87031

Привод ленточного транспортера

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Работа привода осуществляется следующим образом: вращающий момент с электродвигателя на входной вал редуктора передается с помощью компенсирующей упругой муфты, аналогично с помощью другой компенсирующей упругой муфты передается вращающий момент с выходного вала редуктора на приводной вал.

Русский

2015-04-13

680 KB

3 чел.

28

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Кафедра «Детали машин»

Привод ленточного транспортера

Пояснительная записка

ДМ 341-05.00.00 ПЗ

Студент ______________ (Ветров А.М.) Группа СМ10-61

Руководитель проекта ______________ (Ряховский О.А.)

2006г.


СОДЕРЖАНИЕ

Техническое задание …………………………………………………………………………. 3

Введение ………………………………………………………………………………………. 4

  1.  Кинематический расчет привода …………………………………………………. 5
    1.  Подбор электродвигателя ………………………………………………………. 5
    2.  Уточнение передаточного числа редуктора …………………………………... 6
    3.  Определение частоты вращения и вращающего момента
      на тихоходном валу ……………………………………………………………... 6
  2.  Расчет зубчатых передач …………………………………………………………... 6
    1.  Анализ расчета редуктора на ЭВМ …………………………………………….. 6
  3.  Эскизное проектирование ………………………………………………………..... 9
    1.  Проектные расчеты валов ……………………………………………………..... 9
    2.  Выбор типа и схемы установки подшипников ………………………………... 9
  4.  Расчет соединений ………………………………………………………………... 10
    1.  Расчет шпоночных соединений ……………………………………………….. 10
    2.  Расчет болтового соединения ………………………………………………..... 11
  5.  Расчет валов на статическую прочность и сопротивление усталости ………… 14
    1.  Расчет быстроходного вала …………………………………………………..... 14
      1.  Расчет на статическую прочность …………………………………… 15
      2.  Расчет на сопротивление усталости …………………………………. 16
    2.  Расчет тихоходного вала ……………………………………………………..... 17
      1.  Расчет на статическую прочность …………………………………… 18
      2.  Расчет на сопротивление усталости ………………………………..... 19
    3.  Расчет приводного вала ……………………………………………………….. 21
      1.  Расчет на статическую прочность ………………………………….... 22
      2.  Расчет на сопротивление усталости ………………………………..... 23
  6.  Подшипники качения …………………………………………………………….. 25
    1.  Расчет подшипников качения ………………………………………………..... 25
      1.  Расчет подшипников быстроходного вала ………………………...... 25
      2.  Расчет подшипников тихоходного вала …………………………….. 27
      3.  Расчет подшипников приводного вала …………………………….... 28
    2.  Выбор посадок подшипников на валы и в корпус …………………………... 30
      1.  Посадки подшипников быстроходного вала ………………………... 30
      2.  Посадки подшипников тихоходного вала …………………………... 30
      3.  Посадки подшипников приводного вала ……………………………. 30
  7.  Выбор смазочных материалов и системы смазывания ………………………… 30
  8.  Расчет муфты ……………………………………………………………………… 31

Список использованной литературы ……………………………………………………..... 32



Введение

Целью выполнения курсового проекта является проектирование привода ленточного транспортера.

Привод ленточного транспортера состоит из асинхронного двигателя, червячного одноступенчатого редуктора, а также приводного вала с барабаном и муфты. Редуктор состоит из разъемного чугунного корпуса, в котором помещены элементы
передачи – валы, червячное колесо, подшипники и пр.

Работа привода осуществляется следующим образом: вращающий момент с электродвигателя на входной вал редуктора передается с помощью компенсирующей упругой муфты, аналогично с помощью другой компенсирующей упругой муфты передается вращающий момент с выходного вала редуктора на приводной вал.

  1.  
    Кинематический расчет привода.
    1.  Подбор электродвигателя.

Мощность на выходе

, где  – окружная сила, =2240 Н;

– скорость ленты, =0.9 м/с.

Общий КПД привода

, где

– КПД муфты, соединяющей электродвигатель и редуктор,
;

– КПД червячного редуктора, ;

– КПД муфты, соединяющей редуктор и приводной вал,
;

Требуемая мощность электродвигателя

Частота вращения приводного вала

, где – диаметр барабана;

 

Требуемая частота вращения вала электродвигателя

, где

- среднее значение передаточного числа из рекомендуемого диапазона для червячной передачи

По табл. 24.9 [5] выбираем асинхронный двигатель АИР100S4, имеющий следующие характеристики:

P=3 кВт

n=1410 мин-1


  1.  Уточнение передаточного числа редуктора.

Общее передаточное число привода

Передаточное число редуктора

  1.  Определение частоты вращения и вращающего момента на тихоходном валу.

Частота вращения вала колеса тихоходной ступени редуктора

Вращающий момент на валу колеса тихоходной ступени

  1.  Расчет зубчатых передач.

Расчет червячной передачи редуктора был проведен с помощью ЭВМ. Данный расчет проводился последовательно для разных материалов венца червячного колеса. Материал венца влияет на суммарную массу mc червяка и червячного колеса, массу mред редуктора, межосевое расстояние aw, КПД, температуру tм масла в редукторе.

Наиболее целесообразным является вариант с возможно меньшей массой и большим КПД при допустимой температуре масла в редукторе.

  1.  Анализ расчета редуктора на ЭВМ.

Проанализировав полученные данные, можно  выбрать подходящий вариант. Можно отбросить варианты 1,3, т.к. при выборе этих вариантов КПД механизма получаются минимальными, а температура масла tм в редукторе будет высокой по сравнению с вариантом 2, поэтому целесообразно выбрать вариант 2.

  1.  


    Эскизное проектирование.
    1.  Проектные расчеты валов.

Вращающие моменты на валах редуктора:

быстроходного: TБ =13.9 Hм

тихоходного:  TТ =397.6 Hм

Предварительные значения диаметров d (мм) различных участков стальных валов редуктора определяют по формулам [5]:

  1.  для быстроходного вала (червяк);

При конструировании червяка желательно обеспечить свободный выход инструмента для нарезания витков, а также удобство шлифования витков вследствие свободного выхода шлифовального круга.

Примем .

По таблице, приведенной в [5], выбираем по найденному значению d высоту заплечика t и координату r фаски подшипника:

  1.  для тихоходного вала:

 

  1.  Выбор типа и схемы установки подшипников.

Т. к. на червяк действует значительная осевая сила, то применяют одну фиксирующую опору и одну плавающую. В фиксирующей опоре выбираем конические роликовые подшипники. Т. к. радиально-упорные однорядные подшипники воспринимают осевую силу только в одном направлении, то для фиксации вала в обоих направлениях в фиксирующей опоре необходимо устанавливать два таких подшипника. Плавающую опору применяем с учетом того, что один конец вала соединяется через муфту с валом электродвигателя, и в данной опоре применяем радиальные шариковые однорядные подшипники.

Для опор тихоходного вала принимаем роликовые конические подшипники, т.к. их применение позволяет уменьшить размеры опор и увеличить их жесткость. Подшипники на тихоходном валу устанавливаем «враспор». Все выбранные подшипники назначаем средней серии.

  1.  
    Расчет соединений.
    1.  Расчет шпоночных соединений.

Все шпонки редуктора призматические, размеры длины, ширины, высоты, соответствуют ГОСТ 23360-78. Материал шпонок – сталь 45.

Рабочая длина шпонок рассчитывается по формуле [4]:

,

где  – вращающий момент, Н∙м ; d – диаметр вала, мм ;
k – глубина врезания шпонки в ступицу, мм ;  – допускаемое напряжение смятия [4].

Полная длина шпонки .

Быстроходный вал – участок под полумуфту:

Выбираем шпонку  по ГОСТ 23360-78.

Тихоходный вал – участок под полумуфту:

Выбираем шпонку  по ГОСТ 23360-78.

Тихоходный вал – участок под червячное колесо:

Выбираем шпонку  по ГОСТ 23360-78.


Приводной вал – участок под полумуфту:

Выбираем шпонку  по ГОСТ 23360-78.

Приводной вал – участок под опору барабана:

Выбираем шпонку  по ГОСТ 23360-78.

  1.  Расчет болтового соединения (крепление опор приводного вала к раме).

Рассматриваем  более нагруженную опору, т. к. если обеспечена прочность соединения этой опоры, то прочность другой опоры также будет обеспечена.

Расчетный эскиз:


Сила, действующая на вал в передачах без регулирования натяжения, определяется согласно [4]:

Составим расчетную схему. Сила  распределяется между опорами поровну:

Перенесем силу  в плоскость стыка. При этом появится отрывающий момент M (рис. 1), равный:

Для работоспособности соединения необходимо обеспечить нераскрытие и несдвигаемость стыка.

На рис. 1 показаны: эпюра контактных напряжений в стыке от начальной затяжки , эпюра от отрывающего момента и суммарная эпюра  контактных напряжений в стыке.

– номинальный диаметр болтов в соединении;

– диаметр штифта.

Болты установлены с зазором.

Условие нераскрытия стыка:

Напряжения на стыке от затяжки болтов определяются по формуле:

где  – сила затяжки болтов;

– число болтов на стыке,

– номинальная площадь стыка:

Максимальное напряжение на стыке от опрокидывающего момента:


где – коэффициент основной нагрузки. Принимаем  (для стальных и чугунных деталей без прокладок) [4],

– момент сопротивления стыка относительно
нейтральной оси,

,где – момент инерции стыка относительно нейтральной оси.

, где – коэффициент запаса по нераскрытию стыка, =1.5.

Проверка болта на прочность

где  – внутренний диаметр по дну впадин, для М16 ;

– допускаемое напряжение, – для болта класса прочности 5.8 при контролируемой затяжке.

– условие прочности выполняется.

Условие несдвигаемости стыка обеспечивается двумя штифтами диаметром 8мм.

Условие прочности на срез:

Условие прочности на смятие:

,где F – сила, действующая на один штифт, Н;

i – число плоскостей среза, i=1;

–площадь штифта в месте среза, ;  – площадь проекции поверхности смятия на направление, перпендикулярное к действующей силе, , l=30 мм .

Выбираем материал штифтов – Сталь45.

Тогда:

[3]

 

Прочность соединения обеспечена.

  1.  Расчет валов на статическую прочность и сопротивление усталости.
    1.  Расчет быстроходного вала.

Вал выполнен из стали 40Х

Закалка ТВЧ.

Fк – сила от муфты, появляющаяся вследствие несоосности валов;

,

где CР – радиальная жесткость – зависит от типа муфты.

- радиальное смещение.

Определение реакций

,

,


Эпюры моментов:

  1.  Расчет на статическую прочность.

Проверка выполнения условия Sт>[Sт]=1.3..2.

Наиболее опасное сечение 1:

  1.  
    Расчет на сопротивление усталости.

Проверка выполнения условия  где [S]- допускаемое значение коэффициента запаса. [S]=1.5..2.5.

По полученным данным можно сделать вывод, что червяк удовлетворяет условиям прочности

  1.  
    Расчет тихоходного вала.

Вал выполнен из стали 45

Закалка ТВЧ.

Fк – сила от муфты, появляющаяся вследствие несоосности валов;

Определение реакций

,

,


Эпюры моментов:

  1.  Расчет на статическую прочность.

Проверка выполнения условия Sт>[Sт]=1.3..2.

  1.  Шпоночный паз (сечение 1):

  1.  Галтель (сечение 2):

  1.  Расчет на сопротивление усталости.

Проверка выполнения условия  где [S]- допускаемое значение коэффициента запаса. [S]=1.5..2.5.

  1.  Шпоночный паз (сечение 1):

  1.  Галтель (сечение 2):

По полученным данным можно сделать вывод, что тихоходный вал удовлетворяет условиям прочности.

  1.  Расчет приводного вала.

Вал выполнен из стали 45

Закалка ТВЧ.

Fк – сила от муфты, появляющаяся вследствие несоосности валов;

Определение реакций

,


Эпюры моментов:

  1.  Расчет на статическую прочность.

Проверка выполнения условия Sт>[Sт]=1.3..2.

  1.  Галтель (сечение 1):

  1.  
    Шпоночный паз (сечение 2)
    :

  1.  Расчет на сопротивление усталости.

Проверка выполнения условия  где [S]- допускаемое значение коэффициента запаса. [S]=1.5..2.5.

  1.  Галтель (сечение 1):

  1.  Шпоночный паз (сечение 2):

По полученным данным можно сделать вывод, что приводной вал удовлетворяет условиям прочности.

  1.  Подшипники качения.
    1.  Расчет подшипников качения.
      1.  Расчет подшипников быстроходного вала.

Подшипники быстроходного вала – роликовые конические с углом контакта . Предварительно назначаем  роликовые радиально-упорные подшипники  средней серии №308:

  

Расчет проводится по наиболее нагруженной опоре:

   


Вычисляем эквивалентные нагрузки:

,

где  - коэффициент эквивалентности – для режима нагружения 2 .

  Для комплекта из 2-х роликоподшипников имеем:

  Для подшипника с углом  находим

Т.к.  , то коэффициенты радиальных и осевых нагрузок для двухрядного подшипника принимаем: .

V – коэффициент вращения кольца, V = 1, так как вращается внутреннее кольцо.

Принимаем коэффициент безопасности, .

Температурный коэффициент, ,так как t 100 C.

Эквивалентная динамическая нагрузка

 

 Расчетный скорректированный ресурс:

Требуемый ресурс

к – показатель степени уравнения кривой усталости, для роликовых подшипников к = 10/3;

a1 – коэффициент, учитывающий безотказность работы, Р = 90%  a1 = 1;

a23 – коэффициент, учитывающий качество материала и условия смазки подшипника, a23 = 0,7  

Расчетный ресурс больше требуемого.

Проверка условия

Так как расчетный ресурс больше требуемого и выполнено условие , то предварительно назначенный  подшипник №308 годен.


  1.  Расчет подшипников тихоходного вала.

Подшипники тихоходного вала – роликовые конические.

Предварительно назначаем  роликовые радиально-упорные подшипники  средней серии №311:

  

   

Вычисляем эквивалентные нагрузки:

,

где  - коэффициент эквивалентности – для режима нагружения 2 .

Минимально необходимые для нормальной работы радиально-упорных подшипников осевые силы:

Находим осевые силы, нагружающие подшипники. Т.к. Fa1min> Fa2min и FА>0, то Fa1= Fa1min=1448.1 Н; Fa2= Fa1+ FА=1448.1+312.67=1760.77 Н

Т.к.  , то коэффициенты радиальных и осевых нагрузок для опоры 1 принимаем: .

Т.к.  , то коэффициенты радиальных и осевых нагрузок для опоры 2 принимаем: .

V – коэффициент вращения кольца, V = 1, так как вращается внутреннее кольцо.

Принимаем коэффициент безопасности, .

Температурный коэффициент, ,так как t 100 C.


Эквивалентная динамическая нагрузка в опорах 1 и 2:

 

 Для подшипника более нагруженной опоры 1 вычисляем расчетный скорректированный ресурс:

Требуемый ресурс

к – показатель степени уравнения кривой усталости, для роликовых подшипников к = 10/3;

a1 – коэффициент, учитывающий безотказность работы, Р = 90%  a1 = 1;

a23 – коэффициент, учитывающий качество материала и условия смазки подшипника, a23 = 0,7  

Расчетный ресурс больше требуемого.

Проверка условия

,

то коэффициенты радиальных и осевых нагрузок для опоры 1 принимаем: .

,

то коэффициенты радиальных и осевых нагрузок для опоры 2 принимаем: .

Так как расчетный ресурс больше требуемого и выполнено условие , то предварительно назначенный  подшипник №311 годен.

  1.  Расчет подшипников приводного вала.

Подшипники приводного вала – шариковые сферические двухрядные. Предварительно назначаем  радиальные сферические подшипники  средней серии №1311:

  


Расчет проводится по наиболее нагруженной опоре:

   

Вычисляем эквивалентные нагрузки:

,

где  - коэффициент эквивалентности – для режима нагружения 2 .

  Для подшипника находим

Т.к.  , то коэффициенты радиальных и осевых нагрузок для двухрядного подшипника принимаем:

.V – коэффициент вращения кольца, V = 1, так как вращается внутреннее кольцо.

Принимаем коэффициент безопасности, .

Температурный коэффициент, ,так как t 100 C.

Эквивалентная динамическая нагрузка

 

 Расчетный скорректированный ресурс:

Требуемый ресурс

к – показатель степени уравнения кривой усталости, для сферических двухрядных подшипников к =3;

a1 – коэффициент, учитывающий безотказность работы, Р = 90%  a1 = 1;

a23 – коэффициент, учитывающий качество материала и условия смазки подшипника, a23 = 0,6  

Расчетный ресурс больше требуемого.

Проверка условия

Так как расчетный ресурс больше требуемого и выполнено условие , то предварительно назначенный  подшипник №1311 годен.

  1.  
    Выбор посадок подшипников на валы и в корпус.
    1.  Посадки подшипников быстроходного вала.

Вид нагружения внутреннего кольца подшипника - циркуляционное

Поле допуска вала при установке подшипников k5.

Вид нагружения наружного кольца подшипника – местное

Поле допуска отверстия в корпусе при установке подшипников Н7.

  1.  Посадки подшипников тихоходного вала

Вид нагружения внутреннего кольца подшипника - циркуляционное

Поле допуска вала при установке подшипников k5.

Вид нагружения наружного кольца подшипника – местное

Поле допуска отверстия в корпусе при установке подшипников Н7.

  1.  Посадки подшипников приводного вала

Вид нагружения внутреннего кольца подшипника - циркуляционное

Поле допуска вала при установке подшипников k6.

Вид нагружения наружного кольца подшипника – местное

Поле допуска отверстия в корпусе при установке подшипников Н7.

  1.  Выбор смазочных материалов и системы смазывания.

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.

Для редуктора будем применять картерную систему смазывания.

Частота вращения тихоходного вала n=48.4 об/мин:

м/с – окружная скорость колеса.

Исходя из контактных напряжений и окружной скорости колеса, определяем требуемую вязкость масла [5, табл.11.1]. По таблице 11.2 выбираем марку масла для смазывания червячной передачи:

«Цилиндровое 38».

Система смазывания – картерная.

В масляную ванну погружено червячное колесо тихоходной передачи.

При работе редуктора масляные брызги, попадая на стенки и детали редуктора, будут попадать в подшипники. Таким образом специальной смазки подшипников не требуется.

На выходных концах валов редуктора устанавливают манжетные уплотнения для уменьшения вероятности попадания в редуктор песка и др., а также для исключения вытекания смазки из редуктора.

  1.  Расчет муфты.

Для передачи крутящего момента с выходного вала редуктора на приводной вал была выбрана компенсирующая упругая муфта фирмы “Мегифлекс”.

Проверочный расчет группы болтов

Болты установлены с зазором. Необходимая сила затяжки из условия несдвигаемости стыка:

 

где  – коэффициент трения между поверхностями, ;  – диаметр, на котором располагаются болты; T – вращающий момент; s – коэффициент запаса, s =1,5 .

 

  Расчет на прочность болтов:

 

где  – внутренний диаметр по дну впадин, для М16 ;  – допускаемое напряжение, – для винта класса прочности 5.8 при контролируемой затяжке.

 

 – условие прочности выполняется.


Список использованной литературы

  1.  Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. – 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. – М.: Машиностроение, 2001.
  2.  Атлас конструкций узлов и деталей машин: Учеб. пособие / Б.А. Байков, А.В. Клыпин, И.К. Ганулич и др.; Под ред. О.А. Ряховского. – М.: Изд-во МГТУ
    им. Н.Э. Баумана, 2005.–384с.: ил.
  3.  Варламова Л.П., Тибанов В.П. Методические указания к выполнению домашнего задания по разделу «Cоединения». М., МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003.
  4.  Детали машин: Учеб. для вузов / Л.А. Андриенко, Б.А. Байков, И.К. Ганулич и др.; Под ред. О.А. Ряховского. – м.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 544с. – (Сер. Механика в техническом университете; Т. 8).
  5.  Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для техн.спец. вузов. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.:  Высш. шк., 1998.–447с.,ил..
  6.  Поляков В.С., Барбаш И.Д., Ряховский О.А. Справочник по муфтам / Под ред. Полякова В.С., 2-е изд., испр. и доп. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1979. – 344с.,ил.

  1.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

53158. ГОЛОДОМОР 1932 – 1933 рр. НА УКРАЇНІ 127.5 KB
  Обладнання: книга сталінських злочинів макет карта України на якій позначений райони що були охоплені голодом макет Меморіалу жертвам голодомору в Києві панно на стінні Ціна йому – життя рушник ікона. Страшно уявити що невеликий шматок хліба став символом для багатьох наших співвітчизників життя. Мама боролась за наше життя. То був останній день коротенького Лізиного життя.
53159. Голгофа голодної смерті 88 KB
  Мета: розказати учням про страшні події 19321933 років показати причини голодомору та його наслідки вшанувати пам’ять загиблих Обладнання: стіл з вишитими рушниками на ньому колоски калина запалена свічка виставка художньої та документальної літератури про голодомор на дошці плакат Епіграф: Нема в світі вищих братських могил ніж ті що заповнені останками безневинних жертв...
53160. Трагічні уроки історії (В пам’ять про голодомори 1921-1923, 1932-1933, 1947 роки) 250.5 KB
  Пам’ять – нескінченна книга, в якій записано все: і життя людини, і життя країни. Та багато сторінок у нашу історію вписано кривавим і чорним. Особливо вражаючі сторінки, де смертельним шрифтом вкарбовано слова: Голод, Голодомор.
53162. Голодомор в Україні 1932 – 1933 року 52 KB
  Мета: поглибити і систематизувати знання учнів про одну з найстрашніших сторінок історії України – голодомор 1932-1933 років на матеріалі історичних джерел художніх творів; формувати вміння самостійно та критично оцінювати історичні процеси вдумливо сприймати прочитане; сприяти виробленню в школярів об’єктивної оцінки; пробудити історичну пам'ятьрозвивати логічне та аналітичне мислення уміння користуватися додатковою літературою. Обладнання: ікона Спасителявидання творів українських письменників про голодомор фоторепродукції...
53163. Різноманітність голонасінних, значення їх в природі і житті людини 207.5 KB
  Мета уроку: сформувати знання учнів про різноманітність голонасінних рослин, їх практичне значення і значення у природі, показати взаємозв’язок природи і людини, їхній вплив одне на одного; продовжити екологічне...
53164. Голонасінні 67 KB
  Голонасінні Тема уроку: Роль голонасінних у природі та житті людини Мета уроку: розглянути значення голонасінних у природі та житті людини ознайомити з використанням голонасінних у господарській діяльності людини навчитись правильно застосовувати знання про використання голонасінних виховувати бережливе ставлення до голонасінних. Обладнання та матеріали: таблиці малюнки фотографії що ілюструють різноманітність голонасінних і їх значення в природі та житті людини; камінці бурштину невеличкі картинки викладені бурштином конвалюти...
53165. Виховний захід «Здоров'я –всьому голова» 113 KB
  Мета: формувати уявлення про корисні і шкідливі звички, їхній вплив на здоров'я дитини; поглибити поняття про те, що для людини головне-це здоров'я. Розвивати вміння берегти і зміцнювати здоров'я, прищеплювати навички здорового способу життя. Виховувати життєву потребу бути завжди здоровим і гарним.