Кинематический и силовой расчёт привода ленточного конвейера. Подбор электродвигателя. Определение общего передаточного отношения привода

Новосибирская Государственная Академия Водного Транспорта

Кафедра “ТММ и ДМ”

ПРИВОД ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА

Пояснительная записка

ДМ КП 44.06.00.00 ПЗ

        Студент:  Группа ЭТ-32

П

Руководитель проекта:

И

2006 г.

ДМ КП 44.06.00.00 ПЗ.

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб.

П

Привод ленточного конвейера

Пояснительная записка

Лит.

Лист

Листов

Пров.

И

у

2

21

НГАВТ 2006г.

Группа ЭТ-32

Н.контр.

Утв.

СОДЕРЖАНИЕ

Техническое задание

Введение

1 Кинематический и силовой расчёт привода                                       

1.1 Подбор электродвигателя                                                               

1.2 Определение общего передаточного отношения привода          

1.3 Определение частот вращения и вращающих моментов на валах редуктора                                                                                    

2 Расчет червячной передачи                                       

2.1 Выбор материала и термообработки колеса и шестерни цилиндрической передачи                                                                                                          

2.2 Определение межосевого расстояния                                         

2.3 Основные геометрические параметры передачи                       

2.4 Силы, действующие в зацеплении

2.5 Проверочный расчет на изгиб

2.6 КПД червячной передачи и тепловой расчет                                                                    

3 Эскизное проектирование                                                                  

3.1 Проектные расчеты валов                                                            

3.1.1 Проектный расчёт быстроходного вала                             

3.1.2 Проектный расчёт тихоходного вала                                     

3.2 Проверочный расчет тихоходного вала на усталостную прочность

    3.3 Подбор подшипников качения по динамической и статической грузоподъемности                                                                                        

4 Расчет шпоночных соединений на смятие                                                 

    5 Расчет винтового соединения                                                            

    6 Расчет муфты                                                                                       

    7 Технико-экономические показатели                                                

      7.1 Степень стандартизации редуктора                                            

      7.2 Весовой показатель редуктора                                                  

    8 Литература                                                                                         

ДМ КП 44.06.00.00 ПЗ.

Лист

2

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

ВВЕДЕНИЕ

Целью курсового проектирования является расчёт и конструирование привода ленточного конвейера:

-    электродвигателя

-  одноступенчатого червячного редуктора

-  соединительно - предохранительных муфт

-  рамы

-  ременной передачи

ДМ КП 44.06.00.00 ПЗ.

Лист

3

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

1 Кинематический и силовой расчёт привода

Целью кинематического и силового расчета является определение мощности электродвигателя и его подбор, определение общего передаточного отношения привода и определение частот вращения, вращающих моментов на валах редуктора. Исходные данные: кинематическая схема, F - окружное усилие на ленточных барабанах, V – скорость выбирания ленты, D – диаметр ленточных барабанов.

1.1  Подбор электродвигателя

Мощность на выходном валу (), кВт, определяем по формуле:

, где F – окружное усилие на канатных барабанах, кН;

V – скорость выбирания канатов, м/с;

.

Необходимая мощность двигателя находится по формуле

, где  - общий КПД привода.

При заданной кинематической схеме привода  определяется по формуле

    где,

 - КПД червячной передачи при однозаходном червяке,

 - КПД муфты,

 - КПД подшипников качения,

,

.

Частота вращения приводного вала (), мин^-1 при задании скорости исполнительного механизма определяется по формуле

где V – скорость выбирания канатов, м/с;

D – диаметр канатных барабанов, мм;

 об/мин.

Требуемая частота вращения вала электродвигателя рассчитывается по формуле

;

где  частота вращения приводного вала,

 - передаточное число червячной передачи,

, об/мин.

Выбираем электродвигатель 100L6/950 об/мин, 2,2 кВт

ДМ КП 44.06.00.00 ПЗ.

Лист

4

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

1.2  Уточнение передаточных чисел привода

После выбора n определяем общее передаточное число привода

1.3  Определение вращающих моментов на валах привода

Вычисляем частоты вращения и вращающие моменты на валах передачи.

Крутящий момент на первичном валу , (Н ·м)

Н.м

Крутящий момент на вторичном валу

 Н.м

2  Расчет червячной передачи

2.1  Расчет перегрузок и  время работы привода

Срок службы лебедки L=5, лет

Коэффициент годового использования   

Коэффициент суточного использования   

Ресурс привода t, час:

ДМ КП 44.06.00.00 ПЗ.

Лист

5

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

2.2  Определение межосевого расстояния

Передаточное число пары U=46,5;

Крутящий момент на валу червячного колеса Т₃ =791,1

Коэффициент диаметра червяка q=12,5

Коэффициент неравномерности нагрузки

Коэффициент динамической нагрузки

Число заходов червяка

Число зубьев червячного колеса

Z=46,5>Zmin=28

Ориентировочное значение скорости скольжения

Допускаемые контактные напряжения для зубьев колеса, МПа

Межосевое расстояние, мм

2.3  Основные геометрические параметры передачи

Модуль зубьев, мм

По СТ СЭВ 267-76 принимаем m=5мм

Делительный диаметр червяка, мм

Угол подъема резьбы червяка

Окружная скорость червяка, м/с

ДМ КП 44.06.00.00 ПЗ.

Лист

6

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Угол подъема резьбы червяка :

Окружная скорость червяка V₁, м/с:

Скорость скольжения V_s, м/с:

Делительный диаметр червяка, мм

Диаметр вершин червяка, мм

Диаметр впадин червяка, мм

Делительный диаметр червячного колеса, мм

Диаметр вершин червячного колеса, мм

Диаметр впадин червячного колеса, мм

Уточненное значение межосевого расстояния, мм

Длинна нарезной части червяка, мм

Наружный диаметр червячного колеса, мм

Ширина червячного колеса, мм

Окружная скорость червячного колеса, м/с

Степень точности передачи 9 по СТ СЭВ 311-76

2.4 Силы, действующие в зацеплении

Окружная сила червяка и осевая сила колеса, Н

Окружная сила колеса и осевая сила червяка, Н

Радиальная сила, Н

ДМ КП 44.06.00.00 ПЗ.

Лист

7

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

2.5  Проверочный расчет на изгиб

Эквивалентное число зубьев колеса

Коэффициент учитывающий форму зуба колеса

Коэффициент неравномерности нагрузки

Коэффициент динамической нагрузки

Удельная расчетная окружная сила, Н/мм

Модуль в нормальном сечении, мм

Расчетное напряжение, МПа

Допускаемые напряжения изгиба, МПа

Вязкость смазки

 при t=50° С

Способ смазки: окунанием; Сорт масла: Автотракторное АК-15, ГОСТ 1862-63٭

2.6 КПД червячной передачи и тепловой расчет

Приведенный угол трения , град

КПД червячной передачи

Мощность на червяке, кВт

Количество тепла выделяющегося в передаче, ккал/ч

Коэффициент теплоотдачи, ккал/м²·ч·град

Температура масла в редукторе, °С

Температура окружающей среды, °С

Поверхность охлаждения, м²

Количество отдаваемого тепла, ккал/ч

Условие достаточности естественного охлаждения  выполняется

ДМ КП 44.06.00.00 ПЗ.

Лист

8

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

                                                 3 Эскизное проектирование

При эскизном проектировании определяются расположения деталей передачи, расстояния между ними, ориентировочные диаметры ступеней валов, выбираются типы подшипников и схемы их установки.

3.1 Проектные расчеты валов 

Проектный расчет вала выполняется по напряжениям кручения (касательным), то есть при этом не учитываются напряжения изгиба, концентрация напряжений и их цикличность. Поэтому для компенсации приближенности этого метода расчета допускаемые напряжения на кручение принимаются заниженными [t]_кр = 10 ¸ 20 МПа. При этом меньшие значения принимаются для быстроходных валов, большие – для тихоходных.

Редукторный вал имеет ступенчатую форму, которая обеспечивает удобство монтажа, возможность осевой фиксации расположенных на валу деталей и приближает его по форме к брусу равного сопротивления. Количество и размеры ступеней зависят от количества и размеров установленных на вал деталей. Проектный расчет ставит целью определить ориентировочно геометрические размеры каждой i-той ступени вала: диаметр d_i и длину l_i.

Переходный участок вала между двумя смежными ступенями разных диаметров может быть выполнен галтелью постоянного радиуса или канавкой для выхода шлифовального круга. Шлифуется посадочная поверхность вала в местах установки подшипников для получения требуемой стандартом шероховатости.

3.1.1 Проектный расчёт быстроходного вала

Первая ступень вала (под полумуфту)

Диаметр выходного конца быстроходного вала, мм

Согласуя диаметр выходного конца вала с диаметром вала электродвигателя, принимаем d₁=20.

Длина выходного конца вала, мм

l₁ = (0,8 ¸ 2,5)´d₁

l₁ = (0,8 ¸ 2,5)´22 = 17,6 ¸ 55

Длина согласуется с ГОСТ 12080-86.

l₁ = 40

Вторая (четвёртая) ступень вала (под уплотнение крышки с отверстием, под подшипники)

Диаметр второй (четвёртой) ступени вала, мм

d₂ = d₄ = d₁ + 2´t

где t – высота буртика, мм

t = 2

d₂ = 24 + 2´2 = 26

Согласовывается с номинальным диаметром манжетного уплотнения.

d₂ = d₄ = 30

ДМ КП 44.06.00.00 ПЗ.

Лист

9

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Длина второй (четвёртой) ступени вала, мм

l₂ » 1,5d₂

l₂ » 1,5´25 » 40

Диаметр третьей ступени вала , мм

d₃ = d₄ + 3,2r

где r – координата фаски подшипника

d₃ = 30 + 3,2´2 = 36,4

3.1.2 Проектный расчёт тихоходного вала

Первая ступень вала

Диаметр выходного конца быстроходного вала, мм

Принимаем d₁=58.

Длина выходного конца вала, мм

l₁ = (0,8 ¸ 2,5)´d₁

l₁ = (0,8 ¸ 2,5)58 = 46.4 ¸ 145

Длина согласуется с ГОСТ 12080-86.

Вторая (четвертая) ступень вала (под подшипник)

Диаметр второй (четвертой) ступени вала, мм

d₂ = d₄ = 70

Длина второй ступени вала, мм

l₂ » 1,25d₂

l₂  » 1,25´64 » 80

Диаметр третьей ступени вала (под колесо), мм

d₃ = 74,5

Длина третьей ступени вала равна длине ступицы, мм

l₃ = l_ст =100

где l_ст – длина ступицы

ДМ КП 44.06.00.00 ПЗ.

Лист

10

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

    Диаметр четвертой ступени вала, мм

d₅ = (1,07 ¸ 1,1)d₃

d₅ = (1,07 ¸ 1,1) ´ 50 = 80

Длина пятой ступени вала, мм

l₅ = 8 ¸ 10

3.2 Проверочный расчёт тихоходного вала на усталостную прочность

Выбирается расчетная схема, определяются реакции опор, строятся эпюры изгибающих и крутящих моментов.

Расчетная схема тихоходного вала показана на рисунке а

ДМ КП 44.06.00.00 ПЗ.

Лист

11

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Рассчитываем нагрузки

Полная мощность снимаемая с барабанов

Общая угловая скорость выходного вала

Угловая скорость выходного вала

Крутящий момент на колесе

Окружная сила на колесе

Радиальная сила

Крутящий момент на червяке

Осевая сила колеса

Крутящий момент на барабанах (муфтах)

Окружная сила муфты

Приводим силы, приложенные к делительной окружности колеса, к валу и получаем расчетную схему вала -(рис б).

Крутящий момент от силы

Расчленяем нагрузку, действующую на вал.

Рассматриваем силы, вызывающие изгиб вала в плоскости XY – (рис в).

Рассматриваем реакции опор:

Проверка:

ДМ КП 44.06.00.00 ПЗ.

Лист

12

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Строим эпюру изгибающих моментов  - (рис. г)

Рассмотрим силы вызывающие изгиб вала в плоскости