Энергетический и кинематический расчет привода ленточного конвейера. Передаточное число привода и его ступеней

Задание

Спроектировать к ленточному конвейеру.

Разработать:

а) общий вид привода б) редуктор в) рабочие чертежи деталей

Схема привода

По заданию также дано:

P  =  3 кВт – мощность на выходном валу.

n  = 120 мин^-1 – число оборотов на выходном валу.

Lr = 6 лет

К  

К

1 Энергетический и кинематический расчет привода

определяем КПД привода.

где:     η_м– КПД муфты

η_цп– КПД цилиндрической передачи

η_пп– КПД подшипниковой пары

η_кп– КПД конической передачи

требуемая мощность двигателя и частота

выбираем трёхфазный асинхронный  двигатель  112МВ6/950 мощностью  4 кВт; частотой вращения 950 об/мин

Определяем передаточное число привода и его ступеней.

где:     n_дв – частота вращения двигателя, мин^-1

распределив общее передаточное число принимаем:

u_рп=2 – передаточное число открытой цилиндрической передачи

u_кп=4 – передаточное число конической передачи определим фактическое передаточное число

u_ф = u_рп· u_кп,  u_ф=2 ·4 =8

определяем частоты вращения на валах привода, мин-1

определяем угловую скорость на  валах привода, рад/с

определяем крутящие моменты на валах привода, Н·м

Т₁ = Т_дв·η_м·η_пп,          Т₁ =40,23·0,98·0,99 =39,03

Т₂ = Т₁·η_кп·η_пп·u_кп,    Т₃ = 39,03·0,96·0,99·4 =148,38

Т₃= Т₂·η_цп·η_пп·u_цп,       Т₂ = 148,38·0,93·2 = 273,23

4. Предварительный расчёт валов

Вал 1

 - принимаем исходя из конструктивных размеров муфты

d_п = d+2t= 17+2·3 =23  мм – диаметр под подшипник                                                             где:     t – высота заплечика

t =3

предварительно выбираем подшипник шариковый радиальный однорядный средней серии диаметров внутреннего кольца 25

d_бп = d_п + 3r = 25+3·1,5 = 29.5 мм – диаметр буртика где:     r = 1,5 – фаска подшипника

f =1,5  

Вал 2

Принимаем стандартное значение  d₃ = 28 мм

d_п = d₃ + 2·t = 28+2·3=34мм – диаметр вала под подшипник где:     t – высота заплечика

t =3

предварительно выбираем подшипник шариковый радиальный однорядный средней серии с диаметром внутреннего кольца 35

d_{п =}35

d_к = d_п+3r = 35+3·1,5 = 39,5 мм – диаметр под колесо    d_к=40мм где:     r – фаска подшипника        

r =1,5

5  Подбор шпоночных соединений

Для крепления колес выбираем шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов, длины по ГОСТ 23360-78. Материал шпонок - сталь 45 нормализованная.

Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице [dсмятия]=100...120 МПа, допускаемые напряжения на срез для призматических и сегментных шпонок [tсреза]=60...90 Н/

входной вал

выбираем шпонку 5х5х30 ГОСТ 23360-78

b=5    h=5       l=30     T1=39,03     d=17 мм

 - напряжения смятия шпонки

- напряжения среза выбранная шпонка выдержит напряжения смятия и среза.

Вал 2

Под колесом:

выбираем шпонку 10х8х25 ГОСТ 23360-78

b=12    h=8     l=25     T2= 148,38   d=40

 - напряжения смятия шпонки

- напряжения среза

Выходной конец вала

выбираем шпонку 6х6х35 ГОСТ 23360-78

b=8    h=7     l=35     T2=148,38    d=28

 - напряжения смятия шпонки

- напряжения среза

6    Расчет валов. Выбор подшипников.

6.1 Определение реакций в опорах (вал шестерня)

F_a = 7418.4 Н – осевая сила на колесе

F_r = 1,659·10³ Н – радиальная сила

F_t = 1,711·10³ Н – окружная сила

– опорная сила, действующая на конец вала

Вертикальная плоскость

Проверка: -R_by+Fr-Ray+Fop = 0 – условие выполняется

Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y

M_y1=0

M_y2 =0; M_y3 = -47.39 Н·м

M_y4 = -Rby·l2= -54.71 Н·м

Горизонтальная плоскость

проверка:       -R_ax-F_t+R_bx = 0           - условие выполняется

строим эпюру в характерных сечениях

M_x1 = 0;

M_x2=0;

M_x3 = -Ft·l₁₂ = -59.88 Н·м

M_x4= -Rbx·l₂₃ = 0 Н·м

Эпюра крутящих моментов

Определяем радиальные реакции

Определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях

6.3 Определим реакции в подшипниках тихоходного вала

Составим уравнение моментов  относительно точки В (плоскость YOZ)

Составим уравнение моментов  относительно точки A(плоскость YOZ)

Проверка

Реакции найдены правильно.

Составим уравнение моментов  относительно точки В (плоскость ХOZ)

F_op = 3035.89 H

Составим уравнение моментов  относительно точки A(плоскость ХOZ)

Проверка

Реакции найдены правильно.

Строим эпюру изгибающих моментов вал-шестерни.

- Относительно оси У

М_у1=0; М_у2=-R_ax*l₁₂=-171,53 Hм; М_у3=-F_ор*l₃₄=-394,66 Нм; М_у4=0; Относительно оси Х

М_х1=0; М_х2=R_aу*l₁₂=63,45 Hм; М_х2=R_BY*l₂₃=-104,43 Нм; М_х3=0; М_х4=0;

- Относительно оси Z

M_z=1173,14 Hм

Реакции в подшипниках

8. Расчет элементов корпуса редуктора.

Корпус и крышку редуктора изготавливается литьем из серого чугуна.

5.1 Толщина стенки корпуса =8мм

Принимаем а=10мм

r=0,5·δ = 0,5·8 =4 мм – внутренние радиусы скругления корпуса редуктора.

R=1,5·δ = 1,5·7 =11 мм  -внешние радиуса корпуса редуктора

 - диаметр фундаментных болтов принимаем d=10 мм

h=d=10 мм – толщина фундаментных лап.

Крепление крышки корпуса

принимаем d₁= 6 мм

l=12·d₁ = 72 мм – расстояние между болтами

9 Выбор муфты.

Так как диаметр выходного вала электродвигателя d=17 мм, то подбираем муфту с таким размером. Муфта 63–1–17 –1–У2 ГОСТ 20884 – 82.

Такая муфта рассчитана на номинальный крутящий момент Т=63Нм и на число оборотов n не более 3000 об/мин. Условия эксплуатации Т=40,23Нм и число оборотов n=950