Классификация смесителей по принципу действия. Определение расчётной мощности двигателя. Описание порядка сборки и обслуживания привода. Конструктивный расчёт цепной передачи, шпоночных соединений. Рекомендации по выбору масла и смазки всех узлов привода.
Проектируемый привод состоит из электродвигателя, муфты, конического редуктора, двух цепных передач, двух пар подшипников качения, промежуточного и приводного вала, кожухов, сварной рамы. В соответствии с заданной кинематической схемой привода оценим коэффициент полезного действия передач, входящих в привод: , (1) где - КПД привода и составляющих его элементов. 1 - коэффициент, учитывающий наклон линии центров звездочек к горизонтали (угол наклона цепи равен нулю (цепь не наклонена)); Для заданных условий работы пригодны цепи с шагом t = 31,75 и t = 38,1; целесообразнее цепь с шагом t = 38,1 мм, т.к. она обеспечивает наименьшее давление в шарнирах, имеет наибольший запас прочности и оказывает наименьшую нагрузку на валы. Исходя из этих соображений, можно принять цепь ПР-38,1-12700 ГОСТ 13568-75, но, исходя из наименьших габаритов передачи, веса и стоимости следует принять цепь ПР-31,75-8850 ГОСТ 13568-75.В ходе выполнения курсового проекта на тему «Привод смесителя» я ознакомилась с принципом его действия и назначением.
Введение
Смесители предназначены для смешивания различных ингредиентов и взаиморастворимых сред с целью равномерного распределения их по всему объему смеси без изменения структуры. Специальные емкостные смесители снабжаются рабочим инструментом, изменяющим консистенцию ингредиентов, а также «рубашкой» для тепловой обработки смеси. Смесители, применяемые в промышленности, можно классифицировать по различным признакам: по принципу действия; по технологическому назначению; по конструктивным особенностям аппаратов смешивания.
По принципу действия аппараты делятся на смесители непрерывного и периодического действия.
В связи с тем, что достижение равномерности распределения ингредиентов является процессом, зависящим, в частности от времени, смесители, как правило, относятся к емкостному оборудованию периодического действия, где смешивание дозированных ингредиентов осуществляется в резервуаре определенной вместимости, снабженном мешалкой, в течение заданного времени. В то же время встречаются конструкции смесителей непрерывного действия.
По виду перемешиваемых ингредиентов аппараты делятся на смесители: · для жидких ингредиентов и взаиморастворимых сред;
· сыпучих ингредиентов;
· комбинированные - для сыпучих ингредиентов и жидких сред.
По конструктивным особенностям аппараты делятся: · на смесители, снабженные мешалкой;
· смесители, снабженные мешалкой и рабочим инструментом (ножами);
· смесители, снабженные мешалкой, рабочим инструментом (ножами) и «рубашкой».
В первом типе смесителей осуществляется только перемешивание ингредиентов и взаиморастворимых жидких сред, без изменения их структуры; во втором возможно также измельчение твердых и пластичных ингредиентов; в третьем - перемешивание, измельчение ингредиентов и тепловая обработка смеси.
Проектируемый привод состоит из электродвигателя, муфты, конического редуктора, двух цепных передач, двух пар подшипников качения, промежуточного и приводного вала, кожухов, сварной рамы. Привод приводится в действие при помощи электродвигателя.
В соответствии с заданной кинематической схемой привода оценим коэффициент полезного действия передач, входящих в привод: , (1) где - КПД привода и составляющих его элементов.
Значения коэффициентов полезного действия выбираем в соответствии с табл. 1.1 [1] , где
- КПД муфты ( =0,99)
- КПД конического редуктора ( =0,94)
- КПД цепной передачи ( =0,96)
- КПД цепной передачи ( =0,96)
- КПД подшипников качения ( =0,99)
Определяем расчетную мощность двигателя: , КВТ (2) где - мощность рабочего органа, КВТ
КВТ
Оценим возможные передаточные отношения каждого элемента.:
(3)
= (1…6,3) конического редуктора
= (2...4) цепной передачи
= (2…4) цепной передачи
Число оборотов электродвигателя соответственно: , об/мин (4)
, об/мин (5) об/мин об/мин
По значениям частоты вращения двигателя и мощности двигателя осуществляем подбор двигателя по справочнику [таблица 3.1; 1].
АМУ160МВ8
Для него мощность КВТ, частота вращения =750 об/мин.
Определяем уточненное передаточное отношение.
Принимаем передаточное число конического редуктора = 6,3.
Принимаем передаточное число цепной передачи = 2.
(6)
(7)
Определяем частоту вращения на валах: = (8)
=710 об/мин
= (9)
=710 об/мин
(10)
=710/6,3=112,7об/мин
(11)
112,7/2=56,35 об/мин
= / (12)
=56,35/3,1=18,18 об/мин
Определяем угловые скорости на валах: (13) рад/с рад/с (14)
(15) рад/с
(16) рад/с
(17) рад/с
Определяем мощности на валах: (18)
КВТ
(19)
КВТ
(20)
КВТ
(21)
КВТ
(22)
=4,18 0,96 0,995=4,00 КВТ
По известным мощностям и угловым скоростям определим крутящие моменты: (23) смеситель двигатель привод цепной
(24)
(25)
(26)
(27)
2.2 Выбор редуктора
Конический редуктор выбираем по двум параметрам: передаточное отношение и крутящий момент на тихоходном валу.
Н м
По крутящему моменту на тихоходном валу определяем значение отношения: ; (28) где - заданный наибольший момент на тихоходном валу редуктора.
K1 - коэффициент, учитывающий характер нагрузки
K2 - коэффициент, учитывающий продолжительность работы
K1 = 1; K2 = 1,25
Принимаем срок службы редуктора t = 20000 ч. Тогда по графику 14 на с.321, [2] находим коэффициент К2=1,25 по поверхностной прочности зубьев и К2=1,1 по изгибу зубьев.
По поверхностной прочности зубьев: По изгибу зубьев: По таблице 192 и 193 [2] при об/мин для передаточного числа находим значение, близкие к расчетным по поверхностной прочности. Эти значения соответствуют редуктору узкого типа мм.
2.3 Расчет цепной передачи 1
Исходными данными для расчета цепной передачи являются: мощность ведущего вала передачи NIII = 4,38 КВТ;
частота вращения ведущего вала передачи NIII=112,7 об/мин;
передаточное отношение ведущего вала передачи U = 2.
Расчет числа зубьев звездочек: Числа зубьев звездочек находятся по формулам: Ведущей
; (29) z1 ведомой
(30) z2
Условия эксплуатации: Коэффициент эксплуатации находим по формуле [8, с.5-6]: , (31) где 1,2- коэффициент, учитывающий динамичность нагрузки ;
1 - коэффициент, учитывающий межосевое расстояние ;
1 - коэффициент, учитывающий наклон линии центров звездочек к горизонтали (угол наклона цепи равен нулю (цепь не наклонена));
1,1 - коэффициент, зависящий от способа регулирования натяжения цепи;
1,3 - коэффициент, учитывающий характер смазки;
1,25 - коэффициент, зависящий от продолжительности работы в сутки;
Таким образом, получим: Среднее допускаемое давление в шарнирах ([8]табл. 3.1) Н/мм2
Ориентировочное значение шага цепи: Шаг цепи находим по формуле: , (32) где мр=1 - цепь однорядная;
мм
Для определения оптимального значения шага цепи зададимся тремя смежными шагами однорядной приводной роликовой цепи нормальной серии типа ПР по ГОСТ 13568-75 и расчет сводим в таблицу 2.
Таблица 2 - Расчет цепной передачи
Определяемая величина Расчетная формула Шаг цепи t, мм Примечание
25,4 31,75 38,1
1 2 3 4 5 6
Частота вращения меньшей звездочки n1,об/мин Допускаемая частота вращения меньшей звездочки , об/мин по таблице 3.4112,7
1300112,7
1100112,7
850Условие соблюдается
Характеристики цепи: разрушающая нагрузка Q, H ширина внутреннего звена Ввн, мм диаметр оси d, мм масса 1 м цепи g, кг/м по таблице 3.2 (однорядная) 55620 15,88 7,95 2,6 86820 19,05 9,55 3,8 124590 25,4 11,1 5,5
Площадь проекции опорной поверхности шарнира А, мм2 183,06263,79408,81
Радиус делительной окружности звездочки R1, м 0,1090,1370,164
Средняя скорость цепи ?, м/с Допускаемое значение [?], м/с 1,2861,621,94Условие соблюдается
Ориентировочное значение межосевого расстояния ао, мм 101612701524
Длина цепи в шагах или число звеньев цепи 122122122Принимаем четное число звеньев цепи
Уточненное межосевое расстояние ау, мм Окончательно принимаем межосевое расстояние с учетом провисания цепи а, мм 1029,26
10271286,57
12841543,89
1541
Число ударов цепи ?, с-1 Допускаемое значение [?], с-1 по таблице 3.50,83 0,83 0,83 Условие соблюдается
Окружное усилие Ft, Н 3405,42709,42263,4
Уточняем коэффициент эксплуатации Кэ 2,1452,1452,145 оставляем прежним
Расчетное давление в шарнирах цепи Р, Н/мм2 Допускаемое значение [Ро], Н/мм2 по таблице 3.139,90 29,422,03 28,111,87 28,1Условие для цепи с t =25,4мм не соблюдается
Натяжение от центробежных сил Fц, Н -9,9720,7
Натяжение от провисания цепи Ff, Н при по пункту
-287,2499,2
Коэффициент безопасности S Допускаемое значение [S] по таблице 3.6-
-24,47
8,238,5
8,5Условие соблюдается
Натяжение ветвей: ведущей F1, Н ведомой F2, Н - 3006,6 287,2 2783,2 499,2
Нагрузка на валы QB, Н где по таблице 3.7-3744,893601,23
Для заданных условий работы пригодны цепи с шагом t = 31,75 и t = 38,1; целесообразнее цепь с шагом t = 38,1 мм, т.к. она обеспечивает наименьшее давление в шарнирах, имеет наибольший запас прочности и оказывает наименьшую нагрузку на валы. Исходя из этих соображений, можно принять цепь ПР-38,1-12700 ГОСТ 13568-75, но, исходя из наименьших габаритов передачи, веса и стоимости следует принять цепь ПР-31,75-8850 ГОСТ 13568-75.
2.3.1 Конструктивный расчет цепной передачи 2
Исходными данными для расчета цепной передачи являются: мощность ведущего вала передачи NIII = 4,18 КВТ;
частота вращения ведущего вала передачи NIII=56,35 об/мин;
передаточное отношение ведущего вала передачи U =3,1.
Расчет числа зубьев звездочек: Число зубьев ведущей звездочки находится по формуле (29): z1
Число зубьев ведущей звездочки находится по формуле (30): z2
Условия эксплуатации: Коэффициент эксплуатации рассчитываем по формуле (31): Среднее допускаемое давление в шарнирах ([8]табл. 3.1)
Н/мм2
Ориентировочное значение шага цепи определяем по формуле (32): мм, где мр=1 - цепь однорядная;
Для определения оптимального значения шага цепи зададимся тремя смежными шагами однорядной приводной роликовой цепи нормальной серии типа ПР по ГОСТ 13568-75 и расчет сводим в таблицу 3.
Таблица 3- Расчет цепной передачи
Определяемая величина Расчетная формула Шаг цепи t, мм Примечание
31,75 38,1 44,45
1 2 3 4 5 6
Частота вращения меньшей звездочки n1,об/мин Допускаемая частота вращения меньшей звездочки , об/мин по таблице 3.456,35
110056,35
85056,35
750Условие соблюдается
Характеристики цепи: разрушающая нагрузка Q, H ширина внутреннего звена Ввн, мм диаметр оси d, мм масса 1 м цепи g, кг/м по таблице 3.2 (однорядная) 86820 19,05 9,55 3,8 124590 25,4 11,1 5,5 169130 25,4 12,7 7,5
Площадь проекции опорной поверхности шарнира А, мм2 263,79408,81467,74
Диаметр делительной окружности звездочки D, мм
254
774,39
304,8
929,27
355,6
1084,2
Радиус делительной окружности звездочки R1, м 0,1270,1520,178
Средняя скорость цепи ?, м/с Допускаемое значение [?], м/с 0,750,8991,05Условие соблюдается
Ориентировочное значение межосевого расстояния ао, мм 127015241778
Длина цепи в шагах или число звеньев цепи 134134134Принимаем четное число звеньев цепи
Уточненное межосевое расстояние ау, мм Окончательно принимаем межосевое расстояние с учетом провисания цепи а, мм 1290,9
12881549,1
15461807,2
1804
Число ударов цепи ?, с-1 Допускаемое значение [?], с-1 по таблице 3.50,350,350,35Условие соблюдается
Окружное усилие Ft, Н 5578,54648,73980,2
Уточняем коэффициент эксплуатации Кэ 2,1452,1452,145 оставляем прежним
Расчетное давление в шарнирах цепи Р, Н/мм2 Допускаемое значение [Ро], Н/мм2 по таблице 3.145,36
28,124,39
28,118,25
25,7Условие для цепи с t =31,75мм не соблюдается
Натяжение от центробежных сил Fц, Н -4,458,27
Натяжение от провисания цепи Ff, Н при по пункту
-500,5796,4
Коэффициент безопасности S Допускаемое значение [S] по таблице 3.6-
-20,48
8,530,31
9,3Условие соблюдается
Натяжение ветвей: ведущей F1, Н ведомой F2, Н -5153,7
500,54784,8
796,4
Нагрузка на валы QB, Н где по таблице 3.7-6347,026169,96
Для заданных условий работы пригодны цепи с шагом t = 38,1 и t = 44,45; целесообразнее цепь с шагом t = 44,45 мм, т.к. она обеспечивает наименьшее давление в шарнирах, имеет наибольший запас прочности и оказывает наименьшую нагрузку на валы. Исходя из этих соображений, можно принять цепь ПР-44,45-17240 ГОСТ 13568-75, но, исходя из наименьших габаритов передачи, веса и стоимости следует принять цепь
ПР-38,1-12700 ГОСТ13568-75.
2.4 Расчет шпоночных соединений, подбор муфты
Расчет шпоночных соединений необходимо произвести по напряжениям смятия и среза.
Рассчитаем шпонку для промежуточного и приводного валов.
Рассчитаем диаметр промежуточного вала: (33)
[ ]=25 Мпа
Принимаем стандартное значение диаметра промежуточного вала d=54 мм [с.6, 6]. b=16 мм, h=10 мм, t=6 мм
Рабочая длина шпонки: (34) мм
Проверяем условие прочности на срез: (35)
Так как условие прочности выполняется, то полная длина шпонки: l= lp см b (36) l =81,99 16=97,99 мм
Таким образом, принимаем к установке 2 призматических шпонки 16 10 50 по ГОСТ 23360-78 .
Рассчитаем диаметр приводного вала в месте посадки ведомой звездочки: [ ]=25 Мпа
Принимаем стандартное значение диаметра приводного вала d=76 мм [с.6, 6]. b=22 мм, h=14 мм, t=9 мм
Рабочая длина шпонки: мм
Проверяем условие прочности на срез: Так как условие прочности выполняется, то полная длина шпонки : l= lp см b l =138,5 22=160,5 мм
Таким образом, принимаем к установке 2 призматических шпонки 22 14 90 по ГОСТ 23360-78.
[Т] - допускаемый крутящий момент, принимаемый из справочных таблиц к выбираемой муфте [4] .
Tp=TI K (37) где T - крутящий момент на соединяемых валах, TI= Н м
K - коэффициент режима работы муфты, К=2 [с.30, 6].
Tp=
Диаметры валов электродвигателя и цилиндрического редуктора равны dдв.=38 мм и dp.=50 мм. Длины валов - lдв.=80 мм и lp.=80 мм.
По заданным параметрам подходит муфта МУВП-710-38-1-50-1 по ГОСТ 21424-93 [таблица 5, с.416, 4].
3. Рекомендации по выбору масла и смазки всех узлов привода
Смазывание узлов уменьшает потери на трение, предотвращает повышенный износ и нагрев деталей, а также предохраняет детали от коррозии. Снижение потерь на трение обеспечивает повышение КПД редуктора. Для редуктора применяем картерный (окунанием) способ смазки зубчатых колес - применяемый при окружных скоростях зубчатых колес, не превышающих 12 м/с. Подшипники приводного вала целесообразно смазывать индивидуально густой (пластичной) смазкой. В этом случае подшипник закрывают с внутренней стороны защитным или маслосбрасывающим кольцом. Свободное пространство внутри подшипникового узла заполняют густой смазкой. Через каждые три месяца производят добавку свежей смазки, а через год - разборку, промывку узла и сборку со свежей смазкой. В крышках подшипников для подвода смазки выполняют канавки, а на торце делают один-два паза. В стаканах также выполняют канавки и сверлят одно-два поперечных отверстия. Для смазки подшипников, валов принимаем пластичную смазку ЦИАТИМ-201, которую закладываем в подшипники при сборке.
Для подачи в подшипники густой смазки при эксплуатации уже применяют пресс-масленки по ГОСТ 19853-74. Смазка подается под давлением специальным шприцем. Для густой смазки используют также колпачковые масленки.
Для смазки цепных передач применяют преимущественно легкие масла, вязкость которых должна быть тем выше, чем больше удельное давление в цепи. Периодическая смазка назначается при скорости не более 4 м/с и производится через 6-8 ч. Пластическая внутришарнирная смазка применяется для цепных приводов при скорости цепи не более 8 м/с. Осуществляется она погружением цепи в подогретую до температуры разжижения смазку. Периодичность 120-180 часов.
4. Краткое описание порядка сборки, работы и обслуживания привода
Порядок сборки привода описывается по сборочным чертежам.
В начале в шпоночный паз вала электродвигателя закладывается шпонка и в осевом направлении насаживается левая полумуфта. Затем электродвигатель устанавливают на раму и наживляют болтовые соединения. На быстроходный вал редуктора посредством шпонки насаживают правую полумуфту, устанавливают редуктор на раму и соединяют полумуфты в осевом направлении путем перемещения редуктора по раме. Закрепляют редуктор и электродвигатель на раме при помощи болтовых соединений.
В шпоночный паз тихоходного вала редуктора закладывают шпонку, насаживают ведущую звездочку в осевом направлении. Затем на один конец промежуточного вала посредством шпонок устанавливают ведомую звездочку, закрепляют ее при помощи концевой шайбы, болта; таким же образом на другой конец промежуточного вала устанавливают ведущую звездочку второй цепной передачи. На звездочки надевают приводную роликовую цепь и осуществляют натяжение при помощи натяжного устройства.
Звездочки, установленные на промежуточном валу, соединяют, соблюдая параллельность валов, и закрепляют промежуточный вал к раме через корпуса подшипников при помощи болтовых соединений.
При сборке привода в шарикоподшипники валов закладываем пластичную смазку ЦИАТИМ-201.
После установки всех элементов привода осуществляется монтаж защитных кожухов, выполняется контроль уровня масла в редукторе.
5. Требования техники безопасности к проектируемому объекту
Важную роль в обеспечении безопасной эксплуатации оборудования принадлежит его конструкции, оснащенной необходимой контрольно-измерительной аппаратурой, приборами безопасности, блокировочными устройствами, автоматическими средствами сигнализации и защиты, позволяющими контролировать соблюдение нормальных режимов технологического процесса, а также исключающими возможность возникновения аварий и несчастных случаев.
В процессе работы категорически запрещается техническое обслуживание привода (устранение неполадок, доливка или смена масла в редукторе, смазка зубчатой цилиндрической передачи и т.д.).
Конструкция привода должна обеспечивать безопасную эксплуатацию. Элементы механической и электрической части машины выполняются в требуемом климатическом исполнении. В обязательном порядке устанавливается защитное заземление. Привод защищают от попадания капельной влаги посредством установки кожухов.
Цепные передачи привода снабжают защитными кожухами.
Привод устанавливается на прочное, тщательно выровненное основание. В обязательном порядке раму привода закрепляют анкерными болтами во избежание смещения от заданного проектного положения в процессе эксплуатации.
Расположение и установка оборудования в технологическом цехе осуществляется с соблюдением следующих условий: последовательность расстановки оборудования по технологической схеме, обеспечение удобства и безопасности обслуживания и ремонта, максимального естественного освещения и поступления свежего воздуха.
Вывод
В ходе выполнения курсового проекта на тему «Привод смесителя» я ознакомилась с принципом его действия и назначением.
Получила навыки по расчету и проектированию приводов, на примере привода смесителя. В расчетной части по заданным параметрам был подобран электродвигатель с мощностью 5,5 КВТ и асинхронной частотой 750 об/мин, а также был подобран конический редуктор. Был начерчен сборочный чертеж с рамой, а также выполнены основные разрезы элементов привода.
Список литературы
1. Шуляк В.А., Киркор М.А. Задания к расчетно-графическим и контрольной работам для студентов специальности 1- 49 01 01 «Технология хранения и переработки пищевого растительного сырья»дневной и заочной форм обучения, раздел «Детали и машины»-Могилев, 2009.
2. Анфимов М.И. Редукторы. Конструкции и расчет: Альбом - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1993. - 464 с.: ил.
3. Методические указания к курсовому проекту по курсу «Прикладная механика» для студентов технологических специальностей в 2-х частях, часть 1. / В.А. Кеворкянц, В.Н Попов, А.Е Покатилов. - Могилев, 2006.
4. Детали машин в примерах и задачах: [Учебное пособие Д 38 / С.Н. Ничипорчик, М.И. Корженцевский, В.Ф. Калачев и др.]; Под общ. Ред. С.Н. Ничипорчика. - 2-е изд. - Мн.: Выш. школа, 1981 - 432 с., ил.
5. Методические указания к курсовому проекту по курсу «Детали машин и основы конструирования» для студентов специальностей Т.05.04.00 и Т.05.07.00 / «Расчет цепных передач» / В.Г. Харкевич, В.А Кеворкянц - Могилев, 1999.
6. Методические указания к курсовому проекту по курсу «Прикладная механика» для студентов технологических специальностей в 4-ех частях./ В.А. Кеворкянц, А.Е. Покатилов - Могилев, 1991. - часть 2.
7. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя, 3 том. - М.: Машиностроение 1979 г. - 557с.
8. Общие требования и правила оформления учебных текстовых документов: СТП СМК 4.2.3-01-2011. - Введ. 2011-04-07. - Могилев.: МГУП, 2011. - 43с.
Размещено на
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
