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
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:
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].
.
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
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.
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
9096. | Податкова система країн стародавнього світу | 101 KB | |
Податкова система країн стародавнього світу. Історія виникнення податків. Види податків. Податкові органи. Відповідальність за ухилення від сплати податків. Історія виникнення податків. Виникнення податків своїм корінн... | |||
9097. | Держава і право Англії Новітнього періоду | 123 KB | |
Держава і право Англії Новітнього періоду. План Основні зміни в економіці, політичній системі та в державному устрої в першій половині ХХст. Криза Британської колоніальної імперії після першої та другої світових воєн. Основні джере... | |||
9098. | Виникнення і розвиток буржуазної держави і права в Англії | 172 KB | |
Виникнення і розвиток буржуазної держави і права в Англії. ПЛАН. Передумови, етапи та особливості англійської буржуазної революції. Проголошення республіки. Державний устрій. Реставрація монархії. Розвиток конституційно... | |||
9099. | Виникнення і розвиток держави і права США | 163.5 KB | |
Виникнення і розвиток держави і права США. ПЛАН Економічне і політичне становище північно-американських колоній Англії. Революційна війна за незалежність. Декларація незалежності 1776 року. Створення конфедерації. Конституція США 1787... | |||
9100. | Утворення і розвиток буржуазної держави і права у Франції | 276 KB | |
Утворення і розвиток буржуазної держави і права у Франції П Л А Н Буржуазна революція 1789-1794 р. Проголошення республіки. Державний переворот 1789 року. Проголошення імперії і її падіння. Реставрація монархії Бурбонів. Революція... | |||
9101. | Виникнення і розвиток буржуазної держави і права у Німеччині | 111.5 KB | |
Виникнення і розвиток буржуазної держави і права у Німеччині. План. Німеччина після Віденського конгресу. Революція 1848р. і її вплив на розвиток німецьких держав. Утворення Німецької імперії. Конституція 1871 року. Характерн... | |||
9102. | Держава і право Росії 18-початку 20 століття | 127.5 KB | |
Держава і право Росії 18-початку 20 століття. План 1. Державні реформи першої половини 18 століття. 2. Формування нової системи права. Кодифікація права. 3. Реформи 60-70-х років. Селянська реформа 1861 р. Судова реформа 1864 р. Земська реформа 1864... | |||
9103. | Держава і право США Новітнього періоду | 133.5 KB | |
Держава і право США Новітнього періоду. Централізація державної влади. Новий курс президента Ф.Д. Рузвельта. Зміни в конституції. Партійна система і її вплив на формування державних органів. Місцеве управління, суд, поліція... | |||
9104. | Держава і право Німеччини Новітнього періоду | 110 KB | |
Держава іправоНімеччини Новітнього періоду. План Листопадова революція 1918 року. Зміни в державному ладі, політичному режимі та партійній системі. Встановлення фашистської диктатури. Зміни в державному ладі та праві. К... | |||