39367

Основные данные и расчет привода ленточного конвейера

Курсовая

Производство и промышленные технологии

2 Определяем общий коэффициент полезного действия КПД привода по формуле 3 где: коэффициент полезного действия цилиндрической передачи 096; коэффициент полезного действия червячной передачи 08; коэффициент полезного действия открытой муфты 098; коэффициент полезного действия пары подшипников 099 Определяем общий КПД 2. Примем стандартное передаточное число червячной передачи тогда 9 где: передаточное число червячной передачи 20 2.1 Определяем мощности а двигателя б быстроходного вала цилиндрической...

Русский

2013-10-03

905 KB

3 чел.

1. Исходные данные

   Рис 1. Кинематическая схема привода

  По кинематической схеме привод работает следующим образом

  1.  Срок службы приводного устройства

Определяем срок службы (ресурс) в часах по формуле

(1)

где: - срок службы привода, 4 года;

       - продолжительность смены, 8ч.;

      - число смен, 3;

      - коэффициент учитывающий ремонт и обслуживание

2. Выбор двигателя. Кинематический расчет привода

2.1 Определение номинальной мощности и номинальной частоты вращения двигателя                                                                                   

Двигатель является одним из основных элементов машинного агрегата. От типа двигателя, его мощности, частоты вращения и прочего зависят конструктивные и эксплуатационные характеристики рабочей машины и ее привода.

Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей машины, а его частота вращения— от частоты вращения приводного вала рабочей машины.

2.1.1 Мощность рабочей машины

(2)

2.1.2 Определяем общий коэффициент полезного действия (КПД) привода по формуле

(3)

где: - коэффициент полезного действия цилиндрической передачи, 0,96;

      - коэффициент полезного действия червячной передачи, 0,8;

       - коэффициент полезного действия открытой муфты, 0,98;

      - коэффициент полезного действия пары подшипников, 0,99

Определяем общий КПД

2.1.3 Определяем требуемую мощность электродвигателя

(4)

2.1.4 Выбираем тип двигателя с учетом удовлетворения условия

По табл. П1 [1] приложения выбираем электродвигатель трехфазный короткозамкнутый серии 4А закрытый обдуваемый с синхронной частотой вращения 1500 об/мин 4А90L4У3, с параметрами P= 2кВт и скольжением 5,1%

Номинальная частота вращения

(5)

По табл. П2 [1] приложения диаметр выходного конца вала ротора

2.2  Определение передаточного числа привода и его ступеней

Передаточное число привода определяется отношением номинальной частоты вращения двигателя  к частоте вращения приводного вала рабочей машины при номинальной нагрузке и равно произведению передаточных чисел зубчатой и червячной передач.

(7)

где: - частота вращения барабана, об/мин

(8)

2.2.2 Определяем передаточное число привода при заданной номинальной частоте вращения электродвигателя

2.2.3 Определяем передаточные числа ступеней привода.

Определение и выбор передаточных чисел ступеней производится разбивкой передаточного числа привода по ступеням. Примем стандартное передаточное число червячной передачи, тогда

(9)

где: - передаточное число червячной передачи, 20

2.3 Определение силовых и кинематических параметров привода

Исходя из последовательности соединения элементов привода

2.3.1 Определяем мощности

а) двигателя

б) быстроходного вала цилиндрической передачи

(10)

в) тихоходного вала цилиндрической передачи, он же быстроходный червячной передачи

(11)

г) тихоходного вала червячной передачи

(12)

2.3.2 Определяем частоту вращения

а) двигателя

б) быстроходного вала цилиндрической передачи

(13)

в) тихоходного вала цилиндрической передачи, он же быстроходный червячной передачи

(14)

г) тихоходного вала червячной передачи

(15)

2.3.3 Угловую скорость

а) двигателя

(16)

б) быстроходного вала цилиндрической передачи

(17)

в) тихоходного вала цилиндрической передачи, он же быстроходный червячной передачи

(18)

г) тихоходного вала червячной передачи

(19)

2.3.4 Вращающий момент

а) двигателя

(20)

б) быстроходного вала цилиндрической передачи

(21)

в) тихоходного вала цилиндрической передачи, он же быстроходный червячной передачи

(22)

г) тихоходного вала червячной передачи

(23)

Полученные данные сводим в таблицы

Табл. 1 Кинематические параметры привода

параметр

передача

цилиндрическая

червячная

передаточное число

5,6

20

КПД

0,96

0,8

Табл. 5 Силовые параметры привода

параметр

вал

двигателя

редуктора

1

2

3

расчетная мощность, кВт

2,2

2,14

2,03

1,6

угловая скорость, 1/с

148,9

148,9

26,6

1,33

частота вращения, об/мин

1423

1423

254,1

12,7

вращающий момент, Нм

14,7

14,3

76,3

1208

3 Расчет зубчатой цилиндрической передачи редуктора

3.1 Выбор материалов передачи

Для цилиндрической передачи выбираем материалы со средними механическими свойствами.

Для шестерни сталь 45, термическая обработка- улучшение, твердость НВ 230

Для колеса сталь 45, термическая обработка- улучшение, твердость НВ 200

3.2 Допустимые напряжения

Допустимые контактные напряжения

(24)

где: - предел контактной выносливости при базовом числе циклов;

      - коэффициент долговечности;

      - коэффициент безопасности

(25)

тогда допустимое контактное напряжение для шестерни

допустимое контактное напряжение для колеса

Расчетное допустимое контактное напряжение

Допустимые напряжения изгиба

(26)

где: - предел выносливости при базовом числе циклов;

      - коэффициент безопасности

(27)

где: - коэффициент, учитывающий нестабильность материала, 1,75;

      - коэффициент, учитывающий способ получения заготовки, 1

Предел выносливости при базовом числе циклов:

(28)

для шестерни

для колеса

Допустимые напряжения изгиба:

для шестерни

для колеса

3.3 Межосевое расстояние

(29)

где:   - вспомогательный коэффициент, для прямозубых передач 49,5;

           - передаточное число редуктора;

         - вращающий момент на тихоходном валу редуктора, ;

     - допускаемое контактное напряжение колеса с менее прочным

                зубом или среднее допускаемое контактное напряжение, ;

     - для симметрично расположенных колес;

      - коэффициент ширины венца колеса, равный 0,28…0,36

      

Округляем до ближайшего стандартного значения по ГОСТ 2185-66

3.4 Модуль зацепления примем исходя из

(30)

Округляем до ближайшего стандартного значения по ГОСТ 9563-60

3.5 Количество зубьев

Суммарное количество зубьев

(31)

Количество зубьев шестерни

(32)

Количество зубьев колеса

(33)

3.6 Основные геометрические параметры передачи

Делительный диаметр

(34)

а) шестерни

б) колеса

Проверка

(35)

Диаметр вершин зубьев

(36)

а) шестерни

б) колеса

Ширина венца

а) колеса

(37)

а) шестерни

(38)

3.7 Степень точности передачи

(39)

При такой скорости для прямозубых колес следует принять 7-ю степень точности

3.8 Проверяем контактные напряжения по условию

(40)

где:   - коэффициент нагрузки

(41)

где: - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями, для прямозубых колес;

        -коэффициент, учитывающий неравномерное распределение            нагрузки по ширине венца, для симметричных;

       - коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости колес и степени точности передачи

(42)

так как

что удовлетворяет условиям использования

3.9 Проверяем напряжения изгиба зубьев по условию

(43)

где: - окружная сила в зацеплении, Н;

      - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между

               зубьями, для прямозубых колес,

      - коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба. Для

              симметричных колес,

     - коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной

              скорости колес и степени точности передачи,

      - коэффициенты формы зуба,

     - коэффициент, учитывающий наклон зуба, для прямозубых 1

(44)

Проверяем напряжения изгиба на менее прочном колесе

так как

что удовлетворяет условиям использования

4 Расчет червячной передачи редуктора

4.1 Количество зубьев

Число витков червяка принимаем в зависимости от передаточного числа, при u= 20

Число зубьев колеса

(45)

4.2 Выбираем материал червяка и венца зубчатого колеса

 Применяем для червяка сталь 45 с закалкой до твердости HRC не менее 45 единиц и последующим шлифованием

 Для венца червячного колеса применяем  бронзу БрА9ЖЛ (отливка в песчаную форму)

4.3 Допустимые напряжения

Предварительно примем скорость скольжения в зацеплении

тогда при длительной работе допустимые контактные напряжения табл.4.9[1]

напряжения изгиба

(46)

где: - при длительной работе;

      - табл.4.9[1]

Из условий жесткости определяем коэффициент диаметра червяка

(47)

принимаем

4.4 Межосевое расстояние и модуль

(48)

где: - коэффициент нагрузки

принимаем

(49)

Округляем до стандартного значения по ГОСТ 2144-76

Уточняем межосевое расстояние

(50)

4.5 Основные геометрические параметры передачи

Делительный диаметр

а) червяка

(51)

б) колеса

(52)

Диаметр вершин зубьев

а) червяка

(53)

б) колеса

(54)

Диаметр впадин зубьев

а) червяка

(55)

б) колеса

(56)

Наибольший диаметр колеса

(57)

Минимальная длина нарезаемой части червяка

(58)

Ширина венца колеса

(59)

Делительный угол подъема линии витков червяка по табл. 4.3 [1]

4.6 Скорость скольжения

Окружная скорость червяка

(60)

Скорость скольжения

(61)

4.7 Коэффициент полезного действия передачи

(62)

По табл. 4.4[1] определяем

4.8 Проверяем контактные напряжения по условию

(63)

где: - допустимые контактные напряжения при расчетной скорости скольжения;

      - коэффициент нагрузки

(64)

где: -коэффициент, учитывающий неравномерное распределение            нагрузки;

       - коэффициент динамичности, зависящий от окружной скорости колес и степени точности передачи

где:  -коэффициент деформации червяка, при z=2, q=10;

       - вспомогательный коэффициент при незначительных колебаниях нагрузки

так как

что удовлетворяет условие использования

4.9 Проверяем напряжения изгиба

(65)

где:   - коэффициенты формы зуба,

     

так как

что удовлетворяет условиям использования

5 Нагрузки валов редуктора

5.1 Цилиндрическая передача

Окружная сила

(66)

Радиальная сила

(67)

5.2 Червячная передача

Окружная сила на колесе

(68)

Окружная сила на червяке

(69)

Радиальная сила

(70)

Осевая сила на колесе

(71)

Осевая сила на червяке

(72)

5.3 Консольные силы

В проектируемом приводе редуктор соединяется с электродвигателем упругой муфтой, определяющая консольную нагрузку на выходной конец вала. Кроме того, консольная нагрузку вызывает зубчатая муфта, соединяющая редуктор с рабочей машиной.

Консольная сила на упругой муфте

(73)

Консольная сила на зубчатой муфте

(74)

6 Расчет валов редуктора

6.1 Допускаемые напряжения на кручение

Проектный расчет валов выполняется по напряжениям кручения (как при чистом кручении), т. е. при этом не учитывают напряжения изгиба, концентрации напряжений и переменность напряжений во времени (циклы напряжений). Поэтому для компенсации приближенности этого метода расчета, допускаемые напряжения на кручение применяют заниженными

6.2 Определение геометрических параметров ступеней валов

Выходной конец быстроходного вала цилиндрической передачи

На этом конце будет крепиться полумуфта

Диаметр шейки

(75)

Согласуем диаметр с диаметром вала двигателя и примем

Шейка под подшипник

Шестерню выполним за одно целое с валом

Выходной конец тихоходного вала цилиндрической передачи он же выходной диаметр червячного вала

Диаметр шейки

Шейка под подшипник

Шейка под зубчатое колесо

Диаметр под червяк

Выходной конец тихоходного вала червячной передачи

Диаметр шейки

Шейка под подшипник

Шейка под червячное колесо

6.3 Предварительный выбор подшипников

для быстроходного вала цилиндрической передачи

Подшипник 305  ГОСТ 8338-75

для тихоходного вала цилиндрической передачи он же быстроходный червячной передачи

Подшипник 210  ГОСТ 8338-75

Подшипник 7308 ГОСТ 27365-87

для тихоходного вала червячной передачи

Подшипник 7216  ГОСТ 27365-87

6.4 Проверочный расчет быстроходного вала цилиндрической передачи

Реакция опор в вертикальной плоскости

(76)

(77)

Проверка

(78)

Изгибающие моменты в характерных точках

(79)

Реакция опор в горизонтальной плоскости

(80)

(81)

Проверка

(82)

Изгибающие моменты в характерных точках

(83)

Крутящий момент

(84)

Суммарные реакции опор

(85)

6.5 Проверочный расчет подшипников

Суммарные реакции опор

Расчет подшипников произведем по эквивалентной нагрузке наиболее нагруженной опоры

(86)

Динамическая грузоподъемность

(87)

Для подшипника 305

следовательно,  грузоподъемность подшипника обеспечена

Долговечность подшипника

(88)

следовательно,  долговечность подшипника обеспечена

7 Конструктивная компоновка редуктора

7.1 Вал шестерня

 

Шестерню изготавливаем совместно с валом.

 

Делительный диаметр

Диаметр вершин зубьев

Ширина венца

7.2 Колесо зубчатое

Делительный диаметр

Диаметр вершин зубьев

Ширина венца

Диаметр ступицы

(89)

Длина ступицы

(90)

Толщина обода

(91)

Толщина диска

(92)

7.3 Вал червячный

Червяк будет выполнен за одно целое с валом

Делительный диаметр

Диаметр вершин зубьев

Диаметр впадин зубьев

Минимальная длина нарезаемой части червяка

Диаметр ступицы

так как

примем

7.3 Червячное колесо

По условиям работы червячные колеса выполняют составными: центр колеса (ступица с диском) — из стали, реже из серого чугуна, а зубчатый венец (обод) — из антифрикционного материала.

 При единичном и мелкосерийном производстве зубчатые венцы соединяют с центром колеса посадкой с натягом.

 

Диаметр под запрессовку венца зубчатого колеса

(93)

Толщина обода

(94)

Диаметр ступицы

(95)

Длина ступицы

(96)

7.4 Шпоночные соединения

В индивидуальном и мелкосерийном производстве используют главным образом призматические шпонки, изготовленные из стали. Длину шпонки выбирают из стандартного ряда так, чтобы она была меньше длины ступицы насаживаемой детали на 5...10 мм. Сечение шпонки зависит от диаметра ступени.

При передаче вращающего момента шпоночным соединением применение посадок колеса на вал с зазором недопустимо, а посадок переходных крайне нежелательно, так как происходит обкатывание со скольжением поверхностей вала и отверстия колеса, которое приводит к износу. Поэтому на посадочных поверхностях вала и отверстия колеса следует создавать натяг.

При этом рекомендуются посадки для червячных колес Н7/г6 (H7/sl)

Быстроходный вал

Шпоночное соединение с полумуфтой

Тихоходный вал цилиндрической передачи

Шпоночное соединение с зубчатым колесом

Тихоходный вал червячной передачи

Шпоночное соединение с червячным колесом

Шпоночное соединение с полумуфтой

7.5 Проверочный расчет шпонок

Призматические шпонки, применяемые в проектируемых редукторах, проверяют на смятие. Проверим шпоночное соединение с зубчатым колесом

 

(97)

где: - допустимое напряжение на смятие. Для стальных ступиц колеса      ;

       - окружная сила на колесе;

      - площадь смятия

(98)

где: - рабочая длина шпонки

       

(99)

где: - размеры шпонки

Прочность на смятие обеспечена

7.6 Посадка подшипников

В проектируемых редукторах внутреннее кольцо подшипника вращается относительно радиальной нагрузки, подвергаясь так называемому циркуляционному нагружению; наружное кольцо — неподвижно относительно радиальной нагрузки и подвергается местному нагружению.

Соединение вращающихся относительно радиальной нагрузки внутренних колец подшипника с валом осуществляется с натягом, исключающим проворачивание и обкатывание кольцом сопряженной ступени вала.

Посадки неподвижных относительно радиальной нагрузки наружных колец подшипника выбирают более свободными, допускающими наличие небольшого зазора: периодическое проворачивание наружного кольца полезно, так как при этом изменяется положение его зоны нагружения. Кроме того, такое сопряжение облегчает осевые перемещения колец при монтаже, при регулировании зазора в подшипниках и при температурных деформациях валов.

Подшипник является основным комплектующим изделием, не подлежащим в процессе сборки дополнительной доводке. Требуемые посадки в соединении подшипника качения получают назначением соответствующих полей допусков на диаметры вала или отверстия в корпусе.

Проектируемые согласно техническим заданиям приводы работают в режиме мало меняющейся нагрузки.

В этом случае поле допуска вала для внутреннего кольца подшипника

при циркуляционном нагружении для роликовых подшипников

Поле допуска отверстия для наружного кольца шариковых и роликовых подшипников при местном нагружении

7.7 Уплотнительные устройства

 Применяют для предотвращения вытекания смазочного материала из подшипниковых узлов, а также защиты их от попадания пыли, грязи и влаги.

В зависимости от места установки в подшипниковом узле уплотнения делят на две группы: наружные — устанавливают в крышках и внутренние — устанавливают с внутренней стороны подшипниковых узлов.

Манжетные уплотнения.

Их используют при смазывании подшипников как густым, так и жидким материалом при низких и средних скоростях v <10 м/с, так как они  оказывают сопротивление вращению вала.

Для быстроходного вала применим манжету

Для тихоходного вала применим манжету

8 Тепловой расчет червячной передачи

Цель теплового расчета- проверка температуры масла  в редукторе, которая не должна превышать допускаемой

Температура воздуха вне корпуса редуктора обычно . Температура масла в корпусе червячной передачи при непрерывной работе без искусственного охлаждения определяется по формуле

(100)

где: - мощность на быстроходном валу, Вт;

       - КПД редуктора;

      - коэффициент теплопередачи, 9...17;

      - площадь теплоотдающей поверхности редуктора, 1

       

Температура масла в пределах нормы

9 Выбор муфт

В проектируемом приводе применены компенсирующие муфты в стандартном исполнении.

Для соединения выходного конца быстроходного вала редуктора и электродвигателя упругая муфта

Исходя из момента и диаметра применяем муфту

Для соединения выходного конца тихоходного вала редуктора и приводного

вала рабочей машины применена зубчатая муфта

Исходя из момента и диаметра применяем муфту

10 Смазка закрытой передачи и подшипников

Для редукторов общего назначения применяют непрерывное смазывание жидким маслом картерным непроточным способом (окунанием). Данный способ применяется для зубчатых передач при окружных скоростях от 0,3 до 12,5 м/c.

Сорт масла рекомендуется выбирать в зависимости от значения контактного напряжения в зубьях и фактической окружной скорости колёс.

Для одноступенчатых редукторов при смазывании окунанием объем масляной ванны определяется из расчета 0,4…0,8л. на  1кВт. передаваемой мощности.

Контроль за уровнем масла, находящегося в корпусе редуктора будем контролировать жезловым маслоуказателем.

При работе передач масло постепенно загрязняется продуктами износа деталей передач. Стечением времени оно стареет, свойства его ухудшаются. Поэтому масло в редукторе периодически меняют. Для этого в корпусе редуктора предусмотрено сливное отверстие, закрываемое пробкой с цилиндрической резьбой.

При длительной работе в связи с нагревом масла и воздуха повышается давление внутри корпуса. Это приводит к просачиванию масла через уплотнения и стыки. Чтобы избежать этого, внутреннюю полость корпуса сообщают с внешней средой путём установки отдушины. Отдушину устанавливаем на крышку смотрового окна.

Для смазывания подшипников применим пластичную смазку ЦИАТИМ-203 по ГОСТ8773-73

Для отделения подшипникого узла от общей смазочной системы редуктора применим мазеудерживающее кольцо.

В качестве уплотняющего устройства используем манжетные уплотнения по ГОСТ8752-79.

11 Сборка редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.

Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов:

на ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и подшипники, предварительно нагретые до ;

в ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают роликоподшипники, также предварительно нагретые в масле.

Собранные валы устанавливают в корпус редуктора: быстроходный вал устанавливается в крышку корпуса, а тихоходный вал закладывается в основание корпуса. Крышку корпуса вместе с быстроходным валом надевают на основание, покрывая предварительно поверхность стыка крышки и основания спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на основание с помощью двух конических штифтов; затягивают болты, крепящих крышку к основанию.

Далее в подшипниковые камеры устанавливают распорные кольца и закладывается пластичная смазка.

Перед установкой сквозных крышек в них устанавливают манжеты. На все крышки, закрывающие подшипниковые камеры, устанавливают прокладки, затем крышки устанавливают в подшипниковые гнёзда. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки)  и закрепляют крышки болтами.

Литература.

1. Шейблит А.Е. «Курсовое проектирование деталей машин» 2002 г.

2. Дунаев П. Ф., Пелинов О. П. «Курсовое проектирование» 1984 г.

3. Чернавский С.А. «Курсовое проектирование деталей машин» 1987 г.

4. Чернилевский Д.В. «Курсовое проектирование деталей машин и механизмов» 1980 г.

5. Посилевич  Г. Б. «Детали машин» 1988 г.

6. Федосьев  В. И. «Сопротивление материалов» 1985 г.


Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб.

Привод ленточного конвейера

В

Литер

Лист

Листов

Провер.

У

1

Н.конр.

Утв.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

72977. Експериментальне вивчення закону Бойля-Маріотта 119.72 KB
  Дослідити експериментально як змінюється тиск газу при зміні об’єму коли незмінна температура і стала маса даного газу і встановити співвідношення між цими величинами. Провести досліди що підтверджують закон Бойля-Маріотта або рівняння стану ідеального газу при ізотермічному процесі.
72983. Консольное приложение Windows с использованием шаблона в среде программирования Dev С++ 572.21 KB
  Дополнительное задание: Написать программу которая принимая параметры командной строки суммирует их как целочисленные значения если значение невозможно интерпретировать как целое число то суммируем значение параметра как...
72984. Побудова алгоритмів роботи з операторами циклу та масивів даних 147 KB
  Мета: Навчитися будувати алгоритм роботи з операторами циклу та масавами Завдання: Для квадратоної матриці розміром 4х4 визначити суму негативних елементів які знаходяться нижче головної діагоналі. Знайти середнє значення позитивних елементів на головній діагоналі.