститель ленты; 10 - рама; 11 - дефлекторный ролик;
12 - обратная ветвь ленты; 13 - поддерживающий ролик

     Для штучных грузов используют конвейеры с плоской лентой, для насыпных грузов - преимущественно с желобчатой (см. рис. 2.2).
     Транспортируемый груз засыпают на верхнюю грузонесущую ветвь через загрузочную воронку. Нижняя ветвь конвейера является холостой (возвратной). Груз выгружают через приводной барабан или с помощью плужковых или барабанных разгружателей, устанавливаемых в заданных местах конвейера.
     Если конвейер имеет сложную трассу, т. е. включает в себя наклонные и горизонтальные участки, то в точках перегиба ленты устанавливают отклоняющие барабаны или специальные батареи отклоняющих роликов.
     Основные недостатки ленточных конвейеров - высокая стоимость, сравнительно низкая долговечность конвейерной ленты, потери при транспортировании насыпных грузов путем распыления и рассыпания.

12