86270

Привод конвейера: «Цилиндрический одноступенчатый прямозубый редуктор с плоскоременной передачей и цепной муфтой»

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Определяем асинхронную частоту вращения вала электродвигателя: где коэффициент скольжения; Уточняем общее передаточное число привода: Разбиваем общее передаточное число по ступеням привода: где: передаточное число зубчатой передачи передаточное число ременной передачи...

Русский

2015-04-05

883 KB

10 чел.

Белорусский национальный технический университет

Кафедра “Детали машин и ПТМ”

Пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине

“Прикладная механика”

Тема: Привод конвейера: “Цилиндрический одноступенчатый прямозубый редуктор с плоскоременной передачей и цепной муфтой”

Исполнитель:                                              студент гр. 107613

 Видзяйло К.А.

Руководитель:                       К.Т.Н. доцент Балицкий В.А.

 

Минск 2005г.

Содержание.

 Стр.

Введение……………………………………………………………………...……3

2.  Кинематический расчет привода и выбор электродвигателя…...……...…...4

       Схема конвейера………………..……………………………………………6

3.  Расчет механических передач

3.1 Расчет плоскоременной передачи………………………………………7

3.2 расчет зубчатой передачи…………………………..………………….11

4.   Расчет валов

       4.1 Проектировочный расчет и конструирование валов…………………15

       4.2 Расчет сил действующих на валы……………………………………..16

       4.3 Расчет валов на статическую и усталостную прочности…………….21

       4.4 Выбор подшипников…………………………………………………...23

       4.5 Выбор муфты…………………………………………………………...26

5.   Расчет прочих элементов редуктора………………………………………. 27

6.   Описание сборки и смазки редуктора……………………………………...28

7.   Список литературы…………………………………………………….…….29

Введение

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передач вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.

Назначение редуктора - понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами.

Редуктор состоит из корпуса, в котором помещают элементы передачи  зубчатые колеса и подшипники и т.д.

Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу.

Редукторы классифицируются по следующим основным признакам: типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато - червячные); числу ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т.д.); типу зубчатых колес (цилиндрические, конические, конические  цилиндрические и т.д.); относительному расположению валов редуктора в пространстве (горизонтальные, вертикальные); особенностям кинематической схемы (развернутая, соосная, с развернутой ступенью и т.д.).

 

2.  Кинематический расчет привода и                                 выбор  электродвигателя.

   Весь расчет курсового проекта ведется по книге Чернавский С.А. “Курсовое проектирование деталей машин”.

Определяем требуемую мощность электродвигателя:

,

где - мощность электродвигателя на выходе; ()

       η - общий КПД.

        ,

где

        - КПД зубчатой передачи;

        - КПД плоскоременной передачи;

        - КПД пары подшипников качения;

        - КПД  цепной муфты.

КПД привода:

 Кинематический расчет привода:

Требуемая мощность электродвигателя: .

Требуемая частота электродвигателя:    

 

В соответствии с (табл2.4) выбираем электродвигатель асинхронный короткозамкнутый серии  закрытый, обдуваемый, с синхронной частотой вращения  4A80В2У3.

Pэд ,кВт

nэд c,об/мин

d, мм

S, %

2.20

3000

22

5

Определяем асинхронную частоту вращения вала электродвигателя:

,

где , -коэффициент скольжения;

,

Уточняем общее передаточное число привода:


Разбиваем общее передаточное число по ступеням привода:

где:

      - передаточное число зубчатой передачи

         - передаточное число ременной передачи

В соответствии с габаритным критерием примем ,тогда передаточное число ременной передачи  

Определяем частоты вращения  валов привода:


Определяем угловые скорости валов привода:

Определяем вращающие моменты валов привода:

Тема проекта: ПРИВОД КОНВЕЙРА: “Цилиндрический одноступенчатый прямозубый редуктор с плоскоременной передачей и цепной муфтой”

Кинематический расчет:

Требуемая мощность электродвигателя: .

КПД привода:

Вращающие моменты валов:,,

Плоскоременная передача:                                  

Диаметр ведущего шкива:

Диаметр ведомого шкива:

Передаточное отношение:

Межосевое расстояние:

Угол обхвата малого шкива:

Зубчатая передача:

       Межосевое расстояние:

       Модуль зубчатой передачи: 

       Число зубьев: шестерни  ,   колеса      

      Делительные диаметры:    шестерни: ,  колеса:

       Диаметры вершин зубьев: шестерни: , колеса:  

       Ширина колеса:

       Ширина шестерни:

3. Расчет механических передач.

3.1 Расчет плоскоременной передачи.

 

Частота вращения ведущего шкива:

 

Диаметр ведущего шкива:

принимаем =120мм

Диаметр ведомого шкива:

для передач с регулируемым напряжением ремня

принимаем =300 мм

Передаточное отношение:

отклонение

Межосевое расстояние:

Угол обхвата малого шкива:

Длина ремня :

длину ремня увеличиваем на 150мм для сшивки ремня

L=2500мм

В связи с конструктивными особенностями примем L=3600мм

Скорость ремня:

Окружная сила:

Выбор ремня:

Из таблицы 7.1 выбираем ремень вида Б – прослойно-завернутый с резиновыми прослойками.

z = 2 – число прокладок

= 3 Н/мм

с толщиной

проверяем условие

условие выполняется

Определяем коэффициент угла обхвата:

Определяем коэффициент влияния скорости ремня

Коэффициент режима работы определяем по таблице 7.4 для передачи к линейчатому конвейеру при постоянной нагрузке.

=1

Коэффициент, учитывающий угол наклона линии центров передачи . При наклоне до  принимаем. 

=1

Определяем допускаемую рабочую нагрузку на 1мм ширины прокладки:

Определяем ширину ремня:

по таблице 7.1 принимаем b=20мм.

Предварительное натяжение ремня:

где:

       - напряжение от предварительного натяжения ремня;

       = 1,8 МПа;

Натяжение ветвей:

ведущей

ведомой

Напряжение от силы

Напряжения изгиба:

Напряжения от центробежной силы:

Максимальное напряжение:

условие  выполнено.

Проверка долговечности ремня:

 (при постоянной нагрузке).

Долговечность ремня:

Нагрузка на валы передачи:

Ведущий шкив  выполняют с гладким ободом, а ведомый выпуклым. Шкивы выполняют из чугуна СЧ15.

3.1 Расчет зубчатой передачи.

   Для изготовления зубчатых колес редуктор выбираем материал: для шестерни – сталь 45, термическая обработка – улучшение, твердость - НВ 180, для колеса – сталь 45, термическая обработка – улучшение, но твердость – НВ 150.

   Определяем допускаемые контактные напряжения:

где   0,9 – поправочный коэффициент

        = 2НВ +70 = 180*2 +70 = 430 МПа;

        = 2НВ +70 = 150*2 + 70 = 370 МПа;

         - коэффициент долговечности, при числе циклов нагружения  больше базового, что имеет место, при длительной эксплуатации редуктор принимаем:

        = 1

        [SH] – коэффициент безопасности

        [SH] = 1,1

Дальнейший расчет  ведем по меньшему значению.

   Определяем межосевое расстояние редуктора:

где:

        - коэффициент, учитывающий тип редуктора, для прямозубого редуктора -            = 49

      U – передаточное число редуктора

      U = 2,9

       коэффициент ширины колеса

Принимаем для прямозубых колес коэффициент ширины колеса по межосевому расстоянию

(гост 2185 – 66)

- коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине зуба

По таблице 3.1 принимаем  = 1,25

Ближайшее значение межосевого расстояния по ГОСТ 2185 – 66

Определяем модуль зубчатой передачи:

Принимаем стандартное значение модуля m=2 мм.

Определяем суммарное число зубьев:

Определяем число зубьев шестерни:

тогда число зубьев колеса .

Основные размеры шестерни и колеса:

 Делительные диаметры.

Проверка:

Диаметры вершин зубьев.

Ширина колеса.

Ширина шестерни.

Определяем коэффициент ширины шестерни по диаметру:

Окружная скорость колес и степень точности передачи:

назначаем восьмую степень точности по ГОСТ 1643 – 81. Назначаем глубину погружения  зубчатого колеса в масленую ванну  на 1/3 высоты зуба (т.к. ).

Коэффициент нагрузки:

где:

       коэффициент неравномерного распределения нагрузки по ширине зуба.

      .

      - коэффициент неравномерности. Для прямозубых колес –

      = 1

       коэффициент динамичности.

.

Проверка контактных напряжений:

  на 19 %;

Силы, действующие в зацеплении:

Окружная       .

Радиальная     .

Проверяем зубья на выносливость по напряжениям изгиба.

.

где:

       -  коэффициент нагрузки.

       - коэффициент концентрации нагрузки  (по таблице 3.7).

      = 1,07.

       - коэффициент динамичности (по таблице 3.8).

      = 1,45.

       =  1,07*1,45 = 1,55.

       - коэффициент, учитывающий форму зуба и зависящий от эквивалентного                                    числа зубьев, по ГОСТ 21354 – 75.

       = 3,66.

Определяем допускаемые напряжения:

где:

      - коэффициент безопасности.

      =

          - учитывает нестабильность свойств материла.

       = 1,75.

       - учитывает способ получения заготовки зубчатого колес.

       = 1 (для поковок и штамповок).

       - предел выносливости.

      = 1,8 НВ (по таблице 3,9).

допускаемые напряжения:     

для шестерни :  .

для колеса :   .

 Дальнейший расчет следует вести для зубьев колеса, т.к для него отношение / меньше.

Проверяем прочность зуба шестерни:

условие выполняется.

4. Расчет валов.

4.1 Проектировочный расчет и конструирование валов.

Для изготовления валов выбираем сталь 45.

Ведущий вал:

Диаметр выходного конца

Принимаем  =30мм.

Проектируем вал на основе гипотезы балки равного сопротивления

Ведомый вал:

4.2 Расчет сил действующих на валы.

Ведомый вал:

На вал действуют силы:

- окружная сила:

;

- радиальная сила:

,

профильный угол зуба (приняли).

Сила биения муфты:

Выбор материала вала: Сталь40Х().

Расстояния между опорами:

Принимаем расстояние между муфтой и серединой левого подшипника выходного вала редуктора.

Расчёт опорных реакций:

В вертикальной плоскости:

Cоставим уравнения моментов:

 

Максимальный изгибающий момент:


В горизонтальной плоскости
:

Изгибающий момент:

Силы, действующие на ведомый вал


Ведущий вал:

На вал действуют силы:

- окружная сила:

;

- радиальная сила:

,

профильный угол зуба (приняли).

Нагрузка на вал от ременной передачи:

Выбор материала вала: Сталь40Х().

Расстояния между опорами:

Принимаем расстояние между муфтой и серединой левого подшипника выходного вала редуктора.

Расчёт опорных реакций:

В вертикальной плоскости:

Cоставим уравнения моментов:

Изгибающий момент:

В горизонтальной плоскости:

Максимальный изгибающий момент: 


Силы, действующие на ведущий вал.
4.3 Расчет валов на статическую и усталостные прочности. 

Ведущий вал

Коэффициент запаса прочности для опасного сечения.

Моменты сопротивления проверяемого сечения при изгибе W и кручении W(табл.14.2-[2]):

Предел выносливости стали при изгибе и кручении.

При изгибе (14.11 – [2]):

При кручении (14.13 – [2]):

предел прочности стали (табл.9.6 – [2]).

Напряжения в проверяемом сечении:

Нормальное напряжение для симметричного цикла (14.14 – [2]):

;.

Касательное напряжение для нулевого цикла (14.15 – [2]):

Эффективные коэффициентыи концентраций напряжений (таб.14.2 – [2]):

Масштабный фактор (14.3 – [2]):

Определим значения коэффициентов  и  (табл.14.4 – [2]):

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям (14.9 – [2]):

Коэффициент запаса прочности по касат. напряжениям (14.10 – [2]):

Общий коэффициент запаса прочности (14.8 – [2]):

>[S].

Проверка выполнена

Ведомый вал

Коэффициент запаса прочности для опасного сечения.

Моменты сопротивления проверяемого сечения при изгибе W и кручении W(табл.14.2 - [2]):

Предел выносливости стали при изгибе и кручении.

При изгибе (14.11 – [2]):

При кручении (14.13 – [2]):

предел прочности стали (табл.9.6 – [2]).

Напряжения в проверяемом сечении:

Нормальное напряжение для симметричного цикла (14.4 – [2]):

;.

М – суммарный изгибающий момент.

Касательное напряжение для нулевого цикла (14.4 – [2]):

Эффективные коэффициенты и концентрации напряжений (таб.14.2 – [2]):

Масштабный фактор (14.3 – [2]):

Определим значения коэффициентов  и  (табл.14.4 – [2]):

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям (14.9 – [2]):

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям (14.10 – [2]):

Общий коэффициент запаса прочности (14.8 – [2]):

Проверка выполнена.

4.4 Выбор подшипников.

Ведомый вал:

  В соответствии с техническим заданием и эскизной проработкой ведомого вала редуктора, выбираем шариковые радиальные подшипники средней серии №307.

     мм.

  Определим долговечность подшипника и сравним ее с .

  где: m=3  для шарикового подшипника;

         C=33,2 кН – динамическая грузоподъемность;

         P=2,3 кВт – требуемая мощность электродвигателя;

Вследствие упрощения работы редуктора принимаем .

Проверяем отношение радиальной и осевой нагрузок:

                          

Принимаем коэффициент вращения кольца подшипника V=1, т.к. вращается внутреннее кольцо подшипника.

Выбираем коэффициент      и    нагружения подшипника в соответствии с нагружением. (по табл. 9.18).

                                                 

 

 Определяем срок службы

Несмотря на срок службы, превышающий требуемый, этот подшипник оставляем.

Ведущий вал:

  В соответствии с техническим заданием и эскизной проработкой ведомого вала редуктора, выбираем шариковые радиальные подшипники средней серии №305.

     мм.

  Определим долговечность подшипника и сравним ее с .

  где: m=3  для шарикового подшипника;

         C=22,5 кН – динамическая грузоподъемность;

         P=2,3 кВт – требуемая мощность электродвигателя;

         

Вследствие упрощения работы редуктора принимаем .

Проверяем отношение радиальной и осевой нагрузок:

                          

Принимаем коэффициент вращения кольца подшипника V=1, т.к. вращается внутреннее кольцо подшипника.

Выбираем коэффициент      и    нагружения подшипника в соответствии с нагружением. (по табл. 9.18).

                                                 

 Определяем срок службы

Несмотря на срок службы, превышающий требуемый, этот подшипник оставляем.

d

D

В

Ведущий вал (№307)

35

80

21

Ведомый вал (№305)

25

62

17

4.5  Выбор муфты.

Муфту выбирают по диаметру вала и по величине расчетного момента,

и

Выбираем по табл. 11,4 муфту цепную однорядную ГОСТ 207442-81 со служащими параметрами:

; d=30 мм; D=110 мм; L=102 мм; l=39 мм.

Нагрузка на вал  от цепной муфты:


.

Так как данная муфта по моменту обладает большим запасом, то проверять  ее на прочность не обязательно.

5. Расчет прочих элементов редуктора.

Для ременной  передачи диаметр ступицы ведомого шкива:

мм

длина ступицы ведомого шкива:

мм

Длина и диаметр ступицы колеса:

мм

мм

Конструктивные размеры корпуса редуктора.

Толщина стенок корпуса и крышки

мм    

принимаем =9мм

  мм    

 принимаем =9мм

Толщина фланцев поясов корпуса и крышки 10 мм.

Толщина нижнего пояса корпуса               

Диаметры болтов в основании редуктора М18

Диаметры болтов, соединяющих основание корпуса с крышкой

мм

принимаем болты с резьбой М12 и М10.

6. Описание сборки и смазки редуктора.

Смазка редуктора. Смазка зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до погружения колеса на треть высоты зуба. По табл. 8.8 устанавливаем вязкость масла в зависимости от средней скорости. Вязкость должна быть =59 сСт. По табл. 8.10 принимаем масло индустриальное И-50А по ГОСТ 20799-75. Подшипники смазываем пластичной смазкой, закладываемой в подшипниковые камеры при монтаже. Сорт мази выбираем по табл. 7.15 – солидол марки УС-2.

Сборка редуктора. Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии с чертежом общего вида редуктора, начиная с узлов валов:

- на ведущий вал насаживают подшипники, предварительно нагретые в масле до 80-100С.

  В ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо; а затем надевают распорную втулку, и устанавливают подшипники, нагретые предварительно в масле.

Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. После этого на ведомый вал ставят крышки подшипников. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами.

Далее на конец ведомого вала в шпоночную канавку закладывают шпонку, устанавливают шкив и закрепляют ее торцовым креплением; винт торцового крепления стопорят специальной планкой.

Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой. Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой; закрепляют крышку болтами.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.   

7. Список литературы.

1. С. А. Чернавский:”Курсовое проектирование. Детали машин.” М.:87..

2. А.В. Кузьмин, И.М. Чернин, Б.С. Козинцов: “Расчеты деталей машин. Справочное пособие.” М.:84..

3.А.Е. Шейнблит “Курсовое проектирование деталей машин.”М.:91Высшая школа.


EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 1

               РЦ-2 00.000 СБ

Разраб.

Видзяйло К.А.

Провер.

Балицкий В.А.

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Редуктор

цилиндрический

одноступенчатый

Лит.

Листов

SECTIONPAGES  \* LOWER 1

          Гр 107613


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

60286. Урок мужества: «Эхо победы» 108 KB
  Выходит 1 группа детей: Отгремели давно залпы наших орудий А в воронке от бомбы трава мурава Но войну не забыли суровые люди И смеются сквозь слезы Ведь память жива Они помнят походы и дальние страны И простые от сердца народа слова.
60287. Корисні і шкідливі звички 54 KB
  Мета: Поглибити знання учнів про корисні та шкідливі звички; виховувати негативне ставлення до шкідливих звичок бажання вести здоровий спосіб життя. Є звички – квітки звички як дуби є гарні звички звички є погані.
60288. ДО СВИДАНИЯ, ОСЕНЬ! 65 KB
  Отгадать загадку просит: Кто художник этот 1 Кто сегодня в парке нашем Листья красками раскрасил И кружит их с веток сносит Это наступила осень 2 От дождя деревья мокнут Лужи всё никак не сохнут.
60289. Сценарій математичного свята “Веселі змагання” 172.5 KB
  Діти ви захочете допомогти принцесі і визволити її з полону Для цього треба розв’язати математичні завдання. А на дверях 10 замків щоб зняти замки треба їх розкодувати а для цього – розв’язати певні завдання.
60290. Класифікація та причини виникнення надзвичайних ситуацій мирного часу 99 KB
  Надзвичайні ситуації природного характеру розрізняють на: ситуації 1 Геологічного походження землетруси обвали природного 2 Мете реологічного смерчі бурі урагани зливи ожеледь морози характеру...
60291. ПОЭЗИЯ И РУССКИЙ РОМАНС (А. ФЕТ и Ф. ТЮТЧЕВ) 6.03 MB
  Стоит учесть, что лирика не терпит аналитического препарирования. Многие старшеклассники иронично относятся к открытому проявлению эмоций, стесняются проявить их. А уж русский романс они вообще не знают.
60293. Мы и закон (Первое и последнее знакомство с УК) 93.5 KB
  Сформировать у учащихся представление о видах преступлений за которые несовершеннолетние несут ответственность. Воспитывать понимание совершение поступков ответственность за свои действия.
60294. Наш закон – наша сила 60.5 KB
  Звучить Гімн України Любі діти маленькі українці сьогодні відбудеться святкова інтелектуальна гра на якій присутні шановні гості та батьки. Діти а що б було якби люди стали поводитись без правил Діти. Діти які ви знаєте правила Діти. Діти ви кажете правила закон право.