Привод ленточного транспортера, состоящий из основных рабочих единиц: электродвигателя, муфты, редуктора, барабана, опоры, основания привода

Плоскоременная передача расположена в горизонтальной плоскости, работает с постоянной нагрузкой в запыленном помещении.

Введение

В настоящее время привод машин и механизмов осуществляется в основном электродвигателями переменного тока с частотой вращения 750 до 3000 об/мин. Однако рабочие органы машины в большинстве случаем имеют небольшую частоту вращения n = 20-100 об/мин (барабан, лебедки, ведущий барабан ленточного транспортера и т. д.) или более высокую частоту вращения, чем у электродвигателя.

Для преобразования вращательного движения электродвигателя на вал рабочего органа применяют механические передачи, предназначенные для исполнения целого рода других функций, основными из которых являются:

-  повышение или понижение крутящего момента;

-  изменение траектории или характера движения;

-  регулирование и изменении скорости;

-  предохранение деталей и узлов машин от поломки при перегрузках.

В данном курсовом проекте разрабатывается привод ленточного транспортера, состоящий из основных рабочих единиц: электродвигателя, муфты, редуктора, барабана, опоры, основания привода.

1 Расчет привода

1.1 Определение потребной мощности

 , где N₄ – мощность на выходном валу;

- общий КПД привода:

  ;

- КПД плоскоременной передачи, = 0,97 (табл. 4.1, [1] );

 - КПД зубчатого зацепления с колесом червяка,  = 0,8 ;                  

 - КПД зубчатого зацепления с цилиндрическими колесами, = 0,98;

- КПД учитывающий потери в одной паре подшипников , = 0,99

Тогда

= 0,97  0,8  0,98 0,99 = 0,74;

 =  2,297  кВт .

По приложению 8 [1] выбираем ближайшее к N₁ тип двигателя. принимаем двигатель типа 4А90L2У3 мощностью 2,3 кВт с синхронной частотой вращения n_c = 3000 об/мин.

1.2 Кинематический расчет привода

 ;

Разбиваем передаточное отношение по ступеням привода согласно рекомендациям таблицы 4.1 (1). Принимаем U_рем=2,  U_черв тогда

передаточное число редуктора

 ;                                                            

.

U_рем=U_цил∙ U_черв

Откуда

Что входит в рекомендуемые пределы.

Определяем частоту вращения каждого вала привода

n₁ = 3000 об/мин;

                            

1.3 Расчет мощности на валах

1.4Расчет крутящих моментов

                                                                          

                        

1.5 Расчет ориентировочных диаметров валов

                          

где [] – допускаемое напряжение кручения, [] = 14 10⁶ Па ;

2 Выбор материала

Для того, чтобы спроектировать редуктор недорогой и небольших габаритов, выбираем для колеса и шестерни второй ступени сравнительно недорогую легированную сталь 40Х, которая относится к группе материалов с твердостью НВ   350. По таблице 8.8 [4] назначаем для колеса термообработку: улучшение НВ 230 … 260; = 850 Мпа; =550 Мпа; для шестерни – азотирование поверхности HRC 50…59 при твердости сердцевины HRC 26…30, =1000 Мпа; =800 Мпа.

Для первой ступени (червячной): для колеса назначаем материал Бр АЖ9-4

при  = 200 Мпа, = 400 Мпа; для червяка сталь 40Х, закалка до HRC 54

витки шлифовать и полировать. При этом [] = 300-25V_s.

2.1 Определение допускаемых напряжений

Контактная прочность, а, следовательно, предел контактной выносливости  определяется в основном твердостью рабочих поверхностей зубьев. Для колеса второй ступени:

= 2НВ + 70 = 2  240 + 70 = 550 Мпа.

Для шестерни второй ступени (цилиндрической):

 = 1050 Мпа.

Коэффициент безопасности (таблица 8.9, [4]) для второй ступени определяется: S_H = 1.1; для первой S_H = 1.2.

Число циклов напряжений для колеса второй ступени при С = 1 определяется по формуле

  ,                                                           

где n – частота вращения вала, об/мин;

- срок службы передачи, тыс. ч.

  

По графикам ([4] рисунок 8.40) для колеса первой ступени НВ=245 (среднее) N_н0=1.6 10⁷, для шестерни второй ступени HRC 50…59 ( =550 HB) N_н0=10⁸.

По таблице 8.10 [4] К_НЕ=0,25, так как редуктор работает с постоянной нагрузкой в запыленном помещении.

Эквивалентное число циклов определяется по формуле

                                                    

Для колеса второй ступени

  

Сравнивая  N_HE и N_H0 отмечаем, что для колеса второй ступени N_HE > N_H0. Так как все другие колеса вращаются быстрее, то аналогичным расчетом получим и для них N_HE > N_H0. При этом для всех колес передачи K_HL=1.

Допускаемые контактные напряжения для колеса второй ступени определяем по материалу колеса, как более слабому. По формуле

 ;                                              

  

Для колеса первой ступени [_H]₁=500 Мпа, а для шестерни

 

Допускаемое контактное напряжение для второй ступени определяем по формуле 8.56 [4]

 ;                                       

По таблице 8.9 [4] допускаемые напряжения изгиба для колес обеих ступеней

для шестерни второй ступени:

Определим [] формуле

                                            

где - предел выносливости зубьев по напряжениям изгиба;

К_FC- коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего приложения нагрузки, так как передача не реверсивная К_FC=1 [4];

К_HL- коэффициент долговечности;

S_F- коэффициент безопасности, S_F=1,75 (таблица 8.9).

Предварительно определяем по формуле

N_FE=K_FE                                                                    

и по таблице 8.10 [4] для колеса второй ступени при m=6 и ранее найденных значениях получим

N_FE= 0.3  3.2 10⁷= 0.96 10⁷ > N_FG=4 10⁶.

В этом случае K_FL=1. Аналогично и для всех колес и шестерен получим К_FL=1.

Для обоих колес

   

для шестерни второй ступени

Допускаемые контактные напряжения при кратковременной перегрузке – таблица 8.9 [4]. Предельные контактные напряжения для колес обоих ступеней

для шестерни второй ступени

Предельные напряжения изгиба для обоих колес

для шестерни второй ступени

2.2 Расчет второй ступени

Вначале рассчитываем вторую прямозубую пару, как более нагруженную и в основном определяющую габариты редуктора. Предварительный расчет выполним по формуле:

                                    

где U_T- передаточное отношение второй ступени, U_T=3.35;

Е_пр- приведенный модуль упругости;

-коэффициент ширины колеса относительно межосевого расстояния;

Т₂- крутящий момент на ведомом валу;

- коэффициент ширины шестерни относительно контактных напряжений.

Условимся обозначать здесь и далее предварительно выбранные или рассчитанные параметры дополнительным индексом- штрихом.

По рекомендации [4], согласно таблице 8.4 принимаем  При этом по формуле

                                                       

где - коэффициент ширины шестерни относительно диаметра.

и по графику рисунка 8.15 [4] находим

Далее по формуле 8.3 [4] находим Е_пр=2.1 10⁵ Мпа. Ранее было найдено = 500 Мпа и Т₄=452 Н м.

В результате получаем

 

Находим b_w- ширину колеса второй ступени

                                                                 По таблице 8.5 [4] принимаем и находим модуль по формуле

                                                        

Суммарное число зубьев

                                                                          

  

Число зубьев шестерни

Принимаем z₁ = 36 > z_min = 17.

Число зубьев колеса

Z₂ = - z₁ = 200 – 39 = 161

Фактическое передаточное число

U₂ =

При этом

Делительные диаметры шестерни и колеса                          

d₁ = z₁ m =  78 мм;                                                                       

d₂ = z₂ m =  322 мм.                                                                     

Выполняем проверочный расчет на усталость по контактным напряжениям 

Предварительно определяем

                                                        

Окружная скорость

                             

По таблице 8.2 [4] назначаем девятую степень точности. По таблице 8.3 [4] K_HV=1,32. Ранее было найдено . При этом K_H=1,49.

По формуле (26), учитывая, что , находим

                                                                                                                     

Процент расхождения

%

2.3 Расчет быстроходной ступени

Червяк выполняем из закаленной стали 40Х, витки шлифуем. Венец червячного колеса – из бронзы АЖ94, литье в землю. В первом приближении оцениваем скорость скольжения