260

Проектирование привода ленточного цепного конвейера

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Выбор материала для передач редуктора расчет допускаемых напряжений. Подбор подшипников качения. Подбор и проверка прочности шпонок. Расчет быстроходной ступени редуктора. Ориентировочное определение диаметров валов.

Русский

2012-11-14

558.5 KB

46 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное учреждение

КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра прикладной механики

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ ПО ДЕТАЛЯМ МАШИН

Выполнил:

Студент 3 курса ХТФ

Гр. ХМ – 092

Червов Ю.А.

Проверил:

Любимов О.В.

Кемерово 2011


 Содержание

1. Выбор электродвигателя

2. Кинематический расчет

3. Выбор материала для передач редуктора расчет допускаемых напряжений

4. Расчет зубчатой передачи

5. Ориентировочное определение диаметров валов

6. Расчет быстроходной ступени редуктора

7. Подбор подшипников качения

8. Выбор способа смазки

9. Определение конструктивных размеров

10. Подбор и проверка прочности шпонок  

11. Проверочный расчет подшипников качения

12. Список литературы


ЗАДАНИЕ

Спроектировать привод цепного конвейера

Задание на проект

Вариант

Ft, Н

υ, м/с

D, мм

Степень риска, %

08

2700

0,7

7

Спроектировать привод ленточного конвейера

Циклограмма нагрузки

Срок службы L=5 лет;

Ксут=0,25

Кгод=0,7

t-шаг зубьев тяговой звездочки;

z-число зубьев тяговой звездочки;

Ft-окружное усилие на звездочке;

V-скорость цепи конвейера;

1 Выбор электродвигателя

1.1 Задача расчета

Выбрать тип электродвигателя, определив необходимую частоту вращения и мощность.

  1.  Данные для расчета

Окружное усилие Ft, скорость v на ленте конвейера и диаметр барабана Dбар конвейера.

  1.  Условия расчета

Расчет производим, учитывая заданную циклограмму нагрузки и кинематические возможности схемы редуктора.

  1.  Выбор электродвигателя

  1.  Мощность на валу двигателя

кВт;

а) мощность на приводном валу

кВт;

б) общий КПД привода [1, с.460]

общ = 2м 2цп 4пк = 0,9720,9820,994 = 0,87.

,

  1.  Ориентировочная частота вращения двигателя (при заданной схеме редуктора и скорости на ленте конвейера)

nдв = nпр U/общ = 65,62530 = 1968,75 об/мин;

а) частота вращения приводного вала

65,625 об/мин;

б) возможное общее передаточное число привода [1, с.452]

U/общ = UбUт =30.

Для цилиндрической пары рекомендуется: u=3...5.

 

1.4.3 Эквивалентная мощность электродвигателя

 .

  1.  Выбор электродвигателя (по Pэкв и nдв) [1, с.522]

Принимаем электродвигатель АИР80А4 ТУ 16-525.564-84

Pном = 1,1 кВт; nном = 1420 об/мин; исполнениеIM 1081 (на

лапах); Tпуск/Tном = 2,0; Tmax/Tном=2,2.

.

Рисунок 1 - Эскиз электродвигателя

Таблица 1.1 - Размеры электродвигателя

Тип двигателя

Число полюсов

Исполнение

80А

4

d30

l1

l30

d1

b1

h1

l10

l31

d10

b10

h

h10

h31

190

50

297

22

6

6

100

50

10

125

80

10

205

 2 Кинематический расчет

2.1 Задача расчета

Определить передаточное отношение редуктора с учетом выбранного электродвигателя, разбить передаточное отношение зубчатого редуктора по ступеням, определить частоты вращения, угловые скорости, мощности и вращающие моменты на валах привода.

2.2 Условия расчета

Кинематический расчет проводится для трехпоточного двухступенчатого цилиндрического редуктора.

2.3 Данные для расчета

Мощность электродвигателя  кВт; мощность на валу электродвигателя кВт; частота вращения двигателя  мин-1; частота вращения приводного вала  мин-1; частные значения к.п.д: ; ; .

2.4 Передаточное отношение редуктора при выбранном электродвигателе

, где   частота вращения двигателя, мин-1;

  частота вращения приводного вала, мин-1.

мин-1.

2.5 Распределение передаточного отношения

зубчатого редуктора по ступеням

По условиям смазки рекомендуется

;

;

;

.

2.6 Частота вращения валов  n, мин-1

а) ведущего

,  мин-1;

б) промежуточного

,  мин-1;

в) ведомого

,  мин-1;

г) приводного

,  мин-1.

 

2.7 Мощности на валах  Р, кВт

а) ведущего

,  кВт;

б) промежуточного

,

 кВт;

в) ведомого

,

кВт;

г) приводного

,

,кВт

2.9 Вращающие моменты на валах  Т, Нм 

а) ведущего

,  Нм;

б) промежуточного

,  Нм;

в) ведомого

,  Нм;

г) приводного

,  Нм.

2.10 Результаты расчета

2.10.1 Передаточные числа

; .

2.10.2 Остальные результаты сведем в таблицу

Таблица 1- Результаты расчета

На валах

n, мин-1

Р, кВт

Т, Нм

Ведущем

1420

2,1

14,12

Промежуточном

284

2

67,25

Ведомом

56,8

1,98

332,09

Приводном

56,8

1,92

322,82

3 Выбор материалов и расчет допускаемых напряжений [2, стр.170]

3.1 Задача выбора.

Подобрать материалы для зубчатых колес тихоходной и быстроходной ступеней с учетом ограничений размеров проектируемого редуктора, обеспечивая размерность приработки шестерни и колеса пары и гармоничность по размерам быстроходной и тихоходной ступеней.

3.2 Выбор материал

Принимаем для изготовления тихоходной , сталь 40Х улучшенную 230…260 НВ;

σв =850; σт =550 .

Для изготовления шестерной тихоходной , сталь 40Х улучшенную 260…280 НВ;

σв =950; σт =750.

Принимаем для изготовлении колеса быстроходной , сталь 45 нормализованную 170…217НВ;

σв =600; σт =340.

Для изготовления шестерня быстроходной , сталь 45 улучшенную 192…240НВ;

σв =750; σт =450.

3.2 Расчет допускаемых напряжений.

3.2.1 Расчетные формулы

σНР - допускаемые контактные напряжения

σFP - напряжение изгиба

, мПа

,

σHP

  Базовые пределы контактной и изгибной выносливости.

σFP 

σНlim =2HB+70; σFlim =1,8HB;

SH=1,1; SF=1,75.

JA-коэффициент реверсивности,

JA=1, потому что передачи не реверсивные,

ZN JN- коэффициент долговечности,

NH0 - функция твердости.

NH0=f(НВ);

NF0 - базовое число циклов нагружения.

NF0=4∙106.

 

 

Таблица 3.2.2

Параметр

Ступень

тихоходная

быстроходная

колесо

шестерня

колесо

шестерня

n, мин-1

n3=56,8

n2=284

n2=284

n1=1420

HB

245

270

193,5

216

t, час

7665

7665

7665

7665

NH0

15∙106

20∙106

10∙106

12∙106

NFO

4∙106

4∙106

4∙106

4∙106

NHE=NFE

8,3∙106

41,65∙106

41,65∙106

208,3∙106

ZN

1,81

1

1

1

JN

1

1

1

1

σHlim,мПа

560

610

457

502

σFlim,мПа

441

486

348,3

388,8

σHP,мПа

921,45

554,54

415,45

456,36

σFP,мПа

252

277,7

199,03

222,17

4. Расчет зубчатой передачи

4.1 Задача расчета

Определить геометрические параметры цилиндрических колес внешнего зацепления по условию контактной выносливости поверхности зубьев, проверить прочность зубьев по напряжениям изгиба.

4.2 Условия расчета

При определении геометрических параметров зубчатых колес принято, что передача прямозубая, со смещением.

4.3 Порядок расчета

4.3.1 Межосевое расстояние, мм

 

где   вспомогательный коэффициент, МПа1/3;

  передаточное число зубчатой пары;

  вращающий момент на колесе, ;

  составляющий коэффициента нагрузки;

  допускаемое контактное напряжение, МПа;

  относительная ширина зубчатого венца.

4.3.1.1 Данные для расчета
Таблица 4.1-Данные для расчета
Из предыдущих расчетов
Принято
T2, Нм
, МПа
K
Ka,мПа1/3
Ψba
4,5
332,9
554,54
1,25
490
0,4

4.3.1.2 Расчет

Для зубчатой передачи принято стандартное значение межосевого расстояния по ГОСТ 2185-66:

aw = 148мм

4.3.2.Рабочая ширина венца зубчатой передачи, мм

;

мм.

Окончательно ширина зацепления будет принята после уточнения , .

4.3.3 Относительная ширина зубчатого венца

;

.

Расчетное значение не превышает допускаемых максимальных значений (не более 1,6).

4.3.4.Модуль зацепления, мм

мм;

мм.

Окончательно для зубчатой передачи принято стандартное значение модуля по ГОСТ 9563-80:

мм.

4.3.5.Числа зубьев шестерни и колеса

4.3.5.1.Суммарное число зубьев шестерни и колеса

;

.

Окончательно для зубчатой пары принято целое значение числа зубьев:

.

4.3.5.2.Число зубьев шестерни

 

.

Окончательно для зубчатой шестерни принято целое значение числа зубьев:

.

4.3.5.3Число зубьев колеса

;

.

4.3.5.4.Фактическое передаточное число

;

 

4.3.6.Коэффициенты смещения инструментов

Коэффициенты смещения  и  из условия наибольшего повышения контактной прочности зубьев

;

.

4.3.7 Коэффициент уравнительного смещения

4.3.7.1 Сумма коэффициентов смещения

; 

.

4.3.7.2 Сумма чисел зубьев

; 

zC =22+96=118

4.3.7.3 Отношение

4.3.7.4 По номограмме

4.3.7.5 Коэффициент уравнительного смещения

.

4.3.8 Уточненное межосевое расстояние, мм

; 

4.3.9 Высота зуба, мм

;

мм.

4.3.10 Делительные диаметры, мм

;

 

мм;

 

;

 

мм.

4.3.11 Начальные диаметры, мм

;

мм;

;

мм.

4.3.12 Диаметры окружностей вершин зубьев, мм

;

мм;

;

мм.

4.3.13 Диаметры окружностей впадин зубьев, мм

;

мм;

;

мм.

4.3.14 Проверка

;

мм = мм;

;

мм = мм;

;

мм = мм.

4.3.15 Угол зацепления, град

С учетом угла профиля исходного контура

;

;

.

4.3.16 Степень точности

С учетом окружной скорости в зацеплении, м/с

;

 

и пониженными требованиями к точности назначается 9-я степень точности, вид сопряжения В (обозначение: 9-В ГОСТ 1643-81).

4.3.17 Уточненный коэффициент нагрузки

Kн =1,25∙ 1,06=1,3

4.3.18 Уточненная ширина зубчатого венца, мм

;

 

мм;

мм.

4.3.19 Уточненные коэффициенты

4.3.19.1 Коэффициент ширины колеса относительно

межосевого расстояния

;

.

Расчетное значение не превышает допускаемых максимальных значений (не более 0,5).

4.3.19.2 Коэффициент ширины колеса относительно

делительного диаметра

;

 

Расчетное значение не превышает допускаемых максимальных значений (не более 1,6).

4.3.19.3 Коэффициент модуля

,

.

Расчетное значение удовлетворяет рекомендациям (в диапазоне 35…20).

4.4 Проверка условия прочности зубьев по контактным напряжениям

4.4.1 Расчетная формула

,

где   приведенный модуль упругости, МПа;

   вращающий момент на шестерне, Нм;

4.4.2 Данные для расчета
Таблица 4.2
Из предыдущих расчетов
, МПа
T2,Нм
67,25
1,3
554,54

Продолжение табл. 4.2

Из предыдущих расчетов

, мм

, мм

, град

57,35

55

25,57

4,36

4.4.3 Расчет, МПа

МПа.

Недогрузка зубчатой передачи составляет :

%,

что превышает допускаемые значения (не более 5 %).

4.5 Силы в зацеплении

4.5.1 Окружная сила, Н

,

 Н

4.5.2 Радиальная сила, Н

,

Н.

4.5.3 Нормальная сила, Н

,

Н.

4.6 Уточненный коэффициент нагрузки

.

4.7 Проверка условия прочности зубьев по напряжениям изгиба

4.7.1 Расчетная формула

,

где   коэффициент формы зуба;

  допускаемое напряжение изгиба, МПа.

4.7.2 Коэффициент формы зуба

Для зубчатой передачи со смещением ( и ), с учетом числа зубьев шестерни  и колеса , коэффициенты формы зуба:

;

.

Расчет выполняется по тому из колес пары, для которого меньше отношение :

 .

Меньшее отношение получено для колеса, то есть расчет выполняется по колесу, как менее прочному.

4.7.3 Расчет

МПа

Расхождение составляет

%,

что допустимо, так как основной критерий работоспособности зубчатой передачи – контактная прочность.

5 Расчет быстроходной передачи

5.1 На рисунках 1,2,:данные для расчета

Рисунок 1 – Основные данные

 

Рисунок 2 – Дополнительные данные

5.2 На рисунках 3,4,5,:результаты расчетов

Рисунок 3 – Основные геометрические параметры

Рисунок 4 – Силы в зацеплпнии

Рисунок 5 – Параметры материалов


6 Проектный расчет валов

6.1 Задача расчета

Определить диаметры выходных концов валов, посадочных мест подшипников и зубчатых колес, заплечиков(буртиков).

6.2 Расчетная схема

6.3 Данные для расчета

Таблица 1

Параметры

Валы

1

2

3

1 Вращающий момент Т,Н∙мм

14,12∙103

67,25∙103

332,09∙103

3 Диаметр dэл, мм

24

6.4 Условия расчета

Предварительно определяют диаметры d1 и d3 выходных концов ведущего и ведомого валов и диаметр d посадочного места под колесо промежуточного вала из расчета на чистое кручение по пониженным допускаемым напряжениям.

6.5 Расчетная формула

где Т – вращающий момент, Н∙мм; [τ] – допускаемое напряжение, МПа.

 

Принимают:

а)[τ]=25…35МПа – при определении d1 и d3 ведущего и ведомого валов;

б)[τ]=10…13МПа – при определении d2k промежуточного вала.

6.6 Расчет

6.6.1 Вал ведущий (dэл=24)

а) диаметр выходного конца вала

Принимаем конструктивно d1=dэл=24 мм, т.к. валы соединяются муфтой со стандартными диаметрами отверстий в полумуфтах;

б) диаметр вала под подшипник

где t – высота заплечика для упора полумуфты [2,с.46]

Принимаем ближайшее большее или равное значение, кратное 5, из стандартного ряда диаметров внутренних колец подшипников:

d1п=35мм;

в) диаметр заплечика для упора подшипника

 

r -координата фаски кольца подшипника.

Принимаем ближайшее из ряда Ra 40: d1бп=42 мм;

6.6.2 Вал промежуточный

Предварительное значение диаметра вала под колесо:

Принимаем конструктивно:

а) d2п = d1п = 35мм ( с целью унификации подшипников);

б) d2k=32мм ( заплечик вала не нужен, принимаем d2k ближайшее большее d2п, из ряда Ra 40);

в) диаметр заплечика для упора колеса:

 +3f=32+3∙1,2=35,6 мм, принимаем d2бк=36 мм (ближайшее из ряда Ra 40).


6.6.3 Вал ведомый

а) диаметр выходного конца

 

Принимаем d3=42 (из ряда Ra 42>37,2)

б) диаметр вала под подшипник

 d3п = d3 + 2t =42 + 2∙4 = 50мм,

где t-высота заплечика для упора полумуфты [2, с. 46].

в) диаметр вала под колесо

d = d3бп = d3п + 3r =50+3∙3 = 59 мм,

r- координата фаски кольца подшипника.

принимаем d=60(ближайшее большее из ряда Ra 40);

г) диаметр заплечника для упора колеса

d3бк = d + 3f = 60 +3∙2 = 66 мм , принимаем d3бк=67 (из Ra 40)

6.7 Результаты расчета

Таблица 2-Принятые диаметры валов

Ведущий - 1

Промежуточный - 2

Ведомый – 3

d1

24

-

-

d3

42

d1п

35

d2п

35

d3п

50

d1бп

42

d2бп

-

d3бп

60

d1k

-

d2k

32

d3k

60

-

-

d2бк

36

d3бк

67


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

77289. ON DEVELOPING ENVIRONMENT FOR CONTRUCTING SYSTEMS OF SCIENTIFIC VISUALIZATION 29 KB
  One cn distinguish three clsses of visuliztion systems. The first one consists of universl systems which include set of lgorithms for constructing wide rnge of typl representtions. For exmple wellknown systems PrView nd VS belong re of this kind.
77290. ENVIRONMENT FOR CONSTRUCTING SYSTEMS OF SCIENTIFIC VISUALIZATION 32 KB
  Ekterinburg The tlk dels with scientific visulistion system which is elborted by the uthors. One of the problems of trditionl visuliztion systems is tht some set of trnsformtion lgorithms is strictly prescribed nd cnnot be chnged. yer go the uthors presented this system lredy.
77291. Развитие программных средств научной визуализации 72.5 KB
  В связи с этим в арсенале визуализации создано множество программных средств. Но что делать если исследуемое явление настолько новое что нет готовых программ визуализирующих его Можно все же попытаться выразить визуальные сущности в терминах готовых систем визуализации. Можно создать программу для визуализации с нуля.
77292. Human-aware content elements as a base for website backend interfaces 24.5 KB
  This is especilly importnt for hosted CMS services becuse there is no personl trining provided for the user. For exmple to dd vcncy on site user often should perform the following steps: crete pge crete nd formt vcncy description dd links to tht pge from min menu nd dd nnounce to compnys news. So user wstes his time nd even my leve the service. t the beginning of site cretion process user is sked for his compny type: rel estte cr rentl DVD store etc.
77293. ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ТРАССЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ 32.5 KB
  В литературе можно найти самые разные подходы к визуализации трасс выполнения параллельных программ. В докладе мы приведем как обзор существующих решений так и предложения по новым подходам к разработке средств визуализации трасс. Поэтому приемы хорошо помогавшие при визуализации данных лет двадцать назад например использование Visul Informtion Seeking Mntr ldquo;Overview first zoom nd filter then detilsondemndrdquo; не срабатывают. Активно используются методы визуализации трассы выполнения на базе разнообразных метафор...
77294. ВИЗУАЛЬНАЯ ПОДДЕРЖКА РАСПАРАЛЛЕЛИВАНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО КОДА 26.5 KB
  Представляется что создание вспомогательных визуальных сред поддержки распараллеливания программ сможет облегчить работу специалистов и увеличить эффективность и надежность распараллеливания. Нами разработан макет средств визуальной поддержки распараллеливания в двух вариантах параллелизма на основе общей памяти и параллелизма на основе передачи сообщений с использованием библиотек OpenMP и MPI соответственно. Предполагается что пользователь по ходу анализа и обработки текста вносит изменения в текст последовательной программы для ее...
77295. Конструктор специализированных систем визуализации 1.13 MB
  Статья посвящена разрабатываемой авторами системы научной визуализации. Схема процесса визуализации Средства научной визуализации разделяются на три класса: Универсальные системы которые включают широкий набор алгоритмов построения различных типовых представлений. Например это известные системы PrView и VS. Универсальноспециализированные системы ориентированные на визуализацию объектов определенного типа.
77296. ОПЫТ РАЗРАБОТКИ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ НАУЧНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ 3.19 MB
  Универсальные и специализированные системы визуализации. Примеры специализированных систем научной визуализации. Система визуализации модели анализа загрязнения окружающей среды
77297. ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ФАКТОРА ПРИСУТСТВИЯ В СРЕДАХ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ 719 KB
  Присутствие является одним из основных факторов при изучении и проектировании сред виртуальной реальности. Дело в том что полноценное присутствие переживаемое как ощущение своего пребывания там в созданной компьютером реальности кажется очень похожим на измененное состояние сознания ИСС. Данная система на базе среды виртуальной реальности была создана в Джорджийском Технологическом Институте Атланта США с целью изучения социального поведения горилл с помощью моделирования их поведения участниками экспериментов...