В пояснительной записке приводится последовательность кинематического расчета привода с выбором типоразмеров стандартных узлов: электродвигателя, редуктора, а также расчет дополнительной клиноременной передачи с клиновым ремнем нормального сечения. Мощность на валу приводного барабана определяется по формуле (1). Подставляя значения в формулу (1) имеем: РБ = 3,5 • 2,15/0.99 = 7,4 КВТ Подставляя значения в формулу (2) имеем: hобщ = 0,95 • 0,98 • 0,99 • 0,98 = 0,90 Подставляя значения в формулу (2) имеем: nc = (60 • 50) / 2 = 1500 мин-1При выборе материала для шестерни и колеса следует ориентироваться на определение одной и той же марки стали, но с различной термической обработкой. Примем следующие механические характеристики сталей для колеса и шестерни.Примем в дальнейшем, что величины, имеющие индекс «1», относятся к шестерни, а с индексом «2» - к колесу. Определение допускаемых контактных напряжений регламентируется ГОСТ 21354-75: , [3] где: - предел контактной выносливости при базовом числе циклов нагружения; Вычислим для шестерни и колеса: , Вычислим для шестерни и колеса по формуле: , [3] где - значение базового числа циклов нагружения; Вычислим для шестерни и колеса: ; Вычислим для шестерни и колеса по формуле: , [3] где: - частота вращения шестерни (колеса), мин-1;Допускаемые напряжения изгиба определяются по формуле: [3] где - предел выносливости на изгиб при базовом числе циклов нагружения; Вычислим по формуле: [3] где - показатель степени, зависящий от твердости; Вычислим по той же формуле, по которой вычисляли эквивалентное число циклов за весь срок службы передачи при переменной нагрузке, только при показателе степени .При кратковременных нагрузках (расчет на пиковые нагрузки) предельно допускаемые напряжения определяются по эмпирическим зависимостям: ,[3]
;
.При кратковременных нагрузках (расчет на пиковые нагрузки) предельно допускаемые напряжения определяются по эмпирическим зависимостям.
, [3]
;
.Определение межосевого расстояния определяется по формуле: , [3] где i-передаточное отношение ступени редуктора ; коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями, примем [3] коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого венца, ; [3]По ГОСТ 9563-80 (мм) принимаем ближайшее стандартное значение модуля: [3].Принимаем Тогда число зубьев шестерни: Число зубьев колеса: [3]Для косозубых передач межосевое расстояние определяется по формуле: [3] Проверим принятое значение угол наклона : Определение конструктивных размеров шестерни и колесаОкружная скорость в зацеплении определяется по формуле:
при степени точности 9 равна 4м/с [3]Ширина зубчатого венца колеса:Коэффициент нагрузки равен: .,[3]где - расчетное контактное напряжение, МПА;
.Коэффициент нагрузки определяется по формуле: KFL= КF? КF? KFV [3] где КF? - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями; КF? =1 Подставляя значения в формулу (17) имеем: d1 = 40 • 3,89 = 155,6 мм Диаметр d2 (мм) большего (ведомого) шкива ременной передачи определяется по формуле (19). d2 = d1 • Uкл.рем • (1 - ?) (19) где: ? - коэффициент упругого проскальзывания, ? = 0,01…0,02. Подставляя значения в формулу (20) имеем: Uкл.рем.ут. Подставляя значения в формулу (21) имеем: n2рем.ут.На первом этапе расчета известен лишь крутящий момент, численно равный передаваемому на вал вращающему моменту, определенному при кинематическом расчете привода.Находим из условия прочности на кручение: , [4] где - крутящий момент, ; Для валов из стали 45 принимают . Рассчитаем диаметр выходного конца ведущего вала : Принимаем dв1 =38мм из стандартного ряда.Выберем диаметр из стандартного ряда внутренних диаметров подшипников качения: Диаметр под зубчатое колесо определяют по следующему соотношению: [4]Диаметр определяют после выбора подшипников: , [4] где - координата фаски колец подшипника качения. где - диаметр буртика под подшипник ведущего вала. где - диаметр буртика под подшипник ведомого вала.В связи с этим валы в редукторах могут иметь плавающие (с возможностью осевого смещения) и фиксированные (без возможности осевого смещения) опоры.Выбор сорта масла для зубчатых передач начинаем с определения необходимой кинематической вязкости масла в зависимости от окружной скорости.Зубчатые колеса при соотношении da/dk <2 выполняют вместе с валом, получая конструкцию в виде вала-шестерни. Определим размеры конструктивных элементов цилиндрических зубчатых колес. Первый этап компоновки редуктора проводится для приближенного определения положения зубчатых колес относительно опор для последующего расчета реакций и проверки долговечности подшипников.[4] Последовательность выполнения компоновки зубчатого цилиндрического редуктора сводится к следующему: 1. Очерчиваем внутреннюю стенку корпуса: а) принимаем зазор между торцом шестерни и внутренней стенки корпуса , где (не менее 8 мм) - толщина стенки корпуса редуктора: [4]Эквивалентная нагрузка определяется по формуле: Рэ=(V?X?RR
План
Содержание
Введение
Техническое задание
Силовой и кинематический расчет привода
Расчет зацеплений
3.1 Выбор материала зубчатых колес и вида термической обработки
3.2.1 Определение допускаемых контактных напряжений для шестерни и колеса
3.2.2 Определение допускаемых напряжений при расчете зубьев на изгиб
3.2.3 Определение предельно допускаемых контактных напряжений
3.2.4 Определение предельно допускаемых напряжений изгиба
3.3 Определение межосевого расстояния
3.4 Выбор модуля зацепления
3.5 Определение основных геометрических параметров зубчатых колес
3.6 Проверка межосевого расстояния
3.7 Определение окружной скорости в зацеплении
3.8 Проверка значения коэффициента ширины зубчатого венца
3.11 Проверка контактной прочности при кратковременных перегрузках
3.12 Проверка зубьев на выносливость при изгибе
3.13 Проверка зубьев на изгиб при кратковременных перегрузках
Расчет ременной или цепной передачи
5. Расчет валов
5.1 Расчет диаметров выходных концов валов
5.2 Расчет диаметров валов под подшипники и под зубчатые колеса
5.3 Определение диаметра буртика под подшипник ведущего и ведомого валов
5.4 Выбор схемы установки подшипников качения
5.5 Выбор смазки подшипников и зацепления
5.6 Конструирование зубчатого колеса
5.7 Первая компоновка зубчатого цилиндрического редуктора
5.8 Проверка долговечности подшипников
5.8.1 Проверка долговечности подшипников качения на ведомом валу
5.9 Второй этап компоновки редуктора
5.10 Уточненный расчет валов редуктора
6. Подбор подшипников качения
6.1 Выбор типа и размеров подшипников качения
7. Подбор шпоночных соединений
7.1 Выбор шпонок
7.2 Проверка шпоночных соединений
8. Выбор зубчатой муфты
Список использованной литературы
Введение
Курсовой проект выполняется по дисциплине “Детали машин и основы конструирования” и включает кинематический расчет, проектирование и выбор основных узлов привода ленточного конвейера.
В пояснительной записке приводится последовательность кинематического расчета привода с выбором типоразмеров стандартных узлов: электродвигателя, редуктора, а также расчет дополнительной клиноременной передачи с клиновым ремнем нормального сечения.
Выходной вал редуктора соединяется с валом приводного барабана при помощи компенсирующей зубчатой муфты. Выбор зубчатой муфты осуществляется по каталогу.
Регулирование скорости конвейера в процессе работы не предусмотрено.
Схема привода ленточного конвейера представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Схема привода ленточного конвейера
1. Асинхронный электродвигатель серии АИР 132 М4
2. Клиноременная передача
3. Одноступенчатый редуктор с цилиндрическими зубчатыми колесами типа ЦУ
4. Зубчатая муфта типа МЗ
5. Вал приводного барабанного конвейера
Данные по заданию на курсовой проект: Вариант 1
Натяжение ветвей ленты конвейера F1 КН 5,8
F2 KH 2,3
Скорость ленты U м/с 2,15
Диаметр барабана D m 0,4
Ширина ленты b m 0,8
Высота центра приводной станции h m 0,75
Ресурс работы привода Lh тыс. час 18
Блок нагружения
Т
Т
0,4 0,3 0,3 ti/t?
F1
F2 h
2. Силовой и кинематический расчет
1.Определение Ft
Ft=F1-F2=5,8-2,3=3,5 КН
1. Определение требуемой мощности электродвигателя приводной станции конвейера
Выбор электродвигателя.
Мощность на валу приводного барабана определяется по формуле (1).
РБ = Ft • V/?n (1) где: Ft =3,5 КН тяговое усилие на барабане
V =2,15 м/с скорость ленты конвейера
?n=0,99 Коэффициент полезного действия опор (на подшипниках качения) приводного вала конвейера
Подставляя значения в формулу (1) имеем: РБ = 3,5 • 2,15/0.99 = 7,4 КВТ
Значение общего КПД приводной станции конвейера определяется по формуле (2). hобщ = hкл.рем. • hред. • hмуф. • HБ (2) где: hкл.рем. = 0,95 КПД клиноременной передачи hред. = 0,98 КПД редуктора hмуфт. = 0,99 КПД муфты
HБ = 0,98 КПД барабана
Подставляя значения в формулу (2) имеем: hобщ = 0,95 • 0,98 • 0,99 • 0,98 = 0,90
Требуемая мощность электродвигателя (КВТ) определяется по формуле (3).
Ртреб.эл. = РБ / hобщ (3)
Подставляя значения в формулу (3) имеем: Ртреб.эл. = 7,4 / 0,90 = 8,25 КВТ
Синхронная частота вращения вала электродвигателя (мин -1) определяется по формуле (4). nc = (60 • f) / р (4) где: f =50Гц частота промышленного тока р =2 число пар полюсов электродвигателя
Подставляя значения в формулу (2) имеем: nc = (60 • 50) / 2 = 1500 мин -1
Исходя из вышеприведенных расчетов принимаем типоразмер двигателя - АИР 132 М4 (n = 1500 мин -1 ; Рдв = 11 КВТ). При выборе электродвигателя учитывалось, что асинхронные двигатели самые распространенные в промышленности и могут допускать длительную перегрузку не более 5 -10 %. А также номинальная мощность электродвигателя должна быть - Рдв ? Ртреб.эл.
С учетом коэффициента скольжения двигателя S (%), определяем частоту вращения вала электродвигателя по формуле (5). nэл = nc - (nc • S) / 100 (5)
Подставляя значения в формулу (5) имеем: nэл = 1500 - (1500 • 3,5) / 100 = 1447,5 мин -1
2. Определение кинематических, силовых и энергетических параметров механизмов привода
Частота вращения вала приводного барабана (мин -1) определяется по формуле (6).
NБ = (60 • V) / (p • ДБ) (6) где: V = 2,51 м/с Скорость ленты конвейера
ДБ = 0,4 м Диаметр приводного барабана
Подставляя значения в формулу (6) имеем: NБ = (60 • 2,1) / (3,14 • 0,5) = 80,25 мин -1
Общее передаточное отношение привода определяется по формуле (7).
Uпр = nэл / NБ (7)
Подставляя значения в формулу (7) имеем: Uпр = 1447,5 / 80,25 = 18
Предварительно примирим передаточное отношение клиноременной передачи равным 3,3 ; тогда используя формулу (8) найдем передаточное отношение редуктора.
Uпр = Uкл.рем. • Uред. (8)
Имеем: Uред. = Uпр / Uкл.рем. = 18 / 3,3 = 5,4
Стандартное значение передаточного отношения зубчатого редуктора Uред.ст = 5,6. Уточним полученное значение передаточного отношения клиноременной передачи: Uкл.рем.ст. = Uпр / Uред.ст. = 18 / 5,6 = 3,2
Определим значения мощности на каждом из валов привода конвейера.
Мощность на выходном валу электродвигателя (КВТ) определяется по формуле (9).
Ртреб.эл. = Ррем1 = 8,25 КВТ (9)
Мощность на входном валу редуктора (КВТ) определяется по формуле (10).
Р1ред. = Р2рем. = Ртреб. • hкл.рем. (10)
Подставляя значения в формулу (10) имеем: Р1ред. = Р2рем. = 8,25 • 0,95 = 7,8 КВТ
Мощность на выходном валу редуктора (КВТ) определяется по формуле (11).
Р2ред. = Р1ред. • hред. (11)
Подставляя значения в формулу (11) имеем: Р2ред. = 7,8 • 0,98 = 7,7 КВТ
Мощность на валу барабана определена ранее по формуле (1) и равна: РБ = 8,25 КВТ
Определяем частоту вращения на каждом из валов редуктора. nэл = n1рем. = 1447,5 мин -1
Частота вращения на входном валу редуктора (мин -1) определяется по формуле (12). n1ред = n2рем. = nэл. / Uкл.рем.ст. (12)
Подставляя значения в формулу (12) имеем: n1ред = 1447,5 / 3,2 = 452 мин -1
Частота вращения на выходном валу редуктора (мин -1) определяется по формуле (13). n2ред. = n1ред. / Uред.ст. (13)
Подставляя значения в формулу (13) имеем: n2ред. = 452 / 5,6 = 81мин -1
