Расчет привода цепного конвейера (окружное усилие на барабане - 15 кН, скорость конвейера - 0,2 м/с, срок службы конвейера - 2500 ч)

Страницы работы

Фрагмент текста работы

                                      Министерство  образования  и  науки  РФ       

                    Архангельский  государственный  технический  университет                                                                    

                    Кафедра  прикладной  механики  и  основ  конструирования

Курсовой  проект

                                  По  дисциплине:  «Детали  машин»

                                     На  тему:  «Расчет привода  цепного конвейера»

                                                 Пояснительная  записка

                                                     11.6.01.01.00.П.З.

                                       Студент:

                                      Руководитель: 

                                              Оценка  проекта:           

Архангельск

2006

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Реферат ……………….……………………………………………………………...…………4

1. Энергетический  расчет  привода ………………………………………………………..… .6

2. Кинематический  расчет  привода ………………………………………………………….. 7

3. Выбор редуктора………………………………………………………………………………8 

4. Расчет цепной передачи……………………………………………………………...……...10

5. Расчет звездочки цепных передач…………………………………………………………..12

6. Расчет червячной передачи ………………………………………………………………..  14

7. Расчет  и конструирование валов…………………………………………………………...17

8. Подбор подшипников  качения  по  динамической  грузоподъемности …………………?

9. Подбор соединительной муфты……………………………………………………………..?      

10.Выбор и проверка шпонок.  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .

11. Список  использованной  литературы .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 

Введение

Задачей курсового проекта является изучение конструкций, основ расчета и конструирования деталей и сборочных единиц общего назначения.  

Курсовой  проект  состоит  из  расчетно-пояснительной  записки  и  графической  части.

Графическая  часть  включает  в  себя  сборочный  чертеж  привода  транспортера  на  формате  А1,   спецификацию  к  этому  чертежу  и  рабочие  чертежи  деталей  транспортера.

Расчетно-пояснительная  записка  включает  8  рисунков,  6  источников и  перечень  литературы.

В  записке  произведены  следующие  расчеты:

1-кинематический  расчет  привода;

2-энергетический  расчет  привода;

3-расчет  червячной передачи;

4-расчет  валов  на  прочность;

5-подбор  соединительных муфт;

6-подбор  подшипников  качения  по  динамической  грузоподъемности;

7-подбор шпонок.

Результаты расчетов проиллюстрированы эскизами проектируемых или выбираемых стандартных изделий и узлов, схемами действия сил.

Рис.1  Кинематическая схема привода.

1.  Электродвигатель;

  1. Муфта упругого типа;
  2. Червячный редуктор;
  3. Цепная передача;
  4. Цепной конвейер двухветвевой.

Исходные данные:

Окружное  усилие  на  барабане -  F = 15 кН;

Скорость  конвейера  - V = 0,2 м/с;

Шаг цепи  - t = 80 мм ;

Число зубьев звездочки – z = 8;

Срок  службы  конвейера  - 2500  часов.

1. Энергетический  расчет  привода

             1.1  Определяем   мощность  на  валу  конвейера.

Pр.в. = F * V ,

где  F – окружное  усилие  на  барабане,  кН;

V – окружная скорость,  м/c

Рр.в. = 2*15*0,2 = 6  кВт

1.2  Определяем  общий  КПД  привода.

hобщ  = hц * hч. * hп. к.* hм ,                      табл.   4 [ 1 ]

где     hц  - КПД  цепной передачи,             0,96;

hч. - КПД червячной передачи         0,95;

hп. к. - КПД подшипника качения      0,99;

hм – КПД муфты                                0,98;

hобщ=0,96*0,95*0,98*0,99 2 =0,88

1.3  Потребная мощность привода.

Рпр= Рр.в. / hобщ = 6/0,88=6,82  кВт

1.4  Подбор стандартной мощности электродвигателя по  приложению  1 [ 1 ]

Рэ ≥ Рпр

Назначим Рэл. = 7,5 кВт;          n= 970  об/ мин;         №   4А13M6

Рис.2

Эскиз электродвигателя марки 4А13М6. (Исполнение закрытое обдуваемое)

Таблица 1.

Основные размеры электродвигателя, мм

l1

l10

l30

l31

d1

d10

d30

b1

b10

h

h1

h5

h10

h31

80

178

530

89

38

12

260

10

216

132

8

41

13

350

l0=l10+4d10=178+4*12=226 мм

b0=b10+5d10=216+5*12=276 мм

b2=b10-5d10=216-5*12=156 мм

2. Кинематический расчет привода.

2.1  Определяем  частоту  вращения  рабочего  вала  конвейера.

V = П * D *  n р.в.  / 60

n р.в.= (60 *V / t * z)*10 -3= (60 * 0,2  / 80*8)*10-3 = 18,75  об/мин.

   2.2  Определяем  общее  передаточное  число.

Uп.р. =  n э / n р.в. =970/18,75 = 51,73

Uред = 20

2.3  Производим  разбивку  общего  передаточного  числа  по  ступеням  отдельных  передач

По таблице [3] назначаем передаточное  число  Uред  = 20 ,тогда

передаточное число ременной передачи

U цеп = Uп.р. / Uред  = 51,73 / 20 = 2,6

2.4  Определяем  частоту  соответствующих вращения  валов.

n 1 = n эл= 970  об/мин.

n 2 = n 1 / U ред. = 970 /20=48,5 об/мин.

n 3 = n 2 / Uцеп.  =48,5 / 2,6 = 18,65  об/мин.

Определяем отклонения  ∆=(n3-n)/n3  *100% ≤ 4 %

∆=(18,75  -18,65  )/ 18,75  *100%=0,5 % ,

0,5 %≤ 4 %

2.5  Определяем  угловые скорости  на  валах привода.

 


W1 = П * n 1 / 30 = 3,14 * 970 / 30 = 101,52 с

W2 = П * n 2 / 30 = 3,14 * 48,5 / 30 = 5,1 с

W3 = П * n 3 / 30 = 3,14 * 18,65/ 30 = 2 с

2.6  Определяем расчётные мощности  на  валах  привода.

Рэ = 7,5 кВт.

Р1  = Рэ * hм. = 7,5*0,98=7,35 кВт,

где hм.– потери мощности  в муфте.

Р2 = Р1 *hч.. = 7,35*0,95 = 6,98 кВт.

Р32*hп. к   * hц =6,56

2.7Определяем  крутящий  момент  на  валах привода.

Т1 = Р1 * 10 / W1 = 7,35 * 10 / 101,52 = 72,4 Н*м

Т2 = Р2 * 10 / W2 = 6,98 * 10 / 5,1= 1368,6 Н*м

Т3 = Р3 * 10 / W3 = 6,56 * 10 / 2 = 3280 Н*м

3. Выбор редуктора

Выбор редуктора осуществляется про передаточному числу и крутящему моменту на тихоходном валу.

Uред= 20  

Ттих= 1368 Н*м

Выбираем редуктор цилиндрический Ч-160-20-56-ЗУ

Эскиз редуктора представлен на рисунке 3.

Основные параметры редуктора сведем в таблицу 2.

Основные параметры червячного редуктора

Таблица 2

Типоразмер

Редуктора

Передаточное

отношение

Номинальный крутящий момент на тихоходном валу, Н*м

КПД

Масса

Ч-160

20

1320

0,85

156

Рис.3 Эскиз редуктора.

4. Расчет цепной передачи.

Р1

Р2

n1

n2

ω1

ω2

T1

T2

Uцеп.

6,98

6,56

48,5

18,65

5,1

2

1368,6

3280

2,6

Определяем:

4.1 Шаг цепи.

 =2,8мм

Кэ=К1*К2*К3*К4  = 1*1*1,5*1,25=1,875

 

Шаг цепи округляется до стандартного значения. Принимаем  44,45мм.   

 

Назначаем цепь 2ПР-44,45-344

d0=12,7 мм  ;  В=37,1 мм  ; Fp=344,8 кН ; q=141,1 Н.

4.2 Число зубьев ведущей звездочки.

Z1=29-2u=29-2*2,6=23,8

Z1 – округляется до целого нечетного числа

Принимаем  Z1 =25

4.3 Число зубьев ведомой звездочки.

Z2= Z1 *u=25*2,6=65

4.4 Линейная скорость цепи.

 м/с

4.5 Окружная сила.

 Н

 

4.6 Центробежная сила.

 Н

4.7 Межосевое расстояние.

 мм

4.8 Натяжение от провисания цепи.

 Н

4.9 Динамическая нагрузка, обусловленная неравномерностью скорости цепи.

Н

4.10 Натяжение ведущей ветви цепи.

 Н

4.11 Фактический коэффициент запаса прочности.

4.12 Фактическое давление в шарнире.

 МПа

4.13 Число звеньев в цепи.

 

Округляются до целого четного числа, т. к. при этом отпадает необходимость в использовании переходных звеньев, которые по прочности уступают основным.

Zзв=126

4.15 Фактическое межосевое расстояние.

                                                                                                                                                                                                                                                         

4.16 Фактическое число ударов цепи в секунду.

 с-1

4.17 Нагрузка на вал.

 Н

Вывод: выбранная приводная роликовая цепь 2ПР-44,45-344 соответствует всем критериям работоспособности.

5. Расчет звездочки цепных передач.

5.1 Радиус межзубовой впадины для роликовой цепи.

 мм

5.2 Диаметр делительной окружности.

где t- шаг цепи;

z-число зубьев звездочки

 мм

 мм

5.3 Диаметр окружности выступов.

где К-коэффициент высоты зуба, принимается по таблице в зависимости от характеристики зацепления λ. Для роликовых цепей λ=t/dв.

λ=40,47/25,4=1,59

Принимаем К=0,532   

 

 мм

 мм

5.4 Диаметр окружности впадин.

 мм

 мм

5.5 Наибольший диаметр обода.

где h- ширина внутренней пластины.

Принимаем h=42,4 мм.

 мм

 мм

5.6 Ширина венца однорядной звездочки.

В0=0,93*Ввн -0,15

где Ввн- расстояние между внутренними пластинами цепи

В0=0,93*25,4-0,15=23,47 мм

5.7 Ширина венца многорядной звездочки.

Вм= В0(n/-1)А/

где n/ - число рядов цепи;

А/ - расстояние между осями смежных рядов многорядной цепи.

n=2 ; А/= 48,87 мм.

Вм=23,47+(2-1)*48,87=72,34 мм

5.8 Радиус закругления боковой поверхности зуба.

R=1,7*d1=1,7*25,4=43,18 мм

5.9 Расстояние от вершины зуба до линии центров дуг закруглений.

 мм

5.10 Толщина обода многорядной звездочки.

 мм

 мм

Рис.4 Эскиз звездочки.

6.  Расчет червячной передачи.

Р1

Р2

n1

n2

ω1

ω2

T1

T2

Uред.

7,35

6,98

970

48,5

101,52

5,1

72,4

1368,6

20

t=2500 часов

Выбор материала червяка и червячного колеса.

6.1  Определяем ориентировочную скорость скольжения винта червяка и зубьев колеса.

 м/с

где d1/- диаметр червяка.

Назначаем материал колеса БрА9ЖЗЛ, отливка в землю.

σв=400 МПа

σт=200 МПа

НВ2=100 МПа

Червяк Сталь 40Х закалка HRC=50 полирование.

6.2  Выбор допускаемых напряжений.

 МПа

107- базовое число циклов контактных напряжений;

NE- приведенное число циклов напряжений.

6.3  Проверяем на изгибную выносливость.

 МПа

где σт, σв – предел текучести и предел прочности при растяжении;

KFL –коэффициент долговечности при расчете на изгиб;

 

6.4  Определяем межосевое расстояние.

 мм где z2 – число зубьев червячного колеса, z2 =U*z1;

U – передаточное число;

                            z1- число витков червяка; принимаем z1=2, т.к. U=16…31,5;

q – коэффициент диаметра червяка; принимаем q =10;

 Т2 – крутящий момент на валу червячного колеса, Н*м;

Кнв- коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий.

aω=160 мм

6.5 Модуль зацепления.

 мм

Модуль округляют до стандартного m=6,3 мм.

6.5 Определяем коэффициент смещения инструмента.

Значение коэффициента смещения должно находиться в пределах -1≤х≤1.

6.6 Фактическое передаточное число.

6.7 Определяем размеры червяка и червячного колеса.

 мм

мм

6.8 Начальный диаметр червяка.

мм

6.9 Диаметры выступов червяка и червячного колеса.

мм

мм

6.10 Диаметры впадин.

мм

мм

Наибольший диаметр червячного колеса (округляют до целого числа):

мм

6.11 Находим длину червяка.

мм

b1=112 мм.

6.12 Находим ширину венца червячного колеса.

мм

b2=56 мм.

6.13 Делительный угол подъема витков червяка.

6.14 Определяем окружную скорость червяка и червячного колеса.

м/с

м/с

6.15 Скорость скольжения.

м/с

6.16 По полученному значению скорости назначаем степень точности передачи.

Назначаем 8-й класс точности изготовления передач.

6.17 Определяем КПД передач.

%

где ρ – приведенный угол трения.

6.18 Определяем фактический вращающий момент на червяке  с учетом фактического КПД передач.

 Н*м

6.20 Силы, действующие в зацеплении.

 Н

 Н

Н

Угол зацепления α равен 200.

6.20 Проверяем передачу на работоспособность.

МПа где Ft2 – окружная сила, действующая на зубья колеса, Н;

КНВкоэффициент неравномерности распределения нагрузки;

при постоянной нагрузке КНВ = 1,0;

                        КНV  - коэффициент динамической нагрузки;

dW1 – начальный диаметр червяка, мм;

d2 – делительный диаметр колеса, мм.

На работоспособность передача готова.

6.21 Проверяем на изгибную выносливость зубьев.

 МПа

где КFB – коэффициент неравномерности распределения нагрузки;

                            KFV коэффициент динамической нагрузки;   

JF2 – коэффициент, учитывающий форму зуба червячного колеса.

6.22 Проверка червяка на жесткость.

 мм4

JПР – приведенный момент инерции в сечении червяка, мм4;

Е – модуль упругости материала червяка, Н/мм2; для стали принимают Е=2,15* 105.

2.23 Тепловой расчет.

где Р1 – мощность на валу червяка, Вт;

t0 – температура окружающей среды, 0С;

                    η – КПД червячной передачи;

                   КТ – коэффициент теплоотдачи, принимаемый в зависимости от интенсивности        циркуляции окружающего редуктор воздуха равным 10…17 Вт/(м2 * 0С);

S – площадь поверхности охлаждения корпуса редуктора, м2.

S=0,89 м2

 0С

7. Расчет  и конструирование валов.

9. Подбор соединительной муфты.

Выписываем диаметры соединительных валов.

dэ=38 мм – цилиндрический конец;

dвх=40 мм – конический конец.

Определяем крутящий момент

Тр = Кр × Т ≤ [Т], где  Т – крутящий момент, передаваемый валами, Н × м;

Кр – коэффициент режима работы, Кр = 1,5;

[T] – номинальный крутящий момент, Н × м, который может передать муфта

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Детали машин
Тип:
Курсовые работы
Размер файла:
430 Kb
Скачали:
0