951

Привод ленточного конвейера

Курсовая

Производство и промышленные технологии

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.

Русский

2013-01-06

270.5 KB

59 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 Hм

Промежуточного:  Tпром= 64 Hм

Тихоходного:         Tт= 283 Hм

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.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25585. Основные направления в отечественной психологии дореволюционного периода 28 KB
  основные направления в отечественной психологии дореволюционного периода. рассмотрение исторических и социальных изменений с точки зрения человека его практической пользы а также преобладание нравственных этических проблем в российской психологии. Главными её выразителями были университетские профессора психологии и философии отстаивающие идею субстанциональности психики её независимости от материального мира и проповедующие схоластические описательные методы её постижения. Бурное развитие естествознания в России подготовило почву для...
25586. Развитие прикладных отраслей в отечественной психологии в довоенные период 28 KB
  развитие прикладных отраслей в отечественной психологии в довоенные период. Одним из направлений прикладной психологии переживавшим в 2030е гг. Очевидно что государство диктатуры пролетариата каким изначально являлась послереволюционная Россия не могло не уделять серьезного внимания проблемам руководства управления человеческими ресурсами различным формам воздействия на человека включая и психологическое воздействие Таким образом в результате развития психотехнического движения был накоплен разнообразный и богатый опыт...
25587. Становление понятийного аппарата психологии как предмет истории психологии 27.5 KB
  Его нельзя смешивать с предметом самой психологии как науки. История же психологии описывает и объясняет как эти факты и законы открывались порой в мучительных поисках истины человеческому уму. Задача истории психологии: Задачей истории психологии является анализ возникновения и дальнейшего развития научных знаний о психике.
25588. Основные категории психологии в их исторической перспективе 30.5 KB
  Субъект личность индивид Это к Рубинштейну или куда Человека как субъект деятельности. Человек субъект 3х видов деятельности по Рубинштейну: работа игра учеба. Ананьев выделяет общение как вид деятельности. Игру рассматривал как производную от ведущего типа деятельности.
25589. Принципы отечественной психологии в их истории и развитии 36 KB
  Принцип отражения. Принцип развития. Выявлен принцип гетерохронности психики.
25590. Основные проблемы психологии и способы их решения в истории психологии 41 KB
  Значение и актуальные задачи психологической историографии Зачем мы изучаем историю психологии и действительно Идеологическая функция Некоторые работы служат основой для материалистических и идеологических школ мыслей Гносеологическая функция Нам важна роль психологии и ее истории в становление научной картины мира Функция междисциплинарной связи История психологии развивалась в тесной связи с другими науками вспомните астрономию Кумулятивная функция Накопительная функция. Память науки это сбережение преумножение информации и...
25591. Основные способы изложения истории психологии 32 KB
  Основные способы изложения истории психологии Выделяют несколько подходов к изучению истории психологии. Хронологический подход для каждого конкретного момента существует характерная атмосфера мнений которая воздействует на исследователя. Персонологический подход через характеристику научных взглядов мыслителей прошлого. В основе этого подхода лежит идея о том что история делается великими людьми Карлейль.
25592. Значение и актуальные задачи психологической историографии 27 KB
  Память науки это сбережение преумножение информации и знаний Прогностическая функция Прогноз основан на предыдущем опыте Прагматическая функция В какой мере психология имеет потенцию для решения прикладных задач в области бизнеса медицины образования начало в 70е годы сейчас активно развивается Мировоззренческая функция Представление об окружающем мире и отношение к нему Аксиологическая Изучение истории психологии помогает психологам формировать оценочные суждения строить шкалу оценки новых фактов и теорий знание прошлого ...
25593. Возникновение эволюционных идей в древности 28 KB
  своими взглядами на возникновение и развитие животных в наивной и фантастической форме высказывает идею эволюции. По мнению этого древнегреческого мыслителя путь развития животных представлен четырьмя периодами. В последний период происходит дифференциация полов и возникновение животных и людей путем размножения. Развитие животных возникает по необходимости.