Реферат: Проектирование привода ленточного конвейера

Омскийгосударственный аграрный университет

Кафедра:деталей машин и инженерной графики

Пояснительнаязаписка

По курсовомупроекту «Детали машин»

Задание 0102

Разработал:

студент факультета

технического сервиса

в АПК 42 гр.

Бабак В.С.

Принял: преподаватель

Еремеев А.А.

Омск 2005

Содержание

1. Кинематический расчёт привода

1.1 Общий КПД двигателя

1.2Выбор электродвигателя

1.2.1 Требуемая мощностьэлектродвигателя

1.2.2 Общее передаточное отношениепривода и отдельных ступеней

1.2.3 Находим частоту вращениябарабана (nб)

1.3 Общее передаточное отношениепривода и отдельных ступеней

2. Расчёт клиноремённой передачи

2.1 Определяем вращающий момент

2.2 Определяем диаметр меньшего шкива

2.3 Определяем диаметр большого шкива

2.4 Определяем межосевое расстояние винтервале amin и аmax

2.5 Определяем длину ремня

2.6 Уточняем межосевое расстояние

2.7 Определяем угол обхвата

2.8 Определяем число ремней

2.9 Определяем натяжение ветви ремня

2.10 Определяем силу действующую навал

2.11 Рабочий ресурс передачи, ч

3. Расчет закрытой косозубой цилиндрической передачи

3.1 Исходные данные

3.2 Расчет на контактную прочность

3.2.1 Выбор материала итермообработки

3.2.2 Определение допускаемых контактныхнапряжений

3.2.3 Межосевое расстояние

3.2.4 Геометрические параметрызубчатой передачи

3.2.5 Окружная скорость зубчатыхколес

3.2.6Определяем коэффициент торцевогоперекрытия

3.2.7 Уточнение коэффициента.Коэффициент нагрузки

3.2.8 Контактные напряжения

3.3 Расчет на изгибную прочность

3.3.1 Определение допускаемыхнапряжений изгиба

3.3.2 Коэффициент нагрузки

3.3.3 Сравнитльная оценка прочностизубьев

3.3.4 Проверка изгибной прочностизубьев

3.4 Определение усилий в зацеплении

3.4.1 Окружные усилия

3.4.2 Радиальные усилия

3.4.3 Осевые усилия

4. Расчет валов

4.1 Предварительный расчет валов

4.1.1 Диаметр конца вала

4.2 Определение конструктивныхразмеров деталей редуктора

4.3 Расчет подшипников

4.3.1 Ведущий вал

4.3.2 Ведомый вал

4.4 Уточненный расчет валов

5. Выбор и расчет шпонок

5.1. Входной вал

5.2. Выходной вал (зубчатое колесо)

5.3. Выходной вал (конец вала)

6.Выбор сорта масла

7. Расчет общего вида привода

Литература

/>1. Кинематический расчёт привода

/>1.1 Общий КПД двигателя

/>(1)

где ŋ1-КПД одной пары подшипников качения, ŋ1=0,99;           [7, с.5]

ŋ2 — КПДклиноремённой передачи, ŋ2=0,96;    [7, с.5]

ŋ3 — КПД закрытойцилиндрической передачи, ŋ3=0,97;    [7, с.5]

/>

/>1.2 Выбор электродвигателя/>1.2.1 Требуемая мощностьэлектродвигателя

/>         (2)

/>

1.2.2 Общее передаточное отношение привода и отдельныхступеней

/>(3)

где: nб — частота вращения барабана

u1 — передаточное отношение ремённой передачи;

u2 — передаточное отношение цилиндрической передачи;

1.2.3 Находим частоту вращения звездочки (nз)

/>         (4)

/>

/>

Выбираем электродвигатель: Рэл=11кВт, nэл=2900мин‾¹,

Двигатель АИР132М2 ТУ16-525.564-84.

1.3Общее передаточное отношение привода и отдельных ступеней

/>   (6)

/>

По ГОСТ 2185-66 выбираемпередаточные отношения u1=2,9; u2=4,5; u3=5. Так чтобы Uобщ=14,98:

2. Расчётклиноремённой передачи.

Выбор сечения ремня:

Сечение ремня выбираем по номограмме из методических указаний вотношении nэл/Рэл и получаем сечение Б.[5, с. 134]

2.1 Определяем вращающий момент

/>    

/>3.2 Определяем диаметр меньшего шкива

/>         (8)

По ГОСТ 17383-73округляем до ближайшего стандартного:d1=90мм.

/>2.3 Определяем диаметр большого шкива

/>      (9)

где: ε=0,02 [6 с.212]

По ГОСТ 17383-73принимаем d2=250мм

2.4Определяем межосевое расстояние в интервале amin и аmax :

/>       (10)

где h=8(высота сечения ремня)

/>

/>(11)

/>2.5Определяем длину ремня:

/>         (12)

/>

/>/> 

Округляем длину ремня до L = 1120мм

/>2.6 Уточняем межосевое расстояние

/>      (13)

/>(14)

/>       (15)

/>

/>2.7Определяем угол обхвата

/>(16)

/>

/>2.8 Определяем число ремней

/>       (17)

где СL – коэффициент длины ремня (СL =0,91 [5, с. 135 табл. 7,9] );

Ср –коэффициент режима нагрузки ( Ср=1,1[ 6 с. 260, табл 9.3]);

/>/>/>Р0– номинальная мощность передаваемая однимремнём (Р0=1,32 [ ]);

Сα — коэффициент угла обхвата (Сα=0,92 [c.259]);

Сz –коэффициент передаточного отношения(Сz=0,9 [ 6 с.259]).

/>/>/>Принимаем число ремней равное семи.

/>2.9 Определяемнатяжение ветви ремня

/>/>/>/>        (18)

/>/>/>/>

где V-окружная скорость

/>(19)

/> 2.10 Определяем силудействующую на вал

/>   (20)

/>

3. Расчетзакрытой косозубой цилиндрической передачи.3.1Исходные данные

Частота вращения шестерни: ω2=108,4с-¹;

Момент передаваемый шестерней: Т2=67,7.103Н.мм;

Передаточное число: U2=5;

3.2Расчет на контактную прочность3.2.1 Выбор материала и термообработки

Сталь 40Х, для колеса и шестернизакалка поверхностного слоя ТВЧ.

Gнlim — предел контактной выносливости при базовом числециклов нагружений. [7, с8; 6, с254]

- для шестерни Gнlim=17HRC+200=1050мПа;HRC=50

- для колеса Gнlim=17HRC+200=1050мПа;HRC=50

 3.2.2Определение допускаемых контактных напряжений

/>        (22)

где Sн – коэффициент безопасности [ (Sн=1,2) 7, табл306];

КнL – коэффициент долговечности [ (КнL= 1) 7, табл305];

Nно – базовое число циклов переменынапряжений [7, табл307]

Nне — эквивалентное число циклов

/>

/>      (23)

где а – число зацепленийзуба за один оборот колеса(а=1);

ω – угловая скоростьвала, рад/с;

Ln – срок службы передачи, ч (Ln=10000);

/>

/>

/>

-для шестерни />

— для колеса />

Выбираем [σ]н2=[772]мПа, т.к.материал и обработка выбраны одинаковыми.

3.2.3 Межосевое расстояние

/>(24)

где Zм – коэффициент, учитывающий механические свойства материаловсопряженных колес, для пары стальных колес Zм=271;

Zε – коэффициент, учитывающий суммарнуюдлину контактных линий, предварительно принимаем Zε=0,85;

Zн – коэффициент, учитывающий форму сопряженияповерхностей зубьев, предварительно принимаем Zн=1,75

Тш – крутящий момент нашестерни, Н.мм;

Тш=67,7.103Н.мм

Кн – коэффициент нагрузки,предварительно принимаем Кн=1,3

Кнl — коэффициент, учитывающий неравномерностьраспределения нагрузки между зубьями, для косозубых Кнl=1,1

Ψba – коэффициент ширины колеса взависимости от межосевого расстояния [(Ψba=0,315) 7, табл314];

[σ]н – расчетное контактное напряжение, для косозубыхколес.

Межосевое расстояние первой передачи

/>

По ГОСТ 9563-60 принимаем аw=112мм.

Межосевое расстояние второй передачи

/>

По ГОСТ 9563-60 принимаем аw=180мм

 3.2.4Геометрические параметры зубчатой передачи

Первой ступени

Модуль нормальный: mn=2

Число зубьев колес:

Суммарное число:

/>    (26)

/>

Уточняем угол наклона зубьев β:

/>   (27)

/>

Число зубьев шестерни:

/>(28)

Число зубьев колеса:

/>(29)

Определим фактическое передаточноечисло:

/>     (30)

Отклонение состовляет:

/>

отклонение не превышает допустимое

Делительный диаметр:

Шестерни />        (31)

Колеса />

Диаметр вершины зубьев:

Шестерни />     (32)

Колеса />

Диаметр впадин зубьев:

Шестерни />        (33)

Колеса />

Диаметр основной окружности:

Шестерни />        (34)

Колеса />

Высота зуба:

/>    (35)

Постоянная хорда зуба:

/>        (36)

Ширина колеса:

/>      (37)

Ширина шестерни:

/>    (38)

Второйступени

Модуль нормальный: mn=3

Число зубьев колес:

Суммарное число:

/>    (26)

/>

Уточняем угол наклона зубьев β:

/>   (27)

/>

Число зубьев шестерни:

/>          (28)

Число зубьев колеса:

/>          (29)

Определим фактическое передаточноечисло:

/>(30)

Отклонение состовляет:

/>

отклонение не превышает допустимое

Делительный диаметр:

Шестерни />        (31)

Колеса />

Диаметр вершины зубьев:

Шестерни />    (32)

Колеса />

Диаметр впадин зубьев:

Шестерни />  (33)

Колеса />

Диаметр основной окружности:

Шестерни />       (34)

Колеса />

Высота зуба:

/>   (35)

Постоянная хорда зуба:

/> (36)

Ширина колеса:

/>  (37)

Ширина шестерни:

/>   (38)

3.2.5Окружная скорость зубчатых колес

/> (39)

/>

Для цилиндрической косозубойпередачи назначаем 9-ю степень точности[1, с.180 табл.12.2].

 3.2.6Определяем коэффициент торцевого перекрытия

/>                                           (40)

Первой передачи

/>

Второй передачи

/>

 3.2.7Уточнение коэффициента. Коэффициент нагрузки

/> (41)

где Кнβ –коэффициент, учитывающий неравномерное распределение нагрузки по длине зуба ( Кнβ=1,04[7, табл.311]);

Кнv – коэффициент динамичности нагрузки(Кнv=1,01 [7,табл.311])

/>/>/>/>

Коэффициент, учитывающийсуммарную длину контактной линии.

/>/>     (42)

/>

/>

Коэффициент, учитывающийформу сопряженных поверхностей зубьев:

/>        (43)

Кнα — Коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями[(Кнα=1,09) 7, табл303]

 3.2.8 Контактные напряжения

/>   (44)

/>

/>

При σн<[σ]нменее чем на 15% показывает то, что контактные напряжения находятся в пределахнормы.

3.3Расчет на изгибную прочность3.3.1 Определение допускаемых напряжений изгиба

/>       (45)

где σflimb – предел выносливости при изгибе,соответствующий базовому числу циклов [(σflimb =830мПа) 7, табл.308];

Sf – коэффициент безопасности: Sf=Sf´.Sf″;

Sf´ – коэффициент, учитывающийответственность

детали[(Sf=1,85) 7, табл.308];

Sf″ — коэффициент, учитывающийспособ получения заготовки [(Sf″=1) 7, табл308]; Sf=1,85

Кfc – коэффициент, учитывающий влияниедвухсторонней нагрузки (Кfc=1 – одностороннее приложения нагрузки);

Ys – коэффициент, учитывающий чувствительностьматериала

к концентрации напряжений [(Ys=1,04) 7, табл.309];

Yr — коэффициент, учитывающийшероховатость переходной поверхности [(Yr=1,05) 7, табл310];

Кfl – коэффициент долговечности[(Кfl=1) 7, с.14];

/>

/>

/>

/>

 3.3.2Коэффициент нагрузки

/>                               (46)

где Kfβ — коэффициент, учитывающийнеравномерность распределения нагрузки по длине зуба [(Kfβ =1,14) 7, табл312];

Кfv — коэффициент, учитывающийдинамичность нагрузки

[(Кfv1 =1,03; Кfv2 =1,02 ) 7, табл.312];

/>

/>

Коэффициент формы зубьев Yvf находят по грфику [(Yvf1=4,13; Yvf2=3,6) 7, табл.313]

 3.3.3 Сравнительнаяоценка прочности зубьев

/>                                (47)

/>

/>

/>

 3.3.4Проверка изгибной прочности зубьев

/>(48)

где Yβ – коэффициент учитывающий наклонзубьев(Yβ=0,9)

Кfα – Коэффициент, учитывающийнеравномерность распределения нагрузки между зубьями [(Кfα =1,81) 7, табл.303]

/>

3.4Определение усилий в зацеплении 3.4.1Окружные усилия

/>                                   (49)

/>

/>

 3.4.2 Радиальныеусилия

/>                                (50)

/>

/>

 3.4.3 Осевые усилия

/>                                  (51)

/>

/>

№ вала

Частота вращения, мин-1

Передаваемая мощность, кВт

Вращающий момент, кН.м

1

/>

/>

/>

2

/>

/>

/>

3

/>

/>

/>

4

/>

/>/>

/>

4. Расчетвалов4.1Предварительный расчет валов4.1.1 Диаметр конца вала

/>(52)

где Т — крутящий моментна рассматриваемом валу;

[τ]кр — допускаемые напряжения кручения

[τ]кр=(15…50)мПа

Принимаем d1=26мм; d2=50мм

4.2Определение конструктивных размеров деталей редуктора

Конструктивные размерыредуктора определяем по формулам из приложения 1 (подшипники шариковыерадиальные однорядные)

1. Компоновкаредуктора:

2. Устанавливаеммасштаб.

3. Вычерчиваем взацеплении конические и цилиндрические зубчатые пары.

4. Размещаемподшипники.

5. Конструктивнооформляем зубчатые пары, валы, корпус и т.д.

6. Уточняемрасстояние между опорами и положения зубчатых колес относительно опор.

 
4.3 Расчет подшипников 4.3.1Ведущий вал

Из предыдущих расчетов:

Ft=3457Н — окружное усилие конической передачи;

Fr=1293Н — радиальное усилие конической передачи;

Fx=738Н — осевое усилие конической передачи;

Q=Fb=1373H — усилие натяжения ремня.

Плоскость XZ.

/> (53)

Плоскость YZ

/>

/>

/> (54)

Проверка:

/> (55)

Суммарная реакция

/>           (56)

/>

Подшипник 207 ГОСТ8338-75.

Cr=25,5kH; Cor=13,7;r=2.5; B=17мм; D=72мм;.

Осевые составляющие Rs=0 т.к. подшипники радифльные.

Отношение: />, отсюда е=0,26.

/>>е, тогда Х=0,56, У=1,71.

Осевую нагрузку прирасчетах не учитываем.

Эквивалентная нагрузка

/>      (57)

гдеV-коэффициент вращениявнутреннего кольца[(V=1) 8, стр285]

Кб — коэффициент безопасности при спокойной нагрузки [(Кб=1) 8, стр285];

КТ — температурный коэффициент [(КТ=1) 8, стр285];

Расчетная долговечностьмлн. об.

/>   (58)

/>

Расчетная долговечность,ч.

/>(59)

/>,

что больше установленныхГОСТ16162-85

4.3.2Ведомый вал

Из предыдущих расчетов:

Ft=9522Н — окружное усилие конической передачи;

Fr=3543Н — радиальное усилие конической передачи;

Fx=2024Н — осевое усилие конической передачи;

Плоскость XZ.

/> (60)

Плоскость YZ/>

/>

/> (61)

Проверка:

/>

Суммарная реакция

/>    (62)

/>

Подшипник 217 ГОСТ8338-75.

Cr=83,2kH; Cor=53,2;r=2.5; B=28мм; D=150мм;.

Осевые составляющие Rs=0 т.к. подшипники радифльные.

Отношение: />, отсюда е=0,23.

/>>е, тогда Х=0,56, У=1,95.

Осевую нагрузку прирасчетах не учитываем.

Эквивалентная нагрузка

/>  (63)

гдеV-коэффициент вращениявнутреннего кольца[(V=1) 8, стр285]

Кб — коэффициент безопасности при спокойной нагрузки [(Кб=1) 8, стр285];

КТ — температурный коэффициент [(КТ=1) 8, стр285];

Расчетная долговечностьмлн. об.

/>   (64)

/>

Расчетная долговечность,ч.

/>(65)

/>,

что больше установленныхГОСТ16162-85

4.4 Уточненный расчетвалов

Производим расчетведущего вала

Материал вала сталь 45,термическая обработка – улучшение.

/>

Предел выносливости присимметричном цикле изгиба:

/>

Предел выносливости присимметричном цикле касательных напряжений

/>

Сечение А-А

Коэффициент запаса прочности:

/>     (66)

/>      (67)

Амплитуда и среднеенапряжение цикла касательных напряжений, мПа.

/>  (68)

/>      

Коэффициент запасапрочности по нормальным напряжениям:

/> (69)

Коэффициент запасапрочности:

/>    (70)

получился близким ккоэффициенту запаса />=7,57.

5. Выбор ирасчет шпонок

Размеры шпонок выбираемиз таблиц по ГОСТ 23360-78 (призматические шпонки)

5.1Входной вал

Для входного валавыбираем шпонку:

bxhxl=8x7x4 ,t1=4,dв=26мм, Т2=69500 Н·мм

Расчет ведем по уравнениюсмятия

/>      (71)

/>

/>

Так как σсм<[σсм],поэтому на входной вал устанавливаем одну шпонку.

5.2Выходной вал (зубчатое колесо)

Для выходного вала (зубчатоеколесо) выбираем шпонку:

bxhxl =20x14x56; t1=9;dв=90; Т4= 1437900 Н·мм

Расчет ведем по уравнениюсмятия:

/>

/>

/>

Так как σсм<[σсм],поэтому на выходной вал (зубчатое колесо) устанавливаем одну шпонку.

5.3Выходной вал (конец вала)

Для выходного вала (конецвала) выбираем шпонку:

bxhxl =20x12x100; t1=7,5;dв=70; Т3=1437900 Н·мм

Расчет ведем по уравнениюсмятия:

/>

/>

/>

Так как σсм<[σсм],поэтому на выходной вал (конец вала) устанавливаем одну шпонку.

 
6. Выбор сорта масла

Смазывание производитсяокунанием зуба в масло. По таблице [3, табл. 10.8] устанавливаем вязкость маслапри контактных напряжениях от 600-1000мПа и средней скорости менее 2м/с.Вязкость должна быть 60∙10-6 м/с, по таблице [3, табл. 10.10] принимаеммасло И-Г-А-68 по ГОСТ 20799-88. Смазка подшипников осуществляется тем жемаслом через масляные каналы.

Объем масляной ванныподсчитываем из условия:

V=0,25Р     (72)

где Р — входная мощность,кВт (Р=7,65 кВт)

V=0,25.7,65=1,92л.

 
7. Расчет общего вида привода

Привод ленточногоконвейера расположен на сварной раме, которую изготавливаем из швеллеров. Номершвеллера выбираем из условия поместимости болтов.

Н=(0,09…0,11)L (73)

где Н — высота рамы;

L — длина рамы.

Выбираем швеллер №14.

Креплением редуктора краме используем болты М16.

Креплением двигателя ксалазкам используем болты М12.

Креплением кожуха к рамеиспользуем болты М8.

Литература

1. Гузенков П.Г.Детали машин.: Учебник для вузов., 4-е изд., испр. М., Высшая школа. 1986.-359с.

2. Конструированиеузлов и деталей машин: учеб. пособие для техн. спец. вузов.-5-е изд., перерб. идоп. — М.: Высшая школа., 1998.-447с.

3. Курсовоепроектирование деталей машин., под ред. С.А. Чернавский и др. -2-изд., М.:Машиностроение., 1988. — 415с.

4. Решетов Д.Н.Детали машин.-М.: Машиностроение., 1974.-654с

5. Детали машин.,под ред. М.Н. Иванов.-М.: Высшая школа.,1976.-399с.

6. Проектированиемеханических передач., под ред. Чернавский С.А., Ицкович Т.М., Киселев В.А. — М.: Машиностроение., 1984.-558с

7. Справочныематериалы по курсу «Детали машин, подъемно-транспортные машины и основыконструирования»., под ред. А.А. Дегтярев.- Омск.: ОмГАУ., 1997.-27с.

8. Колпаков А.П.,Карнаухов И.Е. Проектирование и расчет механических передач.- М.:Колос,2000.-328с.