Привод ленточного конвейера

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Привод ленточного конвейера

Привод ленточного конвейера

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Выбор электродвигателя

2. Кинематический и силовой расчет привода

3. Расчет механических передач

3.1 Расчет зубчатой передачи 1-2

3.2 Расчет цепной передачи 3-4

4. Ориентировочный расчет валов и выбор подшипников

4.1 Ориентировочный расчет валов

4.1.1 Расчет быстроходного (входного) вала редуктора (1)

4.1.2 Расчет тихоходного вала редуктора (2-3)

4.2 Выбор подшипников

5. Конструктивные размеры зубчатых колес

6. Конструктивные размеры корпуса редуктора

7. Проверка долговечности подшипников

7.1 Пространственная схема механизма

7.2 Вал шестерня

7.3 Вал тихоходный

8. Проверка прочности шпоночных соединений

9. Уточненный расчет валов

9.1 Вал шестерня

9.2 Вал тихоходный

10. Выбор соединительных муфт

11. Выбор смазки

12. Выбор посадок деталей редуктора.

13. Сборка и регулировка

Заключение

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Целью курсового проектирования является приобретение навыков принятия самостоятельных конструктивных решений, усвоение последовательности разработки механизмов общего назначения, закрепление учебного материала по расчету типовых деталей машин.

Задачей проекта является разработка привода ленточного конвейера.

Привод состоит из электродвигателя, одноступенчатого редуктора. Вращательное движение от электродвигателя редуктору передается упругой втулочно-пальцевой муфтой.

Электродвигатель выбирается по требуемой мощности и ориентировочной частоте вращения. Зубчатые передачи проектируются по критерию контактной прочности активной поверхности зубьев, проверяются по контактным, изгибным напряжениям, а также при действии пиковых нагрузок. Ориентировочный расчет валов проводится на чистое кручение по пониженным допускаемым напряжениям. Подшипники выбираем по характеру нагрузки на валы и по диаметрам валов, проверяем на долговечность по динамической грузоподъемности. Шпоночные соединения проверяем на смятие. Валы проверяются на сопротивление усталости по коэффициентам запаса прочности при совместном действии изгиба и кручения с учетом масштабных факторов и концентраторов напряжений.

Способ смазки и уровень масла обусловлены компоновкой механизма. Масло выбирается исходя из действующих контактных напряжений и окружной скорости в зацеплениях.

В результате работы должна быть получена компактная и эстетичная конструкция редуктора, отвечающая современным требованиям, предъявляемым к механизмам данного назначения.

1. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Кинематическая схема привода и индексация кинематических звеньев

1 - шестерня цилиндрической прямозубой передачи;

2 - колесо цилиндрической прямозубой передачи;

3 - ведущая звездочка цепной передачи;

4 -ведомая звездочка цепной передачи.

Рис. 1.1 - Кинематическая схема привода

Присваиваем индексы валам в соответствии с размещенными на них звеньями передач:

1 - быстроходный (входной) вал редуктора;

2-3 - тихоходный (выходной) вал редуктора;

4 - вал барабана.

В дальнейшем, параметры вращательного движения, геометрические параметры передач и другие величины будем обозначать в соответствии с индексами валов, к которым они относятся.

Определение КПД привода и необходимой мощности электродвигателя.

В качестве приводного используется трехфазный асинхронный электродвигатель переменного тока.

общ = м1234пn - общий КПД привода,

где 12, 34, м, п - КПД отдельных передач , соединительной муфты и подшипников. КПД подшипников п берется в степени n, равной числу пар подшипников в приводе.

Принимаем согласно /1/: м=0,98; п=0,993; 12=0,97; 34=0,97, тогда

общ = 0,980,970,970,993 = 0,895

Мощность на выходном валу редуктора

(1.1)

где - окружное усилие на звездочке, - скорость ленты конвейера.

кВт.

Таким образом мощность необходимая для привода редуктора

Вт

Определение ориентировочной частоты вращения вала электродвигателя.

(1.2)

где - частота вращения вала выбираемого электродвигателя, об/мин; - частота вращения ведомого вала редуктора, об/мин; - общее передаточное число принятое согласно рекомендациям.

об/мин,

,

Согласно рекомендации ([1], табл.1.2.) принимаем ,

об/мин,

По каталогу /1/ выбираем электродвигатель с ближайшим к n'эд и Р'эд значениями. Таковым электродвигателем является 4А132М4 (см. рис.1.1).

Его параметры: Рэд=11 кВт, nэд = 1430 об/мин, Тпуск / Тном = 2.

Рис.1.2 Эскиз электродвигателя

2. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

Определение расчетных передаточных чисел

Общее передаточное отношение привода

Uобщ = nэд / n4, (2.1)

Uобщ =1430/113,5 =12,6

Согласно рекомендациям U34=0,7U12, получаем Uобщ=0,7U212

,

принимаем ,

тогда U34= Uобщ/ U12=12,6/4,5=2,8, принимаем U34=2,8.

Определение мощностей на валах.

Определение крутящих моментов на валах.

Крутящий момент на быстроходном валу редуктора

Т1= Р1/ 1 = 9362 / 149,7= 62,54 Нм;

На промежуточном валу редуктора

Т23 = Т1·U12·12 = 62,54·4,5·0,97= 272,98 Нм;

На тихоходном валу редуктора

Т4 = Т23·U34·34·п = 272,98·2,8·0,97·0,99 = 734 Нм.

Результаты расчета сводим в таблицу

Таблица 2.1 Основные параметры передачи 1-2

Рисунок 7.1 - Расчетная схема вала

Опорные реакции вала.

Составляем уравнения моментов и определяем реакции в опорах.

Плоскость YOZ:

;

;

Н.

Н.

Проверка:

,

,

.

Проверка выполняется.

Плоскость XOZ:

;

;

Н.

;

;

Н .

Проверка:

,

,

.

Проверка выполняется.

Реакции от консольной силы.

Консольная сила ,

где - радиальная жесткость муфты при радиальном смещении валов, Н/мм; - радиальное смещение валов, мм.

Для упругой втулочно- пальцевой муфты ,

где - номинальный вращающий момент муфты по каталогу.

Н/мм.

При нормальной точности монтажа =0,3…0,7мм, принимаем =0,3мм.

Н.

;

;

Н.

;

;

Н .

Проверка:

,

,

.

Схема установки подшипников - врастяжку.

Суммарные радиальные реакции опор:

Н;

Н;

Проверка долговечности ранее принятых (см. п. 4.2) подшипников.

Эквивалентная динамическая нагрузка для подшипников:

,

где - коэффициент вращения, при вращении внутреннего кольца подшипника V=1, - коэффициент безопасности, принимаем ; - коэффициент температурного режима, при температуре менее 1000С .

Н;

Н.

Так как подшипник опоры 2 более нагружен, то расчет ведем по опоре 2.

Расчетный скорректированный ресурс подшипника при (вероятность безотказной работы 90%, табл. 7.7 /1.стр.119/), (обычные условия применения, /1стр.119/).

ч.

Что меньше , следовательно, подшипники не подходят.

Принимаем подшипник 7308А, .

Схема установки подшипников - врастяжку.

Суммарные радиальные реакции опор:

Н;

Н;

Н;

Н;

где и - осевые составляющие от действия радиальных сил.

Принимаем , тогда из условия равновесия вала:

Н.

Проверка:

: , условие выполняется.

Окончательно принимаем:

Н;

Н.

Рассматриваем подшипник опоры 1:

Отношение , что больше . Окончательно принимаем Х=0,4; Y=1,7.

Рассматриваем подшипник опоры 2:

Отношение , что меньше . Окончательно принимаем Х=1; Y=0.

Проверка долговечности ранее принятых (см. п. 4.2) подшипников.

Эквивалентная динамическая нагрузка для подшипников:

,

,

где - коэффициент вращения, при вращении внутреннего кольца подшипника V=1, - коэффициент безопасности, принимаем ; - коэффициент температурного режима, при температуре менее 1000С .

Н;

Н.

Так как подшипник опоры 2 более нагружен, то расчет ведем по опоре 2.

Расчетный скорректированный ресурс подшипника при (вероятность безотказной работы 90%, табл. 7.7 /1.стр.119/), (обычные условия применения, /1стр.119/).

ч.

Что больше , следовательно, подшипники подходят.

7.3 Вал тихоходный

Исходные параметры: Fr2=664,4H; Ft2=1825,5H; a=53мм; b=53мм; с=82мм; n23=317,8об/мин; tУ=19710ч; Fвy=Fв·cosш=2420·cos60=1210Н; Fвz=Fв·sinш=2420·sin60=2096Н .

Рис. 7.4 - Расчетная схема вала

Опорные реакции вала.

Составляем уравнения моментов и определяем реакции в опорах.

Плоскость YOX:

;

;

Н.

;

Н.

Проверка:

.

.

.

Проверка выполняется.

Плоскость XOZ:

.

;

Н.

;

;

Н.

Проверка:

.

.

.

Проверка выполняется.

Схема установки подшипников - враспор.

Суммарные радиальные реакции опор:

Н;

Н.

Проверка долговечности ранее принятых (см. п. 4.2.) подшипников 211:

Эквивалентная динамическая нагрузка для подшипников:

Н;

Н.

где - коэффициент безопасности по табл. 7.6 /3. стр. 118/;

- температурный коэффициент, принимаем в зависимости от рабочей температуры ( для ).

Так как подшипник опоры 6 более нагружен, то расчет ведем по опоре 2.Расчетный скорректированный ресурс подшипника при (вероятность безотказной работы 90%, табл. 7.7 /3.стр.119/), (обычные условия применения, /3стр.119/), (шариковый подшипник).

ч.

Что меньше , следовательно, подшипники не подходят.

Принимаем подшипники 311. .

ч.

Что больше , следовательно, подшипники подходят.

8. Проверка прочности шпоночных соединений

Расчет проводим по напряжениям смятия:

, (8.1)

Н/мм2

где - вращающий момент, Н мм;

- диаметр вала, мм;

- глубина врезания шпонки в паз вала, мм;

- высота шпонки, мм;

- длина шпонки, мм;

- ширина шпонки, мм.

Размеры , , принимаем по табл.24.29 /3.стр.432/.

Длину шпонки принимаем на 8-10 мм меньше длины ступицы колеса.

Проверяем шпонку, передающую крутящий момент от муфты на вал 1:

Принимаем шпонку ГОСТ 23360-78

.

Проверяем шпонку, передающую крутящий момент от колеса 2 на выходной вал:

Принимаем шпонку ГОСТ 23360-78

Проверяем шпонку, передающую крутящий момент от вала 2 на звездочку:

Принимаем шпонку ГОСТ 23360-78

9. Уточненный расчет валов

Материал валов: Ст 45, МПа, МПа, МПа, МПа, МПа.

Опасное сечение вала: сечение А-А (под подшипником опоры 1).

Исходные данные: Н•м- момент кручения на валу,

Н•м - изгибающий момент.

Источник концентрации напряжений: посадка подшипника с натягом.

Расчет на статическую прочность.

В расчете определяем нормальные и касательные напряжения в рассматриваемом сечении вала при действии максимальных нагрузок:

; (9.1)

, (9.2)

где

- суммарный изгибающий момент, Нм;

- крутящий момент, Нм;

- осевая сила, Н;

и - моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение, мм3;

- площадь поперечного сечения, мм2.

мм3;

мм3;

Нм;

Нм;

Н/мм2;

Н/мм2;

Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям (пределы текучести и материала):

;

;

- общий коэффициент запаса прочности;

.

Расчет на сопротивление усталости

- коэффициент запаса прочности,

где и - коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям.

Напряжения в опасных сечениях вычисляем по формулам:

; (9.3)

, (9.4)

Н/мм2;

Н/мм2;

Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении:

; (9.5)

, (9.6)

где и - пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения (табл.10.2 /2.стр.185/);

и - коэффициенты снижения предела выносливости.

; (9.7)

, (9.8)

где и - эффективные коэффициенты концентрации напряжений /2/;

и - коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения/2/;

и - коэффициенты влияния качества поверхности /2/;

- коэффициент влияния поверхностного упрочнения /2/.

, - для посадки с натягом,

, - т.к. вид механической обработки: шлифование,

- нет поверхностного упрочнения.

;

;

Н/мм2;

Н/мм2;

;

; (9.9)

где - коэффициент чувствительности к асимметрии цикла напряжений в рассматриваемом сечении;

- коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений /2/;

- среднее напряжение цикла .

.

.

9.2 Вал тихоходный

Рис. 9.2 Расчетная схема вала

Опасное сечение вала: сечение Б-Б (под подшипником опоры 2).

Исходные данные: Н•м- момент кручения на валу,

Н•м - изгибающий момент.

Источник концентрации напряжений: посадка подшипника с натягом.

Расчет на статическую прочность.

В расчете определяем нормальные и касательные напряжения в рассматриваемом сечении вала при действии максимальных нагрузок:

; (9.10)

, (9.11)

где

- суммарный изгибающий момент, Нм;

-

крутящий момент, Нм;

- осевая сила, Н;

и - моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение, мм3;

- площадь поперечного сечения, мм2.

мм3;

мм3;

Нм;

Нм;

Н/мм2;

Н/мм2;

Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям (пределы текучести и материала):

;

;

- общий коэффициент запаса прочности;

.

Расчет на сопротивление усталости

- коэффициент запаса прочности,

где и - коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям.

Напряжения в опасных сечениях вычисляем по формулам:

; (9.12)

, (9.13)

Н/мм2;

Н/мм2;

Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении:

; (9.14)

, (9.15)

где и - пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения (табл.10.2 /2.стр.185/);

и - коэффициенты снижения предела выносливости.

; (9.16)

, (9.17)

где и - эффективные коэффициенты концентрации напряжений /2/;

и - коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения/2/;

и - коэффициенты влияния качества поверхности /2/;

- коэффициент влияния поверхностного упрочнения /2/.

, - для посадки с натягом,

, - т.к. вид механической обработки: шлифование,

- нет поверхностного упрочнения.

;

;

Н/мм2;

Н/мм2;

;

; (9.18)

где - коэффициент чувствительности к асимметрии цикла напряжений в рассматриваемом сечении;

 - коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений /2/;

- среднее напряжение цикла .

.

.

10. Выбор соединительных муфт

1. Расчёт зубчатых передач: Методические указания по курсовому проектированию для студентов / Составил А. В. Фейгин. - Хабаровск: издательство ХГТУ, 1985. - 36с.

2. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин. - М.: Высшая школа, 2003 - 496с., ил.

3. Чернавский С.А. и др. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1988. - 416 с.: ил.