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

37 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

29027. Сплошные фундаменты. Основные конструктивные решения. Сопряжение колонн со сплошными фундаментами 31 KB
  Сплошные фундаменты. Сплошные фундаменты иногда называемые плитными устраивают под всем зданием в виде железобетонных плит под стены или сетку колонн рис. Сплошные фундаменты способствуют уменьшению неравномерности осадки сооружения. Сплошные фундаменты выполняются как правило из монолитного железобетона.
29028. Определение глубины заложения фундамента исходя из инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительной площадки 31.5 KB
  Этот выбор производится на основе предварительной оценки прочности и сжимаемости грунтов по геологическим разрезам. Покажем это на примере рассмотрев 3 наиболее характерные схемы напластований грунтов приведенные на рис. Площадка сложена одним или несколькими слоями прочных грунтов при этом строительные свойства каждого последующего слоя не хуже свойств предыдущего. В этом случае глубина заложения фундамента принимается минимальной допускаемой при учёте сезонного промерзания грунтов и конструктивных особенностей сооружения рис.
29029. Учёт глубины сезонного промерзания грунтов при выборе глубины заложения фундаментов зданий и сооружений 20.5 KB
  Учёт глубины сезонного промерзания грунтов при выборе глубины заложения фундаментов зданий и сооружений. Глубина заложения фундамента из условия промерзания грунтов назначается в зависимости от их вида состояния начальной влажности и уровня подземных вод в период промерзания. Как непучинистые рассматриваются также пески мелкие и пылеватые с любой влажностью а также супеси твёрдой консистенции если уровень подземных вод во время промерзания находится от спланированной отметки земли на глубине равной расчётной глубине промерзания плюс 2 м...
29030. Определение глубины заложения фундаментов с учётом конструктивных особенностей сооружения, включая глубину прокладки подземных коммуникаций, наличие и глубину заложения соседних фундаментов 31.5 KB
  Определение глубины заложения фундаментов с учётом конструктивных особенностей сооружения включая глубину прокладки подземных коммуникаций наличие и глубину заложения соседних фундаментов. Основными конструктивными особенностями возводимого сооружения влияющими на глубину заложения его фундамента являются: наличие и размеры подвальных помещений приямков или фундаментов под оборудование; глубина заложения фундаментов примыкающих сооружений; наличие и глубина прокладки подземных коммуникаций. В зданиях с подвалом или полуподвалом а также...
29031. Определение размеров подошвы центрально нагруженных фундаментов мелкого заложения 63.5 KB
  Реактивное давление грунта по подошве жёсткого центрально нагруженного фундамента принимается равномерно распределённым интенсивностью: 1 где NoII расчётная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента; GfII и GgII расчётные значения веса фундамента и грунта на его уступах см.1; А площадь подошвы фундамента. Площадь подошвы фундамента при его расчёте по второму предельному состоянию по деформациям определяется из условия: pII ≤ R 2 где R расчётное сопротивление грунта основания. Поскольку обе части неравенства 2...
29032. Определение размеров подошвы внецентренно нагруженных фундаментов мелкого заложения. Эпюры давлений под подошвой фундамента. Порядок расчёта 33 KB
  Эпюры давлений под подошвой фундамента. При расчёте давление по подошве внецентренно нагруженного фундамента принимают изменяющимся по линейному закону а его краевые значения при действии момента сил относительно одной из главных осей определяют как для случая внецентренного сжатия по формуле: 1 Подстановкой значений А=l·b W=b2l 6 и M=NII·e формула 1 приводится к виду 2 2 где NII суммарная вертикальная нагрузка на основание включая вес фундамента и грунта на его уступах; A площадь подошвы фундамента; е эксцентриситет...
29033. Гидроизоляция фундаментов. Защита подвальных помещений от сырости и подтопления подземными водами 42 KB
  Гидроизоляция фундаментов. Гидроизоляция предназначается для обеспечения водонепроницаемости сооружений антифильтрационная гидроизоляция а также защиты от коррозии и разрушения материалов фундаментов и подземных конструкций от агрессивных подземных вод антикоррозионная гидроизоляция. Гидроизоляция от сырости и грунтовых вод подвальных и заглубленных помещений является значительно более сложной выбор такой гидроизоляции зависит от гидрогеологических условий строительной площадки уровня подземных вод их агрессивности особенностей...
29034. Расчёт фундаментов по второй группе предельных состояний. Определение конечной осадки фундаментов мелкого заложения методом послойного суммирования 34 KB
  Расчёт оснований фундаментов по второй группе предельных состояний по деформациям производится исходя из условия: s ≤ su 1 где s конечная стабилизированная осадка фундамента определённая расчётом; su предельное значение осадки устанавливаемое соответствующими нормативными документами или требованиями проекта. После определения размеров подошвы фундамента и проверки условия pII ≤ R где рII среднее давление на основание по подошве фундамента a R расчётное сопротивление грунта ось фундамента совмещают с литологической колонкой...
29035. Расчёт фундаментов по второй группе предельных состояний. Определение конечной осадки фундаментов мелкого заложения методом эквивалентного слоя 31.5 KB
  Расчёт фундаментов по второй группе предельных состояний по деформациям заключается в выполнении условия s ≤ sw 1 где s конечная стабилизированная осадка фундамента определённая расчётом; sw предельное значение осадки устанавливаемое соответствующими нормативными документами или требованиями проекта. Конечная стабилизированная осадка фундамента может быть определена методом эквивалентного слоя. Осадка с учётом жёсткости и формы подошвы фундамента в случае однородного основания определяется по формуле: s=p0hэmv 2 где p0 ...