Проектирование привода ленточного конвейера (мощность на ведомой звездочке цепной передачи - 6 кВт, угловая скорость вращения - 2,9 рад/с)

УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра "Детали машин"

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ  ПРОЕКТУ ПО ДМ

Студент группы          ОМд-31_____________________________________________

(индекс)

  ________________________________________  

(Фамилия, И. О.)                                         (подпись )                             

Руководитель проекта  _____________________________________              

(Фамилия, И. О.)                                         (подпись )                    

Ульяновск 2006г.

СОДЕРЖАНИЕ

Ульяновский государственный технический университет................................................................................................................... 2

Кафедра «ОПМ»........................................................................................................................................................................................... 2

Курсовой проект по курсу «Детали машин»........................................................................................................................................ 2

КП –5............................................................................................................................................................................................................... 2

Рис. 1........................................................................................................................................................................................................... 2

Величина............................................................................................................................................................................................................. 2

1. Кинематический расчет привода............................................................................................................................................................. 5

1.1. Общий КПД привода........................................................................................................................................................................... 5

1.2. Требуемая мощность электродвигателя........................................................................................................................................ 5

1.3. Выбор двигателя................................................................................................................................................................................... 5

1.4. Найдем передаточное число привода............................................................................................................................................. 5

1.5. Крутящий момент на валах и частоты вращения........................................................................................................................ 5

1.7. Проверка двигателя по условию пуска.......................................................................................................................................... 6

2. Расчеты зубчатых передач........................................................................................................................................................................ 6

2.1. Расчет косозубой цилиндрической передачи............................................................................................................................... 6

2.1.1. Исходные данные.............................................................................................................................................................................. 6

2.1.2. Выбор материала колес................................................................................................................................................................... 7

2.1.3. Определяем допускаемое напряжение на контактную выносливость шестерни .............................................. 7

2.1.4. Определяем допускаемое напряжение на контактную выносливость колеса ................................................... 7

2.1.5. Расчетное допускаемое контактное напряжение..................................................................................................................... 8

2.1.6. Определяем допускаемое напряжение на изгибную выносливость шестерни ................................................... 8

2.1.7. Определяем допускаемое напряжение на изгибную выносливость колеса ........................................................ 8

2.1.8. Максимальное допускаемое напряжение на контактную прочность при улучшении зубьев..................................... 8

2.1.9. Максимальное допускаемое напряжение на изгибную прочность при HB<350............................................................ 9

2.2.Проектный расчет косозубого зацепления........................................................................................................................... 9

2.2.7      Найдем фактическое передаточное число привода:....................................................................................................... 10

2.3. Расчет цепной передачи........................................................................................................................................................... 12

Исходные данные...................................................................................................................................................................................... 12

2.3.1. Число зубьев ведущей звездочки:.............................................................................................................................................. 12

2.3.2. Число зубьев ведомой звездочки:.............................................................................................................................................. 12

2. 3.3. Найдем фактическое передаточное число:............................................................................................................................. 12

2.3.4. Найдем коэффициент:................................................................................................................................................................... 12

2. 3.5. Найдем шаг:.................................................................................................................................................................................... 12

2.3.6. Найдем скорость цепи:.................................................................................................................................................................. 13

2.3.7. Определяю геометрические параметры передачи:............................................................................................................... 13

2. 3.8. Проверка цепи по числу ударов:............................................................................................................................................... 13

2.3.8. Коэффициент запаса прочности:................................................................................................................................................ 13

3. Конструирование и расчет валов. Выбор и расчет подшипников.............................................................................................. 15

3.1. Проектный расчет вала..................................................................................................................................................................... 15

3.2. Расстояние между деталями передач........................................................................................................................................... 15

3.3. Соединение вала с зубчатым колесом.......................................................................................................................................... 16

3.4. Соединение вала с муфтой.............................................................................................................................................................. 16

3.5. Соединение вала со звездочкой..................................................................................................................................................... 17

3.6. Расчет вала на прочность................................................................................................................................................................. 17

3.6.1. Материал вала.................................................................................................................................................................................. 17

3.6.2. Эскиз и расчетная схема вала...................................................................................................................................................... 18

3.6.3. Реакции опор.................................................................................................................................................................................... 18

3.6.4. Эпюры изгибающих и крутящих моментов............................................................................................................................ 18

3.6.5. Опасные сечения вала................................................................................................................................................................... 19

3.6.6. Эквивалентные напряжения в сечениях вала......................................................................................................................... 20

3.6.7 Расчет вала на сопротивление пластическим деформациям............................................................................................... 21

3.7. Проектный расчет и конструирование быстроходного вала...................................................................................................... 21

3.7.1. Конструирование вала-шестерни............................................................................................................................................... 22

3.7.2. Расчет вала-шестерни на прочность.......................................................................................................................................... 22

3.7.2.1. Материал вала.............................................................................................................................................................................. 22

3.7.2.2. Эскиз и расчетная схема вала.................................................................................................................................................. 22

3.7.2.3. Реакции опор................................................................................................................................................................................ 23

3.7.2.4. Эпюры изгибающих и крутящих моментов......................................................................................................................... 23

3.7.2.5. Опасные сечения вала................................................................................................................................................................ 24

3.7.2.6. Эквивалентные напряжения в сечениях вала...................................................................................................................... 24

3.7.2.7 Расчет вала на сопротивление пластическим деформациям............................................................................................ 26

3.7.2.9. Расчет вала на сопротивление усталости............................................................................................................................. 26

3.7.2.9.1. Расчет по сечению 1................................................................................................................................................................ 26

3.7.2.9.2. Расчет по сечению 5................................................................................................................................................................ 28

3.7.3. Выбор и расчет подшипников..................................................................................................................................................... 30

Гл.4. Конструкция и эксплуатация установки...................................................................................................................................... 32

4.1. Описание общей конструкции установки................................................................................................................................... 32

4.2. Конструкция редуктора.................................................................................................................................................................... 32

4.4. Эксплуатация установки. Техника безопасности..................................................................................................................... 33

Список литературы........................................................................................................................................................................................ 34

1. Кинематический расчет привода

1.1. Общий КПД привода

КПД привода рассчитываем по формуле

 где

 - КПД отдельных передач;

- КПД муфты;

 - КПД опоры;

        [1, табл. 2.1]

1.2. Требуемая мощность электродвигателя

частота вращения приводного вала;

требуемая частота вращения вала электродвигателя;

1.3. Выбор двигателя

Выбираем двигатель ближайшей большей мощности. Это двигатель 160S6/970, , ,                    [2, табл. 2.2]

1.4. Найдем передаточное число привода

.

   где передаточное число цепной передачи;

1.5. Крутящий момент на валах и частоты вращения

3  вал – большей звёздочки:

2 вал – малой звёздочки:

1вал – вал двигателя:

1.7. Проверка двигателя по условию пуска

Проверим двигатель по условию  

 - условие пуска выполняется.

2. Расчеты зубчатых передач

2.1. Расчет косозубой цилиндрической передачи

2.1.1. Исходные данные

2.1.2. Выбор материала колес

Выбираем материал колес: сталь 40Х, термообработка: улучшение, твердость поверхности зуба  шестерни   

Пределы выносливости:

- для шестерни

- для колеса

Коэффициенты безопасности

Ресурс работы передачи:

где  – число лет работы,  - коэффициент годового использования,  - коэффициент суточного использования.

2.1.3. Определяем допускаемое напряжение на контактную выносливость шестерни

Базовое число циклов нагружения:

Эквивалентное число циклов нагружения:

Коэффициент долговечности: при

2.1.4. Определяем допускаемое напряжение на контактную выносливость колеса

Проверяем условие 1≤ K_HL2 ≤ 2,4:

2.1.5. Расчетное допускаемое контактное напряжение

Принимаем

2.1.6. Определяем допускаемое напряжение на изгибную выносливость шестерни

Эквивалентное число циклов нагружения:

Коэффициент долговечности: при ;

 где  коэффициент запаса прочности,  - коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки (считая что нагрузка нереверсивная  ).

2.1.7. Определяем допускаемое напряжение на изгибную выносливость колеса .

;

2.1.8. Максимальное допускаемое напряжение на контактную прочность при улучшении зубьев

2.1.9. Максимальное допускаемое напряжение на изгибную прочность при HB<350

2.2.Проектный расчет косозубого зацепления

2.2.1 Межосевое расстояние:

;

Коэффициент К  зависит от поверхностной твердости, принимаю равным 10, тогда:

;

2.2.2 Окружная скорость:

;

По табл. 2.5 выбираем степерь точности передачи: 9 - передача низкой степени точности;

2.2.3 Уточняю межосевое расстояние:

Ка = 410 – для косозубых передач;

для симметрично расположенных колес;

 учитывает внутреннею динамику нагружения, принимаю 1,06;

 зависит от  

учитывает приработку зубьев, принимаю 0,28

, где

Принимаю межосевое расстояние равным 140 мм;

2.2.4  Предварительные основные размеры колеса:

Делительный диаметр:

Ширина:

- принимаю равным 56мм;

2.2.5  Модуль передачи:

-для косозубых передач;

учитывает внутреннюю динамику нагружения;

 учитывает неравномерность распределения напряжений у основания зубьев по ширине зубчатого венца;

Выбираю модуль равный 2 из ряда 1

2.2.6  Суммарное число зубьев и угол наклона:

Минимальный угол наклона зубьев:

Суммарное число зубьев:

Принимаю

Действительный  угол наклона зубьев:

2.2.6  Число зубьев шестерни и колеса:

Число зубьев шестерни:

Принимаю - передача без смещения;

Число зубьев колеса:

2.2.7  Найдем фактическое передаточное число привода:

Погрешность составила 1,4%

2.2.8  Диаметры колёс:

Делительный диаметр шестерни:

Делительный диаметр колеса:

Диаметры вершин и впадин:

2.2.9  Проверка зубьев по контактным напряжениям:

Погрешность составила 3,44% - принятые параметры считаю окончательными;

2.2.10 Силы в зацеплении:

Окружная:

Радиальная:

Осевая:

2.2.11 Проверка зубьев колёс по напряжениям изгиба:

В зубьях колеса:

В зубьях шестерни:

2.2.12 Проверочный расчет на прочность зубьев при действии пиковой нагрузки:

2.3. Расчет цепной передачи

Исходные данные

момент ведомой звездочки;

частота вращения ведомой звездочки;

 момент ведущей звездочки;

 частота вращения ведущей звездочки;

 передаточное число;

2.3.1. Число зубьев ведущей звездочки:

Принимаю

2.3.2. Число зубьев ведомой звездочки:

Принимаю

   2. 3.3. Найдем фактическое передаточное число:

   2.3.4. Найдем коэффициент:

где:         учитывает характер изменения нагрузки;

 учитывает влияние межосевого расстояния;

 зависит от угла наклона к горизонту;

 учитывает способ регулировки натяжения;

 учитывает влияние способа смазки;

 принимают от 1 до 1,5;

   2. 3.5. Найдем шаг:

Нахожу шаг, предварительно приняв ориентировочно допускаемое среднее давление , т. к. предполагаю, что скорость ленты и цепи будет того же порядка.

Ближайшее стандартное значение

    2.3.6. Найдем скорость цепи:

Уточняю значение , интерполируя, нахожу     

Условие  выполняется.

Выбираю цепь приводную роликовую однорядную нормальной серии;  разрушающая нагрузка  масса 1м цепи 3,8 кг; её условное обозначение:

Цепь ПР 31,75-88,75 ГОСТ 13568-75.

    2.3.7. Определяю геометрические параметры передачи:

Межосевое расстояние:

Уточняю :

Число звеньев цепи:

Принимаю 122;

Расчетная длина цепи:

Делительные диаметры:

   2. 3.8. Проверка цепи по числу ударов:

Допускаемое значение

Условие  выполняется.

    2.3.8. Коэффициент запаса прочности:

разрушающая нагрузка цепи;

 - окружное усилие;

Условие  выполняется.

k=0,7 для приводных роликовых цепей;

Нагрузка на вал:

3. Конструирование и расчет валов. Выбор и расчет подшипников.

3.1. Проектный расчет вала

Предварительное значение диаметров различных участков вала определяем