При низкой оригинальности работы "Проектирование редуктора для ленточного конвейера и расчет цепной передачи", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине. Редуктор состоит из литого стального корпуса, в котором помещены элементы передачи - шестерня, колесо, подшипники, вал и пр. Принимаем КПД на трение в опорах 2-х валов n20 = 0,992 Учитывая влияние изгиба вала от натяжения цепи принимаем [] = 20 Мпа диаметр выходного конца вала dв2 = = = 44 мм; принимаем dв2=45мм Диаметр вала под подшипник принимаем =50, под зубчатым колесом принимаем =55.Мной был спроектирован одноступенчатый горизонтальный цилиндрический косозубый редуктор и цепная передача для привода к ленточному конвейеру. Расчет допустимого контактного напряжения, и расчет прочности показал, что выбранная зубчатая передача выдержит усилие передаваемое во время вращательного момента.
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 вращающего момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим.
Нам в нашей работе необходимо спроектировать редуктор для ленточного конвейера, а также рассчитать цепную передачу, двигатель. Редуктор состоит из литого стального корпуса, в котором помещены элементы передачи - шестерня, колесо, подшипники, вал и пр.
Входной вал посредством плоскоременной передачи соединяется с двигателем, выходной - с конвейером.
1. Кинематический расчет привода
Рис. 1. Кинематическая схема привода: А - вал; В - вал электродвигателя и 1-й вал редуктора; С - 2-й вал редуктора
Исходные данные Dб = 800 мм; F = 3*103 Н; V=1,5 м/с
Принимаем КПД цепной передачи n=96
Принимаем КПД на трение в опорах 2-х валов n20 = 0,992
Принимаем КПД зубчатой передачи ?1 = 0,98
КПД всего двигателя ? = ?20 ?1 ?2 = 0,92
Требуемая мощность двигателя p = где p - мощность, F - тяговая сила, ? - КПД привода, V - скорость p =
Частота вращения вала барабана np = где V - скорость м/с, Dб - диаметр барабана nб = = 36 об/мин
Выбираем электродвигатель
Двигатель: 132М8
Характеристика: p = 5,5 КВТ, nc = 750 обмин, S = 4,1 %
Возможные значения передаточного числа [u]: -для редуктора Up = 3?6
-определяем коэффициент ширины шестерни по диаметру ?bd = = = 1,275
Окружная скорость v = м/с
Согласно выбираем степень точности (7)
Коэффициент нагрузки : KH = при ?bd = 1,275, твердости, НВ < 350 и несимметричном расположении колес относительно опор с учетом изгиба ведомого вала от натяжения цепной передачи 1,25 при v = 2,5 м/с и 7-й степени точности для косозубых колес при v ? 5 м/с имеем = 1,0. Таким образом, = 1,31
Проверяем зубья на выносливость по напряжениям изгиба
?F = ? [?F] при ?bd = 1,275 и несимметричным расположении = 1,33
=1,3; =1,33*1,3=1,73 коэффициент, учитывающий форму зуба и зависящий от эквивалентного числа зубьев
-для шестерни zv1 = 28
-для колеса zv2 = 140
Выбираем для шестерни YF1 = 3,84
-для колеса YF2 = 3,60
Допускаемое напряжение
[?F] =
-для шестерни
[?F1] = = 237 Мпа
-для колеса
[?F2] = = 206 Мпа
Находим отношение:
-для шестерни
= 62 МПА
-для колеса
= 57,5 Мпа
Дальнейший расчет ведем для зубьев колеса
Определяем коэффициенты к формуле:
где - коэффициент торцевого перекрытия
=1,5
Проверяем прочность зуба колеса
?F = ? [?F]
?F = 47 МПА < [?F] = 206 МПА
Условие прочности выполнено.
3. Предварительный расчет валов редуктора
Предварительный расчет проведем на кручение по пониженным допускаемым напряжением.
3.1 Ведущий вал
Диаметр выходного конца при допущенном напряжении
[ ] = 25 Мпа dв1 = = = 23,9 мм
Принимаем dв =25 т.к. вал редуктора соединен муфтой с валом электродвигателя, то необходимо согласовать диаметр ротора двигателя и вала редуктора. Для двигателя 132М8 =28; =32
Принимаем =28
Принимаем муфту МУВП по ГОСТ 21424-75 с расточным диаметром полумуфт по двигатель =28 и =25
Рис. 2. Конструкция ведущего вала
Примем под подшипники =30мм.
Шестерню выполним за одно целое с валом.
3.2 Ведомый вал
Учитывая влияние изгиба вала от натяжения цепи принимаем [ ] = 20 Мпа диаметр выходного конца вала dв2 = = = 44 мм; принимаем dв2=45мм
Диаметр вала под подшипник принимаем =50, под зубчатым колесом принимаем =55. Диаметры остальных участвков валов назначают исходя из конструктивных соображений при компановке редуктора
4. Конструктивные размеры шестерни и колеса
Шестерню выполним за одно целое с валом, ее размеры определены выше: =66,66мм
-ведомой звездочки z4 = z3*uц =23 *4,01=92 принимаем =23; =92 тогда фактическое передаточное отношение uц = = = 4 отклонение , что допустимо.
Расчетный коэффициент нагрузки
Кэ = , где -влияние межосевого расстояния =1;
-коэффициент, учитывающий влияние угла наклона линии центров =1;
- коэффициент, учитывающий способ регулирования натяжения цепи, при периодическом регулировании =1,25; - коэффициент смерти =1 при непрерывной смазке; кп -учитывает продолжительность работы в сутки, при односменной работе кп = 1.
=1,25
Рассчитываем шаг цепи t ? 2,8 * при частоте вращения n2 = об/мин принимаем допускаемое давление [p]=23 МПА, тогда t ? 2,8* ?26мм
-расчетная нагрузка на валы: Fв = = 3622,9 2*75,67=3774,24Н
Коэффициент запаса прочности цепи s = = =16,202
[s]=8,5 s>[s]- условие прочности выполняется
7. Компоновка редуктора
Компоновку обычно проводят в два этапа. Первый этап служит для приближенного определения положения зубчатых колес и звездочки относительно опор для последующего определения опорных реакций и подбора подшипников.
Компоновочный чертеж выполняем в одной проекции - разрез по осям валов при снятой крышке редуктора.
Примерно посередине листа параллельно его длинной стороне проводим горизонтальную осевую линию; затем две вертикальные линии - оси валов на расстоянии aw = 200 мм.
Вычерчиваем упрощенно шестерню и колесо в виде прямоугольников; шестерня выполнена за одно целое с валом; длина ступицы колеса равна ширине венца и не выступает за пределы прямоугольника.
Очерчиваем внутреннюю стенку корпуса: а) принимаем зазор между торцом шестерни и внутренней стенкой корпуса А1 - 1,2?; при наличии ступицы зазор берется от торца ступицы;
б) принимаем зазор от окружности вершин зубьев колеса до внутренней стенки корпуса А = 8;
в) принимаем расстояние между наружным кольцом подшипника ведущего вала и внутренней стенкой корпуса А = 8; если диаметр окружности вершин зубьев шестерни окажется больше наружного диаметра подшипника, то расстояние А надо брать от шестерни.
Предварительно намечаем радиальные шарикоподшипники средней серии; габариты подшипников выбираем по диаметру вала в месте посадки подшипников dп1 = 35 мм и dп2 = 50 мм
Решаем вопрос о смазывании подшипников. Принимаем для подшипников пластичный смазочный материал. Для вытекания смазки внутрь корпуса и вымывания пластичного смазочного материала жидким маслом из зоны зацепления устанавливаем мазеудерживающие кольца. Их ширина определяет размер у = 8…12 мм. Измерением находим расстояния на ведущем валу l1 = 70 мм и на ведомом l2 = 74 мм.
Примем окончательно l1 = 70; 12 = 74 мм.
Таблица 2
Условное обозначение подшипника d D B Грузоподъемность, КН
Размеры, мм С Со
307 310 35 50 80 110 21 27 33,2 65,8 18,0 36,0
Примечание: Наружный диаметр подшипника D = 72 мм оказался больше диаметра окружности вершин зубьев da1 = 71,66 мм.
Глубина гнезда подшипника lг 1,5В; для подшипника 310 В = 27 мм; lг = 1,5*27 = 40,5 мм; примем lг = 40 мм. Толщину фланца ? крышки подшипника принимают примерно равной диаметру d0 отверстия; в этом фланце А = 14 мм . Высоту головки болта примем 0,7dб = 0,7 * 14 = 9,8 мм. Устанавливаем зазор между головкой болта и торцом соединительного пальца цепи в 10 мм. Длину пальца l примем на 5 мм больше шага г. Таким образом,l = t 5 = 25,4 5 = 30,4 мм. Измерением устанавливаем расстояние l3 = 67,5 мм, определяющее положение звездочки относительно ближайшей опоры ведомого вала. Примем окончательно l3 = 67 мм
8. Проверка долговечности подшипника
Ведущий вал из предыдущих расчетов имеем: Ft = 2010 Н, Fr = 748Н и Fa =458 Н; l1 = 70
Реакции опор: в плоскости xz
Rx1 = Rx2 = H
Ry1 = * ( ) = * ( ) = * (52360 15265,14) = 483 H
Ry2 = * ( ) = * ( ) = * (52360-15265,14) =265 H
Рис. 3. Расчетная схема ведущего вала
Проверка: Ry1 Ry2 - Fr = 483 265- 748= 0
Суммарные реакции : Pr1 = = =1006 H
Pr2 = = =1039 H
Подбираем подшипники по более нагруженной опоре 1.
Намечаем радиальные шариковые подшипники 307: d = 35 мм; D =80мм; В=21 мм; С=33,2 КН и Со=18,0КН.
Эквивалентная нагрузка
Рэ = ( X*V*Pr1 Y*Pa )*Кб*КТ в которой радиальная нагрузка Pr1 =1006 Н; осевая нагрузка Ра = Fa =458 Н; V = 1 (вращается внутреннее кольцо); коэффициент безопасности для приводов ленточных конвейеров Кб = 1 ; Кт = 1
Отношение: = = 0,0254; этой величине соответствует е 0,22
Отношение: = =0,455 > e; X = 0,56 и Y =1,99
Рэ = (0,56 * 1006 1,99 * 458 ) 1474 H
Расчетная долговечность, млн. об
L 3 = 3 =857 млн. об
Расчетная долговечность, ч
Lh = = 99*103 ч. что больше установленных ГОСТ 16162 - 85
Ведомый вал несет такие же нагрузки, как и ведущий: Ft = 2010 H; Fr = 748 H и Fa =458 H
Нагрузка на вал от цепной передачи Fв =3774,24 Н
Составляющие этой нагрузки
Fвx = Fвy = Fв * sin ? = 3774,24* sin 450 =2668,39 H
Из первого этапа компоновки l2 = 74 мм и l3 =67,5 мм
Реакции опор: в плоскости xz
Rx3 = * ( )
* ( ) = -213,2 Н
Rx4 = *
* =4921,12 Н
Проверка: Rx3 Rx4 - (Ft Fвх) = -213,2 4921,12 - (2010 2668)=0 в плоскости yz
Ry3 = = =1082 Н
Ry4 = * = * =3014 Н
Проверка: Ry3 - ( = 1082 2668 - (748 3014 )=-12
Суммарные реакции: Pr3 = = =1103 Н
Pr4 = = =5770 Н
Рис. 4. Расчетная схема ведомого вала
Выбираем подшипники по более нагруженной опоре 4.
Шариковые радиальные подшипники 310 средней серии : d =50 мм; D=110 мм; В =27 мм; С =65,8 КНИ Со =36,0 КН.
Отношение: Отношение: = =0,0127;
этой величине соответствует е 0,19
Отношение: = =0,079 < e; X = 1 и Y = 0; соответствует е 0,19
Поэтому
Рэ = Pr4 * V * Кб * Кт = 5770 * 1 * 1,2 * 1 =6924 H
Lh = = * 103 ч. здесь n = 143,85 об/мин - частота вращения ведомого вала.
Для зубчатых редукторов ресурс работы подшипников может превышать 36000 ч (таков ресурс самого редуктора), но не должен быть менее 10000 ч (минимально допустимая долговечность подшипника). В нашем случае подшипники ведущего вала 307 имеют ресурс Lh =264783 ч, а подшипники ведомого вала 310 имеют ресурс Lh =99000 ч.
9. Проверка прочности шпоночных соединений
Шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок - по ГОСТ 23360-78
Материал шпонок - сталь 45 нормализованная.
Напряжения смятия и условие прочности : = ? [?см]
Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице [?см] - 100…120 МПА, при чугунной [?см] = 50?70 МПА.
Ведущий вал: d = 45 мм; b * h = 14 *9 мм; t1=5,5 мм;
длина шпонки l = 85 мм (при длине ступицы полумуфты МУВП 80 мм; момент на ведущем валу T1 =335 * 103 Н*мм;
см = =59,92 МПА < [?см]
(материал полумуфт МУВП - чугун марки СЧ 20).
Ведомый вал: Из двух шпонок - под зубчатым колесом и под звездочкой - более нагружена вторая (меньше диаметр вала и поэтому меньше размеры поперечного сечения шпонки). Проверяем шпонку под звездочкой: d = 45 мм; b x h - 14 *9 мм; t1 =5,5 мм; длина шпонки l = 80 мм (при длине ступицы звездочки 85 мм); момент T3 =335*103 Н*мм;
см = 59,92 МПА < [?см]
(обычно звездочки изготовляют из термообработанных углеродистых или легированных сталей). Условие ?см < [?см] выполнено.
10. Посадки зубчатого колеса, звездочки и подшипников
Посадки назначаем в соответствии с указаниями
Посадка зубчатого колеса на вал по ГОСТ 25347 - 82.
Посадка звездочки цепной передачи на вал редуктора H7/h6.
Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением вала k6. Отклонения отверстий в корпусе под наружные кольца по H7
11. Выбор сорта масла
Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм. Объем масляной ванны V определяем из расчета 0,25 дм3 масла на 1 КВТ передаваемой мощности: V = 0,25 * 5,5= 1,4 дм3.
Устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях ?н = 244 МПА и скорости v = 2,5 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 28 * 10-6 м2/с. Принимаем масло индустриальное И-30А (по ГОСТ 20799-75*). Камеры подшипников заполняем пластичным смазочным материалом УТ-1 , периодически пополняем его шприцем через пресс-масленки.
Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов: на ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80-100°С;
в ведомый вал закладывают шпонку 18*11*70 и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле. Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.
После этого на ведомый вал надевают распорное кольцо, в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок для регулировки.
Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников и закрепляют крышки винтами. Далее на конец ведомого вала в шпоночную канавку закладывают шпонку, устанавливают звездочку и закрепляют ее торцовым креплением; винт торцового крепления стопорят специальной планкой.
Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель. Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой из технического картона; закрепляют крышку болтами. Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.
Вывод
Мной был спроектирован одноступенчатый горизонтальный цилиндрический косозубый редуктор и цепная передача для привода к ленточному конвейеру.
Был выбран и рассчитан индивидуальный привод ленточного конвейера. В качестве движущей силы бал выбран электродвигатель марки 4А132S8 поскольку он по своим техническим данным идеально подходит к редуктору, который был мной рассчитан и спроектирован.
Расчет допустимого контактного напряжения, и расчет прочности показал, что выбранная зубчатая передача выдержит усилие передаваемое во время вращательного момента.
Расчет цепной передачи также показал, что условие прочности выполнено.
В редукторе установлены подшипники № 306 на ведущем валу и подшипники № 310 на ведомом валу. Теоретическая проверка долговечности подшипников показала, что подшипники соответствуют всем необходимым характеристикам моего редуктора.
Согласно моим расчетам вся система в целом получилась надежной и долговечной.
Список литературы
1. Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин / С.А. Чернавский. М.: Машиностроение, 2014.415с.
2. Баранов Г.Л. Расчет зубчатой цилиндрической передачи / Г.Л. 2010/
3. Зимковский В.М. Детали машин, основы конструирования: учебное пособие для немашиностроительных специальностей вузов / В.М. Зимковский. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ 2009. 47 с.
Размещено на
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы