621

Расчет привода цепного транспортёра

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Расчёт быстроходного вала (расчёт на статическую прочность). Расчет тихоходного вала (расчёт на статическую и усталостную прочность). Расчет шпоночного соединения. Выбор смазки редуктора. Расчет предохранительного устройства.

Русский

2013-01-06

273 KB

69 чел.

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции

и ордена Трудового Красного Знамени

государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Кафедра «Детали машин»

Расчет привода цепного транспортёра Пояснительная записка

ДМ 312-05.00.00 ПЗ

Студент _________ (Рощин А.С.)    Группа Э7-61

Руководитель проекта  __________ (Лаптев И.А.)

  

 2011г.
Содержание

   1.  Предварительный расчет привода

   2.  Предварительный расчет валов

   3.  Уточненный расчет валов

               3.1.  Расчёт быстроходного вала (расчёт на   статическую прочность)

          3.2.  Расчет промежуточного вала (расчёт на стати-  ческую прочность)……………..……………....8     

          3.3.  Расчет тихоходного вала (расчёт на статическую и усталостную  прочность)……………....11

          3.4.  Расчет приводного вала (расчет на статичес            кую прочность)………………………………...15

           

   4.  Расчет подшипников ……............................................17  

          4.1. Расчет подшипников быстроходного вала….…17

          4.2. Расчет подшипников промежуточного вала…..17

          4.3. Расчет подшипников тихоходного вала…….....17

          4.4. Расчет подшипников приводного вала…….….18

       5. Расчет соединений……………………………………..19

               5.1. Расчет шпоночного соединения….....................19

                   5.1.1. На быстроходном валу………………….…19

               5.2. Расчет шлицевого соединения ………………..20

               5.3. Расчет соединений с натягом …………………21

                   5.3.1. На промежуточном валу ………………….21

                   5.3.2. На тихоходном валу ………………………22

 

6.  Выбор смазки редуктора …………………………….24

        7. Расчет приводной цепи……………………………….26      

8. Расчет предохранительного устройства.....………….26

9. Выбор и расчет муфты ……………………………….26

        10. Список  используемой литературы ……...…………27     

  

1. Предварительный расчет.

  1.  Нахождение потребляемой мощности привода.

 

1.2 Определение общего КПД привода.

 

         где:         ред – КПД редуктора;

                  подш – КПД подшипников;

                        муфты – КПД муфты;

  муфты = 0,98; ред = 0,94; подш = 0,99;

1.3 Определение требуемой мощности электродвигателя.

  

1.4 Определение частоты вращения входного вала.

Исходя из мощности и частоты вращения вала, используя

табл. 24.9 (уч. П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов) ,выбран тип электродвигателя:

АИР 100L4/1410   (dвала эл.=28мм.)

1.5 Определение частоты вращения приводного вала .

             

            

1.6 Определение фактического передаточного числа.

            

    

1.7 Определение вращающего момента на тихоходном валу.

              

             

             

                        2.Предварительный расчет валов

Крутящий момент в поперечных сечениях  валов

Быстроходного     Tб= 24.4 Hм

Промежуточного  Tпр= 103.4 Hм

Тихоходного         Tт= 671.9 Hм

Предварительные значения диаметров (мм) различных участков стальных валов редуктора определяют по формулам:

             Для быстроходного:   

                                                   

                                                   

             Для промежуточного:

                                                   

                                                   

                                                    

             Для тихоходного:        

                                                   

                                                   

Выбираем шариковые радиальные однорядные подшипники лёгкой серии

для промежуточного вала:  206   d=30мм,   D=62мм,  В=16мм,  r=1.5мм;                                           

Выбираем роликовые радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликами с одним бортом на наружном кольце легкой серии:

Для быстроходного вала:  12204   d=20мм,   D=47мм,  В=14мм,  r=1.5мм;

Для тихоходного вала:      12211   d=55мм,   D=100мм,  В=21мм,  r=2,5мм;

3.Уточнённый расчёт валов.

                             3.1 Расчёт быстроходного вала.

Ft=1688.3 Н; Fr=624.9 Н; Fa=312.2 Н; Т=32.5 Н·м

Fк=Сp·Δ=76·0.4=30 Н;  

 Радиальные реакции в горизонтальной плоскости

М а (F) = 0;

 

 

М б (F) = 0;

 

 

Радиальные реакции в вертикальной  плоскости

М а (F) = 0;

 

 

М б (F) = 0;

 

 

Реакции опор от действия консольной нагрузки

Нормальные и касательные напряжения при действии максимальных нагрузок:

;                 ;

-суммарный изгибающий момент, где -коэффициент перегрузки(для асинхронных двигателей =2,2 );

-крутящий момент.

-осевая сила;

-момент сопротивления сечения вала;

-площадь поперечного сечения;

;

-момент сопротивления сечения вала;

Так как , то вал выдерживает заданную нагрузку.


3.2 Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность).

Радиальные реакции в горизонтальной плоскости

М а (F) = 0;

 

 

М б (F) = 0;

 

 

Радиальные реакции в вертикальной  плоскости

М а (F) = 0;

 

 

М б (F) = 0;

 

 

Определяем нормальные и касательные напряжения при действии максимальных нагрузок:             

-суммарный изгибающий момент, где - коэффициент перегрузки(для асинхронных двигателей =2,2 ).

-осевая сила;

-момент сопротивления сечения вала;

-площадь поперечного сечения;

      

            

-крутящий момент;

-момент сопротивления сечения вала;

Так как , то вал выдерживает заданную нагрузку.
3.3 Тихоходный вал .

Расчёт на статическую прочность.

Ft=2640.55 Н; Fr=1067.85 Н; Fa= 2557Н; Т=622 Н·м

Fк=2000·T·3.14/(p·z)=4340 Н;

 

Радиальные реакции в горизонтальной плоскости

М а (F) = 0;

 

 

М б (F) = 0;

 

 

Радиальные реакции в вертикальной  плоскости

М а (F) = 0;

 

 

М б (F) = 0;

 

 

 

Реакции опор от действия консольной нагрузки

Определяем нормальные и касательные напряжения при действии максимальных нагрузок:

- суммарный изгибающий момент, где -коэффициент перегрузки (для асинхронных двигателей =2,2 ).

-осевая сила;

-момент сопротивления сечения вала;

-площадь поперечного сечения;

-крутящий момент;

-момент сопротивления сечения вала;

Так как , то вал выдерживает заданную нагрузку.

                   Расчёт на сопротивление усталости.

Вычислим коэффициент запаса прочности S для опасного сечения О.О.

, [S]=1.5-2.5-допустимое значение коэф.  Запаса прочности.

;  

;  

-коэффициенты снижения

     предела выносливости;

-эффективные коэффициенты концентрации напряжений;

-коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения;

-коэффициенты влияния качества поверхности;

-коэффициент влияния поверхностного упрочнения;

;      

-по сопротивлению усталости проходит.


3.4 Приводной вал (расчёт на статическую прочность).

Fr=0; Ft=T/Rзв.=7210.4Н; Fa=0; Fк=876.4Н; Т=1802.6 Н ·м ;

Находим реакции опор А и Б:

Определяем нормальные и касательные напряжения при действии максимальных нагрузок:

;                       ;

-суммарный изгибающий момент, где -коэффициент перегрузки(для асинхронных двигателей =2,2 ).

-осевая сила;

-момент сопротивления сечения вала;

-площадь поперечного сечения;

-крутящий момент;

-момент сопротивления сечения вала;

Так как , то вал выдерживает заданную нагрузку.


                                        
4 Расчёт подшипников  .

                                 4.1. Быстроходный вал.

Подшипники шариковые однорядные лёгкой серии

206: d=30мм, D=62мм, В=16мм, Сor=10 кН, Сr=19.5 кН.

Расчёт ведётся по наиболее нагруженному подшипнику.

V=1.0 – при вращении внутреннего кольца подшипника

              

Так как  <  , то выбранный подшипник подходит.

                                 4.2.Промежуточный вал.

Подшипники шариковые однорядные лёгкой серии

206: d=30мм, D=62мм, В=16мм, Сor=10 кН, Сr=19.5 кН.

Расчёт ведётся по наиболее нагруженному подшипнику.

V=1.0 – при вращении внутреннего кольца подшипника

   

Так как  <  , то выбранный подшипник подходит.

                                        4.3.Тихоходный вал.

Подшипники шариковые однорядные лёгкой серии

212: d=60мм, D=110мм, В=22мм, Сor=31 кН, Сr=52 кН.

Расчёт ведётся по наиболее нагруженному подшипнику.

V=1.0 – при вращении внутреннего кольца подшипника

              

Так как  <  , то выбранный подшипник подходит.

 

                                      4.4.Приводной вал.

Подшипники радиальные сферические двухрядные

1312: d=60мм, D=130мм, В=31мм, Сor=28.5 кН, Сr=57 кН.

Расчёт ведётся по наиболее нагруженному подшипнику.

V=1.0 – при вращении внутреннего кольца подшипника

         

Так как  <  , то выбранный подшипник подходит.

                                      5. Расчет соединений.

5.1.  Расчет шпоночного соединения.

                                   5.1.1На быстроходном валу.

 см = 2*Тб*103/(d*k*lраб) []см

при проектном расчете определяется рабочая длина шпонки

lраб = 2*Тб*103/(d*k*[]см)

где d – диаметр вала,

      к – глубина врезания шпонки, так как d = 22.9 мм, то к = 0.43h (h – высота шпонки);

    Размеры шпонки по диаметру вала:

b=8 мм;

h=7 мм;

[s]см=140 Мпа;

 к = 0.43*7 = 3.01;

для незакаленной стали и для неподвижной шпонки

[]см = 130 МПа.

Тогда получаем

lраб = 2*32.5*103/(22.9*3.01*130) = 12.3 мм

Тогда полная длина шпонки

l = lраб + b,

где b – ширина шпонки,

l =12.3 + 8 = 20.3 мм,

по стандартному ряду l = 22мм.

Принимаем  длину шпонки  – 22 мм.

                                  5.2. Расчет шлицевого соединения.

5.1.1 На тихоходном валу валу.

Размеры прямобочных шлицев по ГОСТ 1139-80.

Назначаем соединение 8*52*60*10.

Высота рабочей поверхности шлица h и средний диаметр шлицев :

Длина соединения из расчета по напряжениям смятия:

Примем длину соединения по длине звездочки - 56мм.

Длина ступицы для соединения колеса с валом с помощью шлицев :

 

Длина ступицы равна ширине звездочки

5.1.1 На приводном валу.

Размеры прямобочных шлицев по ГОСТ 1139-80.

Назначаем соединение 8*52*60*10.

Высота рабочей поверхности шлица h и средний диаметр шлицев :

Длина соединения из расчета по напряжениям смятия:

Длина ступицы для соединения колеса с валом с помощью шлицев :

 

Длина ступицы равна ширине звездочки

5.3. Расчёт соединений с натягом.

 5.3.1 Подбор посадки с натягом на промежуточном валу.

  1.  Определим необходимое (минимальное) давление в соединение

р = 2*103*К*Тп/(*d2*l*f),

Для предотвращения контактной коррозии или ее влияния предусматривают запас сцепления в соединении:

для колес  промежуточных валов редукторов К = 4,5.

Тп = 119.8 Нм,

d = 50 мм,

l = 55 мм,

Осуществим сборку соединения (сталь - сталь) нагревом, тогда

f = 0.14.

р = 2*103*4.5*119.8/(3.14*502*55*0.14) = 24.5 МПа.

  1.  Минимальный расчетный натяг

= 103*р*d*(С11 + С22),

где С1, С2 – коэффициенты жесткости:

С1 = [1 + (d1/d)2]/[1 – (d1/d)2] - 1,

С2 = [1 + (d/d2)2]/[ 1 - (d/d2)2] + 2,

Е – модуль упругости, для стали Е1 = Е2 = 2.1*105 МПа,

- коэффициент Пуассона, для стали 1 = 2 = 0.3.

d1 = 0, так как вал не пустотелый.

d2 – условный  наружный диаметр ступицы колеса.

d2 =  75 мм;

С1 = 1 – 0.3 = 0.7;

С2 =2.9;

  =24.5*50*103*(1.51*10-5) = 21 мкм.

  1.  Поправка на обмятие микронеровностей

u = 5.5*(0.8 + 1.6) =13.2 мкм.

  1.  Минимальный измеренный натяг

Он необходим для передачи вращающего момента:

[N]min    + u  = 37.7 мкм.

[N]max   []max + u  = 155 мкм.

  1.  Максимальный натяг(мкм)

[]max=[p]max*/p=141.8;

[p]max=0.5=180 Па

  1.  Подбор посадки.

Т.к.  [N]min = 37.7 мкм

следовательно посадка  H8/u8.

  1.  Определение температуры нагрева

          .

5.3.2. Подбор посадки с натягом на тихоходном валу.

1. определим необходимое (минимальное) давление в соединение

р = 2*103*К*Тп/(*d2*l*f),

Для предотвращения контактной коррозии или ее влияния предусматривают запас сцепления в соединении:

для колес  выходных валов К = 3.5;

Тп = 622 Нм

d = 67 мм,

l = 56 мм,

Осуществим сборку соединения (сталь - сталь) нагревом, тогда

f = 0.14.

р = 2*103*3.5*622 /(3.14*672*56*0.14) = 44.6МПа.

2.  Минимальный расчетный натяг

= 103*р*d*(С11 + С22),

где С1, С2 – коэффициенты жесткости:

С1 = [1 + (d1/d)2]/[1 – (d1/d)2] - 1,

С2 = [1 + (d/d2)2]/[ 1 - (d/d2)2] + 2,

Е – модуль упругости, для стали Е1 = Е2 = 2.1*105 МПа,

- коэффициент Пуассона, для стали 1 = 2 = 0.3.

d1 = 0, так как вал не пустотелый.

d2 – условный  наружный диаметр ступицы колеса.

d2 =  94 мм,

С1 = 1 – 0.3 = 0.7;

С2 =2.9;

  =44.6*67*103*(1.4*10-5) = 48.6 мкм.

3.  Поправка на обмятие микронеровностей

u = 5.5*(0.8 + 1.6) =13.2 мкм.

4.  Минимальный измеренный натяг

Он необходим для передачи вращающего момента:

[N]min    + u  = 61.8 мкм. (1)

5.  Максимальный натяг(мкм)

[]max=[p]max*/p =195 мкм,

[p]max=0.5=179 МПа

  1.  Подбор посадки.

Т.к.  [N]min = 61.8 мкм

следовательно посадка  H7/u7.

  1.  Определение температуры нагрева

          .

6. Выбор смазки редуктора.

Для уменьшения потерь мощности на трение и снижения интенсивности износа трущихся поверхностей, а также для предохранения их от заедания, задиров, коррозии и лучшего отвода теплоты трущиеся поверхности деталей должны иметь надежную смазку.

В настоящее время в машиностроении для смазывания передач широко применяют картерную систему. В корпус редуктора или коробки передач

заливают масло так, чтобы венцы колес были в него погружены. При их вращении масло увлекается зубьями, разбрызгивается, попадает на внутренние стенки корпуса, откуда стекает в нижнюю его часть. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, которая покрывает поверхность расположенных внутри корпуса деталей.

Картерную смазку применяют при окружной скорости зубчатых колес и червяков от 0.3 до 12.5 м/с. При более высоких скоростях масло сбрасывается с зубьев центробежной силой и зацепление работает при недостаточной смазке. Кроме того, заметно увеличиваются потери мощности на перемешивание масла и повышается его температура.

Выбор смазочного материала основан на опыте эксплуатации машин. Принцип назначения сорта масла следующий: чем выше окружная скорость колеса, тем меньше должна быть вязкость масла, чем выше контактные давления в зубьях, тем большей вязкостью должно обладать масло. Поэтому требуемую вязкость масла определяют в зависимости от контактного напряжения и окружной скорости колес. Предварительно определяют окружную скорость, затем по скорости и контактным напряжениям находят требуемую кинематическую вязкость и марку масла.

По табл. 11.1 и 11.2 (П.Ф.Дунаев, О.П.Лелиликов) выбираем масло

И-Г-А-46 ГОСТ20799-88. 

Это означает:

И – индустриальное,

Г – для гидравлических систем,

А – масло без присадок,

68 – класс кинематической вязкости.

В двусхступенчатой передаче достаточно погрузить в масло только колесо тихоходной ступени.

Hmax=62мм, Hmin=48мм.

Примем для выходных концов редуктора манжетные уплотнения.

7. Расчет приводной цепи.

Расчёт проводим на ЭВМ.

Исходные данные и результаты расчёта представлены в распечатке.

 

8. Расчёт предохранительного устройства.

8.1.Дисковая муфта со срезными штифтами.

Расчет муфты проведён на основе данных “Cправочник конструктора-машиностроителя” том 2;

Тср=3100 Нм ( с учётом Кзапаса=2.2);

Примем диаметр расположения 2-х штифтов d=134мм, тогда

 на каждый штифт действует сила:

F=23000H по справочнику выбираем штифты dшт=6мм;

9. Выбор и расчет муфты.

Выбрана упругая муфта с торообразной одолочкой.

Муфты с торообразной упругой оболочкой обладают большой крутильной, радиальной и угловой податливостью.

При проектировании принимают: 

         


                   10.
Список  используемой литературы

  1.  М.Н. Иванов. Детали машин. М.: «Машиностроение», 1991.
  2.  П.Ф. Дунаев, О.П.Леликов – Конструирование узлов и деталей машин.
    М.: «Высшая школа», 1985.
  3.  Д.Н. Решетов – Детали машин. Атлас конструкций в двух частях. М.: «Машиностроение», 1992.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

41144. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ 845.5 KB
  Неотъемлемой частью любой вакуумной системы является аппаратура для измерения давления разрежённого газа. Область давления используемая в современной вакуумной технике 105 1012 Па. В практике измерения давления разрежённых газов применяются различные типы преобразователей отличающиеся по принципу действия и классу точности. При малых давлениях непосредственное измерение силы давления невозможно из-за её малости.
41145. Пошук інформації в системі 103.5 KB
  Перегляд списку та маніполювання зі списками знайдених документів Ведуть записи 3 хв. Підведення підсумків уроку Що таке пошукові реквізити Які пошукові реквізити в системі Що називається динамічним навігатором Що таке перелік документів Які операції можна проводити з переліками Відповіді студентів 2 хв.Перегляд списку та маніпулювання зі списками знайдених документів 1. Перелік кнопок Додаткової Панелі Інструментів: Переводить Робочий Стіл системи в двовіконний режим роботи Задає слова для пошуку в назві Розташовує документи...
41146. Применение теории пленочной конденсации в инженерных расчетах 225 KB
  Он представляет собой отношение теплоты конденсации к теплоте переохлаждения конденсатной пленки в диапазоне изменения температур от температуры насыщения до температуры стенки. В этом случае возникает значительный конвективный перенос тепла вдоль пленки и к тому же необходимо учитывать силы инерции. Кроме того при достаточно большой протяженности поверхности конденсации на ней возникает режим течения пленки отличный от чисто ламинарного режима.е возникают так называемые волновые режимы течения пленки что приводит к существенному...
41147. ИДЕЙНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ СВОБОДЫ ПЕЧАТИ 107.5 KB
  С количественным ростом и разделением функций периодических изданий складывались национальные и межнациональные системы журналистики. Главным содержанием идейно-теоретических концепций журналистики была и остается свобода печати слова: степень контроля государства власти за содержанием и распространением массовой информации; степень ответственности журналистов писателей публицистов перед государством властью и обществом за распространяемую информацию. АРЕОПАГИТИКА ДЖОНА МИЛЬТОНА Первую...
41148. Лексические и фразеологические нормы русского литературного языка 142 KB
  Лексическое значение слова. Многозначные слова омонимы синонимы антонимы паронимы.Многозначные слова нужно отличать от омонимов. Если связь между значениями слов утрачена, значит это омонимы. Омонимы – слова одинаковые по звучанию, но разные по значению (жать руку- жать серпом)
41149. Способы задания плоскости на эпюре 592.5 KB
  Способы задания плоскости на эпюре Из курса элементарной геометрии известно что через три точки не лежащие на одной прямой можно провести плоскость и при том только одну. Таким образом положение плоскости в пространстве логично определить задать тремя точками точки А В С табл. Кроме этого положение плоскости в пространстве определяют: прямая АВ и точка С не лежащая на прямой табл.
41150. Изобарная и изохорная теплоемкости 80 KB
  3 где индекс х обозначает условия протекания процесса подвода теплоты индекс указывает при каких условиях подводится теплота: при постоянном давлении или при постоянном объеме.2 то можно предположить что поскольку при постоянном объеме внешняя теплота равна изменению внутренней энергии а при постоянном давлении изменению теплосодержания рабочего тела то в общем случае это должны быть разные количества теплоты. Другими словами количество теплоты для увеличения температуры на 1 градус при постоянном давлении будет отличаться от...
41151. Преобразование треугольника в эквивалентную звезду. Метод контурных токов 134 KB
  Преобразование треугольника в эквивалентную звезду. Преобразованием треугольника в эквивалентную звезду называется такая замена части цепи соединенной по схеме треугольником цепью соединенной по схеме звезды при которой токи и напряжения в остальной части цепи сохраняются неизменными. под эквивалентностью треугольника и звезды понимается то что при одинаковых напряжениях между одноименными зажимами токи входящие в одноименные выводы одинаковы. Преобразование треугольника в звезду.
41152. Программные средства обеспечения безопасности передачи данных в компьютерных сетях 320.5 KB
  Введение Интенсивное развитие глобальных компьютерных сетей появление новых технологий поиска информации привлекают все больше внимания к сети Internet со стороны частных лиц и различных организаций. Развитие глобальных сетей привело к многократному увеличению количества не только пользователей но и атак на компьютеры подключенные к сети Internet. При подключении к Internet локальной или корпоративной сети необходимо позаботиться об обеспечении информационной безопасности в этой сети. В сфере компьютерных сетей межсетевой экран представляет...