РефератыПромышленность, производствоПрПроектирование привода конвейера

Проектирование привода конвейера

МОСКОВСКИЙ


ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ


ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)


ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКИ


И ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА


Кафедра деталей машин


Курсовая работа


по дисциплине


Прикладная механика


Проектирование привода конвейера


Москва - 2008


Введение


1.Техническое задание на проектирование


.



Пб


6










2



5


Тб



Х


4


3


1. - зубчатый редуктор;


2. - ведомый шкив;


3. – Электродвигатель;


4. – ведущий шкив;


5. – ремни;


6. – барабан конвеера


Исходные данные:


nб=100 об/мин


Тб=500 н.м.


число полюсов 4


α=20 тыс.ч.


число смен в сутки 1


кmax=1,6


Расчеты

.
Энергетический и кинематический расчеты привода


1.1 Выбор электродвигателя. Электродвигатель серии 4А асинхронный с короткозамкнутым ротором


Определяем мощность на валу барабана конвейера


Рб = Тб nб / 9550 – мощность [кВт]


Рб = 500*100 / 9550 = 1,67


Требуемая мощность электродвигателя. (Из-за потерь в подшипнике).


Рэ = Рб / ŋ – в зубчатом колесе и в ременной передаче,


где ŋ – общее КПД привода


ŋ = ŋ²п ŋр ŋз,


где


ŋ²п - КПД подшипниковой передачи


ŋр – КПД ременной передачи


ŋз – КПД зубчатой передачи


Из табл. П1 с.64 [1]


Выбираем: ŋп = 0,99; ŋр = 0,94; ŋз = 0,96


ŋ = (0,99)² * 0,94 * 0,96 = 0,89


Рэ = 1,67 / 0,89 = 1,87


Из табл. П2 с.65 [1]


Выбираем стандартную мощность электродвигателя с условием


Р´э ≥ ´Рэ


Рэ = 2.2 кВт


Т.к. частота вращения nс = 1500 об/мин; число полюсов 4 и S% = 5,1, то


По табл. П2 с.65 [1] выбираем условное обозначение электродвигателя


4А132S5


1.2 Кинематический расчет привода


Определяем асинхронную частоту вращения.


nq = nc (1 – (S% / 100))


nq = 1500(1-(5.1 / 100)) = 1423


Определяем общее передаточное число привода.


U = nq /nб


U = 1423/160 = 8.9


U = Uз * Uр,


где Uз – передаточное число зубчатой передачи; Uр - передаточное число ременной передачи По табл. П1 с.64 [1] выбираем передаточное число для зубчатой и ременной передач.


Uз = 3,5, а Uр = U/Uз = 8,9/3,5 = 2,5


Определяем частоты вращения валов зубчатого редуктора.


Ведущий вал n1 = nq / np


Ведомый вал n2 = n1 / Uз


n1 = 1423/2.5 = 569


n2 = 569/3.5 = 160


Определяем крутящие моменты на валах привода.


Ведомый вал Т2 = Тб


Т2 = 160


Ведущий вал Т1 = Т2 / Uз*ŋп*ŋз


Т1 = 160 / 3,5*0,99*0,96 = 160 / 3,34 = 50


Вал электродвигателя Тэ = Т1 / Up*ŋп*ŋз


Тэ = 50 / 3,5*0,99*0,96 = 50 / 2,4 = 21


2. Расчет ременной передачи


2.1 Определяем максимальный расчетный момент на ведущем шкиве


Трmax = Тэ [0,5(кд+1)+креж], где


креж – коэффициент режима работы, определяется по табл. П6 с.67 [1], в зависимости от числа смен.


кд = 2; креж = 1


Тmax = 21[0,5(2+1)+1] = 53


По табл. П5 с.66 [1]


Так как 15нм < Трmax < 60нм


lo = 1700мм


m = 0,105 кг/м


a = 90 min


По табл. П7 с.68 [1] назначаем диаметр ведущего шкива


dз = 140 мм


Диаметр ведомого шкива


d4 = d3 * Uз * 0,985


d4 = 140 * 2,5 * 0,985 = 345мм


Согласовываем d4 с R 40 по табл. П4 с.66 [1]


d4 = 355 мм


Определяем минимальное межцентровое расстояние


amin ≈ d4


amin ≈ 355мм


Определяем необходимую минимальную длину ремня


lmin = 2 amin + [π(dз + d4)/2] + [(d4 – dз)²/4 amin]


lmin = 2 *355 + [3.14(495/2] + [(355 – 140)²/4 * 355] = 1521


Выбираем стандартный ремень по табл. П5 с.66 [1]


l > lmin


l = 1600 мм


Уточняем межцентровое расстояние


а = amin + 0,5(l - lmin)


a = 355 + 0.5(1600 – 1521) = 394 мм


Определяем угол обхвата ведущего шкива


αз = π – [d4 – dз / a]


αз = 3.14 – [355 – 140 / 394] = 2.6 рад


Определяем линейную скорость ремня


V = π * d4 * n1 / 60 * 1000


V = 3.14 * 355 1423 / 60000 = 10.4 м/с


Определяем число пробега ремня


γ = 10³*V / l


γ = 10³ * 10.4 / 1600 = 6.5


Определяем требуемое число ремней


z ≥ Pэ [a5(kд + 1) + kреж] / Ро*Ср*Сl*Cα*Cz , где


Ро – мощность передаваемая одним ремнем, определяется по табл. П7 с.68 [1] в зависимости от диаметра ведущего шкива dз и линейной скорости V;


Ср. – коэффициент нагрузки определяется по табл. П6 с.67 [1] в зависимости от кmax;


Сl – коэффициент учитывающий длину ремня


Сl = 0,3 * (l/lo) + 0.7


Cα – коэффициент учитывающий угол обхвата ведущего шкива


Cα = 1 – 0,15 (π – αз)


Cz – коэффициент учитывающий число ремней с.8 [1]


Ро = 291


Ср = 0,75


Сl = 0,3*(1600/1700) + 0,7 = 1


Cα = 0,95


z ≥ 1.8[0.5(2 + 1) + 1] / 2.01*0.9*1*0.95 = 3


z ≥ 3


z = 3


Cz = 0.95


Определяем полную, передаваемую окружную силу


Ft = 2000*Tэ / d3


Ft = 2000*21 / 140 = 300 Н


Определяем силу предварительного натяжения


Fo = 0.78*Ft / z*Cα*Cp + qm*V², где


qm – масса единицы ремня, определяется по табл. П5 с.66 [1].


Т.к. V < 10, то qm*V² не учитывается.


Fo = 0.78*300 / 3*095*0.75 = 106 Н


Сила давления на валы


Fв = 2 Fo z sin (α3/2)


Fв = 2*106*3*sin (75) = 614 H


3. Расчет зубчатой передачи


3.1 Выбор материалов и допускаемых напряжений


Тб = 160 - улучшение


По табл. П 13 с.72 [1], выбираем для изготовления зубчатых колес сталь.


Сталь 40Х


Назначаем твердость по табл. П 13 с.72 [1]


HB=340


Допускаемые контактные напряжения шестерни и колеса.


σн1 = (σнlimb1*kнσ1) / Sн


σн2 = (σнlimb2*kнσ1) / Sн, где


Sн – коэффициент запаса, определяется по табл. П 13 с.72 [1]


Sн = 1.1


σнlimb – базовый предел контактной выносливости, определяется по табл. П13 с.72 [1]


σнlimb1(2) = 750мпа


σн1(2) = 612мпа


kнσ1(2) = 6√Nно1(2) / Nнe1(2), где


Nно – базовое число циклов, определяется по рис. 4.1а с.13 [1] в зависимости от твердости.


Nнe – практическое число циклов


Nнe1(2) = 60*n1(2)*10³*L(k³max*lmax + k³1*l1 + k³2*l2 + k³3*l3), где


L – срок службы редуктора


lmax = 0,005


k1 = 1; k2 = 0.6; k3 = 0.4


l1 = 0.4; l2 = 0.2; l3 = 0.3


Nнe1 = 60*569*10³*20*(2³0.005 + 1³*0.4 + 0.6³*0.2 + 0.4³*0.3) = 340000000


ki = Ti / Tн


Т.к. Nнe1(2) > Nно1(2) , то kнσ1(2) = 1


Определяем допускаемое расчетное контактное напряжение.


[σ]н = (σн1 + σн2)*0,45


[σ]н = (682+682)*0,45 = 584


Определяем допускаемые напряжения изгиба


[σ]f1 = σf*limb1*kfl1 / Sf [σ]f1 = 682*1 / 1.55 = 350


[σ]f2 = σf*limb2*kfl2 / Sf [σ]f2 = 682*1 / 1.55 = 359


3.2 Проектный расчет зубчатых передач


Определяем межцентровое расстояние из условия контактной прочности рабочей поверхности зубъев.


aw ≥ 430*(Uз + 1) 3√ T2*kнβ / [σ]²н*ψва*U²з,где


kнβ – коэффициент неравномерного распределения нагрузки по ширине зубьев;


kнβ = 1,05÷1,15;


ψва – коэффициент ширины зубчатого колеса;


ψва = 0,1÷0,6


aw ≥ 430*(3,5 + 1) 3√ 160*1,15 / (682)²*0,5*3,5² = 112


Значение aw выбираем из ряда:


90; 100; 112; 125; 140; 160; 180.


аw = 112мм


Определяем модуль зацепления


m = 2мм так как улучшение по ряду на с.16


Определяем суммарное число зубьев шестерни и колеса.


zΣ = 2*aw*cosβ’ / m, где


cosβ’ = 0,96÷0,98


cosβ’ = 0,98


zΣ = 2*112*0,98 / 2 = 110


Уточняем угол наклона зубьев.


cosβ = m* zΣ / 2aw


cosβ = 2*110 / 2*112= 0,982


β° = arcos(cosβ)


β° = 10.9°


Находим число зубьев шестерни:


z1 = zΣ / (Uз + 1)


z1 = 110/ (3,5 + 1) = 24.45


Полученное число округляем до ближайшего целого z1≈25


z2 = zΣ - z1


z2 = 110 – 25 = 85


Уточняем передаточное число:


U’з = z2 / z1


U’з = 85 / 25 = 3,4


Погрешность составляет:


δ = (Uз -

U’з) / Uз * 100%


δ = (3.5 – 3.5) / 3.5 *100% = 2.86%


Определяем начальные диаметры зубчатых колес:


dw1 = m*z1 / cosβ


dw1 = 2*25/0.98 = 50


dw2 = m* z2 / cosβ


dw2 = 2*85/0.98 =174


Проверка:


аw = (dw1 + dw2) / 2


аw = (50 + 174) / 2 = 112 (верно)


Определяем диаметры окружностей выступов колес:


da1 = dw1 + 2m(1 + x1)


da1 = 50 + 2*2*(1) = 54


da2 = dw2 + 2m(1 + x2)


da2 = 174 + 2*2*(1) = 178


Определяем диаметры окружностей впадин колес:


df1 = dw1 - m(2.5 - 2x1)


df1 = 50 – 2*(2.5) = 45


df2 = dw2 - m(2.5 - 2x2)


df1 = 178 – 2*(2.5) = 173


Определяем ширину зубчатых колес:


B1 ≥ ψbа*аw


B1 ≥ 0.5*112 = 56


B2=B1+(4-6)=56+4=60


Определим линейную скорость колес:


V = (π* dw1*n1) / (60*1000)


V = (3.14*50*569 / 60000 = 1.5 [м/с]


По табл. П 14 с. 73 [1], назначаем степень точности изготовления колес – 8


Определяем силы в зацеплении


окружные силы


Ft = - Ft = (2000*T1) / dw1


Ft = - Ft = (2000*50) / 50 = 2000 [H]


радиальные силы


Fr = - Fr1 = Ft*tgα / cosβ


Fr = - Fr1 = 2000*0.363 / 0.98 = 739 [H]


Fr1 = 6330.8 [H]


осевые силы


Fa1 = - Fa2 = Ft*tgβ


Fa1 = - Fa2 = 2000*tg11° = 383 [H]


3.3 Проверочные расчеты зубчатой передачи


3.3.1 Определяем фактических контактных напряжений


σн = zм*zн*zε*√[(2000*T1*kнβ*kнv) / d²w2*b] * [(U’з + 1) / U’з] ≤ [σ]н


где zм – коэффициент, учитывающий механические свойства материала колес. Для стали zм = 275;


zн – коэффициент, учитывающий форму сопрягаемых эвольвент


zн = 1,76*√cosβ = 1.76


zε – коэффициент, учитывающий перекрытие


zε = √ 1 / εα, где εα – коэффициент торцевого перекрытия


εα = [1.88 – 3.2(1-x1/z1 + 1+x2/z2]*cosβ


εα = [1.88 – 3.2 (1/25 + 1/110]*0.98 = 1.73


zε = √1/1.73 = √0.76


kнβ – коэффициент неравномерного распределения нагрузки по ширине зуба, определяется по рис. 4.2а с.21 [1], в зависимости от коэффициента ширины колеса.


kнβ = 1,2


kнv – динамический коэффициент, определяется по табл. П16 с. 74 [1]


kнv = 1,01


σн = 275*1,76*0,76*√[(2000*50*1.09*1.01) / 50²*60] * [(3.4 + 1) / 3.4] = 371.3 < [σ]н


3.3.2 Определяем фактических напряжений изгиба


Определяем коэффициент формы зубьев шестерни и колес.


YF1 YF2 из рис.4.3 с.21 [1], в зависимости от эквивалентного числа зубьев колес.


zv1 = z1 / cos³β = 25


zv2 = z2 / cos³β = 85; => YF1 = 3.98 YF2 = 3.72


Фактическое напряжение изгиба для более слабого колеса


σF2 = Ft*YF2*kFβ*kFV*Yβ / b*m ≤ [σ]F2 = 483.9, где


kFβ – коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине зуба, определяется по рис. 4а с.20 [1]


kFβ = 1,15


kFV – определяется по табл. П 16 с. 74 [1]


kFV = 1, 1


Yβ – коэффициент наклона контактной линии


Yβ = 1 – (βº / 140) = 1 – (11 / 140) = 0.92


[σ]F1 = (2000*3,98*1,15*1, 1*0,92) / 56*2 = 100


[σ]F2 = 88


4. Конструирование основных деталей редуктора


4.1 Конструирование валов


4.1.1 Ведущий вал


Определяем диаметр хвостового вала из условия кручения.


db1 ≥ 10 3√ T1 / 0.2*[τ], где


τ – допускаемое напряжение кручения


[τ] = 18÷28


db1 = 22мм


Назначаем диаметр уплотнения


dy1 > db1


dy1 = 25


По табл. П 41 с. 94 [1], выбираем манжету резиновую армированную


D = 42; h = 10


Назначаем диаметр под подшипник


dп1 > dy1


По табл. П 20 с. 79 [1] выбираем шариковый радиально упорный подшипник легкой серии (по внутреннему диаметру)


dп1 = 30; D = 62; B = 16;


Назначаем диаметры буртов


dб1 = dп1 + 2r


dб1 = 40


4.1.2 Ведомый вал


По табл. П 17 с. 75 [1], выбираем соединительную муфту МУВП, в зависимости от крутящего момента на ведомом валу.


Т2 = 160


Тм ≥ Т2


Тм = 240


Назначаем диаметр хвостовика вала, db2 равен внутреннему диаметру муфты


db2 = 32мм


По табл. П 41 с. 91 [1], выбираем уплотнения, таким образом, чтобы:


d > db2


d = 52; D = 72; h = 12


Назначаем манжету резиновую армированную


d=35 D = 58 h = 10


Назначаем диаметр под подшипник


dп2 > dy2


dy2 = 35 D = 58 h = 10


dп2 = 40;


По табл. П 20 с. 79 [1], выбираем радиально упорный шарикоподшипник:


D = 80; B = 18


Определяем диаметр вала под зубчатым колесом


dk = dп2 + 2*r


dk = 40 + 2*3 = 46


dб2 = dk + 2÷4


dб2 = 50


4.2 Расчет шпоночных соединений


4.2.1 Шпонка ведущего вала


По табл. П 18 с. 77 [1], выбираем габариты шпонки, в зависимости от диаметра хвостовика вала db1


Т.к. db1 = 22 => b = 8; h = 7; t1 = 4; t2 = 3.3


Определяем рабочую длину шпонки из условия прочности на смятие:


lp1 ≥ (2000*T1) / db1*[σ]см*(h – t1), где


[σ]см – допускаемое напряжение смятия


[σ]см = 80÷160 [Н/мм²]


lp1 ≥ 2000*50 / 22*130*(7 – 4) = 11.65


Требуемая длина шпонки


l'ш1 ≥ lp1 + b


l'ш1 ≥ 11.65+8


l'ш1 =19.65


По табл. П 18 с. 77 [1], выбираем:


lш ≥ l'ш1


lш = 20


4.2.2 Расчет шпонки ведомого вал


По табл. П 18 с. 77 [1], выбираем габариты шпонки, в зависимости от диаметра вала под ведущим колесом dk


dk = 46 => b = 14; h = 9; t1 = 5.5; t2 = 3.8


Определяем рабочую длину шпонки:


lp2 ≥ (2000*T2) / dк*[σ]см*(h – t1)


lp2 ≥ 2000*160 / 46*130*(9 – 5.5)


lp2 ≥ 17.64


Требуемая длина шпонки


l'ш2 ≥ lp2 + b


l'ш2 ≥ 17.64+14


l'ш2 ≥ 31.64


По табл. П 18 с. 77 [1], выбираем:


lш2 ≥ l'ш2


lш2 = 32


Шпонка под муфту


db2 = 32мм


b = 10; h = 8; t1 = 5; t2 = 3.3


lp2 = 25.65


lш2 =25.65 +10 =35.65


lш2 = 36


Выбор муфты


Т2 = 160 выбираем размеры муфты по табл. П17 СТР 75:


d = 32; D = 140; D1 = 130; D0 = 100; D3 = 27; d1 = 70; L = 165; L1 = 80; L2 =66; l1 = 32; l2 = 35; l3 = 20; l = 16; b = 5; dп =14; dp = М10;


4.3 Конструирование зубчатого колеса


Высота головки зуба ha = m hf = 1.25 m ; m = 2;


Диаметры вершин зубьев


da1(2) = d1(2) +2m(1+x); da1 = 54; da2= 178;


df = d1(2) – 2m(1.25-x); df1 = 45; df2 = 170;


lст1(2) = (1:1.5) dk1(2); lст1 = 69; lст2 = 54;


4.4 материалы и выбор типа смазывания


В среднескоростных передачах, не имеющих герметичных картеров, можно применять пластичное внутришарнирное или капельное смазывание. Пластичное внутришарнирное смазывание осуществляют периодическим, через 120...180 ч, погружением цепи в масло, нагретое до температуры, обеспечивающей его разжижение. Пластичный смазочный материал применим при скорости цепи до 4 м/с, а капельное смазывание - до 6 м/с. В передачах с цепями крупных шагов предельные скорости для каждого способа смазывания несколько ниже. При периодической работе и низких скоростях движения цепи допустимо периодическое смазывание с помощью ручной масленки (через каждые 6...8 ч). Масло подается на нижнюю ветвь у входа в зацепление со звездочкой. При капельном ручном, а также струйном смазывании от насоса необходимо обеспечивать распределение смазочного материала по всей ширине цепи и попадание его между пластинами для смазывания шарниров. Подводить смазку предпочтительно на внутреннюю поверхность цепи, Откуда под действием центробежной силы она лучше подается к шарнирам. В зависимости от нагрузки для смазывания цепных передач применяют масла индустриальные И-Г-А-46...И-Г-А-68, а при малых нагрузках Н-Г-А-32.


Для ответственных силовых передач следует по возможности применять непрерывное картерноё смазывание видов:


а) окунанием цепи в масляную ванну, причем погружение цепи в масло в самой глубокой точке не должно превышать ширины пластины; применяют до скорости цепи 10 м/с во избежание недопустимого взбалтывания масла;


б) разбрызгивание с помощью специальных разбрызгивающих выступов или колец и отражающих щитков, по которым масло стекает на цепь, применяют при скорости 6...12 м/с в случаях, когда уровень масла в ванне не может быть поднят до расположения цепи;


в) циркуляционное струйное смазывание от насоса, наиболее совершенный способ, применяют для мощных быстроходных передач;


г) циркуляционное центробежное с подачей масла через каналы в валах и звездочках непосредственно на цепь; применяют при стесненных габаритах передачи, например, в транспортных машинах;


д) циркуляционное смазывание распылением капель масла в струе воздуха под давлением; применяют при скорости более 12 м/с.


В данном случае мы выбрали непрерывное картерное смазывание с непосредственным окунанием в масляную ванну

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Проектирование привода конвейера

Слов:2746
Символов:21022
Размер:41.06 Кб.