Расчет и проектирование привода ленточного конвейера (двигатель А02-51-4)

1.  Кинематический расчет привода

1.1. Мощность электродвигателя

Определяем частоту  вращения барабана транспортера

.

Общий КПД привода

определяем каждого элемента [1, стр. 6, табл. 1.1.]:

Определяем мощность электродвигателя

1.2.  Выбор электродвигателя

где передаточные числа определяем по справочным данным [1, стр. 9, табл. 1.3.]:

По  справочным данным выбираем электродвигатель [2, стр. 118, табл. 6.1]:

1.3. Проверка двигателя на пуск:

То есть окончательно принимаем электродвигатель

1.4. Общее передаточное число привода и разбивка по ступеням

Передаточное число цепной передачи , тогда передаточное число редуктора:

Открытая цепная передача:

1.5. Определение крутящего момента () на валах и частоты вращения

Определяем  со стороны выходного вала:

Определим частоты вращения валов:

Принимаем передаточное число редуктора равным

2.  Конструирование и расчет зубчатых передач

                              (коническая передача)

2.1. Выбор материала и определение допускаемых напряжений.

Общее время работы привода

 где

лет;

Коэффициент эквивалентности:

Предварительное значение диаметра основания делительного конуса колеса:

Расчетный момент

Принимаем твердость шестерни HRC₁=47,5 , а твердость колеса HRC₂=42 или HB₁=452, HB₂=400.

Проверяем соотношение твердостей

Так как , то лимитируем твердость колеса.

Наработка колеса

Следовательно, коэффициент долговечности

База контактных напряжений по [3, стр. 82, табл. 4.6.] при HB₂=400

Предварительное значение окружной скорости:

Коэффициент  по  [3, стр. 95, табл. 4.9.].

Коэффициент распределения нагрузки по [3, стр. 92, рис. 4.7.] 

Отношение ширины колеса к среднему диаметру шестерни

Коэффициент концентрации

Начальный  коэффициент  концентрации по  [3, стр. 93, табл. 4.7.]   для  схемы  2  по   [3, стр. 94, табл. 4.8.] 

Коэффициент режима

.

Отсюда

Коэффициент динамичности по [3, стр. 96, табл. 4.11.]

 тогда

Допускаемое контактное напряжение

По  [3, стр. 127, табл. 4.18.] коэффициент

Отсюда

В соответствие с единым рядом главных параметров  [3, стр. 51.] принимаем ближайшее стандартное  значение 

Проверяем фактическое контактное напряжение. Уточняем фактическую скорость:

 

и коэффициенты

Так как  , то окончательное значение коэффициента нагрузки

Фактическое контактное напряжение

Перегрузка по напряжениям

Для устранения перегрузки немного повысим твердость колеса:

Проверяем  статическую  прочность  наибольшее контактное напряжение  по               [3, стр. 90, табл. 4.6.]:

По размерам сечения требуемую твердость может обеспечить  сталь марки 40ХН.

Предел текучести находим пересчетом

;

 

Максимальное контактное напряжение

Число зубьев колеса:

 где   принимаем по                      [3, стр. 127, табл. 4.18.].

Число зубьев шестерни

окончательно принимаем

Фактическое передаточное число

Торцовый модуль:

Напряжение изгиба:

Сначала проверяем колесо:

Биэквивалентное число зубьев колеса при

Относительное смещение  по  [3, стр. 129, табл. 4.19.]:

Коэффициент формы зуба колеса по [3, стр. 101, табл. 4.13.]:

Ширина венца:

Внешнее конусное расстояние:

Тогда   

Принимаем

По [3, стр. 127, табл. 4.18.] коэффициент

Окружная сила

Коэффициент долговечности:

Так как наработка , то принимаем

Коэффициент нагрузки

Коэффициент распределения нагрузки

Начальный коэффициент концентрации по [3, стр. 94, табл. 4.8.]  для

Коэффициент концентрации

Коэффициент динамичности по [3, стр. 97, табл. 4.12.] для    Следовательно 

.

Напряжение изгиба

Допускаемое напряжение по [3, стр. 90, табл. 4.6.]:

Проверяем статическую прочность. Наибольшее допускаемое напряжение  по                    [3, стр. 90, табл. 4.6.]:

Максимальное напряжение

Проверяем прочность зубьев шестерни на изгиб

Биэквивалентное число зубьев  шестерни

Относительное смещение .

Коэффициент формы зуба по [3, стр. 101, табл. 4.13.] 

Напряжение изгиба

Допускаемое напряжение по [3, стр. 90, табл. 4.6.] для стали марки 40ХН

Проверяем статическую прочность. Наибольшее допускаемое напряжение по               [3, стр. 90, табл. 4.6.]

Максимальное напряжение

Как и следовало ожидать, при высоком перепаде шестерни шестерня недогружена.

Окончательные параметры передачи:

2.2. Геометрический расчет конической передачи.

Число зубьев плоского колеса

Среднее конусное расстояние

Расчетный модуль в среднем сечение

Высота головки зуба

высота ножки зуба в расчетном сечении

Угол ножки зуба

Угол головки зуба

Угол конуса вершин

Угол конуса впадин

Увеличение высоты головки зуба при переходе от расчетного сечения на внешний торец

Внешняя высота головки зуба

Увеличение высоты ножки зуба при переходе от расчетного сечения на внешний торец

Внешняя высота ножки зуба

Внешняя высота зуба

Диаметр основания конуса шестерни

Диаметр вершин зубьев

Диаметр впадин зубьев

2.3. Силы зацепления конической передачи.

Примем правый наклон зуба шестерни и направление ее вращения по часовой стрелке

Осевая сила на шестерне

Коэффициент  по  [3, стр. 139, табл. 4.20.]

, тогда 

Радиальная сила на шестерне

Коэффициент  по  [3, стр. 139, табл. 4.20.]

, тогда 

Осевая сила на колесе

Радиальная сила на колесе

3.  Конструирование и расчет цепной передачи

3.1. Исходные данные

В приводе (см. задание на курсовой проект) роликовая цепь передает вращение барабану ленточного транспортера; тяговое усилие на ленте ; скорость ленты ; диаметр барабана ; передаточное число ; расположение цепи горизонтальное; смазывание периодическое; регулирование цепи также периодическое.

3.2. Выбор цепи.

Расчет начинаем с выбора числа зубьев ведущей звездочки

; принимаем .

Число зубьев ведомой звездочки

; принимаем .

Уточняем передаточное число

.

Уточняем скорость ленты

.

Определяем коэффициент  [3, стр. 283]:

-учитывает характер изменения нагрузки (без резких колебаний);

-учитывает влияние межосевого расстояния ();

-зависит от угла наклона передачи к горизонту (меньше );

-учитывает способ регулировки натяжения цепи (периодический);

-учитывает влияние способа смазывания цепной передачи (периодический).

.

Вращающийся момент на валу барабана и ведомой звездочки

.

Момент на валу ведущей звездочки при КПД цепной передачи

.

Частота вращения ведомой звездочки и вала барабана

.

Частота вращения ведущей звездочки

.

Определяем шаг цепи предварительно приняв ориентировочно допускаемое