Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Расчет и проектирование привода конвейера

Расчет и проектирование привода конвейера

Министерство образования Республики Беларусь

Борисовский государственный политехнический колледж


Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту по «Технической механике»


Тема: Расчет и проектирование привода конвейера


Разработал:

Коренько А.В.

гр. ТЗ-401, вар.11


Борисов 2007

Содержание


1 Введение

2 Выбор электродвигателя

3 Расчет клиноременной передачи

4 Расчет цепной передачи

5 Расчет закрытой червячной передачи

6 Расчет ведомого вала редуктора

7 Расчет ведущего вала-червяка

8 Подбор подшипников

9 Подбор и проверочный расчет шпонок ведущего вала

10 Подбор и проверочный расчет шпонок ведомого вала

11 Определение конструктивных размеров червячной передачи

12 Компоновочная схема и тепловой расчет редуктора

13 Определение конструктивных размеров крышек подшипников

14 Выбор масла, смазочных устройств

15 Выбор стандартных изделий

Список использованной литературы


1 Введение


Тяговым органом заданного привода является цепная передача В цепных передачах (см. рис.1) вращение от одного вала к другому передается за счет зацепления промежуточной гибкой связи (цепи) с ведущим и ведомым звеньями (звездочками).


Расчет и проектирование привода конвейера

Рис.1 Схема цепной передачи с червячным редуктором


В связи с отсутствием проскальзывания в цепных передачах обеспечивается постоянство среднего передаточного числа. Наличие гибкой связи допускает значительные межосевые расстояния между звездочками. Одной цепью можно передавать движение одновременно на несколько звездочек. По сравнению с ременными цепные передачи имеют при прочих равных условиях меньшие габариты, более высокий КПД и меньшие нагрузки на валы, так как отсутствует необходимость в большом предварительном натяжении тягового органа.

Расчет и проектирование привода конвейераНедостатки цепных передач: значительный износ шарниров цепи, вызывающий ее удлинение и нарушение правильности зацепления; неравномерность движения цепи из-за геометрических особенностей ее зацепления с зубьями звездочек, в результате чего появляются дополнительные динамические нагрузки в передаче; более высокие требования к точности монтажа передачи по сравнению с ременными передачами; значительный шум при работе передачи.

Цепные передачи предназначаются для мощности обычно не более 100 кВт и могут работать как при малых, так и при больших скоростях (до 30 м/с). Передаточные числа обычно не превышают 7.

Применяемые в машиностроении цепи по назначению подразделяются на приводные, передающие энергию от ведущего вала к ведомому; тяговые, применяемые в качестве тягового органа в конвейерах; грузовые, используемые в грузоподъемных машинах. Из всех типов природных цепей наибольшее распространение имеют роликовые с числом рядов от 1 до 4, втулочные , одно- и двухрядные, и зубчатые.

Кинематическая схема привода конвейера приведена на рис.2.

Вращение привода передается от вала электродвигателя 1 к валу ведомой звездочки 4 цепного конвейера посредством клиноременной передачи и червячного редуктора с нижним расположением червяка 2.


Расчет и проектирование привода конвейера

Рис.2 Кинематическая схема привода конвейера.


2 Выбор электродвигателя


Исходные данные:

мощность на ведомой звездочке Р4=3,5 кВт;

число оборотов на ведомой звездочке п4=35 об/мин;

работа двухсменная;

нагрузка спокойная нереверсивная.

Определяем общий КПД привода по схеме привода


ηобщ=η1 η2 η3 η0 (2.1)


где [1, с.5, табл.1.1]: η1=0,97- КПД ременной передачи;

η2=0,72 - КПД закрытой червячной передачи с однозаходним червяком;

η3=0,95 - КПД цепной передачи;

η0=0,992- коэффициент, учитывающий потери на трение в опорах 2-х валов.

Сделав подстановку в формулу (2.1) получим:

ηобщ.=0,97*0,72*0,95*0,992=0,65

Определяем мощность, необходимую на входе [1,с.4]


Ртр=Р4/ηобщ. (2.2)


где Ртр – требуемая мощность двигателя:

Ртр=3,5/0,65=5,38кВт

Выбираем электродвигатель [1,с.390,табл. П1,П2]

Пробуем двигатель 4А112М4:

Рдв.=5,5кВт;

nс=1500об/мин;

S=3,7%

dдв.=32мм.

Определяем номинальную частоту вращения электродвигателя по формуле (1.3) [1,c.6]:


nном=nc·(1-S);

nном=1500·(1-0,037);

nном=1444,5 об/мин


Определяем общее передаточное число привода


U=nном./n4=1444,5/35=41,3


Производим разбивку передаточного числа по ступеням. По схеме привода


Uобщ.=U1· U2· U3; (2.3)


Назначаем по рекомендации [1,табл.1.2]: U1=2; U2=10;

Тогда


U3= Uобщ./( U1· U2);


U3=2,06, что входит в рекомендуемые пределы

Принимаем U3=2.

Тогда уточняем передаточное число привода по формуле (2.3):


Uобщ.=2*10*2=40


Принимаем окончательно электродвигатель марки 4А112М4

Угловые скорости определяем по формуле


ω=πn/30 (2.4)


По формуле (2.4) определяем угловую скорость вала двигателя


ωдв=πnдв/30=π*1444,5/30=151,3рад/с;


По схеме привода (рис.2) и формуле (2.4) определяем частоты вращения и угловые скорости каждого вала


n2= nдв/U1=1444,5/2=722,3об/мин;

ω2=πn2/30=π*722,3/30=75,6 рад/с;

n3= n2/U2=722,3/10=72,2 об/мин;

ω3=πn3/30=π*72,2/30=7,6 рад/с;

n4= n3/U3=72,2/2=36,1 об/мин;

ω4=πn4/30= π*36,1/30=3,8 рад/с.


Определяем мощность на каждом валу по схеме привода


Р2=Рдв η1=5,5*0,97=5,335 кВт;

Р3=Р2 η2 η0=5,335*0,72*0,992=3,764 кВт;

Р4=Р3 η3=5,124*0,95=3,576 кВт,


что близко к заданному.

Определяем вращающие моменты на каждом валу привода по формуле


Расчет и проектирование привода конвейера(Нм) (2.5)

Расчет и проектирование привода конвейера;

Расчет и проектирование привода конвейера;

Расчет и проектирование привода конвейера;

Расчет и проектирование привода конвейера.


Все рассчитанные параметры сводим в табл.1.


Таблица 1

Параметры кинематического расчета

№ вала n, об/мин ω, рад/с Р, кВт Т, Нм U
Дв. (1) 1444,5 151,27 5,5 36,35 2
2 722,3 75,6 5,335 70,57





10
3 72,2 7,6 3,764 495,3





2
4 36,1 3,8 3,576 941

3 Расчет клиноременной передачи


Исходные данные:

Мощность на валу меньшего шкива Р1=Рдв =5,5 кВт

Вращающий момент на меньшем шкиве Т1=36,35 Нм

Передаточное число U=3

Частота вращения меньшего шкива nдв=1444,5 об/мин

Угловая скорость вращения меньшего шкива ωдв=151,27 рад/с

По мощности и частоте вращения меньшего шкива выбираем сечение «А» клинового ремня [3,табл.2.1]. Для наглядности, используя ГОСТ1284.1-80 размеры ремня сводим в табл.2.


Таблица 2

Размеры клинового ремня

Наименование Обозначение Величина
Обозначение ремня А -
Диаметр меньшего шкива, мм d1 125
Ширина большего основания ремня, мм W 13
Расчетная ширина ремня, мм 11
Высота ремня, мм Т0 8
Площадь поперечного сечения, мм2 А 81
Угол клина ремня, ° α 40
Расчетная длина ремня, мм 560…4000
Масса одного метра, кг q 0,105

Определяем диаметр большего шкива


d2=d1хUх(1-ε) (3.1)


где ε=0,01 – относительное скольжение ремня для передач с регулируемым натяжением ремня.

Подставив значения в формулу (3.1) получим


d2=125х2х0.99=247,5мм


Округляем до ближайшего значения из стандартного ряда

d2=250мм

Рассчитываем уточненное передаточное отношение:

U1=d2/d1=250/125=2, т.е. оно не изменилось.

Назначаем межосевое расстояние в интервале (мм):


аmin=0,55Т0=0,55(125+250)+8=206,25мм

аmax=(d1+ d2)= 125+250=375мм


Принимаем а=300мм

Вычисляем длину ремня:


Lр=2а+0,5π(d1+ d2)+ (d1+ d2)2/4а

Lр=2х300+0,5х3.14(125+250)+(125+250)2/1200=1306мм


Принимаем из стандартного ряда Lр =1320мм. Ввиду очень близкого округления длины ремня нет необходимости пересчитывать межосевое расстояние.

Рассчитываем угол обхвата меньшего шкива


α1=180-57(d2 -d1)/а

α1=180-57(250-125)/300=156є


Рассчитываем скорость ремня


Расчет и проектирование привода конвейера;


где [ν]=25м/с – допускаемая скорость для клиновых ремней,


Расчет и проектирование привода конвейерам/с.


Находим необходимое для передачи число ремней:


Расчет и проектирование привода конвейера (3.2)


где Р0=2 кВт – мощность, допускаемая для передачи одним ремнем «А» с диаметром меньшего шкива 125мм и скоростью ремня 10м/с [3,табл.2.4];

СL=0,95 - коэффициент, учитывающий влияние длины ремня [3,табл.2.5];

Ср=1,2 - коэффициент динамичности нагрузки и режима работы (при среднем режиме работы, при двухсменой работе) [3,табл.2.6];

Сα=0,93 - коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата на тяговую способность ремня;

Сz=0,9 - коэффициент, учитывающий число ремней в комплекте (при z=4-6). Подставив значения в формулу (3.2) получим:


Расчет и проектирование привода конвейераремня


Проверим частоту пробегов ремня Uпр=ν/Lр≤[Uрек]

где [Uрек]=30c-1 – рекомендованное значение частоты пробегов для клиноременной передачи.


Uпр=9,5/1,8=5,3с-1.


Определяем силу предварительного натяжения одного клинового ремня:


Расчет и проектирование привода конвейера


где Сl=1 – коэффициент влияния отношения расчетной длины ремня к базовой;


Расчет и проектирование привода конвейера


Определяем окружную силу, передаваемую комплектом ремней:

Ft=Р1х103/ν=5500/9,5=579Н.

Определяем силы натяжения ведущей и ведомой ветвей одного клинового ремня


Расчет и проектирование привода конвейера

Расчет и проектирование привода конвейера


Определяем силу давления ремня на вал


Fоп=2F0*z *sinα1/2=2х110х4хsin78°=861Н


Параметры клиноременной передачи заносим в табл.3.


Таблица 3

Параметры клиноременной передачи

Параметр Обозначение Значение
Тип ремня - А
Количество ремней, шт z 4
Межосевое расстояние, мм а 300
Скорость ремня, м/с ν 9,5
Частота пробегов ремня, с-1 Uпр 5,3
Диаметр ведущего шкива, мм d1 125
Диаметр ведомого шкива, мм d2 250
Предварительное натяжение, Н F0 110
Окружная сила, Н Ft 579
Сила давления ремня на вал, Н Fоп 861

4 Расчет цепной передачи


Исходные данные:

- передаточное число U3=2;

- вращающий момент на ведущей звездочке Т3=495,3Нм;

- частота вращения ведущей звездочки n3=72,2 об/мин:

- угловая скорость ω3=7,6 рад/с.

Вычисляем число зубьев на ведущей и ведомой звездочке:


z3=31-2U3;

z4= z3хU3;

z3=31-2х2=27

z4=27х2=54


Рассчитываем коэффициент эксплуатации [3,c.277]:


Кэ=кД х ка х кН х кР х кСМ х кП;


где кД =1 – динамический коэффициент при спокойной нагрузке;

ка =1 – коэффициент, учитывающий влияние межосевого расстояния (при а≤(30…60)хt);

кН =1 - коэффициент, учитывающий влияние угла наклона линии центров(угол не превышает 60є);

кР =1,25 – при периодическом регулировании натяжения цепи;

кСМ =1 – при капельной смазке;

кП=1,25 – коэффициент, учитывающий продолжительность работы в сутки, при двухсменной работе.


Кэ=1х1х1х1,25х1х1,25=1,56


Определяем шаг цепи:


Расчет и проектирование привода конвейера


где [pн]=22МПа – допускаемое давление в шарнирах цепи (при частоте вращения ведущей звездочки до 300об/мин и шаге цепи 19,05);

ι=2 – число рядов цепи типа ПР.


Расчет и проектирование привода конвейера


Принимаем р=25,4мм, выбираем цепь 2ПР-25,4-11400 [3,табл.3.1], параметры цепи заносим в табл.4. Обозначения параметров см. рис.3.


Расчет и проектирование привода конвейера

Рис.3 Рисунок роликовой цепи


Таблица 4

Параметры приводной роликовой двухрядной цепи

Параметр Обозначение Значение
Шаг, мм t 25,4
Расстояние между пластинами внутреннего звена, мм Ввн 15,88
Диаметр оси ролика, мм d 7,92
Диаметр ролика, мм d1 15,88
Высота цепи, мм h 24,2
Ширина цепи, мм b 68
Расстояние между плоскостями, проходящими через оси роликов, мм А 29,29
Разрушающая нагрузка, кН Q 11400
Масса одного метра цепи, кг/м q 5
Параметр, озн. проекцию опорной поверхности, мм2 Аоп 211

Определяем скорость цепи:


Расчет и проектирование привода конвейера;

Расчет и проектирование привода конвейера.


Определяем окружную силу:


Расчет и проектирование привода конвейера;

Расчет и проектирование привода конвейера.


Определяем давление в шарнире:


Расчет и проектирование привода конвейера;

Расчет и проектирование привода конвейера;


Уточняем значение [рН] = 22 МПа [3,табл.3.3] и проверяем условиеРасчет и проектирование привода конвейера:


Расчет и проектирование привода конвейера;

Расчет и проектирование привода конвейера;


Условие Расчет и проектирование привода конвейера выполнено, т.е. Расчет и проектирование привода конвейера;

Выполнив приведенные расчеты, мы исключили разрыв и быстрый износ выбранной цепи.

Определяем длину цепи в шагах:


Расчет и проектирование привода конвейера;

Расчет и проектирование привода конвейера;


где а=30хt= 30х25,4=762мм - оптимальное межосевое расстояние передачи, принятое из условия долговечности цепи.

Уточняем межосевое расстояние:


Расчет и проектирование привода конвейера;

Расчет и проектирование привода конвейера;


Для свободного провисания цепи предусматривается возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,4%, т.е. на Расчет и проектирование привода конвейера.

Определяем диаметры делительных окружностей звездочек:


Расчет и проектирование привода конвейера;

Расчет и проектирование привода конвейера;

Расчет и проектирование привода конвейера;


Определяем диаметры наружных окружностей звездочек:


Расчет и проектирование привода конвейера;

Расчет и проектирование привода конвейера;

Расчет и проектирование привода конвейера;


где d1 = 15,88 мм; [см выше табл. 4].

Определяем силы, действующие на цепь:

Окружная сила: Расчет и проектирование привода конвейера

От центробежных сил:


Расчет и проектирование привода конвейера;

Расчет и проектирование привода конвейера;


От провисания:


Расчет и проектирование привода конвейера;

Расчет и проектирование привода конвейера;


где kf=1,5 – коэффициент, учитывающий расположение цепи, в данном случае принят для наклонной цепи, под углом 45°.

Рассчитываем расчетную нагрузку на валы:


Расчет и проектирование привода конвейера;

Расчет и проектирование привода конвейера


Проверяем коэффициент запаса прочности:


Расчет и проектирование привода конвейера;

Расчет и проектирование привода конвейера;


Условие Расчет и проектирование привода конвейера выполняется, т.е. Расчет и проектирование привода конвейера;

где [s] = 8,4 – нормативный коэффициент запаса прочности, при выборе зависящий от шага цепи и частоты вращения ведущей звездочки [3,табл.3.4];

Параметры цепной передачи заносим в табл.5.


Таблица 5

Параметры цепной передачи

Параметр Обозначение Значение
Скорость цепи, м/с ν 8,25
Межосевое расстояние, мм аЦ 760

Диаметры делительных окружностей, мм: ведущей звездочки

ведомой звездочки

dД3

dД4

219

437

Диаметры наружных окружностей, мм: ведущей звездочки

ведомой звездочки

Dе3

Dе4

230,3

449

Окружная сила, Н Ft3 378
Центробежная сила, Н Fv3 340
Сила от провисания, Н Ff3 56
Нагрузка на вал, Н FВ3 490

5 Расчет закрытой червячной передачи


5.1 Исходные данные


Передаточное отношение Расчет и проектирование привода конвейера

Мощность на валу червякаРасчет и проектирование привода конвейера

Момент на червяке Расчет и проектирование привода конвейера

Число оборотов червяка Расчет и проектирование привода конвейера

Угловая скорость червяка Расчет и проектирование привода конвейера


5.2 Выбор материала червяка и червячного колеса


Для червяка с учетом мощности передачи выбираем [1, c.211] сталь 45 с закалкой до твердости не менее HRC 45 и последующим шлифованием.

Марка материала червячного колеса зависит от скорости скольжения


Расчет и проектирование привода конвейера

Расчет и проектирование привода конвейерам/с


Для венца червячного колеса примем бронзу БрА9Ж3Л, отлитую в кокиль.


5.3 Предварительный расчет передачи


Принимаем допускаемое контактное напряжение [1,табл.5.4]: [σн] = 173МПа.

Число витков червяка Z1 принимаем в зависимости от передаточного числа.

При U = 10 принимаем Z1 = 4.

Число зубьев червячного колеса Z2 = Z1 x U = 4 x 10 = 40.

Принимаем предварительно коэффициент диаметра червяка q = 10;

Коэффициент нагрузки К = 1,2;

Определяем межосевое расстояние [1, c.61]


Расчет и проектирование привода конвейера (5.1)

Расчет и проектирование привода конвейера


Вычисляем модуль


Расчет и проектирование привода конвейера (5.2)

Расчет и проектирование привода конвейера


Принимаем по ГОСТ2144-76 (таблица 4.1 и 4.2) стандартные значения m = 4, q = 10, а также Z2 = 40 Z1 = 4. Тогда пересчитываем межосевое расстояние по стандартным значениям m, q и Z2:


Расчет и проектирование привода конвейера

Расчет и проектирование привода конвейера


Принимаем aw = 100 мм.

5.4 Расчет геометрических размеров и параметров передачи


Основные размеры червяка:

Делительный диаметр червяка


Расчет и проектирование привода конвейера

Расчет и проектирование привода конвейера


Диаметры вершин и впадин витков червяка


Расчет и проектирование привода конвейера

Расчет и проектирование привода конвейера

Расчет и проектирование привода конвейера

Расчет и проектирование привода конвейера


Длина нарезной части шлифованного червяка [1]


Расчет и проектирование привода конвейера

Расчет и проектирование привода конвейера


Принимаем b1=42мм

Делительный угол подъема Y [1, табл. 4.3] при Z1 = 4 и q =10; принимаем Y = 21 є48’05” ha=m=4мм; hf=1,2x m=4,8мм; c=0,2x m=0,8мм.

Основные геометрические размеры червячного колеса [1]:

Делительный диаметр червячного колеса


Расчет и проектирование привода конвейера

Расчет и проектирование привода конвейера


Диаметры вершин и впадин зубьев червячного колеса


Расчет и проектирование привода конвейера

Расчет и проектирование привода конвейера

Расчет и проектирование привода конвейера

Расчет и проектирование привода конвейера


Наибольший диаметр червячного колеса


Расчет и проектирование привода конвейера

Расчет и проектирование привода конвейера


Ширина венца червячного колеса


Расчет и проектирование привода конвейера

Расчет и проектирование привода конвейера


Принимаем b2=32мм

Окружная скорость


Расчет и проектирование привода конвейераРасчет и проектирование привода конвейера


червяка -Расчет и проектирование привода конвейера

колеса - Расчет и проектирование привода конвейера

Скорость скольжения зубьев [1, формула 4.15]


Расчет и проектирование привода конвейера


КПД редуктора с учетом потерь в опорах, потерь на разбрызгивание и перемешивания масла [1, формула 4.14]


Расчет и проектирование привода конвейера


Уточняем вращающий момент на валу червяка


Расчет и проектирование привода конвейера

Расчет и проектирование привода конвейера


По [1, табл. 4.7] выбираем 7-ю степень точности передачи и находим значение коэффициента динамичности Kv = 1,1.

Коэффициент неравномерности распределения нагрузки [1,формула 4.26]


Расчет и проектирование привода конвейера


В этой формуле коэффициент деформации червяка при q =10 и Z1 =4 Расчет и проектирование привода конвейера [1,табл. 4.6]

При незначительных колебаниях нагрузки вспомогательный коэффициент Х=0,6


Расчет и проектирование привода конвейера


Коэффициент нагрузки


Расчет и проектирование привода конвейера


5.5 Проверочный расчет


Проверяем фактическое контактное напряжение


Расчет и проектирование привода конвейера

Расчет и проектирование привода конвейераМПа < [GH] = 173МПа.


Проверяем прочность зубьев червячного колеса на изгиб.

Эквивалентное число зубьев.


Расчет и проектирование привода конвейера


Коэффициент формы зуба [1, табл. 4.5] YF = 2,19

Напряжение изгиба


Расчет и проектирование привода конвейера

Расчет и проектирование привода конвейераПа = 16,2 МПа


Определяем основное допускаемое напряжение изгиба для реверсивной работы:

Похожие рефераты: