Элементы методики расчета и проектирования вертикального четырехцепного конвейера (ВЧК) типа «L» для транспортирования тарно-штучных грузов
УДК 664
Элементы методики расчета и проектирования вертикального четырехцепного конвейера (ВЧК) типа
«L» для транспортирования тарно-штучных грузов
аспирант С.А. Боровский, д.т.н. Пертен Ю.А.
L1
D hг
W h1 wг
D wпф w1 w2
Hгаб hH E
hпф1 hпф
hпф А hг
lг
А А А-А v lпф
dпф dпф
hпф2
С
B l1
l2
d
L
Рис. 1 Размеры ВЧК типа «L».
l1 d
Рис. 2 К определению шага платформ.
Инженерная методика расчета ВЧК имеет ряд особенностей. Шаг платформ определяется исходя из требуемой по техническому заданию производительности конвейера. Он должен быть кратным шагу звеньев тяговой цепи и не быть меньше своего минимального значения (см. рис.2):
π ⋅d
A =h + l + h + min г 1 пф 4
-
δпф
d
+
∆,
где ∆ — запас (∆ =δпф).
Особого внимания заслуживает определение величины l2 .
Предварительно принимается удобное для конструктора значение, например
l2 = 0, 5 м.
Далее вычисляется предварительное и примерное значение длины
одной тяговой
цепи
Lц
=
2 ⋅ (H
+ l1
+ l2 ) +
3⋅π ⋅d
2
.
Lц Затем вычисляется величина A , примерно равная количеству
платформ. Назначив ее ближайшим большим целым числом n, узнаём
реальную длину одной тяговой цепи
L ц
=
A⋅n
.
Далее
определяем
l2 =
Lц - 2 ⋅ (H
+ l1 )
3⋅π ⋅d -
2
.
Эта
величина
не
должна
2
соответствовать ряду нормальных линейных размеров т.к. это ориентировочный размер по горизонтали между осями жестко закрепленного натяжного вала.
Наружная цепь
l1
89
Внутренняя цепь
7
10
7' 8'
H H
4 6
5
3
l2
1 2
4' 6' 5' 1'
3' 2'
Рис. 3 Характерные точки на тяговых контурах и примерный вид эпюр натяжений при расчете на подъем.
Тяговый расчёт конвейера методом «обхода по точкам» проводится для
подъёма или для опускания в зависимости от предстоящего режима работы
конвейера [1]. При подъеме у конвейера более тяжелые условия работы и,
поэтому, реверсивные конвейеры рассчитывают на подъём. В случае
опускания, как правило, электродвигатель не преодолевает окружное тяговое
усилие, а просто обеспечивает работу конвейера в холостом режиме (когда
на платформах нет груза). В тяговом расчете на опускание погонная нагрузка
от веса груза не учитывается.
Валы рассчитывают на прочность и жесткость. Для этого необходимо
знать нагрузки, действующие на вал. В ВЧК наиболее нагруженным является
приводной вал. Ниже показан пример определения сил и ВСФ приводного
вала для случая цилиндрической зубчатой передачи между выходным валом
редуктора и приводным валом конвейера. Сначала все силы приводятся в
центр вала по методу Пуансо. При расчете вал принимают за балку,
лежащую на шарнирных опорах. Балку рассчитывают на изгиб (под
действием систем сил действующих в вертикальной и горизонтальной
плоскостях) и кручение.
Крутящие моменты на приводных звездочках:
M1
=
ϕ1
⋅
(
S' 9
−
S' 10
)
⋅
d
2
,
M2
= ϕ2 ⋅ (S7
−
S8
)
⋅
d
2
.
Реакций опор для горизонтальной плоскости:
R AX
=
S' 10
+
S 7
+
S 8
+
R
+
2
⋅
z 2
R
⋅
z 1
,
+
2⋅
z 3
+
w 1
R = S' + S + S −
R⋅z 1
.
BX 10 7 8 2 ⋅ z + 2 ⋅ z + w
2 31
Для вертикальной плоскости:
R = S' − P −
P⋅z 1
, R = S' +
P⋅z 1
.
AY 9
2 ⋅ z + 2 ⋅ z + w BY 9 2 ⋅ z + 2 ⋅ z + w
2 31
2 31
Значение моментов в характерных точках приводного вала от сил в
горизонтальной плоскости:
M X1 = 0 , M XA = P ⋅ z1 , M X 2 = RBY ⋅ (2 ⋅ z3 + z5 + w1 ) − S9' ⋅ (2 ⋅ z3 + w1) ,
M X 5 = RBY ⋅ z2 , M XB = 0 .
От сил в вертикальной плоскости:
M Y1
=0,
M YA
=
−
R
⋅
z 1
,
M Y2
=
−R ⋅(z 1
+
z )+R 2 AX
⋅
z 2
,
M Y3
=
−R ⋅(z 1
+
z 2
+
z )+ 3
R AX
⋅ (z 2
+
z )− S' 3 10
⋅
z 3
,
M Y4
=
R BX
⋅ (z 2
+ z )− S' 3 10
⋅
z 3
,
M Y5
=
R BX
⋅
z 2
,
M YB
=0.
Общий крутящий момент на валу:
T B
=
2⋅M 1
+ 2⋅M2.
Окружное усилие на зубчатом колесе приводного вала:
2⋅T
P=
B
d,
1
где d1 — делительный диаметр зубчатого колеса.
Радиальное усилие на зубчатом колесе приводного вала [2]:
R ≈ 0, 5 ⋅ P .
d1 P R
S9' S1'0
S8
S7
S9' S7
S8 S1'0
Cилы в вертикальной плоскости RAX
R=0,5P R
S1'0
S7 +S8 S7 +S8
RBX S1'0
1 А2 3 z1 z2 z3
w1
45В z4 z5
Mx
z1 z2 z3
w1
Cилы в горизонтальной плоскости P RAY
z4 z5 RBY
My
S9' S9'
Крутящие моменты
М1 М2
М2 М1
ТВ
ТВ =2М1 +2М2
Рис. 4 Расчетная схема приводного
вала
Mk Тв
Рис. 5 Примерный вид эпюр ВСФ приводного вала
Список литературы
1. Конвейеры: Справочник /Р.А. Волоков, А.Н. Гнутов, В.К. Дьяков и
др. Под общ. ред. Ю.А. Пертена. –Л.: Машиностроение, Ленингр.
отд-ние, 1984.367 с., с ил. 2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3х т.:
Т.2.- 8е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. – М:
Машиностроение, 1999. – 880 с.: ил.
Элементы методики расчета и проектирования вертикального четырехцепного конвейера (ВЧК) типа
«L» для транспортирования тарно-штучных грузов
аспирант С.А. Боровский, д.т.н. Пертен Ю.А.
L1
D hг
W h1 wг
D wпф w1 w2
Hгаб hH E
hпф1 hпф
hпф А hг
lг
А А А-А v lпф
dпф dпф
hпф2
С
B l1
l2
d
L
Рис. 1 Размеры ВЧК типа «L».
l1 d
Рис. 2 К определению шага платформ.
Инженерная методика расчета ВЧК имеет ряд особенностей. Шаг платформ определяется исходя из требуемой по техническому заданию производительности конвейера. Он должен быть кратным шагу звеньев тяговой цепи и не быть меньше своего минимального значения (см. рис.2):
π ⋅d
A =h + l + h + min г 1 пф 4
-
δпф
d
+
∆,
где ∆ — запас (∆ =δпф).
Особого внимания заслуживает определение величины l2 .
Предварительно принимается удобное для конструктора значение, например
l2 = 0, 5 м.
Далее вычисляется предварительное и примерное значение длины
одной тяговой
цепи
Lц
=
2 ⋅ (H
+ l1
+ l2 ) +
3⋅π ⋅d
2
.
Lц Затем вычисляется величина A , примерно равная количеству
платформ. Назначив ее ближайшим большим целым числом n, узнаём
реальную длину одной тяговой цепи
L ц
=
A⋅n
.
Далее
определяем
l2 =
Lц - 2 ⋅ (H
+ l1 )
3⋅π ⋅d -
2
.
Эта
величина
не
должна
2
соответствовать ряду нормальных линейных размеров т.к. это ориентировочный размер по горизонтали между осями жестко закрепленного натяжного вала.
Наружная цепь
l1
89
Внутренняя цепь
7
10
7' 8'
H H
4 6
5
3
l2
1 2
4' 6' 5' 1'
3' 2'
Рис. 3 Характерные точки на тяговых контурах и примерный вид эпюр натяжений при расчете на подъем.
Тяговый расчёт конвейера методом «обхода по точкам» проводится для
подъёма или для опускания в зависимости от предстоящего режима работы
конвейера [1]. При подъеме у конвейера более тяжелые условия работы и,
поэтому, реверсивные конвейеры рассчитывают на подъём. В случае
опускания, как правило, электродвигатель не преодолевает окружное тяговое
усилие, а просто обеспечивает работу конвейера в холостом режиме (когда
на платформах нет груза). В тяговом расчете на опускание погонная нагрузка
от веса груза не учитывается.
Валы рассчитывают на прочность и жесткость. Для этого необходимо
знать нагрузки, действующие на вал. В ВЧК наиболее нагруженным является
приводной вал. Ниже показан пример определения сил и ВСФ приводного
вала для случая цилиндрической зубчатой передачи между выходным валом
редуктора и приводным валом конвейера. Сначала все силы приводятся в
центр вала по методу Пуансо. При расчете вал принимают за балку,
лежащую на шарнирных опорах. Балку рассчитывают на изгиб (под
действием систем сил действующих в вертикальной и горизонтальной
плоскостях) и кручение.
Крутящие моменты на приводных звездочках:
M1
=
ϕ1
⋅
(
S' 9
−
S' 10
)
⋅
d
2
,
M2
= ϕ2 ⋅ (S7
−
S8
)
⋅
d
2
.
Реакций опор для горизонтальной плоскости:
R AX
=
S' 10
+
S 7
+
S 8
+
R
+
2
⋅
z 2
R
⋅
z 1
,
+
2⋅
z 3
+
w 1
R = S' + S + S −
R⋅z 1
.
BX 10 7 8 2 ⋅ z + 2 ⋅ z + w
2 31
Для вертикальной плоскости:
R = S' − P −
P⋅z 1
, R = S' +
P⋅z 1
.
AY 9
2 ⋅ z + 2 ⋅ z + w BY 9 2 ⋅ z + 2 ⋅ z + w
2 31
2 31
Значение моментов в характерных точках приводного вала от сил в
горизонтальной плоскости:
M X1 = 0 , M XA = P ⋅ z1 , M X 2 = RBY ⋅ (2 ⋅ z3 + z5 + w1 ) − S9' ⋅ (2 ⋅ z3 + w1) ,
M X 5 = RBY ⋅ z2 , M XB = 0 .
От сил в вертикальной плоскости:
M Y1
=0,
M YA
=
−
R
⋅
z 1
,
M Y2
=
−R ⋅(z 1
+
z )+R 2 AX
⋅
z 2
,
M Y3
=
−R ⋅(z 1
+
z 2
+
z )+ 3
R AX
⋅ (z 2
+
z )− S' 3 10
⋅
z 3
,
M Y4
=
R BX
⋅ (z 2
+ z )− S' 3 10
⋅
z 3
,
M Y5
=
R BX
⋅
z 2
,
M YB
=0.
Общий крутящий момент на валу:
T B
=
2⋅M 1
+ 2⋅M2.
Окружное усилие на зубчатом колесе приводного вала:
2⋅T
P=
B
d,
1
где d1 — делительный диаметр зубчатого колеса.
Радиальное усилие на зубчатом колесе приводного вала [2]:
R ≈ 0, 5 ⋅ P .
d1 P R
S9' S1'0
S8
S7
S9' S7
S8 S1'0
Cилы в вертикальной плоскости RAX
R=0,5P R
S1'0
S7 +S8 S7 +S8
RBX S1'0
1 А2 3 z1 z2 z3
w1
45В z4 z5
Mx
z1 z2 z3
w1
Cилы в горизонтальной плоскости P RAY
z4 z5 RBY
My
S9' S9'
Крутящие моменты
М1 М2
М2 М1
ТВ
ТВ =2М1 +2М2
Рис. 4 Расчетная схема приводного
вала
Mk Тв
Рис. 5 Примерный вид эпюр ВСФ приводного вала
Список литературы
1. Конвейеры: Справочник /Р.А. Волоков, А.Н. Гнутов, В.К. Дьяков и
др. Под общ. ред. Ю.А. Пертена. –Л.: Машиностроение, Ленингр.
отд-ние, 1984.367 с., с ил. 2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3х т.:
Т.2.- 8е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. – М:
Машиностроение, 1999. – 880 с.: ил.