ID: 951

Название работы: Привод ленточного конвейера

Категория: Курсовая

Предметная область: Производство и промышленные технологии

Описание: Нахождение мощности на приводном валу. Определение возможной частоты вращения вала электродвигателя. Выбор типа и схема установки подшипников. Расчет валов на статическую прочность и сопротивление усталости. Выбор смазочных материалов и системы смазывания. Расчет на сопротивление усталости.

Язык: Русский

Дата добавления: 2013-01-06

Размер файла: 270.5 KB

Работу скачали: 58 чел.

Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана

Кафедра «Детали машин»

Привод ленточного конвейера

Пояснительная записка

ДМ 427-03.00.00 ПЗ

                      Студент _____________ (Твердой Б. А.) Группа М10-62

                            Руководитель проекта  ______________ (Блинов Д. С.)

2010г.

Содержание. 

  Техническое задание............................................................................................................................4

  Введение................................................................................................................................................4

  1 Кинематический расчет привода

            1.1 Нахождение мощности на приводном валу.................................................................................4

            1.2 Определение частоты вращения на приводном валу..................................................................4

            1.3 Определение возможной частоты вращения вала электродвигателя........................................4

            1.4 Характеристики выбранного электродвигателя..........................................................................5

            1.5 Определение передаточного числа редуктора.............................................................................5

            1.6 Частоты вращения валов................................................................................................................5

            1.7 Определение моментов на валах...................................................................................................5

  2 Расчет зубчатой передачи

  2.1 Анализ расчета редуктора на ЭВМ…...................................................................6

  3 Эскизное проектирование

            3.1 Проектные расчеты валов...............................................................................................................8

            3.2 Выбор типа и схема установки подшипников..............................................................................9

  4  Расчет соединений

            4.1 Шпоночные соединения..................................................................................................................9

        4.2 Болтовое соединение.....................................................................................................................10

  5  Подбор подшипников качения на заданный ресурс.

13

  6 Расчет валов на статическую прочность и сопротивление  усталости.

           6.1 Расчет быстроходного вала............................................................................................................14

                    6.1.1. Расчетная схема..................................................................................................................14

                    6.1.2. Расчет на статическую прочность....................................................................................15

                    6.1.3. Расчет на сопротивление  усталости................................................................................16

           6.2 Расчет промежуточного вала…………………..............................................................................19

                    6.2.1. Расчетная схема..................................................................................................................19                     6.2.2. Расчет на статическую прочность....................................................................................20

                    6.2.3. Расчет на сопротивление  усталости................................................................................21

 6.3 Расчет тихоходного вала.................................................................................................................23

                    6.3.1. Расчетная схема..................................................................................................................23

                    6.3.2. Расчет на статическую прочность....................................................................................24

                    6.3.3. Расчет на сопротивление  усталости................................................................................26

6.4 Расчет приводного вала..................................................................................................................27

                    6.4.1. Расчетная схема..................................................................................................................27

                    6.4.2. Расчет на статическую прочность....................................................................................28

                    6.4.3. Расчет на сопротивление  усталости................................................................................28

7. Расчет ременной передачи……………………………………………………………………………29                

8. Расчет соединений с натягом…………….…………………………………………………………….29   

9. Выбор смазочных материалов и системы смазывания............................................................................29

  10. Расчет упругой муфты с конусной шайбой…………………………………………………………30

  Список использованных источников............................................................................................................31

Техническое задание.

1.Введение

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине.

Назначение редуктора – понижение угловой скорости и повышение

крутящего момента ведомого вала, по сравнению с ведущим.

Нам в нашей работе необходимо спроектировать коническо-цилиндрический редуктор для ленточного транспортера, а также подобрать двигатель,  муфту. Редуктор состоит из разъемного чугунного корпуса, в котором помещены элементы передачи – валы, зубчатые колеса, подшипники, и пр.

Привод ленточного конвейера состоит из приводного вала с опорами и барабана, электродвигателя, ременной передачи,  двухступенчатого коническо-цилиндрический редуктора, муфты, приводного вала.

1 Кинематический расчет привода

1.  Нахождение мощности на приводном валу

где Ft – окружная сила, V – скорость цепи, которые заданы по условию.

 Определение общего КПД привода.

 

где:  – КПД редуктора с коническими и цилиндрическими колесами;

                 – КПД муфты.

                - КПД ременной передачи.

1.2 Определение частоты вращения на приводном валу

          ;

где  – окружная сила на барабане,  – скорость ленты конвейера.

1.3 Определение возможной частоты вращения вала электродвигателя

Исходя из потребной мощности и значения возможной частоты вращения, используя

табл. 24.9[2] выбран тип электродвигателя: АИР80В2 ТУ 16-525.564-84.

1.4 Характеристики выбранного электродвигателя

1.5 Определение передаточного числа редуктора

    

1.6 Частоты вращения валов

;

;

;

.

1.7 Определение моментов на валах

                    2 Расчет зубчатой передачи

 

Расчет редуктора был проведен с помощью ЭВМ. При проектировании необходимо решить вопрос о распределении известного общего передаточного числа между быстроходной  и тихоходной   ступенями редуктора ().Поэтому в программе предусматривается проведение расчетов при различных отношениях передаточных чисел. В программе также варьируется термообработка колес, которая очень существенно влияет на массу редуктора и его стоимость.

По рассчитанным данным ищется оптимальный вариант конструкции, учитывающий минимальную массу редуктора, минимальную стоимость и габариты. Ниже приведены графики, представляющие различные параметры зубчатых колес редуктора при разных значениях термообработки и отношений передаточных чисел.

2.1 Анализ расчета редуктора на ЭВМ

Межосевое расстояние тихоходной ступени (определяет габариты редуктора):

Разница окружностей вершин тихоходной и быстроходной ступени (влияет на технологию производства):

Масса колес:

Масса механизма:

 

                3 Эскизное проектирование

3.1 Проектные расчёты валов

                    Моменты на валах редуктора:

               Быстроходного:     Tб= 12,8 Hм

Промежуточного:  Tпром= 64 Hм

Тихоходного:         Tт= 283 Hм

Предварительные значения диаметров (мм) различных участков стальных валов редуктора определяют по формулам:

Для быстроходного:   

На основе значения d (диаметр посадочной поверхности) выбираем значения t (высота буртика), r (координата фаски подшипника) по таблице приведенной [2].                                                    

dп – диаметр посадочной поверхности для подшипника.

                 

  Для промежуточного вала:

На основе значения dк (диаметр посадочной поверхности) выбираем значения r (координата фаски подшипника), f (размер фаски) по таблице приведенной [2].                                                    

Для тихоходного:

На основе значения d (диаметр посадочной поверхности) выбираем значения t (высота буртика), r (координата фаски подшипника) по таблице приведенной [2].                                                    

.

3.2 Выбор подшипников

Выбираем радиальные шариковые однорядные подшипники легкой серии.

Для быстроходного вала: 205   d=25мм,   D=52мм,  В=15мм,  r=1,5мм;

Для промежуточного вала аналогично быстроходному;                                           

Для тихоходного: 208   d=40мм,   D=80мм,  В=18мм,  r=2мм;

 

4  Расчет соединений

4.1 Шпоночные соединения

Все шпонки редуктора призматические, размеры длины, ширины, высоты, соответствуют ГОСТ 23360-78. Материал шпонок – сталь 45. Все шпонки проверяются на смятие из условия прочности по формуле:

Быстроходный вал: 

Допускаемое напряжение смятия [см]=150 МПа  [4, стр. 67]

Момент – 12,8Н·м;

Диаметр – 17мм;

Выбираем шпонку с параметрами:

Ø17…22 мм;  b·h =6*6;

, по ГОСТ 23360-78

Выходной вал:

Момент – 283 Н·м;

Диаметр – 32 мм;

Выбираем шпонку с параметрами:

Ø30…38 мм;  b·h =10·8;

,  по ГОСТ 23360-78

4.2 Болтовое соединение (крепление опор приводного вала к раме)

Рассматриваем  опору (см. лист 4), так как если обеспечена прочность этой опоры, то прочность левой опоры также будет обеспечена. Расчетный эскиз:

Аст.=36*(167-82)=3060 мм2 ;

;

Болты устанавливаются с зазором.

Из эпюр: условие нераскрытия стыка

                       где КНР = 1,5 – коэф. нераскрытия стыка

                     

                      

                         где χ=0,2 – коэф. основного нагружения (для стальных и чугун. деталей без прок.);

                         ;

                         

                        Условие несдвигаемости стыка обеспечивается двумя штифтами диаметром 6мм и

                  длиной рабочей поверхности 30мм Выбираем материал болтов – Сталь35. Класс точности –

                  6,6. Тогда:

                              

                         

                          

     

                     Прочность соединения обеспечена.

5 Подбор подшипников качения на заданный ресурс

      Расчеты произведены в программе Mathcad.

6 Расчет валов на статическую прочность и сопротивление  усталости

Проверку статической прочности выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок.

Уточненные расчеты на сопротивление усталости отражают влияние разновидности цикла напряжений, статических и усталостных характеристик материалов, размеров, формы и состояния поверхности.

6.1 Расчет быстроходного вала

6.1.1 Расчетная схема

Марка стали	диаметр заготовки, мм	Тверд- ость НВ	МПа	МПа	МПа	МПа	МПа
40Х	200	270	790	640	380	370	210	0,09

Вал изготовлен из Стали 40Х с термической обработкой- улучшение и закалка ТВЧ.

6.1.2 Расчет на статическую прочность

Эпюры внутренних силовых факторов приведены ранее при этом крутящий момент численно равен вращающему: Мкр=Т=12,8 Нм. Из рассмотрения эпюр внутренних силовых факторов и конструкции узла следует, что опасными являются сечения:

Сечение 1. место установки левого по рисунку подшипника, сечение нагружено тремя изгибающими и крутящим моментом, осевой силой; концентратор напряжений – посадка с натягом внутреннего кольца подшипника на вал.

Значит, быстроходный вал в сечении 1 прочен.

Сечение 2. место установки правого по рисунку подшипника на вал: сечение нагружено изгибающим и крутящим моментом, осевой силой; концентратор напряжений – посадка с натягом внутреннего кольца подшипника на вал.

Значит, вал в сечении 2 прочен.

Сечение3. место расположения зубчатой шестерни сечение нагружено изгибающим и крутящим моментом, осевой силой.

Изгибающий момент в сечении 3:

         

Значит, быстроходный вал в сечении 3 прочен.

Быстроходный вал прочен по статической нагрузке.

6.1.3 Расчет на сопротивление усталости

Вычисляют значение общего коэффициента запаса прочности в каждом из опасных сечений вала.

,

где S и S - коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям.

Сечение 1. Определим амплитуду и среднее напряжение цикла.

Значит, вал в сечении 1 прочен.

Сечение 2. Определим амплитуду и среднее напряжение цикла.

Значит, вал в сечении 2 прочен.

Сечение 3. Определим амплитуду и среднее напряжение цикла.

Значит, вал в сечении 3 прочен.

Сопротивление усталости вала обеспечено: во всех опасных сечениях .

6.2 Расчет промежуточного вала

6.2.1 Расчетная схема

                  

                   

Марка стали	диаметр заготовки, мм	Тверд- ость НВ	МПа	МПа	МПа	МПа	МПа
40Х	200	270	790	640	380	370	210	0,09

6.2.2 Расчет на статическую прочность

Эпюры внутренних силовых факторов приведены ранее при этом крутящий момент численно  равен вращающему:

Из рассмотрения эпюр внутренних силовых факторов и конструкции узла следует, что опасными являются сечения:

Сечение 1. место установки колеса на вал: сечение нагружено крутящим и двумя изгибающими  моментами, осевой силой; концентратор напряжений - соединение с натягом.

Значит, промежуточный вал в сечении 1 прочен.

Сечение2. место расположения зубчатой шестерни сечение нагружено крутящим и двумя изгибающими моментами, осевой силой.

Изгибающие моменты в сечении 2:

Значит, быстроходный вал в сечении 2 прочен.

Промежуточный вал прочен по статической нагрузке.

6.2.3 Расчет на сопротивление усталости

Вычисляют значение общего коэффициента запаса прочности в каждом из опасных сечений вала.

,

где S и S - коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям.

Сечение 1. Определим амплитуду и среднее напряжение цикла.

Значит, вал в сечении 1 прочен.

Сечение 2. Определим амплитуду и среднее напряжение цикла.

                                 

Значит, вал в сечении 2 прочен.

Сопротивление усталости вала обеспечено: во всех опасных сечениях .

6.3 Расчет тихоходного вала

                           6.3.1 Расчетная схема

Марка стали	диаметр заготовки, мм	Тверд- ость НВ	МПа	МПа	МПа	МПа	МПа
40Х	200	270	790	640	380	370	210	0,09

6.3.2 Расчет на статическую прочность

Эпюры внутренних силовых факторов приведены ранее при этом крутящий момент численно равен вращающему: Мкр=Т=283 Нм. Из рассмотрения эпюр внутренних силовых факторов и конструкции узла следует, что опасными являются сечения:

Сечение 1. место установки муфты на вал: сечение нагружено крутящим моментом, концентратор напряжений – паз под шпонку на концевом участке вала.

                           По табл. 10,5 [2] для участка вала со шпоночным пазом получим:

 

 W=2730 мм3;  Wk=5940мм3.

Значит, тихоходный вал в сечении 1 прочен.

Сечение 2. место установки правого по рисунку подшипника на вал: сечение нагружено изгибающим и крутящим моментом, осевой силой; концентратор напряжений – посадка с натягом внутреннего кольца подшипника на вал.

Значит, вал в сечении 2 прочен.

               

                         Тихоходный вал прочен по статической нагрузке.

6.3.3 Расчет на сопротивление усталости

Вычисляют значение общего коэффициента запаса прочности в каждом из опасных сечений вала.

,

Сечение 1. Определим амплитуду и среднее напряжение цикла.

по таблицам 10.2 – 10.13 [2 c. 185-192].

Коэффициент запаса прочности:

Значит, вал в сечении 1 прочен.

Сечение 2. Определим амплитуду и среднее напряжение цикла.

Значит, вал в сечении 2 прочен.

Сопротивление усталости вала обеспечено: во всех опасных сечениях .

6.4 Расчет приводного вала

                           6.4.1 Расчетная схема

Марка стали	диаметр заготовки, мм	Тверд- ость НВ	МПа	МПа	МПа	МПа	МПа
45	80	270	900	650	390	410	230	0,1

Сече

6.4.2 Расчет на статическую прочность

Сечение 1. место установки барабана на вал: сечение нагружено изгибающими и крутящим моментами.

                 

Значит, вал в сечении 1 прочен.

6.4.3 Расчет на сопротивление усталости

Сечение 1. Определим амплитуду и среднее напряжение цикла.

 

 

Значит, вал в сечении 1 прочен.

Сопротивление усталости вала обеспечено: во всех опасных сечениях .

7. Расчет ременной передачи.

Расчет ременной передачи производился с помощью ЭВМ на основе данных о мощности электродвигателя, потребном передаточном отношении, частоте вращения быстроходного вала и межосевом расстоянии между валом электродвигателя и быстроходным валом редуктора. Были получены 5 возможных вариантов, из которых как наиболее дешевый и подходящий был выбран 4-й.

8. Расчет соединений с натягом.

Для посадки на вал колес тихоходного и промежуточного валов используем посадку с натягом как наиболее простую и технологичную. Расчет соединения с натягом произведен в программе Mathcad.

9. Выбор смазочного материала и способа смазывания деталей   передач и подшипников качения

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 необходимо применять картерную систему смазывания.

Частота вращения тихоходного вала : об/мин

Окружная скорость  колеса : м/с

Исходя из контактных напряжений и окружной скорости колес определяем требуемую вязкость масла,[1, табл.11.1]. По таблице 11.2 выбираем марку масла для смазывания зубчатых передач.

Целесообразно использовать масло : «И-Г-А-46»

Система смазывания - картерная

В коническо-цилиндрических редукторах при расположении валов в горизонтальной плоскости в масло погружают косозубое колесо  на всю ширину венца.

Примем для выходных концов редуктора манжетные уплотнения

10. Расчет упругой муфты c конусной шайбой.

Учитывая, что проект учебный, по согласованию с преподавателем для передачи крутящего момента с выходного вала редуктора была выбрана упруго компенсирующая муфта с конусной шайбой. Упругим элементом данной муфты является резиновая шайба, привулканизированная к стальным дискам муфты.

Для приближенного расчета вращающего момента Tк, нагружающего муфту в приводе, используется зависимость [2 с. 334].

,

где TН – номинальный длительно действующий момент, ; K – коэффициент режима работы, K=1,25 при спокойной работе.

- принимается.

Число крепежных винтов:

по рекомендациям стр. 353 [2].

Список использованных источников.

1.  Буланже А.В., Палочкина Н.В., Фадеев В.З. Методические указания «Проектный расчет на прочность цилиндрических и конических зубчатых передач». М., МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1992.
2.  Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. Л., Высшая школа, 2003.
3.  Поляков В.С., Барбаш И.Д., Ряховский О.А. Справочник по муфтам. Л., Машиностроение, 1979.
4.  Тибанов В.П., Варламова Л.П. Методические указания к выполнению домашнего задания по разделу «Cоединения». М., МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003.
5.  Атлас по деталям машин. т. 1,2. Под ред. Решетова Д.Н. М., Машиностроение, 1992.