7221

Спроектировать двухступенчатый горизонтальный коническо-цилиндрический редуктор общего назначения привода ленточного конвейера

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Задание проекта Спроектировать двухступенчатый горизонтальный коническо-цилиндрический редуктор общего назначения привода ленточного конвейера. Рис. 1. - Кинематическая схема привода ленточного конвейера: 1-двигатель 2- ременная передача...

Русский

2015-01-09

1.39 MB

38 чел.


  1.  Задание проекта

Спроектировать двухступенчатый горизонтальный коническо-цилиндрический редуктор общего назначения привода ленточного конвейера.

Рис. 1. – Кинематическая схема привода ленточного конвейера:

1-двигатель; 2- ременная передача; 3- редуктор; 4- муфта; 5- барабан.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Окружная сила на барабане    Р = 8 кН;

Скорость движения ленты транспортера  V = 0,1 м/с;

Диаметр барабана     .


  1.  Выбор электродвигателя. Определение вращающих моментов и скоростей на валах редуктора
    1.  Выбор электродвигателя

Требуемая мощность (Вт) электродвигателя:

, где F – окружная сила на барабане, V – скорость длины ленты транспортёра, - общий КПД привода.

;

где - КПД ремённой передачи, - КПД конической передачи, - КПД цилиндрической передачи, - КПД подшипников, - КПД муфты.

.

Исходя из полученных данных выбираем электродвигатель со следующими техническими параметрами:

электродвигатель АИР 90 LB8 ТУ 16-525.564-84

Мощность N=1,1 кВт

Синхронная частота вращения n=715 об/мин.

Частота вращения приводного вала рабочей машины (число оборотов на выходе):

об/мин, где - диаметр барабана.

Передаточное число привода:

; .

  1.  Определение вращающих моментов и скоростей на валах редуктора

Расчёт моментов на валах:

;

;

;

.

Расчёт скоростей:

; ;

; ;

; .


  1.  Расчёт зубчатых колёс редуктора
    1.  Выбор материала и термической обработки. Допускаемые напряжения.

Так как в задании нет особых требований в отношении габаритов передачи, выбираем материалы со средними механическими характеристиками. Для шестерен принимаем сталь 45 улучшенную с твердостью НВ 262; для колес сталь 45 улучшенную с твердостью НВ 235.

Твёрдость, допускаемые контактные напряжения и напряжения изгиба:

для колеса: ; ; .

для шестерни ; .

Среднее допускаемое контактное напряжение:

.

  1.  Расчёт зубчатой цилиндрической передачи
    1.  Геометрия колёс

Коэффициент ширины зубчатого колеса при несимметричном расположении: . Коэффициент ширины в долях диаметра: .

Коэффициент неравномерности распределения нагрузки:

.

Межосевое расстояние:

.

Округлим до стандартного значения: .

Нормальный модуль зацепления: . Принимаем стандартный .

Минимальный угол наклона зубьев: .

Суммарное число зубьев: .

Действительное значение угла наклона зубьев: .

Количество зубьев шестерни: ; .

Количество зубьев колеса: .

Делительные диаметры шестерни и колеса:

;

.

Диаметры вершин зубьев:

;

.

Диаметры впадин зубьев:       Рис. 2. – Схема зубьев.

;

.

Ширина колеса:

; принимаем .

Ширина шестерни:

.

Окружная скорость колёс:

. Степень точности передачи 9.

  1.  Расчёт сил в зацеплении

Окружная сила: .

Радиальная: .

Осевая: .

Рис. 3. – Силы действующие в зацеплении.

  1.  Проверочный расчёт передачи

Проверка зубьев по контактным напряжениям.

Значения коэффициентов ; ; .

Расчётное контактное напряжение:

.

Так как , то условие прочности по контактным напряжениям выполнено.

Проверка зубьев по напряжениям изгиба.

Коэффициенты: ; ; ; ; ; .

Расчётное напряжение изгиба в зубьях колеса: , что меньше .

Расчётное напряжение изгиба в зубьях шестерни: , что меньше .

Таким образом, прочность на изгиб зубьев колёс обеспечена.

  1.  Расчёт конической зубчатой передачи
    1.  Геометрия колёс

Коэффициент ; .

Диаметр внешней делительной окружности колеса при : , принимаем .

Углы делительных косинусов, конусное расстояние и ширина колёс. Угол делительного конуса колеса: ; .

Угол делительного конуса шестерни: ; .

Конусное расстояние: .

Ширина колёс: , принимаем

Модуль передачи. Коэффициенты: ; .

Внешний торцевой модуль передачи:  .

Число зубьев колёс: ; .

Фактическое передаточное число: . Отклонение: , что меньше 4%.

Окончательные размеры колёс. Углы делительных косинусов колеса и шестерни: ; ; ; ; .

Делительные диаметры колёс: ; .

Коэффициенты смещения: ; .

Внешние диаметры колёс: ; .

  1.  Расчёт сил в зацеплении

Окружная сила на среднем диаметре колеса: ; ; .

Осевая сила на шестерне: .

Радиальная сила на шестерни: .

Осевая сила на колесе: .

Радиальная сила на колесе: .

Рис. 4. – Силы действующие в зацеплении.

  1.  Проверочный расчёт передачи

Проверка зубьев по напряжениям изгиба. Коэффициенты: ; ; ; ; ; .

Напряжения изгиба в зубьях колеса: .

Напряжения изгиба в зубьях шестерни: .

Расчётные напряжения в зубьях колеса и шестерни меньше допускаемых .

Проверка зубьев по контактным напряжениям. , что меньше допускаемых напряжений .


  1.  Конструирование зубчатых колёс
    1.  Цилиндрическое колёсо

Рис. 5 – Зубчатое цилиндрическое колесо.

  1.  Коническое колесо

Рис. 6 – Зубчатое коническое колесо.


  1.  Проектировка валов
    1.  Ведущий вал

Рис. 7 – Ведущий вал-шестерня.

Диаметр выходного конца вала  рассчитывается по следующей формуле . Примем . Последующие диаметры вала больше предыдущих примерно в 1,1 раза: ; .

Диаметр подшипника  является стандартным, поэтому выбираем его из справочника , соответственно . Внешний диаметр шестерни: .

Длины различных участков вала:

;

;

, Н – ширина шлицевой гайки.

. Расстояние между подшипниками: . Ширина мазеудерживающего кольца: . .

  1.  Определение реакций опор в подшипниках

Рис. 8 – Схема нагруженного ведущего вала.

Отрезки a, b, c, d, соответственно равны 48мм, 96мм, 29мм, 30мм.

Для определения реакций в опорах  и необходимо составить уравнения равновесия.

, ;

, ;

, .

. Сила от ремённой передачи .

Отсюда , .

Аналогично находим  и .

, ;

, ;

, .

Отсюда , .

  1.  Построение эпюр изгибающих моментов и вызванных ими напряжений

Рис. 9 – Эпюр изгибающих моментов и напряжений на валу.

  1.  Исследование опасных сечений

Исследование сечения А-А. Напряжения в опасных сечениях , .

Коэффициенты концентрации напряжений для данного сечения вала: ; .

Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении: ; .

Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям: ; .

Коэффициент запаса прочности: , что больше допускаемого значения.

Исследование сечения Б-Б. Напряжения в опасных сечениях , .

Коэффициенты концентрации напряжений для данного сечения вала: ; .

Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении: ; .

Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям: ; .

Коэффициент запаса прочности: , что больше допускаемого значения.

Исследование сечения В-В. Напряжения в опасных сечениях , .

Коэффициенты концентрации напряжений для данного сечения вала: ; .

Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении: ; .

Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям: ; .

Коэффициент запаса прочности: , что больше допускаемого значения.

  1.  Проверка долговечности подшипников

Ведущий вал установлен на роликовых конических подшипниках лёгкой серии.

Рис.10. – Схема нагружения подшипников вала.

Определяем долговечность подшипника наиболее нагруженной опоры «1». Необходимые справочные данные: грузоподъёмность ; факторы нагрузки , ; коэффициент .

Осевые нагрузки. Суммарная реакция . Осевая составляющая ; осевая сила .

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка: , где  - коэффициент вращения;  - коэффициент безопасности; - температурный коэффициент.

Базовая долговечность подшипника: ; , что соответствует допускаемой минимальной долговечности (ресурс работы подшипников принимают от 36000 ч до 10000 ч).

  1.  Промежуточный вал

Рис. 11 – Промежуточный вал.

Диаметры различных участков вала. Диаметр  на промежуточном валу должен быть на 25% больше чем  на ведущем валу, поэтому . Последующие диаметры больше предыдущих примерно в 1,1 раза:  ; ; .

Длины различных участков вала:

;

;

;

.

Расстояние между подшипниками .

  1.  Определение реакций опор в подшипниках

Рис. 12 – Схема нагруженного промежуточного вала.

Отрезки a, b, c, d, e соответственно равны 20мм, 105мм, 85мм, 77мм, 20мм.

Для определения реакций в опорах  и необходимо составить уравнения равновесия.

, ;

, ;

, .

; .

Отсюда , .

Аналогично находим  и .

, ;

, ;

, .

Отсюда , .

  1.  Построение эпюр изгибающих моментов и вызванных ими напряжений

Рис. 13 – Эпюры изгибающих моментов и напряжений на валу.

  1.  Исследование опасных сечений

Исследование сечения А-А. Напряжения в опасных сечениях , .

Коэффициенты концентрации напряжений для данного сечения вала: ; .

Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении: ; .

Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям: ; .

Коэффициент запаса прочности: , что больше допускаемого значения.

  1.  Проверка долговечности подшипников

Промежуточный вал установлен на роликовых конических подшипниках лёгкой серии.

Рис.14 – Схема нагружения подшипников вала.

Определяем долговечность подшипника наиболее нагруженной опоры «2». Необходимые справочные данные: грузоподъёмность ; факторы нагрузки , ; коэффициент .

Осевые нагрузки. Суммарная реакция . Осевая составляющая ; осевая сила .

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка: , где  V=1 - коэффициент вращения; - коэффициент безопасности;  - температурный коэффициент.

Базовая долговечность подшипника: ; , что соответствует допускаемой минимальной долговечности (ресурс работы подшипников принимают от 36000 ч до 10000 ч).

  1.  Ведомый вал

Рис. 15 – Ведомый вал.

Диаметры различных участков вала. Диаметр  на промежуточном валу должен быть на 25% больше чем  на промежуточном валу, поэтому , принимаем  . Последующие диаметры больше предыдущих примерно в 1,1 раза:  ; ; ; .

Длины различных участков вала:

Расстояние между подшипниками .

;

;

;

;

.

  1.  Определение реакций опор в подшипниках

Рис. 16 – Схема нагруженного ведомого вала.

Отрезки a, b, c, d, соответственно равны 22мм, 194мм, 77мм, 140мм.

Для определения реакций в опорах  и необходимо составить уравнения равновесия.

, ;

, ;

, .

Сила от муфты .

.

Отсюда , .

, ;

, ;

, .

Отсюда , .

  1.  Построение эпюр изгибающих моментов и вызванных ими напряжений

Рис. 17 – Эпюры изгибающих моментов и напряжений на валу.

  1.  Исследование опасных сечений

Исследование сечения А-А. Напряжения в опасных сечениях , .

Коэффициенты концентрации напряжений для данного сечения вала: ; .

Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении: ; .

Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям: ; .

Коэффициент запаса прочности: , что больше допускаемого значения.

  1.  Проверка долговечности подшипников

Промежуточный вал установлен на роликовых конических подшипниках лёгкой серии.

Рис.18 – Схема нагружения вала.

Определяем долговечность подшипника наиболее нагруженной опоры «1». Необходимые справочные данные: грузоподъёмность ; факторы нагрузки , ; коэффициент .

Осевые нагрузки. Суммарная реакция . Осевая составляющая ; осевая сила .

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка: , где  V=1 - коэффициент вращения; - коэффициент безопасности;  - температурный коэффициент.

Базовая долговечность подшипника: ; , что соответствует допускаемой минимальной долговечности (ресурс работы подшипников принимают от 36000 ч до 10000 ч).


  1.  Проверка прочности шпоночных соединений

Материал шпонок - сталь 45 нормализованная.

Напряжения смятия и условие прочности: .

Напряжения среза и условие прочности: .

Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице [σ]см = 100 ÷ 120 , при чугунной ступице [σ]см = 50 ÷ 70 . При этом допускаемые напряжения среза .

Ведущий вал.

; b x h = 8 x 7 мм; ; ; .

.

.

Прочность обеспечена.

Промежуточный вал.

Проверим шпонку под зубчатым колесом.

d = 55 мм; b x h = 16 x 10 мм; ; ; .

.

.

Прочность не обеспечена, поэтому необходимо поставить ещё одну шпонку.

Ведомый вал.

Из двух шпонок более нагружена та, которая на конце вала, так как меньше диаметр вала и поэтому меньше размеры поперечного сечения шпонки.

; b x h = 20 x 12 мм; ; ; .

.

.

Прочность не обеспечена, поэтому необходимо поставить ещё одну шпонку.

Рис. 19 – Шпоночное соеденение.


  1.  Конструирование стаканов и крышек подшипников
    1.  Конструирование стакана

Рис. 20 – Стакан.

Стакан выполнен литым из чугуна марки СЧ15. Диаметр под подшипник , отсюда принимаем толщину стенки . Толщина фланца , . Высота упорного буртика . Диаметр d принимаем равным 8мм, а число винтов для крепления к корпусу равно 8. Принимая , , получаем минимальный размер фланца стакана.

  1.  Конструирование крышек подшипников

Рис. 21 – а) крышка подшипника сквозная; б) крышка подшипника глухая.

Крышки подшипников изготовлены из чугуна марки СЧ21.

Размеры сквозной и глухой крышек на ведомом валу: ; ; ; количество винтов для крепления к корпусу ; ; толщина фланца ; ; .

  1.  Конструирование корпусных деталей

Рис. 22 – Корпус редуктора.

Корпус выполнен из чугуна марки СЧ15. Толщина стенки корпуса определяется по следующей формуле  принимаем . Зазор между стенками корпуса и поверхностями колёс – ; . Диаметр фланца , где  – наружный диаметр крышки подшипника; ; .

Толщина фланцев поясов корпуса и крышки: ; нижний пояс корпуса: .

Толщина ребер основания корпуса: m = (0,85 ÷ 1) δ = 8,5 ÷ 10 мм; принимаем m = 9 мм.

Толщина ребер крышки:.

Диаметры болтов:

Фундаментных , принимаем болты с резьбой М24;

крепящих крышку к корпусу у подшипников ; принимаем болты с резьбой М16;

соединяющих крышку с корпусом , принимаем болты с резьбой М12.

  1.  Смазывание зубчатых передач

Учитывая рекомендуемую вязкость масла для смазывания зубчатых передач ть масла йвыбираем следующую марку масла: индустриальное И-30А. Оба колеса редуктора должны быть погружены в масло. Уровень погружения конического колеса в масло: .


Литература

  1.  Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин.
  2.  Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование.
  3.  Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин.
  4.  Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин.
  5.  Курсовое проектирование деталей машин: методические указания по дисциплине «Детали машин».


М

Р

V

1

2

3

4

5

Диаметр вершин зубьев колеса . Ширина колеса равна длине посадочного отверстия . Диаметр посадочного отверстия . Ширина торцов зубчатого венца . Фаска на торце зубчатого венца . Фаски на торцах ступицы . .

d

C

Внешний диаметр колеса . Диаметр посадочного отверстия . Длина ступицы . Ширина . Ширина торца зубчатого венца . Фаска . Фаски на торцах ступицы . Ширина . Диаметр ступицы .

С

2

b

S

Плоскость

XOY

Плоскость

XOZ

x

O

y

z

a

b

c

d

А

А

Б

В

Плоскость

XOZ

x

O

y

z

Плоскость

XOY

34

67

-4,6

z

26

34

72

4,6

14

12

9,6

80%

Б

В

1

2

Плоскость

XOY

Плоскость

XOZ

a

b

c

d

e

x

O

y

z

Плоскость

XOY

x

O

y

z

, Нм

, Нм

87

182

482

388

, Нм

83

162

Плоскость

XOZ

z

-25

162

352

454

А

А

, МПа

12

80%

1

2

Плоскость

XOY

Плоскость

XOZ

a

d

O

y

z

x

b

c

Плоскость

XOY

x

O

y

z

, МПа

Плоскость

XOZ

, Нм

605

-41

-426

, Нм

167

z

, Нм

625

172

426

31

80%

А

А

1

2

срез

смятие

b

Т

Т

d

t

С

h

D

а)

б)

С

D

D

d

d

С

D

  1.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

81200. Специфика зороастризма 22.95 KB
  Выделяют два самых важных божества: Ахура Мазда светлое божество олицетворявшее мудрость правду и Ангра Манью тёмный бог. прежде всего почитался АхураМазда осознававшийся как Богтворец воплощение и носитель блага. Демонов противостоящих ахурам возглавляет главный носитель зла АнхраМанью. Борьба Ахура Мазды и Анхра Манью изначальна бескомпромиссна и каждый человек должен занять свою личную позицию в ней.
81201. История формирования иудаизма 26.17 KB
  Выделяют различные периоды формирования и развития иудаизма. Возникновение иудаизма как религии принято связывать с именем Моисея получивший на горе Синай через Откровение десять заповедей образовавших основу монотеизма и религиозной этики. формируются основные черты иудаизма: строгий монотеизм централизация культа канонизация священных книг появлению веры в сверхъестественную помощь для освобождения от угнетателей и веры в избавителямессию.
81202. Догматы и культ иудаизма 26.33 KB
  Центральная доктрина иудаизма вера в единого Бога который бессмертен вечен всемогущ вездесущ и безграничен. В соответствии с нормами иудаизма верующий поддерживает связь с Богом через молитву а божья воля открывается человеку через Танах.
81203. Структура Ветхого завета в иудаизме 22.12 KB
  Книги Ветхого Завета были написаны в период с XIII по I в. Ветхий Завет состоит из следующих книг: 1 Книги закона Тора Учение или Пятикнижие Моисеево составление книг приписывается Моисею: Бытие сотворение мира и человека рай первые люди грехопадение размножение человечества всемирный потоп Ной патриархи родоначальники еврейского народа Авраам Исаак Иаков Иосиф с братьями поселение евреев в Египте; Исход Моисей 10 заповедей освобождение из плена; Левит религиозное законодательство; Числа законодательство и...
81204. Формирование ислама. Жизнь и деятельность Мухаммеда 25.03 KB
  Жизнь и деятельность Мухаммеда. Политическое и религиозное движение возглавил пророк Мухаммед. Мухаммед родился в 570 г. Мать Амина по обычаю мекканцев отдала Мухаммеда кормилицебедуинке у которой он рос до 5 лет.
81205. Вероучение ислама 24.39 KB
  Иман или вера включает: Веру в Единого Бога Аллаха. Веру в Ангелов и демонов. 3Веру в Святые Писания и в святость Корана который считается словом божьим божественным откровением которое передавал Аллах в виде видений Мухаммеду в течение 22 лет т. 4Веру в Пророков и в посланничество Мухаммеда.
81206. Коран – священная книга ислама 24.8 KB
  Главным источником веры является Коран священная книга мусульман состоящая из притч молитв и проповедей Мухаммеда. спустя почти два десятилетия после смерти пророка был составлен свод Коран чтение другие названия: китаб книга зикр предостережение . Святость Корана обусловлена тем что изречения пророку диктовал архангел Джебраил на протяжении 22 лет доносивший слова самого БогаАллаха. эти откровения составили канонический текст Корана который дошел до наших дней в неизменном виде.
81207. Основные направления в исламе 24.66 KB
  В результате внутренних противоречий в VII веке возникли два направления: сунниты и шииты. Последователи суннизма признавали законность власти первых четырех халифов а шииты считали единственным законным главой мусульман четвертого халифа Али ум. Шииты поклоняются этому имаму и верят что перед Страшным Судом явится махди для установления на земле равенства и справедливости. Шииты как и сунниты признают святость Корана а в Сунне признают лишь те хадисы авторами которых являются четвертый халиф Али и его последователи.
81208. Пять столпов ислама 24.1 KB
  Саум пост. Мусульманский пост заключается в воздержании от пищи питья наслаждения и развлечений. Главным и обязательным для всех кроме больных путешествующих военных и беременных является пост в месяц рамадан; кроме того существует еще дата в которой поститься желательно. Уразабайрам праздник разговенья окончания поста.