Расчет и проектирование привода ленточного конвейера

Содержание

1. Анализ кинематической схемы 3

2. Подбор электродвигателя 4

3. Кинематический  расчет привода 6

4. Расчет  закрытой червячной передачи  в редукторе 7

5. Расчет  открытой гибкой передачи 11

6. Проектировочный  расчет валов редуктора и их  эскизы 14

7. Конструктивные размеры червяка и колеса 16

8. Конструктивные  размеры корпуса редуктора 17

9. Первый  этап компоновки редуктора 18

10. Определение  реакций и построение эпюр  крутящих и изгибающих моментов для валов 19

11. Проектировка  долговечности подшипника 23

12. Подбор и проверка шпонок и муфт. Выбор масла и описание смазки редуктора 25

13. Проверочный  расчет на усталостную прочность 26

Список  используемой литературы 27 

 

Обозначения и сокращения

       D_б - диаметр барабана транспортера;

       КПД – коэффициент полезного действия

       η_п – кпд подшипника

       η_ред – кпд ременной передачи

       η_ред – кпд редуктора (червячного)

       Р – мощность

       ω; n – скорость вращения

       U – передаточное число

       U – ориентировочное передаточное число редуктора

       U - ориентировочное передаточное число ременной передачи

       [σ] – допускаемое напряжение

       U_ф-фактическое передаточное число

       d - делительный диаметр

       d_a - диаметр вершин витков

       d_f - диаметр впадин

       b₁ - длина нарезной части червяка

       d_aM2 - наибольший диаметр колеса

       b₂ - ширина венца.

 

введение

       Цель -

       Машиностроению  принадлежит ведущая роль среди  других отраслей народного хозяйства, так как основные производительные процессы выполняют машины. Поэтому и технический уровень всех отраслей народного хозяйства в значительной мере определяется уровнем развития машиностроения.

       На  основании развития машиностроения осуществляются комплексная механизация  и автоматизация производительных процессов в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, на транспорте.

       Одним из основных факторов решения проблем, связанных в бесперебойном производстве, является конвейер. Любой конвейер немыслим без передаточного механизма. Одним из связующих узлов данного механизма является редуктор. В современной промышленности применяются разнообразные виды редукторов.

       Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя, к валу рабочей машины. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые, цепные или ременные передачи.

       Назначение  редуктора – понижение угловой  скорости и соответственно повышению  вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещены элементы передачи – зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников.

       В данном курсовом проекте представлен  цилиндрический редуктор, основная задача которого отрегулировать вращательное движение в нужное поступательное для подачи (вывода) соответствующих элементов производства.

       Подбор  электродвигателя зависит от задания  следущих параметров:. В данном случае в задании указана окружная сила F_t на барабане привода ленточного конвейера, скорость движения ленты υ, а также диаметр барабана D_б.

 

1 Краткое описание  устройства и принципа  действия разрабатываемого  изделия

       Состав: электродвигатель, ременная передача, цилиндрический редуктор, барабан.

       От  электродвигателя, через ременную передачу вращение передается в закрытый цилиндрический редуктор. Далее движение передается на барабан ленточного транспортера через муфту.

 

2 Расчетно-конструкторский раздел

 
2.1 Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет привода

       Для выбора электродвигателя необходимо знать  потребительную мощность и его частоту вращения. По формуле (2.1) [1, стр. 4] определяется потребляемая мощность

      Р_пот=  (2.1)

где  Р_б - необходимая мощность на ведущем барабане транспортера

       η_общ – общий КПД привода

       Необходимая мощность на ведущем барабане транспортера определяется по формуле (2.2) ([1] стр.4)

      P_б=F_t*υ (2.2)

где  F_t – тяговое усилие ленты транспортера, из исходных данных оно равно 3,36 кН

       υ – скорость движения ленты транспортера, из исходных данных она равна 1,23 м/с

       Общий КПД привода определяется по формуле (2.3) ([1] стр.4)

      η_общ=η_ред*η_р.п.*η²_п (2.3)

где  η_п=0,99 ([1] стр.5)

       η_ред=0,97 ([1] стр.5)

       η_р.п.=0,95 ([1] стр.5)

       По  формуле (2.4) ([1] стр.6) определяется ориентировочная частота вращения электродвигателя

      n_ор=n_б*U  (2.4)

       где n_б – частота вращения вала барабана транспортера

      n_б= ([1] с.6) (2.5)

          U - общее ориентировочное передаточное число привода

      U =U * U ([1] с.6) (2.6)

       U =8 ([1] с.6)

       U =2 ([1] с.6)

       Подставив значения в формулы (2.1)-(2.6) найдены значения Р_потр и n_ор, затем выбран необходимый электродвигатель

      P_б=2,5*1,5=3,75 кВт

      η_общ=0,8*0,95*0,99²=0,74

      Р_пот= =5,07 кВт

      n_б= =114,6 об/мин

      U =8*2=16

      n_ор=114,6*16=1833,6 об/мин 

       По  полученным данным Р_пот=5,07 (кВт) n_ор=1833,6 (об/мин) в соответствии с таблицей ([1] с.321) выбирается электродвигатель № 100L2/2880 Р_эл=5,5 (кВт) n_эл=2880 (об/мин)

       Зная  точную частоту вращения электродвигателя, определяется общее передаточное число привода по формуле (2.7) ([1] с.7)

      U_общ=  (2.7)

      U_общ= =25,1

       Определяется стандартное передаточное число редуктора U=8, тогда фактическое передаточное число открытой передачи будет равно

      U_р.п.= ([1] с.7) (2.8)

      U_р.п. = =3.1

       Определяется скорость вращения всех валов по формуле (2.9), при этом учитывается, что каждая последующая скорость будет зависеть от предыдущей n₁=n_эл=2880 (об/мин)

      n= ([1] стр. 9) (2.9)

      n₂= =929 об/мин

      n₃= =116,1 об/мин

       Полученные  значения переводятся из об/мин в с^-1 по формуле (2.10)

      ω=  (2.10)

      ω₁= =301,4 рад/с

      ω₂= =97,2 рад/с

      ω₃= =12,5 рад/с

Определяют мощность на всех валах по формуле (2.11), при этом, также учитывая, что каждая последующая мощность будет зависеть от предыдущей

      P=P*η_пη_р.п (2.11)

       P₁=P_потр=5,07

      P₂=5,07*0,99*0,96=4,8 кВт

      P₃=4,8*0,99*0,8=3,8 кВт

Определяют вращающие моменты на валах по формуле (2.12)

      М=  (2.12)

      М₁= =16,8 Н·м

      М₂= =49,4 Н·м

      М₃= =312,8 Н·м

 

2.2 Расчет червячной передачи редуктора

       Исходные данные для расчета, полученые в разделе 2.1

       U_ред=8

       P₁=4.8 (кВт) n₁=929 (об/мин) ω₁=97.2 (рад/с) M₁=49.4 (Н*м)

       P₂=3.8 (кВт) n₂=116.1 (об/мин) ω₂=12.15 (рад/с) M₂=312.8 (Н*м)

       Выбирается материал червяка и колеса ([1] стр.27)

       Материал  колеса – сталь 40Х. Улучшение и  закалка HRC45

       Материал  для червяка колес – Бр.АЖ9-4

       После выбора материала червяка и колеса, определяют предварительную ожидаемую скорость скольжения

      υ_s ([1] стр.26) (2.13)

      υ_s= =2,8 м/с

       Определяется допускаемые контактные напряжения

       [σ]_H0=300 МПа ([1] с.28)

      [σ]_H=[σ]_H0-25υ_s ([1] стр28) (2.14)

        [σ]_H=300*10⁶-25*2,8=230*10⁶ МПа

       Определяют межосевое расстояние

      α_ω≥6100* ([1] стр28) (2.15)

      α_ω=6100* =0,1103 м=110,3 мм

       Принимают стандартное межосевое расстояние α_ω=125 мм ([1] c.28)

       В соответствии с  ([1] c.28) основные параметры передачи U=8 и z₁=4.

       Число зубьев колеса определяется по формуле (2.16) ([1] стр28)

      z₂=z₁*U (2.16)

      z₂=4*8=32

       Определяют интервал предварительное значение модуля передачи

      m=1,5 1,7* ([1] стр28) (2.17)

      m=1,5 1,7* =5,8 6,6 мм

       Принимают стандартное значение модуля m=6,3 (мм) ([1] с.29)

       Определяют предварительное значение относительного диаметра червяка

      q= -z₂([1] стр28) (2.18)

      q= -32=7,7

       Принимаю  стандартное значение q=8 ([1] с.29)

       Минимальное допускаемое значение q из условия жесткости червяка рассчитывается по формуле (2.19)

      q_min=0,212*z₂([1] с.29) (2.19)