Creeaza.com - informatii profesionale despre
Simplitatea lucrurilor complicate - Referate profesionale unice
Acasa » tehnologie » tehnica mecanica
Masini vibratoare

Masini vibratoare


Masini vibratoare

REZUMAT

                

            Obiectul prezentei lucrari de diploma este proiectarea unui transportor vibrant avand debitul de 20m3/h destinat vehicularii sodei calcinate fierbinti rezultate in urma procesului tehnologic de  calcinare de la fabricile de produse sodice. Vehicularea materialelor fierbinti si agresive fizic sau chimic presupune proiectarea  unor utilaje de transport specifice acestor conditii.

In urma consultarii materialului bibliografic constand in special din carti, reviste si studii de specialitate precum si din consultarea prospectelor unor firme cu experienta in domeniu

s-au conturat o serie de solutii constructive care sa raspunda cerintelor din tema.In cadrul  actiunii de documentare s-au analizat si o serie de proiecte                     

            In capitolele 2 si 3 s-a facut o analiza detaliata privind stadiul in domeniul temei precum si o analiza a diverselor solutii utilizate pentru realizarea unor utilaje similare. O parte din aceste solutii au fost adoptate cu unele modificari.         

              In capitolul 4 s-au efectuat calcule tehnologice de stabilire a productivitatii utilajului, calcule de stabilire a principalilor parametrii de functionare si calculele de dimensionare pentru transmisiile mecanice incorporate in utilaj.

                In capitolul 5 este descrisa componenta utilajului, precum si principalele cerinte ce trebuie respectate in timpul executieisi exploatarii utilajului.                           

               In capitolul 6 s-a facut o analiza a eficientei economice la furnizor si utilizator.

              Capitolul 7 este consacrat masurilor de protectie a muncii care trebuie respectate la exploatarea utilajului.

S-au executat desenul de ansamblu al utilajului in varianta realizata, precum si desenele pentru principalele subansamble si  repere componente

            Solutia adoptata privind realizarea transportorului vibrant in varianta monomasica a condus la simplificarea constructiei utilajului prin renuntarea la masa de echilibrare si la o parte din elementele elastice aceasta contribuind  la scaderea greutatii intregului utilaj.

Utilajul proiectat are o constructiemai simpla in special la partea mobila ceea ce ii sporeste fiabilitatea iar prin  reducerea greutatii, pretul lui scade comparativ cu utilaje similare aflate in exploatare facilitand achizitionarea de astfel de echipamente.

 INTRODUCERE         

       Proiectrea unui utilaj nou impune o buna cunoastere a caracteristicilor si performantelor utilajelor similare in exploatare, a solutiilor cinematice si constructive, a realizarilor celor mai bune si a tendintelor pe plan mondial.

       Industria constructoare de masini, dezvoltata intr-un ritm fara precedent in ultimile decenii, a ajuns astazi sa produca masini si utilaje a caror calitate si precizie sunt unanim recunoscute in tara si peste hotare si care concureaza cu succes cu produsele similare ale unor intreprinderi cu veche traditie. Aceste realzari de seama, se datoresc, printre altele, colabolarii stranse dintre oamenii de stiinta, proiectanti si constuctori. Astfel, proiectantilor le revine sarcina importanta si plina de raspundere de a valorifica in practica rezultatele cercetarilor stiintifice si ale progresului tehnic.

       Realizarea unui produs nou, cu caracteristici si performante superioare fata de cele actuale, necesita un studiu amanuntit in vederea gasirii unor solutii tehnice adecvate. In acest scop, este necesr sa se analizeze comparativ mai multe solutii tehnice posibile, care se gasesc pe baza de documentare sau conceptie proprie. Alegerea solutiei celei mai avantajoase se face cu ajutorul unor metode de prezentare comparativ tehnico-economica a indicilor de baza.

       Activitatea de cercetare – proiectare reprezinta o latura esentiala, vitala a industriei nationale. Fara un sistem de baza de date, totdeauna reactualizata si receptiva la noile cerinte ale pietii, nu poate exista o productie competitiva pe piata.

Activitatea de proiectare in constructia de masini are ca scop fie realizarea unui produs nou, fie perfectionarea unui produs existent.

Intocmirea documentatiei tehnice, care serveste in final la executarea produsului proiectat, se bazeaza pe munca de conceptie concretizata prin piesele scrise si desenate ale proiectului. Calculul si proiectarea organelor de masini – elemente componente primare ale masinilor, utilajelor si instalatiilor, trebuie efectuate pe baze noi, utilizand calculul de optimizare, astfel incat sa fie asigurata  inca  din procesul  de proiectare functionarea corecta, sigura, economica si cu o fiabilitate corespunzatoare. Pe de alta parte, proiectantul pe langa cunostintele teoretice, trebuie sa aiba o buna pregatire practica, precum si un simt constructiv, totodata a gandire tehnica inaintata.

Avand in vedere cele expuse, pregatirea unor cadre cu nivel tehnic ridicat si cu cunostinte aprofundate in domeniul proiectarii de utilaje cu performante superioare,competitive pe plan national si international, trebuie sa fie o preocupare primordiala in dezvoltarea/realizarea economiei nationale.

1. Consideratii  generale  asupra  problematicii  masinilor  vibratoare

Problemele ingineresti ale teoriei vibratiilor s-au dezvoltat de-a lun­gul timpului dupa trei directii principale :

          -prevenirea, eliminarea si amortizarea vibratiilor nedorite;

         -generarea si utilizarea vibratiilor cu anumite  caracteristici in
diferite ramuri industriale;

- aparate si sisteme pentru urmarirea, verificarea si controlul vibratiilor.

A doua, dintre aceste directii cunoaste o mare dezvoltare si diversifi­care si este legata de constructia si calculul masinilor si dispozitivelor vibratoare.

Actiunea vibratiilor asupra unui mediu se efectueaza prin interme­diul unor masini, dispozitive, bancuri de incercare, instrumente sau scule vibratoare. Agregatele cele mai complexe sint masinile vibratoare de cele mai variate tipuri si utilizari, care includ ca problematica dispozitivele vibratoare,  sculele  vibratoare etc.

In evolutia dezvoltarii constructiei de masini vibratoare se disting trei etape. Prima etapa, astazi depasita, a fost caracterizata prin faptul ca eficienta acestor masini era obtinuta prin cresterea dimensiunilor, greu­tatii masinii, a genetatorului de vibratii si deci a puterii consumate.

A doua etapa este caracterizata prin construirea masinilor ce lucreaza in regim de rezonanta,, sau aproape de rezonanta, avand rezultat redu­cerea dimensiunilor si a puterii consumate. Aceste rezultate s-au obtinut prin  aplicarea  teoriei vibratiilor   sistemelor liniare.

Ultima etapa, de mare actualitate, este legata de obtinerea unor performante superioare, cu un consum minim de energie si la un pret de cost redus al masinii.

Acestea presupun luarea in consideratie in calculele de proiectare a variatiei esential neliniare a fortelor de frecare, a neliniaritatii elementelor elastice, a sincronizarii si a autosincronizarii generatorilor de vibratii etc.

In cele ce urmeaza se va contura in linii mari o imagine a problema­ticii de ansamblu, a masinilor vibratoare si utilizarii lor.

  1.1. Domenii industriale de utilizare si tipurile de masini folosite

Cele mai importante domenii in care procedeele tehnologice bazate pe vibratii se aplica cu mult succes sunt:

a)  confectionarea prin vibrare a elementelor din beton armat cu plat­forme vibratoare, baterii verticale de formare etc;

b)   compactarea betonului turnat cu ajutorul dispozitivelor vibra­toare de imersiune si de suprafata;

c)     compactarea pamantului si a terasamentelor de drumuri cu maiuri vibratoare si cilindri vibratori; compactarea si finisarea asfaltului cu dis­pozitive vibratoare de finisare;

d)    forarea puturilor geologice cu dispozitive vibratoare si vibropercutante;

e)     manipularea materialelor in vrac cu temperaturi ridicate cu transportoare vibratoare si alimentatoare vibratoare

f)      alimentarea masinilor unelte automate cu buncave si dispozitive de alimentare vibratoare;

g)    separarea materialelor granulare in raport cu densitatea, dimen­siunea, forma sau coeficientii de frecare prin site vibratoare, ciururi vibra­toare, separatoare vibratoare, mase de concentrare etc.,

h) efectuarea modelelor si a miezurilor de turnatorie cu prese vibra­toare de modelare;

i) scuturarea rampelor de formare din turnatorii cu gratare vibra­toare ;

j) curatarea pieselor matritate, turnate si forjate cu tambururi vibra­torii ;

k) rectificarea si finisarea de precizie a organelor de masini si a ins­trumentelor cu dispozitive vibratoare;

1) intensificarea proceselor de extractie cu instalatii vibratoare.

Domeniile amintite reprezinta doar aplicatiile frecvente si pe scara, larga ale vibratiilor. Exista multe ramuri industriale noi sau cu caracter complex unde procedeele vibratoare isi gasesc un loc din ce in ce mai impor­tant. Pentru exemplificare vom mentiona tehnologia pulberilor metalice si a pieselor sinterizate, unde utilajul este utilizat atit in procesul obtinerii pulberilor, cat si in operatiile de compactizare.  

 1.2. Varietatea masinilor vibratoare

Pentru a avea o idee mai completa despre varietatea de tipuri cons­tructive ale masinilor vibratoare, vom enumera mai jos citeva criterii de baza pentru clasificaea acestor masini.

1. Dupa scop, masini de uz general, ca; masini de compactare, sepa­ratoare, transportoare etc.; masini de uz special ca : platforme vibratoare pentru elemente de beton armat, alimentatoare pentru masini unelte automate,

         2. Dupa tipul antrenarii,, masini  cu actionare electrica, hidraulica pneumatica si motoare cu ardere interna,

     3. Dupa tipul transformarii energiei de alimentare in energie mecanica, masini cu generatori centrifugali cu biela-balansier, electromagnetice, electrodinamice, magnetostrictive, piezoelectrice, cu autoiniductie etc.

         4. Dupa numarul corpurilor vibratoare, masini cu una, doua sau mai multe mase in    miscare.

         5.Dupa forma vibratiei organului de lucru, masini cu vibratii rectilinii, circulare             eliptice, elicoidale, vibratii combinate etc.

         6.Dupa periodicitatea vibratiilor, masini cu vibratii periodice simple,modulate,     aproape periodice si aleatoare.

   7.Dupa spectrul vibratiilor periodice ale organului de lucru, masini cu vibratii  sinusoidale,  biarmonice si poliarmonice.

    8. Dupa prezenta socurilor, masini fara soc, cu socuri si vibratii, cu socuri de primul, a doilea si al treilea ordin.

9.  Dupa relatia dintre frecventa excitatoare si frecventa proprie masinii prerezonante,    postrezonante,   aproape   rezonante,   rezonante   si   interrezonaute.

10.   Dupa banda de frecventa masini cu frecventa inalta frecventa medie  si frecventa joasa.

. 11. Dupa metoda de sincronizare a generatorilor de vibratii, masini cu sincronizare mecanica, electrica, autosincronizare, fara sincronizare.

12. Dupa metoda de control, masini fara control, cu reglare manuala, control automat, control programat, autoreglare dupa conditiile optimale de lucru.

Pot fi utilizate si alte criterii pentru clasificarea masinilor vibratoare care sa includa aspecte noi ale acestor masini. Orice clasificare devine insa, repede nesatisfacatoare datorita progresului tehnic rapid.

1.3. Probleme de cercetare generate de modul, scopul si eficienta utilizarii vibratiilor.

Construirea si utilizarea pe scara larga a dispozitivelor, sculelor si masinilor   vibratoare sint de data relativ recenta, din care cauza o serie, de probleme importante sint inca nerezolvate sau partial rezolvate. Ten­dintele moderne de crestere a puterii, a eficientei si a indicilor calitativi presupun abordarea unui camp larg de cercetari teoretice si experimentale, care sa poataindeplini aceste deziderate si sa asigure un progres rapid in viitor.

Enumeram unele din directiile de cercetare importante actuale si de viitor.

1. Generarea vibratiilor mecanice, care include urmatoarele aspecte :

         -studiul generatorilor de vibratii ca aparate de transformare a energiei unei mase in vibratii mecanice;

-proiectarea unor generatori de vibratii mecanice de forme si spec­tre de vibratii prescrise, incluzind si generatori de vibratii aleatoare;

-dezvoltarea metodelor de multiplicare si de demultiplicare a frec­ventelor   vibratiei.

2. Dinamica masinilor vibratoare si vibropercutante include :

-studiul regimurilor de miscare stabile cu determinarea valorilor optimale ale parametrilor vibratiei;

-studiul proceselor tranzistorii si gasirea metodelor de reducere ai puterii de pornire, a greutatii elementelor conducatoare si a amplitudinii la trecerea prin rezonante intermediare;

-studiul dinamicii sistemelor avand unul sau mai multe grade de libertate ce lucreaza in regim de rezonanta sau aproape de rezonanta

-studiul dinamicii sistemelor cu regimuri subarmonice incluzand  sistemele vibropercutante;

-studiul dinamicii sistemelor cu regimuri superarmonice;

-investigarea sistemelor cu parametrii distribuiti si a sistemelor combinate (cu parametri concentrati si distribuiti) ;

-solutionarea problemei actionarii simultane a doi sau mai multor  generatori.

3.   Comportarea si proprietatile diverselor medii ce actioneaza asu­pra organelor de lucru ale masinilor vibratoare cuprinde :

-dinamica mediilor granulare si prafoase, legata de problemele transportului, separarii amestecului si compactarii;

-dinamica solului legala de compactare, taiere, baterea pilonilor si forare;

-studiul dinamicii betoanelor in legatura cu amestecarea vibra­toare, transport, punerea in opera, compactare si formare;

-deformarea plastica a metalelor sub actiunea vibratiilor si a socu­rilor in legatura cu operatiile de presare, stantare, tragere si rolare;

-dinamica betonului asfaltic in legatura cu compactarea, vibrat oare;

-mecanismul influentei vibratiei asupra proceselor fizico-chimiceintr-un mediu lichid si     la suprafata de separare intre faza lichida si cea solida in legatura cu folosirea vibratiilor in procesele din solutii : sedimentare,filtrare,   colorare,   electroliza,   emulsifiere   etc.;

-mecanismul proceselor de prelucrare vibratoare a metalelor, mase­lor plastice si a altor         materiale utilzate in constructia de masini in lega­tura cu operatiile vibratoare de strunjire, rectificare, polizare, curatare intambur etc.

4.  Interactiunea intre organele de lucru ale masinilor vibratoare si mediul de lucru cuprinde :

-distributia fortelor si presiunilor aplicate organului de lucru al masinii  de  catre mediu;

-natura fizica a fortelor, inclusiv a celor disipative ;

-variatia  fortelor  de interactiune  datorita vibratiilor  mediuluisi organului de lucru.

5.   Analiza energetica a masinilor vibratoare include :
 
- circulatia fluxului de energie;

   -caracterul disiparii energiei in sistem;

             -relatia dintre comportarea masinii vibratoare si proprietatile sur­sei de energie.

6.   Automatizarea operatiilor masinilor vibratoare cuprinde :

   -studiul metodelor si sistemelor privind automatizarea, autosincronizarea si      programarea masinilor vibratoare;

  -studiul automatizarii controlului calitativ al operatiilor efectu­ate dechipamentul vibrator.

7   Reducerea efectelor daunatoare ale vibratiilor si socurilor echi­pamentului vibrator asupra personalului de deservire si asupra structu­rilor, problema ce intra in categoria primei directii pincipale  enuntate.

Aceasta trecere in revista a problemelor principale de cercetare nu cuprinde problemele     de proiectare si constructie cu caracterul lor specific.

Datorita interactiunii motor de antrenare-generator de vibratii-organele de miscare ale masinii vibratoare si mediul ce sufera actiunea vibratiilor, pentru tratarea uneia dintre aceste probleme concrete este necesara o cercetare a ansamblului acestor factori.

Fenomenele si efectele enumerate la punctele 1—5 se conditioneaza reciproc. Un astfel de deziderat este inca greu de atins si de aceea in majo­ritatea cazurilor problemele distincte enuntate, se trateaza separat in limi­tele unor condtii si aproximatii care trebuie precizate.

1.4. Probleme tratate si ipoteze de calcul folosite

Aceasta introducere in dinamica masinilor vibratoare se refera la studiul problemelor de baza ale masinilor vibratoare cu miscarile cele mai simple. In principiu acestea sunt masinile vibratoare cu miscarea de translatie a organului sau organelor de lucru. in aceasta categorie intra marea majoritate a transportoarelor vibratoare, sitelor vibratoare si ali­mentatoarelor vibratoare care au ponderea cea mai mare in ansamblul masi­nilor vibratoare construite pina in prezent.

Conditiile de lucru, de executie si de exploatare permit formularea unor ipoteze simplificatoare care conduc la modele mecanice simple insa cu rezultate ce satisfac cerintele calculului de proiectare. Aceste ipoteze sint :

a)     Masina vibratoare constituie un sistem complet  centrat, adicarezultantele fortelor  perturbatoare, elastice si disipative trec prin centrulde masa al sistemului. Sistemul este partial centrat daca una sau doua din aceste rezultante nu trec prin centrul de masa. Ipoteza enuntata estevalabila pentru sisteme necentrate cind efectul                                               

b)    necentrarii este mic, adicamomentele rezultantelor in raport cu centrul de masa sint mici. O conse­cinta a acestei ipoteze este ca organele de lucru realizeaza miscari de translatie.

c)   Motorul electric de actionare are o putere suficient de mare astfel incat interactiunea motor-masina vibratoare sa fie neglijabila.,rezultnad ca functionarea masinii in regimul stationar se face cu viteza unghiulara constanta.

In realitate, incepand de la un anumit raport intre puterea utila si puterea motorului electric, viteza unghiulara va avea o variatie periodica ce trebuie luata in consideratie.    

 c)Masina vibratoare se considera un sistem vibrator cu parametri concentrati. Se neglijeaza efectul vibra­tiilor asupra organului de lucru considerat rigid. Se neglijeaza, de aseme­nea, efectul masei elementelor elastice.

         d)Se considera ca toate elementele elastice din aceeasi grupa au caracteristici similare adica diferentele intre caracteristicile elastice sint sufi­cient de mici incit pot fi neglijate. Se neglijeaza efectele neliniare ce pot aparea la unele elemente elastice considerate perfect liniare.

e) Se neglijeaza intr-o prima aproximatie efectul greutatii si depla­sarii mediului aflat in contact cu organul de lucru. Acest lucru se poate face cand greutatea materialului este mult mai mica decit cea a organuluide lucru (strat subtire de material, material cu greutate specifica mica).
Raportul limita al greutatilor poate fi precizat. Efectul variatiei greutatii ansamblului organ de lucru-material poate fi neglijat sau dimpotriva luat in consideratie functie de domeniul in care se aleg parametrii regimului de functionare. Efectul mediului supus actiunii vibratiilor poate fi eva­luat cu aproximatie printr-tm factor de disipare echivalent.

f)Miscarea sistemului are loc in jurul pozitiei de echilibru stabil.

     g)Fortele disipative se considera proportionale cu viteza organului  de lucru, coeficientul    de proportionalitate urmind a se evalua prin calculsau experimental.

         O masina vibratoare este compusa in esenta din : una sau mai multe mase in miscare (organe de lucru, mase de echilibrare), elemente elastice (arcuri elicoidale, arcuri lamelare, tampoane de cauciuc), unul sau mai multi generatori de vibratii (mecanici, electromagnetici, electrodinamici).

In functie de raportul dintre pulsatia (pulsatiile) perturbatoare si pulsatia (pulsatiile) proprie, regimul de miscare stationar se poate afla intr-unui din domeniile : prerezonanta (subcritic), rezonanta (critic) sau aproape de rezonanta si postrezonanta (supracritic). Alegerea domeniului depinde de tipul constructiv si scopul masinii. Pentru masinile ce functio­neaza in domeniul de postrezonanta analiza duratelor miscarii tranzistorii de pornire si oprire are o importanta speciala datorita faptului ca in urma variatiei continue a valorilor pulsatiei perturbatoare, aceasta coincide la un moment dat cu frecventa de rezonanta dupa care isi continua variatia cu o anumita „viteza'

2.ANALIZA STADIULUI ACTUAL  AL TEMEI

2.1 Scopul lucrarii

In intreprinderile industriale pentru trecerea materialelor de la o operatie tehnologica la alta pe masura transformarii din materie prima in produs finit se efectueaza un mare numar de operatii de transport. Sistemele de transport utilizate in intreprinderile industriale trebuie sa indeplineasca cateva cerinte de bazasi anume:

              - transportul sa fie precis in timp si sub raport cantitativ

          - operatiunile de transport utilizate sa fie adaptate la cerintele proceselor tehnologice

          - operatiunile de transport trebuie sa fie cat mai ieftine pentru a nu incarca exccesiv pretul de cost al produselor finite.

           - transportul trebuie sa se efectueze in conditi de siguranta  pentru personalul ce deserveste utilajele de transport si utilajele din fluxurile tehnologice.

           - utilajele de transport trebuie sa fie nepoluante pentru mediul inconjurator.

 La satisfacerea acestor cerinte se poate ajunge numai prin utilizarea unor utilaje de transport competitive  adaptate conditiilor impuse de  caracteristicile materialului de transportat

            Scopul prezentei lucrari de diploma este proiectarea unui transportor vibrant avand debitul de 20m3/h destinat vehicularii sodei calcinate fierbinti rezultate in urma procesului tehnologic de  calcinare de la fabricile de produse sodice. Vehicularea materialelor fierbinti si agresive presupune proiectarea  unor utilaje de transport specifice acestor conditii.

 2.2 Situatia actuala

                Principiul de functionare, utilizari

                    Transportoarele oscilante si vibrante sunt masini stationare utilizate pentru trnsportul pe directie orizontala sau, inclinata a materialelor in vrac . Domeniul de utilizare al transportoarelor vibrante cuprinde vehicularea materialelor in vrac agresive chimic, foarte abrazive sau a materialelor care au o temperatura ce depaseste 150°C.Astfel transportoarele vibrante sunt intalnite mai ales in intreprinderile metalurgice la vehicularea materialelor de adaos

( var,fluorura,ferosiliciu, feromangan,etc.) , in intreprinderile de produse sodice si in intreprinderile de materiale de constructii.

          Jgheabul oscilant avand miscare periodica de dute-vino este pus in miscare de forta exterioara , asigurata de un mecanism motor .

          Organul de transport , antreneaza prin miscarea lui inainte , materialul de transportat care adera la el datorita fortelor de frecare.

          La revenirea jgheabului in pozitie intiala , materialul isi continua miscarea sub influienta fortelor inertiale .

          In functie de modul de miscare a materialului pe organul de transport , avem doua tipuri de transportoare :

          - oscilante, bazate pe principiul alunecarii , cand materialul gliseaza pe organul de transport fara a se desprinde de el , iar greutatea lui se transmite integral la jgheab , presiunea pe acesta fiind constanta ;

- vibrante  , bazate pe principiul gravitational ( de aruncare ) , cand miscarea materialului mai are pe langa componenta orizontala si o componenta pe verticala

Fig.2.1

          In figura 2.1 s-au prezentat principiile de baza ale transportoarelor vibrante

          a) Transportorul oscilant lucrand dupa principiul de alunecare, cu miscare neuniforma de dute – vino in directia orizontala a jgheabului .

          b ) Transportorul vibrant cu usoara panta si cu miscare armonica .

          In functie de marimea componentei verticale a acceleratiei maxime , transportul se face prin alunecare sau aruncare .

         

               In ultimile decenii transportoarele vibrante au cucerit un domeniu foarte mare , fiind utilizate in cele mai diferite locuri de munca , cu randament ridicat .

    Avantajele utilizarii transportoarelor vibrante

- Jgheburile oscilante ( organul purtator ) sunt constructii simple ce se pot usor capsula . Se pot vehicula materiale fierbinti si agresive . In cazul placarii acestora cu material plastic sau cauciuc se poat transporta materiale abrazive si lipicioase .

          - Organele in miscare ale transportoarelor vibrante ce lucreza pe principiul gravitational , au o uzura foarte mica .

          - Miscarea de oscilare da posibilitatea executarii concomitent a unor procese de cernere sau selectionare .

          - Transportoarele vibrante pot fi utilizate si ca dozatoare

          - Debitele maxime ale transportoarelor vibrante cunoscute sunt ajung la max. 200-300 m3 / h pe o lungime de maximum 40 metri.

      Dezavantaje

          - La distante mai mari de transport e necesara cuplarea mai multor transportoare iar odata cu cresterea lungimii utilajului , debitul scade .

          - In functie de materialul transportat se pot produce zgomote . La aparitia lor (daca acestea depasesc nivelul admis) sunt necesare masuri de izolare pentru a nu fi transmise in imprejurimi .

          Tipuri si solutii constructive

           Un transportor  vibrant se compune conform fig. 2.2. dintr-un organ de transport sub forma de jgheab sau tubular  1 , suspensia fixa ( ce are rol de ghidare ) 2 , suspensia elastica 3 si excitatorul ( generatorul de oscilatii ) 4 .

Fig 2.2

         

         

          Jgheabul transportorului

Jgheabul transportorului este o constructie simpla formata din unul sau mai multe tronsoane imbinate intre ele prin suruburi.Tronsoanele sunt constructii metalice sudate care se pot capsula.

 

          Suspensia 

          Suspensia este realizata din suspensia fixa compusa din parghii articulate si suspensia elastica compusa din arcuri spirale sau lamelare . Aceasta are urmatoarele roluri :

          - preluarea incarcarii statice compusa din greutatea jgheabului si materialului de transport ;  - formarea unui sistem de oscilare , astfel icat suspensia sa realizeze acordul intre frecventa de excitatie si frecventa proprie a sistemului , atunci cand se cunoaste masa vibratoare ;

          - limiteaza gradele de libertate a organului purtator .

          In fig. 2.3 s-au reprezentat principiile de realizare a suspensiilor la transportoarele vibrante  .   a )    Sistemul oscilant ghidat , cu un jgheab . Directia de oscilare este data de suspensia fixa (1 ) si

suspensia elastica (2)

                    

Fig.2.3

                                              

         b ) Sistem liber oscilant cu jgheab , realizat cu arcuri elicoidale de intindere sau copresiune . Directia de oscilare este determinata de directia fortei excitatoare . Nu se recomanda aceste tipuri de transportoare vibrante cu jgheab , deoarece masele neechilibrate , in primul rand , solicita suplimentar fundatia , iar in al doilea rand dau nastere la noduri de oscilatie , care duc la limitarea lungimilor organului de transport de 6 pana la 8 metri .

         

           c ) Sistemul oscilant cu doua mase . Suspensia masei vibrante superioara este ghidata , iar a masei inferioare este libera .Se realizeaza astfel reducerea considerabila a solicitarilor de incovoiere in jgheab si in fundatie prin echilibrarea maselor.

               d) Sistemul oscilant cu doua mase oscilante cu ghidare rigida care este suspendat inpunctul de oscilare . Prin acest sistem se poate realiza o echilibrare directa a maselor.suportul ghidajelor oscilante va fi solicitat in acest caz numai de forte statice .

               Dupa cum se observa  sistemele cu doua mase echilibrate imbina avantajele sistemelor oscilante cu o masa si in plus se pot realiza si lungimi mai mari de transport.     

              Generatoarele de vibratii ( vibratoarele)

             Actionarile transportoarelor vibrante sunt de doua feluri:

                                               -actionari rigide

                                              - actionari elastice

       Actionarea rigida este de tipul cu mecanism biela-manivela fig.2.4. a .Deoarece raportul

 

Fig. 2.4

este foarte mic,excitatia armonica se poate calcula.iar amplitudinea miscarii este egala in acest caz cu raza excentricului.

   Actionarea elastica se realizeaza in trei moduri: cu arc, cu inertie si electromagneti

 Actionarea elastica cu arc s-a realizat pentru a evita dezavantajul major al mecanismului biela-manivela si anume fortele de inertie mari ale jgheabului.Pentru aceasta in biela s-a introdus un arc elicoidal.(fig.2.4.b) Amplitudinea aici este dependenta numai de dimensiunile geometrice ale actionarii.Fortele masice mari din mecanismul biela-manivela si frecarea in articulatii dau  frecvente mici de excitatie (5 pana la 15 Hz)

Principalele  tipuri constructive de  vibratoare sunt    vibratoarele  mecanice si vibratoarele electromagnetice

Vibratoarele mecanice sunt de tipul cu doua mase excentrice rotative,masele se rotesc in sensuri opuse (fig.2.3.c) si sunt montate in asa fel pe axe incit componentele dupa axa x ale fortelor centrifuge sa se anuleze intre ele  iar componentele dupa axa y se insumeaza. Ia felul acesta rezultanta fortelor centrifuge ale maselor excentrice actioneaza pe o singura directie care este chiar directia ampltudinii orientate. Sincronizarea celor doua mase excentrice in rotatie se realizeaza  mecanic intre ele (de obicei cu roti dintate) fig2.5.b

a)                                                                                              b)                                                     

Fig.2.5.

            In cazul  vibratoarelor care dezvolta momente excentrice mari (peste 1000 daNcm) sincronizarea arborilor se face cu un sincronizator exterior montat intre motorul electric si arborii mecanismului vibrator. In acest caz constructia mecanismului vibrator arata ca in fig.2.5.a

Frecventa de excitatie a vibratoarelor cu inertie mecanice este intre 5 piaa la 25 Hz, fiind limitata de cresterea sarcinilor dezechilibrate si de capacitatea rulmentilor

        

              La vibratoarele electromagnetice (fig.2.3.d).legatura intre vibrator si jgheab sau masa de echilibru se face elastic.Cel  mai frecvent se folosesc vibratoare de tip reactiv care constau din electroromagnet 1 rotor 2 arc 3  placa de cuplare 4 masa aditionala 5

        . Trecand curent alternativ prin infasurare, la fiecare jumatate de perioada,placa de cuplare este atrasa cand curentul are valoare maxima si este respinsa datorita resoartelor cand curentul are valoare minima.

           Frecventa unui astfel de vibrator este egala cu de doua ori frecventa curentulul de alimentare respectiv in cazul frecventei de 50 Hz vibratorul are frecventa de 100 Hz. In cazul  cand in circuitul de alimentare s-ar introduce un redresor  care permite trecerea curentului numai intr-un sens frecventa oscilatiilor vibratorului este egala cu a curentului  alternativ adica 50 Hz

 In cazul alimentarii cu curent continuu prin intermediul unui convertizor de frecventa se pot realiza orice frecvente ale vibratiilor    Dupa cum reiese din exemplele anterioare clasificarea transportoarelor vibrante  se face in functie de caracteristicile constructive  tinindu-se cont de urmatoarele considerente

 - numarul maselor oscilante

- tipul vibratorului

 -  tipul suspensiilor

    2.3.Definirea solutiei constructive adoptate.

        In practica principalele tipuri constructive de transportoare vibrante utilizate la vehicularea materialelor sunt:

             - transportoare vibrante monomasice cu vibrator mecanic cu mase neechilibrate fig.2.6.a

              - transportoare vibrante bimasice cu vibrator mecanic cu mase neechilibrate fig.2.6.b.

                             

                   a)                                                                       b)

Fig.2.6.

 

Transportoarele vibrante monomasice.fig.2.6a sunt cele mai raspindite masini vibratoare utilizate in transportul materialelor.Aceste masini pot fi utilizate ca transportoare, site vibratoare, separatoare etc.

O astfel de masina este antrenata de un generator de vibratii montat rigid pe organul de lucru Generatorul de vibratii,  cu mase nee­chilibrate, este antrenant de un motor electric montat pe batiul masinii. Cei mai utilizati sunt generatorii de vibratii cu volanti static neechilibrati. Organul de lucru este montat pe batiu numai prin intermediul unor lega­turi elastice. Elementele elastice utilizate  fi arcuri lamelare cu caracteristica liniara.Organul de lucru al unei astfel de masini are o miscare de translatie rectilinie .Amplitudinea vibratiilor acestor masini este relativ mica (1 - 8 mm).si sunt in general preferate pentru simplitatea lor.

Transportoarele vibrante bimasice fig 2.6.b sunt preferate din punct de vedere tehnic si a performantelor in raport cu transportoarele monomasice doar pentru lungimi mari de transport(peste 20 m) S-au construit in principal masini la care cele doua mase realizeaza miscari plan paralele in planul vertical, prin montarea generatorilor de vibratii dupa axa planului de simetrie.

Antrenarea se face prin intermediul unor generatori cu doua mase neechilibrate egale. Elementele elastice izolatoare sint for­mate din arcuri elicoidale relativ moi (constanta elastica mica) in com­paratie cu elementele elastice de legatura dintre cele doua mase. Acestea pot fi arcuri lamelare sau elicoidale montate astfel ineit sa permita o miscare relativa cu un grad de libertate a unei mase in raport cu cealalta.

. Avan­tajele principale ale acestor masini fata de cele monomasice por fi rezu­mate   astfel:

       -o mai mare posibilitate de alegere a regimurilor de functionare,functie de frecventa de antrenare, in sensul ca se pot obtine regimuristabile pe langa domeniile de prerezonanta sau postrezonanta si in domeniile de rezonanta si aproape de rezonanta, cu avantajul unui consum minim
de   energie ;

        -existenta masei de echilibrare conduce la o transmisibilitate redusa a vibratiilor si posibilitatea alegerii unor parametrii optimali;

         -zgomot redus in timpul functionarii.

Principalele dezavantaje ale acestor masini fata de cele monomasice sunt urmatoarele

-   constructia lor este mai complicata

-   se utilizeaza un numar mare de elementele elastice(arcuri)

- greutatea lor este semnificativ mai mare decat cea a transportoarelor vibrante monomasice

-sunt mai sensibile in ceea ce priveste stabilitatea regimurilor de functionare

Din analiza tipurilor constructive de transportoare vibrante,a solutiilor de antrenare si a modului de realizare a suspensiilors-a adoptat pentru aplicatia ce face obiectul prezentului proiect urmatoarea solutie:

- tipul constructiv de trasportor: monomasic cu vibratii dirijate

-  tipul generatorulu de vibratii:  vibrator mecanic cu mase neechilibrate

-  tipul suspensiilor: cu arcuri lamelare

Solutia adoptata are ca principal avantaj constructia simpla, utilizarea unui singur tip de elementele elastice(arcuri) si greutatea redusa comparativ cu un transportor vibrant bimasic care are aceeasi capacitate de transport.

3.DESCRIEREA SOLUTIILOR NOI SI ALEGEREA VARIANTEI OPTIME.

 3.1 Componenta  produsului

            Trasportorul vibrant se compune din urmatoarele subansamble principale:

Jgheabul transportorului este o constructie modulara formata din mai multe tronsoane imbinate intre ele prin suruburi.Tronsoanele sunt constructii metalice sudate formate din doi pereti laterali obtinuti prin indoire,doua flanse si placa de fund.

      Pe partea inferioara  a jgheabului se gaseste gura de evacuare a materialului iar pe partea superioara a jgheabului se gaseste gura de alimentare cu material.Tot pe jgheab se gasesc si placile suport pentru arcuri montate prin sudura pe peretii lateral .    Pe partea superioara a jgheabului se vor monta capacele de etansare iar in partea inferioara se  monteaza cu sudura prin puncte placile de uzura.

 Capacele realizeaza etansarea jgheabului in partea superioara si sunt confectionate din tabla fiind construite din bucati imbinate cu flanse si suruburi. Se fixeaza de cutia ciurului cu suruburi.

 Suportul vibratorului este realizat in constructie sudata din table si profile laminate si se prinde de jgheabul transportorului  prin sudura.Are rolul de a sustine vibratorul mecanic si de a transmite miscarea de vibratie la jgheabul transportorului.

Suspensia elastica a transportorului  este acea parte componenta care permite miscarea vibratorie a utilajului.

       Se compune dintr-un sistem de arcuri lamelare care se sprijina in partea superioara de suportii arc de pe jgheabul transportorului  iar in partea inferioara pe suportii de arc sudati de grinda inferioara care constituie partea fixa a utilajului(partea care nu vibreaza).

Arcurile sint montate in baterii de cate doua asezate la un pas de 900 mm de o parte si de alta a jgheabului transportorului.

Pentru prevenirea cresterii amplitudinii la oprirea transportorului vibrant pe partea inferioara  a jgheabului sunt montate  trei tampoane de cauciuc.Acestea actioneza in momentul in care      trasportorul vibrant trece prin zona frecventei de rezonanta.Pentru etansare sint prevazute garnituri de cauciuc rezistente la temperatura intre capace si cutia transportorului .

Vibratorul mecanic  este de tipul cu mase excentrice asezate pe extremitatile arborilor

   Mecanismul vibrator este format din doi arbori sprijiniti pe rulmenti oscilanti cu role,si montati intr-o carcasa turnata.

Sincronizarea miscarii intre cei doi arbori se face prin intermediul a doua roti dintate cu dinti drepti care sunt montate la mijlocul arborilor. La  capetele arborilor de o parte si de alta a lagarelor cu rulmenti  sunt montate masele excentrice care se vor roti in sens invers una fata de cealalta generand astfel vibratii liniare. Masele excentricese compun dintr-o bucsa pe care sunt fixate doua placi care au forma unui sector de cerc. Una dintre placi este fixata prin sudura de bucsa  iar reglajul momentului excentric se face prin glisarea celeilalte placi fata de cea fixa modificandu-se astfel pozitia centrului de greutate si implicit valoarea momentului excentric.. La extremitatea unuia dintre arbori se fixeaza prin pana roata de curea prin intermediul careia se primeste miscarea de la motorul electric de actionare. Carcasa turnata se inchide cu un capac iar etansarea lagarelor este de tip labirint . Fixarea carcasei de suportul sudat de jgheab se face prin  suruburi.

Grupul de antrenare – este subansamblul care asigura actionarea transportorului vibrant

 El este compus in principal din motorul electric, sasiul pe care este asezat motorul si transmisia prin curele trapezoidale. Transmisia prin curele este protejata cu o aparatoare iar pe sasiul grupului sunt montate suruburile pentru tensionarea curelelor.

3.2. Modul de functionare.

Miscarea este transmisa de la motorul electric la mecanismul vibrator prin curele trapezoidale.

Prin arborele mecanismului(pe care este fixata roata de curea )miscarea se transmite la masele excentrice care se vor roti in sens invers una fata de cealalta generand astfel vibratii liniare(dupa o directie ce face un unghi de 35°cu planul jgheabului ).

Fiecare punct al jgheabului mobil al transportorului executa o miscare plan paralela cu traiectoria orientata dupa o directie ce face un unghi de 35°cu planul orizontal.Astfel pe principiul gravitational ( de aruncare ) , cand miscarea materialului are pe langa componenta pe verticala si o componenta orizontala materialul este transportat inainte. Sistemul de arcuri lamelare(suspensia elastica a transportorului ) permite miscarea vibratorie a utilajului.

Viteza de transport a materialului depinde de frecventa vibratiilor si de amplitudinea lor.

            Deoarece modificarea frecventei vibratiilor presupune schimbarea turatiei motorului electric de obicei se prefera modificarea amplitudinii vibratiilor. Acest lucru se realizeaza prin modificarea valorii momentului excentric generat de mecanismul vibrator.

Schimbarea valorii momentulului excentric se face prin glisarea placilor excentricului una  fata de cealalta modificandu-se astfel pozitia centrului de greutate si implicit valoarea momentului excentric.

3.3 Caracteristici tehnice

             - tipul transportorului:                                  - vibrator cu oscilatii liniare;

            - debit:                                                                        - 20 m3/h;

            - lungimea de transport;                                 - 11 m;

            - materialul transportat:                                 - soda calcinata;

            - greutatea specifica:                                      - 1,2 t/m3;

            - temperatura:                                                 - 180s C;

            - latimea jgheabului (interior):                      - 320mm;

            - inaltimea jgheabului:                                   - 300 mm.

            - tipul motorului:                                            - AT 132 S – 38 – 4;

            - puterea nominala:                                         - 5,5 kw;

            - turatia nominala:                                          - 1.440 rot/min;

            - tensiunea de alimentare:                               - 3x380 V c.a.;

            - frecventa:                                                       - 50 Hz;

            - furnizor:                                                        - Electromotor, S.A. Timisoara

            - turatia  mecanismului vibrator                       - 900 rot/min;

:           - transmisie cu curele trapezoidale

tip .. SPA

raport de transmitere . 1,6

numar de curele …………………………   3

              Dimensiuni de gabarit(LxBxH)12000x1250x1600mm

 

 

 

                                      

          

4. MEMORIU DE CALCUL                                                                                                                         

4.1. Date initiale

             - tipul transportorului:                                  - vibrator cu oscilatii liniare;

            - debit:                                                                        - 20 m3/h;

            - lungimea de transport;                                 - 11 m;

            - materialul transportat:                                 - soda calcinata;

            - greutatea specifica:                                      - 1,2 t/m3;

            - temperatura:                                                 - 180s C;

            - latimea jgheabului (interior):                      - 320mm;

            - inaltimea jgheabului:                                   - 300 mm.

4.2. Calculul parametrilor transportorului vibrant

          4.2.1. Calculul vitezei de transport

            Debitul transportorului vibrant se calculeaza cu formula, utilizata si la alte transportoare (cu banda, cu raclete):

             [m3/h]                                                             [  DRA82  -  pag 456.]

[  DRA82  unde:            m – este latimea jgheabului, data prin tema;

             - este coeficientul de umplere;                                              [  DRA82 -  pag.472]

             m – se adopta in functie de inaltimea totala a jgheabului, si este inaltimea stratului de material;

            Din relatia debitului se poate determina viteza necesara de transport:

             m/sec.

            Pentru un utilaj ce functioneaza cu vibratii liniare viteza in functie de parametrii vibratorului se calculeaza cu formula:

            ,                                                                        [ BUZ 80] - pag 248. ];

unde:   - este amplitudinea vibratiei;

             Hz - este frecventa vibratiei si se alege din                             [ DRA 80   - tab.2.55 ];

            * - este unghiul dintre directia vibratiei si suprafata de transport (30÷45s).

            Se alege

           

Fig.4.1.

                 Putem calcula, de aici amplitudinea vibratiei:

             m = 2,84 mm.

            Se alege ca amplitudine a vibratiei:  mm.

          4.2.2. Calculul momentului perturbator la mecanismul vibrator

Vibratorul pentru transportorul din fig.4.1 este de tip cu vibratii liniare  si consta din doi arbori paraleli ,care poarta mase excentrice ,montate simetric cu planele XX si YY (fig.4.2) care se rotesc in sens contrar.In aceste conditii, componentele dupa axa XX ale fortelor centrifuge se insumeaza, iar componentele dupa axa YY ale fortelor componentele centrifuge se echilibreaza. Componentele dupa axa XX dau o rezulanta care variaza cosinusoidal

intre valorile extreme 2P, unde   

            .

Fig.4.2.

Transportorul vibrant functioneaza in regim supra-critic deci frecventa de lucru este suficient de departata de frecventa de rezonanta, se poate scrie:

                                                                                                 [ DRA 80   . pag. 188]

unde:   - este masa transportorului vibrant;

             - este masa excentricelor mecanismului vibrator;

 - este distanta de la centrul de rotatie la centrul de greutate al excentricelor (fig. 4.2).

Inmultind relatia de mai sus cu acceleratia gravitationala se obtine:

            ,

unde:   - este momentul perturbator generat de excentricele vibratorului necesar pentru a obtine amplitudinea  mm la vibratia transportorului;

       - este greutatea totala a transportorului si ea se compune din:

     

unde:   daN – este greutatea jgheabului transportorului, in comparatie cu alte utilaje similare;

             daN – este estimarea greutatii vibratorul;

             - este greutatea materialului existent pe transportor,

cu:       daN/m3 – este greutatea specifica a materialului, din datele de tema;

             - este volumul materialului de pe transportor,

cu:       m.  m;  m – stabilit prin tema.

            Rezulta:         

 m3.

            Greutatea materialului va fi:

             daN.

            Greutatea totala a transportorului incarcat va fi:

             daN.

            Deci momentul perturbator pe care trebuie sa-l dezvolte vibratorul este:

             daN·m.

            Pentru dimensionarea vibratorului se va lua in calcul:  daN·m = 40 N·m.      

4.2.3. Calculul suspensiilor

     Dupa cum se observa din figura 4.1 suspensiile transportorului vibrant se realizeaza cu arcuri lamelare dispuse de o parte si de alta a jgheabului transportorului.

Ca si la alte utilaje vibrante si transportorul vibrant lucreaza in domeniul post-rezonant, astfel incat este valabila relatia:

                                                                                 

unde:   - este pulsatia de lucru data de vibrator;

             - este pulsatia proprie a sistemului.

            Pulsatia de lucru are valoarea:

             rad/s.

unde:   Hz – este frecventa de lucru, determinata anterior.

            Pulsatia proprie a sistemului este, deci:

             rad/s.

            Dar pulsatia proprie a sistemului are expresia:

            ,     unde:   - este constanta elastica a sistemului de arcuri;

             kg – este masa transportorului incarcat cu material, determinata anterior.

            De aici se poate calcula constanta elastica a suspensiilor transportorului:

 N/m = (11,4÷22,228) daN/mm.

Fig.4.3.

Prin comparatie cu alte transportoare se alege un arc lamelar de lungime  mm si sectiune dreptunghiulara  mm.(fig.4.3.)

            Asupra acestui arc forta actioneaza conform figurii 4.3, iar rigiditatea arcului se calculeaza cu formula:

           

             ,                                                                                     [ GAF 81 - tab. 24]

unde:   daN/cm2 – este modulul de elasticitate;

       cm – este latimea arcului;

             cm – este grosimea arcului;

      cm – este bratul fortei .

            Deci pentru arcul nostru:

             daN/cm = 0,315 daN/mm.

            Avand calculata constanta elastica  a intregului sistem rezulta numarul de arcuri necesar:

            ,