Проектирование и расчёт привода ленточного конвейера

Задание.

Спроектировать привод к ленточному конвейеру. Мощность на ведомом валу редуктора P₃ и угловая скорость вращения вала  . Представить расчетно-пояснительную записку с полным расчетом привода и два листа чертежей.

 

Р_З = 10 кВт;

ω_З = 3П=9,42 рад/с.

Задание для муфты: фланцевая муфта болты поставлены без зазора.

1.Полный расчет привода с выбором электродвигателя по ГОСТ определить мощность, угловую скорость, число оборотов, крутящий момент на каждом валу привода, общее передаточное отношение привода и разбивка его по ступеням.          

По исходным данным прежде всего определяем мощность на ведущем валу привода по формуле:

 [1]     (1),

где η – КПД привода.

Коэффициент полезного действия определяется по формуле:

 [1]   (2),

где η₁ – КПД первой передачи, η₂ – КПД второй передачи.

В редукторе используется две зубчатых передачи в масляной ванне. Из справочных данных определяем КПД с учетом потерь в подшипниках каждой передачи:

η₁ = 0,96 – КПД первой передачи, [1,т.3]

η₂ = 0,97 – КПД второй передачи

По формуле (2) определим общий коэффициент полезного действия для редуктора:

η  = 0,96 * 0,97 = 0,93.

Полученный результат подставим в формулу (1) и определим мощность на ведущем валу:

.

Определим тип двигателя по ГОСТ [1,т.4]. Выбранный двигатель должен удовлетворять  следующее условие:

          (3).

В данной работе будет использоваться двигатель марки АО 2 – 62 – 6, со следующими характеристиками:

Р_ДВ = 13 кВт – условие (3) выполняется;

n = 960 об/мин;

d = 42 мм – диаметр вала;

l = 110 мм – длина вала.

[1,т.6]

2  Расчёт привода.

Ведущий вал привода соединяется с валом электродвигателя посредством муфты и, следовательно угловая скорость ведущего привода ω₁ – равняется угловой скорости вала двигателя ω_ДВ.

      (4).

По формуле (4) определим: .

Передаточное число U редуктора определяется сотношение угловой скорости ведущего привода к заданной угловой скорости:

           (5).

Из формулы (5) определим числовое значение U:

 округляем полученный результат .

Далее производим разбивку передаточного числа на отдельные передачи:

U₁ = 2,8 – передаточное число первой передачи;

U₁ = 4 – передаточное число второй передачи.   [2.т5.6]

Так как расчёт системы ведётся от электродвигателя, то Р, ω, n, Т для отдельных валов привода определяются следующим образом:

Для первого вала:

Мощность Р₁ = 13 кВт;

Угловая скорость ω₁ = 100,48(рад/с;

Момент Т₁ определяется по формуле:.

Для второго вала:

Мощность определяется:;

Угловая скорость равна: ;

Момент ;

Число оборотов на втором валу равно: .

Для третьего вала:

Мощность определяется:;

Угловая скорость равна: ;

Момент ;

Число оборотов на третьем валу равно: .

3  Расчёт муфты.

Определим расчётный момент муфты:

     (6);

где Т₁ – вращающий момент; К_Р – коэффициент режима работы (это табличное значение в нашем случае К_Р = 1,25).

Подставим числовые значения в формулу (5): .

Запишем параметры муфты:

[Тр], Н*м	Д0, мм	l, мм	L, мм	dст, мм	D, мм	в, мм	z	марка
250	110	82	170	80	140	20	4	М12

                                                                                                                   [2, с.49]

[Т_р] – допускаемый расчетный момент;

Д₀ – диаметр окружности, на которой расположены болты;

l – длина полумуфты;

L – длина муфты;

d_ст – диаметр ступицы;

D – наружный диаметр муфты;

z – количество болтов

       Расчёт муфты  (болты на срез):

        (7);

где  = 52 МПа.

мм²

.

где

мм²

Болты выполняются из стали СТ3 (σ_т = 210 МПа)

Сечение шпонки:

Подбираем данные из справочника

b = 12,         h = 8 ,                    t₁ = 5 ,                    t₂ = 3,3 ),          l_ш=100          [2.17.1]

              (8);

Ширина  в=12мм

Высота  h=8мм

Глубина паза вала  t₁=5мм

Глубина паза втулки  t₂=3,3мм

Длина шпонки  l_ш=100мм

Расчёт шпонки на смятие.

       (9);

где  = 80 МПа                   

                     Рассчитаем F_сми А_см:

;

.

Подставим числовые значения в формулу (9): .

Полученные результаты удовлетворяют условия (7) и (8), следовательно муфта для данного курсового проекта подобранна верно.

                                4  Расчёт цилиндрической зубчатой передачи.

Для расчёта запишем исходные данные:

Р₁ = 13 (кВт),         Р₂ = 12,48 (кВт),  ω₁ = 100,48 (рад/с),         

ω₂ = 35,8(рад/с),     U₁ =2,8                  Т₁ = 129,4 (Нм),

Т₂ = 347,83 (Нм),    n₁ = 960 (об/мин), n₂ = 342,86 (Нм).

Назначаем материал для зубчатых колёс:

-  для шестерни – сталь 40ХН улучшенная, с твёрдостью 295 НВ, для которой допускается контактное напряжение , допускаемое напряжение при изгибе .

-  для колеса – сталь 40 ХН нормализованная, твёрдостью 250 НВ, для которой , .

Общее допускаемое напряжение в прямозубой цилиндрической передаче составляет .

Определим межосевое расстояние:

          (10);

 К_а – коэффициент прямозубой передачи (К_а = 49,5), [2, с.162]

ψ_ва – коэффициент ширины венца зубчатой передачи (ψ_ва = 0,2),

К_β – коэффициент распределения нагрузки по длине зуба, принимается в зависимости от коэффициента , из справочного материала принимаем К_β = 1,05.

Подставим численные значения в выражение (10):

;

округляем полученный результат до ближайшего целого числа: а = 300 (мм).

Назначаем число зубьев шестерни z₁ = 20, тогда z₂ = z₁ * U₁ = 20*9 = 180.

Так как в редукторе используются прямозубые передачи, то угол β = 0⁰.

Определим модуль зацепления передачи:

.  [1, с.30]

Определяем основные размеры шестерни и колеса.

Диаметры делительных окружностей:

-  для шестерни

-  для колеса

Диаметры выступов зубьев:

-  для шестерни ,

-  для колеса

Диаметры впадин зубьев:

-  для шестерни

-  для колеса

Ширина венца зубчатых колёс:

-  для колеса

-  для шестерни

Определим окружную скорость передачи:

.

Произведём проверочный расчёт передачи на контактную прочность:

                     (11);

где К_а – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями (для прямозубых передач К_а = 1), [2б т.9.12]

К_Z – коэффициент, учитывающий механические свойства зубчатых колёс (для прямозубых передач К_Z = 487).

Подставим числовые значение в выражение (11):

.

Так как , то условие прочности  выполняется и следовательно материал для зубчатых колёс подобран верно.

Конструктивные размеры ведомого зубчатого колеса.

-  толщина зубчатого венца

-  толщина диска

-  диаметр вала под зубчатым колесом (где )

,

-  диаметр ступицы колеса

-  длина ступицы колеса

-  размер фаски подвал принимаем n = 3(мм), [2, т.14.7]

-  размер фаски колеса

-  диаметр расположения облегчающих отверстий принимаем

D₀ = 300(мм),

-  диаметр облегчающих отверстий принимаем d₀ = 90(мм).

Список литературы.

1.  Козлова С.Н. Детали машин. Методические указания.  Саратов: Ротапринт СГТУ 1997

2.  Кузьмин А.В. и др. Расчеты деталей машин. Минск: Высшая школа 1986

3.  Устюгов И.И.  Детали машин  М.: Высшая школа 1981

4.  Решетов Д.П.  Детали машин М.: 1968

5.  Мовнин М.С., Израелит А.В., Рабашкин А.Г. Основы технической механики     –Л.: Судостроение, 1969