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

54 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

50378. Изучение физического маятника. Определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника 96.5 KB
  Определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника. Установив любое значение длины математического маятника l расстояние от точки подвеса до черты нанесенной на шарик в интервале 3040 см. В результате получится набор значений периодов колебаний Т соответствующих длинам маятника l1 где i – номер опыта.
50380. Колебания в наклонном маятнике 897.5 KB
  Эксперементальное определение среднего значения периода: Тсвоб свободных колебаний; Ткрут крутильных колебаний в зависимости от выбранной модели. Экспериментальное определение зависимости периода Ткач ß колебаний с качанием наклонного маятника от значения угла наклона ß плоскости колебаний.Сравнение экспериментально установленной зависимости периода Ткачß колебаний с качением от значения угла наклона β плоскости колебаний с теоретическими моделями различной степени сложности. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРИОДА СВОБОДНЫХ...
50382. Диск Максвелла. Учебно-методическая разработка 358 KB
  Диск Максвелла представляет собой достаточно массивный диск, насаженный на ось небольшого радиуса . На ось симметрично наматываются две нити. Если диск отпустить он начнет попеременно двигаться вверх-вниз, совершая своеобразные колебания — отсюда и его второе название: маятник Максвелла.
50384. Алжирская Народная Демократическая Республика — АНДР 219.5 KB
  Каменные орудия эпохи нижнего и среднего палеолита, найденные на территории Алжира, свидетельствуют о жизни здесь первобытных людей 300—400 тыс. лет назад.
50385. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПУЛИ ПРИ ПОМОЩИ КРУТИЛЬНОГО БАЛЛИСТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА 196 KB
  Цель работы: Изучение основ теории погрешностей и методов обработки экспериментальных результатов. Определение кинематических характеристик по стробоскопическим фото. Приборы и принадлежности: стробоскопические фотографии, линейка, карандаш.