Студенты направления «Горное дело» при изучении дисциплины «Прикладная механика» выполняют курсовой проект, в котором рассчитывают привод к ленточному конвейеру.

Ленточные конвейеры [1] широко применяются во многих областях: в производстве нерудных строительных материалов для транспортировки гравия и щебня, на открытых горных разработках для транспортировки полезных ископаемых от добывающих механизмов до мест переработки горной массы, на металлургических предприятиях, на машиностроительных предприятиях, на тепловых электростанциях, в гидростроительстве, в химической и целлюлозно-бумажной промышленности.

Привод ленточного конвейера может включать в себя: электродвигатель, зубчатый редуктор, цепную передачу, клиноременную передачу, муфты, тормоза, приводной барабан, аппаратуру управления.

На выбор схемы привода оказывает влияние большое число факторов в том числе: область применения и назначения конвейера, требуемая мощность, предпочтения заказчика, требования правил в области промышленной безопасности и т.д.

В частности, в задании на курсовой проект для студентов направления «Горное дело» была выбрана схема привода, который включает в себя: электродвигатель, клиноременную передачу, одноступенчатый зубчатый редуктор с цилиндрическими зубчатыми косозубыми колесами, приводной барабан.

Проектный расчет клиноременной передачи заключается в определении тяговой способности, то есть способности ремня передавать заданную нагрузку без буксования. В результате рассчитывают целый ряд параметров передачи: диаметры шкивов, межосевое расстояние, длину ремня, угол обхвата, число ремней, натяжение ветвей ремня, нагрузку на вал шкива. Эти расчеты проводятся по известным формулам согласно: [2, 3, 4] и в данной статье не рассматриваются.

А проверочный расчет клиноременной передачи на долговечность вызвал у студентов затруднения, так как в ГОСТе он не регламентируется. Долговечность ремня определяет его способность сопротивляться усталостному разрушению. Характеристикой долговечности ремня, как неремонтируемой детали, является ресурс, определяемый в часах работы до замены ремня.

Студенты попытались найти учебные пособия с простой и понятной методикой расчета долговечности клиноременной передачи, но оказалось, что единой методики расчета долговечности нет.

Например, в пособии [5] отмечается, что методические указания пригодны для студентов, выполняющих курсовой проект в течение одного семестра одновременно с прохождением лекционного курса. К сожалению, в данном пособии отсутствует проверочный расчет клиноременной передачи на долговечность.

В пособии [6], для расчета ременных передач применяется система автоматизированного расчета и проектирования машин и механизмов АРМ WinMachine V8.1 (модуль APM Drive). В пособии приводится формула для определения расчетной долговечности ремня, но ее вид и численные значения, входящих в нее параметров, значительно отличается от формул определения долговечности ремней, приведенных в учебных пособиях [7] и [8].

Численные значения долговечности клиновых ремней, рассчитанных по рекомендациям пособий: [6, 7, 8], отличаются между собой на 2 порядка!

Необходимость разработки простой, доступной и понятной для студентов методики расчета долговечности клиноременной передачи вызвано следующими факторами:

Если определять долговечность (ресурс) клиноременной передачи по широко известной методике [7], то расчетный ресурс будет меньше «Гарантийной наработки ремней» по «ГОСТ 1284.2-89 Ремни приводные клиновые нормальных сечений. Технические условия».
Если определять долговечность клиноременной передачи по таким методикам, как [6] и им подобным, то расчетная величина ресурса превысит рекомендуемые заводами-изготовителями значения «Ресурса ремней в эксплуатации» в 2-3 раза и не будет соответствовать реальным ресурсам, наблюдаемым в эксплуатации.
Не каждый студент может воспользоваться такой «серьезной» литературой как: [9], [10]. В отличие от совсем недавнего прошлого, студенты направления «Горное дело» изучают курс «Прикладная механика», включающего дисциплины «Теория механизмов и машин» и «Детали машин» в течение ОДНОГО СЕМЕСТРА, выполняя при этом и курсовой проект.
Но это еще не все трудности: у студентов направления «Горное дело», выполняющих курсовой проект по дисциплине «Детали машин», исключили такую дисциплину, как «Сопротивление материалов»!!! Получается, что при расчете деталей машин студенты не знают: что такое напряжение, что такое предельное и допустимое напряжение и т.д.
В технической литературе указывается, что в настоящее время еще не разработан точный метод расчета клиновых ремней на долговечность. Однако ученые и инженеры-практики заметили определенные зависимости между ресурсом клиновых ремней и факторами, которые характеризуют: конструктивные особенности передачи, мощностные характеристики, условия эксплуатации, характер технического обслуживания и т.д.: [11], [12]. Учет этих особенностей уже позволил вывести эмпирические зависимости, позволяющие с достаточной степенью точности рассчитать ресурс клиноременной передачи, в частности для привода механических прессов, режим работы которых относится к тяжелому режиму.

Авторы настоящей статьи использовали уже известные эмпирические зависимости расчета ресурса клиновых ремней механических прессов [12], а также данные фактического ресурса ремней, полученные при эксплуатации приводов ленточных конвейеров для легкого и среднего режимов работы [13]. В результате удалось разработать и рекомендовать к использованию следующую методику проверочного расчета клиноременной передачи на долговечность.

Методика проверочного расчета клиноременной передачи ленточных конвейеров на долговечность

1. При проектном расчете рекомендуется, если есть такая возможность, выбирать большее значение диаметра ведущего шкива, ограничивая выбор диаметра шкива скоростью ремня не более 30 м/сек.

2. При проектном расчете рекомендуется выбирать из стандартного ряда длину ремня, которая обеспечит частоту пробега ремня не более 10 сек-1. Частота пробега ремня определяется как частное от деления скорости ремня на длину ремня.

3. В этом случае формула «Степанова», учитывающая конструктивные параметры передачи, для определения ресурса клинового ремня принимает вид:

Nчас = 1,9•105 •Lр / n•d,

где:

    Nчас – долговечность (ресурс) клинового ремня в часах работы,
    Lр — стандартная длина ремня, мм.,
    n – частота вращения ведущего шкива, об./мин.,
    d – стандартный диаметр ведущего шкива, мм.

Ресурс клинового ремня можно также определить и по формуле «Мартышенко», которая учитывает мощностные характеристики передачи:

Nчас = 240•Lр / 3√ n2• 3√P,

где:

    Nчас — долговечность (ресурс) клинового ремня в часах работы,
    Lр — стандартная длина ремня, мм.,
    3√ — знак корень кубический,
    n2 — частота вращения ведущего шкива, об./мин., в квадрате,
    P – мощность на ведущем шкиву, кВт.

5. Полученные расчетные значения ресурса студент обязан сравнить с данными, приведенными в источнике [3]. Согласно «ГОСТ 1284.2-89 Ремни приводные клиновые нормальных сечений. Технические условия», ресурс ремня не должен быть меньше 1500 часов (для районов с холодным климатом) и 2000 часов (для всех остальных районов эксплуатации), при заводской гарантии 500 часов. В случае, если расчетные данные получатся меньше рекомендованных, студент обязан вернуться к проектному расчету и провести корректировку выбранных параметров клиноременной передачи.

Выводы

Рекомендуемая методика расчета долговечности клиноременной передачи хорошо согласуется с фактическими данными ресурса клиновых передач приводов ленточных конвейеров для легких и средних режимов работы для всех районов эксплуатации Иркутской области.
Рекомендуемая методика расчета долговечности клиноременной передачи позволит преподавателю, который руководит курсовым проектированием, однозначно оценить и сравнить качество спроектированной клиноременной передачи у большого числа студентов.
Рекомендуемая методика расчета долговечности клиноременной передачи позволит инженерам-практикам оценить качество эксплуатации и технического обслуживания клиноременных передач в реальных условиях работы, сравнивая фактический ресурс с расчетным: если фактический ресурс клиноременной передачи будет выше расчетного, то, эксплуатация и техническое обслуживание оценивается на «хорошо».

УДК 621.81

Авторы:

    Королев П.В., канд. техн. наук, доцент ИРНИТУ
    Мартышенко А.И. студентка ИРНИТУ
    Степанов С.В. студент ИРНИТУ

Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Аннотация: Разработана методика расчета долговечности клиноременных передач приводов ленточных конвейеров. Представлены эмпирические зависимости для определения ресурса клиноременной передачи в зависимости от конструктивных параметров, условий эксплуатации и режимов технического обслуживания.

Ключевые слова: клиновые ремни, клиноременные передачи, долговечность, ресурс, ленточные конвейеры, частота пробега ремня, привод ленточного конвейера, условия эксплуатации.

Список использованных источников

Конвейеры: Справочник / Р. А. Волков, А. Н, Гнутов, В. К. Дьячков и др, Под общ. ред. Ю. А. Пертена. Л.; Машиностроение, Ленингр, отд-ние, 1984. — 367 с.
ГОСТ 1284.1-89 Ремни приводные нормальных сечений. Основные размеры и методы контроля.
ГОСТ 1284.2-89 Ремни приводные клиновые нормальных сечений. Технические условия.
ГОСТ 1284.3-96 Ремни приводные клиновые нормальных сечений. Передаваемые мощности.
Расчет клиноременной передачи: методические указания к курсовому проектированию по деталям машин для студентов всех форм обучения / сост. И. Г. Левитский. – Хабаровск: Изд-во Тихоокеанский государственный университет, 2008. – 19 с.
Расчет клиноременной передачи: учебное пособие/ В.А. Лиханос, А.В., Бобрышов, В.Ю Гальков. – Ставрополь: Изд-во Ставропольский аграрный государственный университет, 2016. — 17 с.
Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие / С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин, Г.М. Ицкович, В.П. Козинцев. – 3-е изд., стереотипное. Печатается с издания 1987 г. – М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. – 416 с.
Королев П.В. Механика, прикладная механика, техническая механика [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Королев П.В.— Электрон. текстовые данные.— Саратов: Ай Пи Ар Медиа, 2020.— 279 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/87388.html.— ЭБС «IPRbooks».
Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. 5-е изд., перераб и доп. – М.: Машиностроение, 1979. –Т. 2 – 550 с.
Дунаев П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин: учеб. Пособие для вузов. 3-е изд. перераб и доп. – М.: Высшая школа, 1978. – 352 с.
Карбасов О.Г. Надежность клиноременных передач. – М.: Машиностроение, 1976. – 73 с.
Явтушенко А.В. Расчет долговечности клиноременных передач механических прессов // Современная техника и технологии. 2013. № 9 [Электронный ресурс]. URL: technology.snauka.ru
Показатели надежности клиновых ремней и шкивов в эксплуатации reziny.ru.

100000

0Обсудить

Поделиться

АвтопромНаучная статья

Королев Павел
3 декабря 2019
Уважаемые читатели! Делитесь своим мнением и задавайте вопросы в комментариях.

Источник: promdevelop.ru

Добавить комментарий