VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY PÁSOVÝ ŠIKMÝ DOPRAVNÍK KAMENIVA INCLINED BELT CONVEYOR OF AGGREGATES

Transkript

1 YSOKÉ UČEÍ TECHICKÉ BRĚ BRO UIERSITY O TECHOLOGY AKULTA STROJÍHO IŽEÝRSTÍ ÚSTA AUTOMOBILÍHO A DOPRAÍHO IŽEÝRSTÍ ACULTY O MECHAICAL EGIEERIG ISTITUTE O AUTOMOTIE EGIEERIG PÁSOÝ ŠIKMÝ DOPRAÍK KAMEIA ICLIED BELT COEYOR O AGGREGATES BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR EDOUCÍ PRÁCE SUPERISOR MILA ZAADIL doc. Ing. MIROSLA ŠKOPÁ, CSc. BRO 00

2 Charakteristika úkolu: ZADÁÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Pásový šikmý dopravník kameniva Proveďte konstrukční návrh šikmého pásového dopravníku, umístěného na podpěrné ocelové konstrukci. Hlavní technické parametry: Dopravní výkon: kg/hod Dopravní výška: 5 m Dopravní délka: 5 m Dopravovaný materiál: stavební kámen, recyklované kamenivo, max. zrnitost 50 mm

3 Anotace Cílem bakalářské práce je konstrukční návrh šikmého pásového dopravníku pro dopravu stavebního kamene a recyklovaného kameniva s maximální zrnitostí do 50 mm. Práce obsahuje charakteristiku některých částí dopravníku, funkční výpočet, určení hlavních rozměrů a návrh pohonu dle normy ČS ISO Dále byl proveden pevnostní výpočet některých částí dopravníku a nakreslena celková sestava dopravníku a podsestava napínacího zařízení. Klíčová slova: pásový dopravník, stavební kámen, recyklované kamenivo, funkční výpočet, hlavní rozměry, pevnostní výpočet. Annotation The aim of this work is the design of helical conveyor belt for transport of building stone and recycled aggregate with a maximum grain size of 50 mm. Work includes a characteristic of some parts of the conveyor functional calculation, determine the key dimensions and design of power according to ISO urther strength calculation was carried out certain parts of the conveyor and assembly drawn in overall conveyor subassembly and stretching equipment. Keywords: belt conveyor, building stone, recycled aggregate, functional calculation of main dimensions, the strength calculation.

4 Bibliografická citace mé práce: ZAADIL, M. Pásový šikmý dopravník kameniva. Brno: ysoké učení technické v Brně, akulta strojního inženýrství, s. edoucí bakalářské práce doc. Ing. Miroslav Škopán, CSc.

5 Prohlášení: Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma pásový šikmý dopravník kameniva vypracoval samostatně s využitím rad a pokynu vedoucího bakalářské práce pana doc. Ing. Miroslava Škopána CSc. a pomocí podkladů uvedených v seznamu použité literatury. Brně, 8. května Podpis

6 Poděkování: Tímto děkuji všem za potřebné rady a informace k vypracování mé bakalářské práce, zejména panu doc. Ing. Miroslavu Škopánovi, CSc., a také své rodině za podporu při studiu.

7 Obsah:. Úvod Pásový dopravník Rozdělení pásových dopravníků Koncepce řešení Hlavní části pásového dopravníku Hnací buben Dopravní pás álečková stolice álečky apínací zařízení unkční výpočet olba dopravního pásu olba válečků a válečkových stolic Pohybové odpory pásového dopravníku ávrh pohonu Síly v pásu Pevnostní výpočet Pevnostní kontrola dopravního pásu Pevnostní kontrola napínacího šroubu Závěr Seznam použitých zdrojů Seznam použitých symbolů Seznam příloh... 7

8 . Úvod.. Pásový dopravník Pásový dopravník je nejrozšířenější dopravní prostředek pro vodorovnou nebo šikmou dopravu sypkých a kusovitých hmot. Uplatňuje se zejména v plynulé a hromadné dopravě materiálu. Unášecím prvkem je dopravní pás obíhající mezi hnacím a vratným bubnem, mezi nimiž se nachází další důležité nosné části (válečky, válečkové stolice apod.). ýhodou vzhledem k jiným dopravním zařízením je plynulá doprava, vysoký dopravní výkon, hospodárnost provozu a údržby, malé pohybové odpory, bezhlučný chod, spolehlivý provoz a jednoduchá konstrukce se snadnou montáží. evýhodou může být velký počet rotujících částí z důvodů údržby a problémy s abrazivními a lepivými materiály. Pásové dopravníky se využívají hlavně při těžbě v povrchových nebo v hlubinných dolech. obr. zdroj [].. Rozdělení pásových dopravníků a) podle dopravního pásu: - s gumovým nebo PC pásem - s ocelovým pásem - s celogumovým pásem - s pásem z drátěného pletiva b) podle tvaru dopravníku: - vodorovné - šikmé - konvexní - konkávní - kombinované (konvexní + konkávní) c) podle nosné konstrukce: - stabilní - pojízdné a přenosné - přestavitelné 8

9 . Koncepce řešení Pásový dopravník slouží k přepravě stavebního kamene a recyklovaného kameniva s maximální zrnitostí do 50 mm. Dopravní délka je 5 metrů, dopravní výška je 5 metrů a dopravovaný výkon je kg/hod. Jedná se o šikmý pásový dopravník s gumovým profilovým pásem. osná větev se skládá z šikmých dvouválečkových stolic a vratná větev z jednoválečkových stolic. Pás bude plněn pomocí násypky a vyprazdňován pomocí přepadu přes hnací buben... Hlavní části pásového dopravníku Obr. - hnací buben 6- vratné válečky - vratný napínací buben 7- naváděcí bubny 3- dopravní pás 8- násypka 4- napínací zařízení 9- výsypka 5- nosné válečky.. Hnací buben Pohon pásového dopravníku obstarává elektrobuben. Elektrobubny mají motor a všechny převodové části umístěné uvnitř bubnu. Používají se pro menší a střední výkony a také u pásových dopravníků, které musí být z konstrukčních důvodů úzké. mém případě volím elektrobuben RULMECA s elektromotorem o výkonu 4 kw. obr. 3 zdroj [9] 9

10 .3. Dopravní pás Dopravní pásy slouží k přepravě sypkého a kusovitého materiálu. Svojí efektivností přepravy se řadí k nejrozšířenějším způsobům přepravy materiálu. yužívají se převážně v těžebním průmyslu, ve stavebnictví, v zemědělství apod. Dopravní pásy se skládají z nosné kostry, která je chráněna gumovou krycí vrstvou a ochranným okrajem. Podle konstrukce výstužného materiálu rozlišujeme dopravní pásy gumotextilní a ocelokordové. Gumotextilní dopravní pásy mají nosnou kostru tvořenou z polyamidových nebo polyesterových tkanin. yráběné jsou v pevnostních řadách od /mm a v šířkách mm. Ocelokordové dopravní pásy mají nosnou kostru tvořenou ocelovými lanky, které jsou uložené v gumovém jádře, které je chráněno krycí vrstvou. yráběné jsou v pevnostních řadách /mm a v šířkách mm. mém případe volím profilový dopravní pás TRASBELT MATADOR. Značení dopravních pásů: obr. 4 zdroj [].4. álečkové stolice álečkové stolice slouží k podepření dopravního pásu a připevňují se k rámu pásového dopravníku. nosné větvi k podepření naloženého pásu se většinou používají korýtkové dvouválečkové, korýtkové tříválečkové nebo girlandovy stolice. e vratné větvi k podepření prázdného pásu se používají rovné stolice, na kterých bývají upevněny čistící válečky. Rozměry a tvary stolic jsou většinou normalizované. mém případě volím válečkové stolice z katalogu TRAZA, v nosné větvi dvouválečkovou stolici s úhlem sklonu válečků 0 a ve vratné větvi jednoválečkovou stolici. obr. 5 zdroj [8] 0

11 .5. álečky álečky jsou uloženy ve válečkových stolicích a z provozního hlediska se od nich vyžaduje vysoká spolehlivost, minimální odpory proti pohybu a vysoká životnost. Jsou vyrobeny ze zkruženého plechu, v čelních otvorech jsou navařena víčka, do kterých jsou vložena ložiska a ty jsou utěsněna gumovým těsněním proti vniku nečistot. Pro správnou funkci musí být valečky staticky nebo dynamicky vyváženy. mém případě volím nosné i vratné čistící válečky z katalogu TRAZA. obr. 6 zdroj [8] A plášť B hřídel C ložiskové pouzdro D těsnění E ložisko pojistný kroužek G labyrintový těsnící systém.6. apínací zařízení apínací zařízení slouží k dokonalému napnutí pásu a zajišťuje přenos obvodové síly z hnacího bubnu na dopravní pás. Podle způsobu vyvození napínací síly se napínací zařízení dělí na tuhé, s konstantní napínací silou vyvozenou závažím nebo s napínací silou regulovatelnou ručně nebo automaticky. mém případě volím napínací zařízení tuhé, které se používá pro krátké pásové dopravníky. apínání je obstaráno pomocí napínacích šroubů, které musí být umístěny po obou stranách vratného napínacího bubnu, aby nedocházelo ke sbíhání pásu.

12 3. unkční výpočet 3.. olba dopravního pásu Sklon dopravníku Dopravní výška: H 5 m Dopravní délka: L 5 m H sinδ L 5 sinδ 5 δ 9,5 () olba jmenovité rychlosti Dopravovaný materiál je stavební kámen nebo recyklované kamenivo, proto volím rychlost dle [] str.48, tab. 8.3 v,5 m s Teoretický průřez náplně pásu Dle [] str.5, tab. 8.5 volím objemovou sypnou hmotnost Q Q 3600 χ ST v ST 3600 χ v χ 700 kg m () S S T T ,5 0,06 m Určení šířky pásu Z vypočteného B 650 mm S T 0,06 m volím dle [] str.49, tab šířku pásu yužitelná ložná šírka pásu b 0,9 B 50 b 0, b 535 mm (3)

13 Dynamický sypný úhel Pro přepravovaný materiál volím dle [] str.5, tab sypný úhel ρ 30 Θ 0,75 ρ Θ 0,75 30 Θ,5 (4) Celková plocha průřezu náplně pásu Dle [] str.49, tab volím úhel sklonu bočních válečků horní dvouválečkové stolice β 0 obr. 7 zdroj [] S S S ( b cos ) β ( 0,535 cos 0) 0,07 m tgθ 6 tg,5 6 (5) S S S b b cos β sin β 0,535 0,535 cos 0 sin 0 0,03 m (6) S S S S + S 0,07 + 0,03 0,04 m (7) 3

14 Součinitel korekce vrchlíku náplně pásu k k k cos δ cos Θ cos Θ cos 9,5 cos,5 cos,5 0,498 (8) Součinitel sklonu k k k S S 0,07 0,03 0,66 ( k ) ( 0,489) (9) ejvětší objemový dopravní výkon I I I S v k 0,04,5 0,66 0,033 m 3 s (0) ejvětší hmotnostní dopravní výkon I I I m m m 3600 I χ , kg h () I m 0960 kg h vyhovuje zadanému dopravnímu výkonu kg h olba pásu olím profilový pás TRASBELT MATADOR z katalogu STZ servis Šířka pásu: B 650 mm Kategorie krycích vrstev: A ( brusný a ostrohranný materiál velké kusovitosti ) ýstužný materiál kostry: EP vlákna polyester + polyamid Počet vložek: 3 Pevnost v tahu: σ t 500 mm Dovolené namáhání v tahu: Hmotnost: m P 4, kg m σ dov 50 mm 4

15 3.. olba válečků a válečkových stolic olba válečků osná větev: olím válečky 089 x L 604 z katalogu TRAZA Délka válcové části: L 380 Hmotnost rotujících částí: Celková hmotnost: mm mr, 6 m 3, 7 kg kg ratná větev: obr. 8 zdroj [8] olím válečky D 063 x L 604/ǿ63/33 mm z katalogu TRAZA Délka válcové části: L 750 Hmotnost rotujících částí: Celková hmotnost: Počet gumových disků: 5 mm mr 6, m 9, 9 kg kg obr. 9 zdroj [8] 5

16 olba válečkových stolic osná větev: olím stolici C S z katalogu TRAZA Úhel sklonu válečků: β 0 Šířka pásu: B 650 mm Rozteč: t m Počet stolic: n 5 Hmotnost: ms 8, 3 kg ratná větev: obr. 0 zdroj [8] olím stolici SRB S z katalogu TRAZA Šířka pásu: Rozteč: t 3 B 650 m Počet stolic: n 5 Hmotnost: ms 8, 3 mm kg obr. zdroj [8] 6

17 3.3. Pohybové odpory pásového dopravníku Globální součinitel odporu obr. zdroj [] Dle obr. volím teplotní součinitel při teplotě 0 C k Dle [] str.5 volím globální součinitel tření při teplotě 0 C f 0, 03 f f f f k 0,03 0,03 () Hmotnost dopravovaného materiálu na metr délky pásu q q q G G G I χ v 0, ,5 44,88 kg m (3) Hmotnost metru pásu q m B mp 4, kg (4) 7

18 Hmotnost rotujících částí nosných válečků na metr délky dopravníku q q q R R R mr n L, , kg m (5) Hmotnost rotujících částí vratných válečků na metr délky dopravníku q q q R R R m R n L 6, 5 5 kg m (6) Hlavní odpory H H H 06,5 [( qg + qb ) cos + qr + qr ] g [ ( 48,7 + 4,) cos9,5 + 5, + ] f L g δ 0,03 5 (7) Odpor setrvačních sil v místě nakladání a v oblasti urychlování v m s 0 0 ba ba ba I χ 0,033 70, ( v v0 ) 700 (,5 0) (8) 8

19 Odpor třením mezi dopravovanou hmotou a bočním vedením v oblasti urychlování Dle [3] volím součinitel tření mezi dopravovanou hmotou a pásem µ 0, 6 a součinitel tření mezi dopravovanou hmotou a bočnicemi µ 0, 6. Světlou šířku bočního vedení volím b 0, 5 m f f f µ I χ g lb v + v0 b 0,6 0, g 0,33, ,5 4,5 (9) Minimální urychlovací délka: l l l b,min b,min b,min v v0 g µ,5 0 g 0,6 0,33 m (0) Odpor ohybu pásu v bubnech l l l 9 B ,0 B d D , ,0 0,65 34,3 0,008 0,4 () Odpor v ložiskách bubnu t t t d 0 0,005 T D 0,06 0, ,4 3,8 () 9

20 edlejší odpory ba + f , + 4,5 + 34,3 + 3,8,8 l t (3) Odpor k překonání dopravní výšky St St St q G H g 48,7 5 g 388,7 (4) Obvodová síla potřebná na poháněcím bubnu U U U H ,5 +, ,7 78 st (5) 3.4. ávrh pohonu Potřebný provozní výkon pohonu pásového dopravníku P P P A A A U v 78,5 3397,5 W 3,4 kw (6) Potřebný provozní výkon pohánecího motoru Dle [3] volím učinnost převodů η 0, 9 P P P M M M PA η 3,4 0,9 3,8 kw (7) 0

21 olba pohonu olím elektrobuben RULMECA Typ: 400 Průměr bubnu: D 404 mm Šířka bubnu: L B 70 mm ýkon: P 4 kw obr. 3 zdroj [9] 3.5. Síly v pásu Přenos obvodové síly na poháněcím bubnu Dle [3] volím součinitel tření mezi poháněcím bubnem a pryžovým pásem µ 0,43, úhel opásání volím 80 ϕ 3,5 rad,min U,max µ ϕ e,min 78 (8) 0,43 3,5 e 945,4,min Omezení podle průvěsu pásu Dle [3] volím největší dovolený průvěs pásu ( / ) 0, 05 osná větev: h a adm min min min t ( qb + qg ) 8 ( h / a) adm ( 4, + 48,7) 8 0,05 434,6 g g (9)

22 ratná větev: min min min t 8 q B ( h / a) g 3 4, g 8 0, adm (30) ejvětší tahová síla v pásu Dle [3] volím součinitel rozběhu ξ, 5 max max max U ξ e 78,5 e ,43 3,5 + + µ ϕ (3) 4. Pevnostní výpočet 4.. Pevnostní kontrola dopravního pásu dov dov dov σ dov B dov navržený pás vyhovuje max (3) 4.. Pevnostní kontrola napínacího šroubu olba napínacího šroubu Dle [7] volím šrouby se šestihrannou hlavou ISO 407 M4x Při kontrole na vzpěr jsem spočítal λ 44, 3 a kritickou hodnotu λ K 9, což znamená, že λ uvažuji pouze napětí v tlaku λ K

23 Průřez šroubu π d3 + d A 4 π 0,39 +,05 A 4 A 35,5 mm (33) ormálové napětí v tlaku σ d A 5495 σ d 35,5 σ 5,6 MPa d σ d σ D 45 MPa navržený šroub vyhovuje (34) Tlak v závitech p π p π 4 ( d D ) i ( 4 0,75 ) 7 p 6,9 MPa p pd 5 až 5 MPa navržený šroub vyhovuje (35) 5. Závěr Podle zadaných parametrů jsem provedl návrh šikmého pásového dopravníku pro přepravu stavebního kamene a recyklovaného kameniva. ávrh obsahuje funkční výpočet, ve kterém je zahrnuta volba jmenovité rychlosti, volba pásu, válečků a válečkových stolic, které jsem volil z katalogu a dále výpočet pohybových odporů a návrh pohonu. ásledně jsem provedl pevnostní kontrolu dopravního pásu a napínacího šroubu, která je vyhovující. K práci jsou přiloženy výkresy celkového sestavení a podsestavy napínacího zařízení. 3

24 6. Seznam použitých zdrojů Použitá literatura [] GAJDUŠEK, J., ŠKOPÁ, M.: Teorie dopravních a manipulčních zažízení, skrypta UT Brno, 988 [] RIES, J.: Konstrukční řešení bubnů pásových dopravníků a jejich výpočet, vydala ŠB Ostrava, 003 [3] orma ČS ISO 5048: Zařízení pro plynulou dopravu nákladů Pásové dopravníky s nosnými válečky ýpočet výkonu a tahových sil, Český normalizační institut, 993 [4] orma ČS ISO 537: Zařízení pro plynulou dopravu sypkých hmot Pásové dopravníky s korýtkovým dopravním profilem (jiné než přenosné) álečky [5] ŠTROEK, E.: Dopravné pásy v priemysle, vydavatelství Štroffek Košice, 995 [6] MATADOR: Dopravní pásy firemní katalogy [7] SOBODA, P., BRADEJS, J.: Základy konstruování, Brno, CERM, 007 Použité internetové odkazy [8] [9] [0] [] [] 4

25 7. Seznam použitých symbolů Označení ázev Jednotka A Průřez napínacího šroubu m b yužitelná ložná šířka pásu m b Světlá šířka bočního vedení m B Šířka dopravního pásu m d elký průměr závitu napínacího šroubu m d Střední průměr závitu napínacího šroubu m d 3 Malý průměr závitu napínacího šroubu m D Průměr hnacího bubnu m D Malý průměr matice napínacího zařízení m f Globální součinitel odporu - f Globální součinitel tření - Síla působící na napínací šroub,min Přenos obvodové síly na pojáněcím bubnu ba Odpor setrvačných sil v místě nakládání a v oblasti urychlování dov Dovolená tahová síla v pásu Odpor třením mezi dopravovanou hmotou a bočním vedením v oblati urychlování f H Hlavní odpory l Odpor ohybu pásu v bubnech max ejvětší tahová síla v pásu min Omezení podle průvěsu pásu v nosné větvi min Omezení podle průvěsu pásu ve vratné větvi edlejší odpory St Odpor k překonání dopravní výšky t Odpor v ložiskách bubnu U Obvodová síla potřebná na poháněcím bubnu g Gravitační zrychlení m/s (h/a) adm Dovolený relativní průvěs pásu mezi válečkovými stolicemi - H Dopravní výška m i Počet závitů matice napínacího zařízení - I m Hmotnostní dopravní výkon kg/h I v Objemový dopravní výkon m 3 /s k Součinitel sklonu - k Součinitel korekce vrchlíku náplně - k teplotní součinitel - 5

26 l b,min Minimální urychlovací délka m L Dopravní délka m L B Šířka hnacího bubnu m m S Hmotnost nosné válečkové stolice kg m S Hmotnost vratné válečkové stolice kg n Počet nosných válečkových stolic - n Počet vratných válečkových stolic - p Tlak v závitech napínacího šroubu MPa p D Dovolený tlak v závitech napínacího šroubu MPa P ýkon hnacího bubnu kw P A Potřebný provozní výkon pásového dopravníku kw P M Potřebný provozní výkon poháněcího motoru kw q B Hmotnost metru pásu kg/m q G Hmotnost dopravovaného materiálu na metr délky pásu kg/m q R Hmotnost rotujících částí nosných válečků na metr délky dopravníku kg/m q R Hmotnost rotujících částí vratných válečků na metr délky dopravníku kg/m Q Požadovaný dopravní výkon kg/hod S Skutečný průřez náplně pásu m S Průřez vrchlíku náplne pásu m S Průřez dolní náplně pásu m S T Teoretický průřez náplně pásu m t Rozteč nosných válečkových stolic m t Rozteč vratných válečkových stolic m v Jmenovitá rychlost pásu m/s v 0 Složka rychlosti dopravované hmoty ve směru pohybu pásu m/s β Úhel sklonu válečků γ Objemová sypná hmotnost kg/m 3 δ Sklon dopravníku η Účinnost převodů - θ Dynamický sypný úhel λ zpěr napínacího šroubu - λ K Kritická hodnota vzpěru napínacího šroubu - µ Součinitel tření mezi poháněcím bubnem a pásem - µ Součinitel tření mezi dopravovanou hmotou a pásem - µ Součinitel tření mezi dopravovanou hmotou a bočnicemi - µ 3 Součinitel tření mezi pásem a čističem pásu - 6

27 ξ Součinitel rozběhu - ρ Sypný úhel σ d ormálové napětí napínacího šroubu v tlaku MPa σ dov Dovolené namáhání pásu v tahu MPa σ D Dovolené namáhání napínacího šroubu v tlaku MPa σ t Pevnost pásu v tahu MPa φ Úhel opásání poháněcího bubnu rad 8. Seznam příloh ýkresová dokumentace PÁSOÝ DOPRAÍK SEZAM POLOŽEK APÍACÍ ZAŘÍZEÍ 0-3B-00-09/0 4-3B-0-09/0-3B-0-09/0 7