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

13 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

49579. Нетрадиційні концепції управління персоналом 314.88 KB
  Загальні принципи управління персоналом організації. Теоретичні основи поняття принципів управління персоналом. Традиційні методи управління персоналом організації. Відбуваються зміни, повязані з необоротністю економічних реформ і рухом до здорової конкуренції, змушують керівництво організацій і підприємств приділяти значну увагу аспектам управління кадровою політикою, що базується на науково обґрунтованому плануванні.
49582. РОЗРОБКА МАТЕМАТИЧНИХ МОДЕЛЕЙ ЕЛЕКТРОННИХ СХЕМ У РІЗНИХ РЕЖИМАХ ЇХ РОБОТИ 1.71 MB
  До основних якісних показників і параметрів підсилювача відносяться коефіцієнт передачі коефіцієнт підсилення Кр вхідний і вихідний опори Zвх Zвих динамічний діапазон коефіцієнт нелінійних викрівлень коефіцієнт шуму...
49584. Програмне забезпечення систем захисту інформації. Методичні рекомендації 287 KB
  Варианты заданий Шифрування методом простої підстановки. Шифрування методом афінною системою підстановки Цезаря. Шифрування методом підстановки Цезаря з ключовим словом. Шифрування методом таблиць Трисемуса.
49586. Релейний захист. Електропостачання АПК 2.17 MB
  ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ АПК Методичні вказівки щодо виконання лабораторних робіт з дисципліни “Електропостачання АПК“ Релейний захист для студентів зі спеціальності 7.091901 “Енергетика сільськогосподарського виробництва†Укладачі: ОМЕЛЬЧУК Анатолій Олександрович ТРОНДЮК Василь Силантійович ІВАНЧЕНКО...