Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема

КОНСТРУИРОВАНИЕ ПРИВОДНОГО ВАЛА

Выполнил: Студент гр. ЗПС 328

специальность 130501 - «Проектирование,

сооружение и эксплуатация газонефтепроводов

и газонефтехранилищ» III курс.

Михайлов П.Ю.

Проверил: Захарова Н.В.

Омск 2011



Содержание

Исходные данные

Введение

1. Предварительный расчет привода

1.1 Определение недостающих геометрических размеров исполнительного механизма

1.2 Определение потребной мощности и выбор электродвигателя

1.3 Определение передаточного отношения привода и его разбивка по ступеням передач

1.4 Составление таблицы исходных данных

2. Проектирование приводного вала

2.1 Составление схемы, определение опорных точек и предварительных размеров

2.2 Определение диаметра вала на отдельных участках

2.3 Конструирование барабана

Заключение

Список литературы



Спроектировать привод ленточного конвейера

Кинематическая схема.

График нагрузки



Исходные данные

1. Окружное усилие на барабане - F_t, кН 1

2. Скорость ленты конвейера - V, м/с 1

3. Диаметр барабана - D_б, мм 315

4. Ширина ленты - В, мм 300

5. Высота установки ведущего вала - H, мм 400

6. Угол обхвата барабана - б, рад 3,4



Введение

Основной целью данной курсовой работы является конструирование привода ленточного конвейера, который, как и любая другая машина, включает в себя три основных узла:

1 2 3

В данном проекте разработке подлежат второй или третий узлы машины. В качестве двигателя у большинства конвейеров используется стандартный электромотор трехфазного тока.

Передаточный механизм содержит эластичное глухое соединение валов и редуктор.

Исполнительным механизмом (ИМ) в данном проекте является вал приводного барабана.

В курсовом проекте будет выполнены все необходимые расчеты и пояснения особенностей конструкции и эксплуатации привода, а также будет выполнен сборочный чертеж приводного барабана.



1. Предварительный расчет привода

1.1 Определение недостающих геометрических размеров исполнительного механизма

На этапе предварительного расчета определяются недостающие размеры (не указанные в исходных данных), необходимые для выполнения чертежа вала ИМ.

Так как в качестве ИМ задан вал приводного барабана ленточного конвейера, то дополнительно определяется длина барабана в миллиметрах:

Вб = В + (50... 100) (1)

где В - ширина ленты транспортера, мм (задана в исходных данных).

Вб = 300 + 50 = 350мм.

1.2 Определение потребной мощности и выбор электродвигателя

Расчётная мощность электродвигателя в киловаттах:

(2)

где Т_Е - постоянный вращающий момент на валу ИМ, эквивалентный переменному моменту, заданному графиком нагрузки, кНм;

щ - угловая скорость вращения вала ИМ конвейера, рад/с;

з₀- общий КПД привода.

Эквивалентный вращающий момент:



(3)

где Тi, ti - ступени нагрузки (момента) и соответствующее ей время работы по графику нагрузки;

t - общее время работы под нагрузкой;

Т - номинальный вращающий момент на ИМ, кНм.

Номинальный момент находится по формуле

(4)

где Ft - окружное усилие на рабочем элементе Им, кН;

D - диаметр барабана (D_Б ) мм.

кН•м

По формуле (3) определим:

Угловая скорость вращения вала ИМ определяется по формуле

(5)

где V - скорость тягового элемента конвейера, м/с.

Общий КПД привода находится как произведение КПД отдельных звеньев кинематической цепи:

(6)

Значения КПД отдельных звеньев кинематической цепи принимаем по табл. 4. методических указаний.

По формуле (2) определим:

Для однозначного выбора электродвигателя одной расчетной мощности недостаточно. Необходимо также знать расчетную частоту вращения вала электродвигателя или возможный диапазон ее изменения:

(7)

где n_эmax, n_эmin - соответственно максимальная и минимальная (для заданной кинематической схемы привода) расчетная частота вращения вала электродвигателя, об/мин;

n_им - частота вращения вала ИМ, об/мин;

U_omax, U_omin - соответственно максимальное и минимальное общее передаточное отношение кинематической схемы привода.

(8)

где щ - угловая скорость вала ИМ, рассчитывается по формуле (5).

Общее передаточное отношение привода определяется как произведение передаточных отношений отдельных ступеней передач, входящих в кинематическую схему:

(9)

где U_imax.U_imin - соответственно максимальное и минимальное передаточное отношение i- й ступени передач (определяется по табл.5 методических указаний).

По формуле (7) определим:

Из таблиц характеристик стандартных электродвигателей единой серии АИР (см. п. 6.метод.указ.) выбираем электродвигатель по условиям

(10)

(11)



где Р_таб n_таб - табличные значения соответственно мощности, кВт и частоты вращения вала, об/мин.

Выбираем двигатель 71В2/2810 Р_таб =1,1кВт, n_таб =2810об/мин.

1.3 Определение передаточного отношения привода и его разбивка по ступеням передач

привод электродвигатель барабан мощность

Общее передаточное отношение привода определяется по формуле:

(12)

После определения общего передаточного отношения редуктора производится его разбивка по отдельным ступеням передач. В нашем случае, стандартного редуктора, разбивка по ступеням не производится, а .

Передаточное отношение тихоходной - Uт и быстроходной - Uб ступеней двухступенчатых редукторов можно определить по рекомендациям П.Ф. Дунаева.

Для нашего редуктора:

Точность разбивки общего передаточного отношения проверяется следующим условием:



(13)

Условие выполняется.

Далее производится проверка выбранного двигателя на перегрузку. Она преследует цель предотвратить "опрокидывание" (остановку двигателя под нагрузкой) при резком увеличении нагрузки.

(14)

где P_таб =1,1 кВт - номинальная мощность двигателя по каталогу;

T_max=1,5•ТкНм - максимальный момент при эксплуатации (по графику нагрузки);

n_таб =2810 об/мин - асинхронная частота вращения вала электродвигателя по каталогу;

ш_n=2 - кратность пускового момента по каталогу на электродвигатель (см. п.6 методических указаний).

кВт

Условие выполняется.

Вычерчиваем эскиз выбранного электродвигателя с указанием его основных характеристик.



b1	L30	h31	d30	h	d1	d10	L1	L10	L31	b10	h10	h1
6	285	201	170	71	19	7	40	90	45	112	9	6

Мощность Р_ТАБ =1,1кВт; частота вращения 2810об/мин; кратность пускового момента = Т_ПУСК/Т = 2,0

1.4 Составление таблицы исходных данных

Предварительно на кинематической схеме привода нумеруются валы по порядку, начиняя с вала, который обычно через упругую муфту или через передачу (обычно ременную) связан с валом электродвигателя. Далее наносятся обозначения передаточных отношений отдельных ступеней передач и КПД элементов кинематической цепи. Подстрочный индекс передаточного отношения состоит из двух цифр. Первая цифра соответствует номеру вала ведущего элемента, а вторая - номеру зала ведомого элемента. Затем производится расчет кинематических и силовых характеристик каждого вала. Расчет этот оформляется в виде таблицы исходных данных.

При расчете мощности на каждом валу учитываются потери (КПД) на участке кинематической цепи от электродвигателя до рассматриваемого вала (если считается P₁) и от предыдущего вала до рассматриваемого вала (если считается Р₂, Р₃ ... и т.д.). Кроме того, при расчете P₁ за мощность электродвигателя принимается номинальная расчетная (Р_РН), полученная по формуле



(15)

В случае использования стандартного редуктора таблица исходных данных будет содержать всего три строки, 2-я и 3-я строки будут объединены, т. к. .

Таблица исходных данных:

N валов	ni , об/мин	Pi , кВт	Ti , Н·м
1
2
3

После составления таблицы исходных данных производится проверка правильности расчетов. Должны выполняться следующие два примерных равенства:

n₃ ? n_ИM , Т₃ ? Т. (16)

n₃ = 60.69 об/мин; n_им = 60.67 об/мин;

T₄ = 161.68 Н·м; T = 160 Н·м.

Расхождения в скоростях и моментах менее 5 %, что допустимо.



2. Проектирование приводного вала

2.1 Составление схемы, определение опорных точек и предварительных размеров

Конструирование приводного вала конвейера начинаем с составления его схемы, на который необходимо показать характерные точки (рис.1).

Рис.1. Схема приводного вала ленточного конвейера с барабаном.

На схеме показаны следующие характерные точки:

1- середина конца вала;

2- середина подшипника левой опоры;

3 и 4 - середина ступиц барабана;

5 - середина подшипника правой опоры.

Величина размеров l₁, l₂ и l₄,обычно зависит от диаметра вала. При предварительном конструировании рекомендуется применять:

l₁ ? (1,5 …. 1,8) d_п(1) (17)

где d_п- диаметр вала под подшипником в точках 2 и 5 (определение его величины см. ниже);

Для привода вала с барабаном (ленточного конвейера) можно предварительно принять:



l₂ = l₄ ? l₁ + В_б/ 4 (18)

где В_б- ширина барабана, тогда:

l₃ = В_б/2=350/2=175мм (19)

Принятые размеры являются предварительными, и после прочерчивания могут корректироваться в большую или меньшую сторону, при этом необходимо соблюдать требования стандарта на нормальные линейные размеры.

2.2 Определение диаметра вала на отдельных участках

В предварительном расчете привода определено, что тихоходный вал цилиндрического двухступенчатого редуктора в приводе ленточного конвейера соединяется с валом барабана с помощью зубчатой муфты вращается со скоростью n₃ = 60,9 об/мин. Крутящий момент на приводном валу равен Т₃ = 161,68 Нм,. Ширина барабана принята 350 мм, диаметр барабана - 315 мм. Необходимо спроектировать приводной вал.

Согласно предварительного расчета выбран цилиндрический двухступенчатый редуктор Ц2У - 100, у которого тихоходный вал имеет диаметр 35 мм.

Определим интервал рекомендуемых значений диаметра конца приводного вала конвейера по формуле:

(20)

Принимаем диаметр вала d_k=36мм; т.к. d_k - должен быть не меньше диаметра тихоходного вала редуктора, для которого длина вала L= 58мм. (из табл.2 метод. указ.)

Для передачи крутящего момента подбираем стандартную шпонку (таблица 3 метод. указ.). Для вала диаметром 36мм принимаем следующие размеры шпонки: b = 10 мм, h = 8 мм, t = 5,0 мм, t₁ =3,3 мм, длина шпонки берется меньше длины вала на 5…10 мм и принимается l_шп =50мм. (шпонка3 10х8х50 ГОСТ 23360-78.

Диаметр вала под подшипник должен быть не менее чем:

d_п d_к +2 (h - t₁) = 36 + 2(8 - 5,0) = 42мм (21)

Окончательно принимаем диаметр вала под подшипник в соответствии с размерами подшипников d_п = 45 мм и выбираем подшипник шариковый радиальный сферический двухрядный легкой серии номер 1209 (таблица 4 метод. указ.). Размеры этого подшипника: d = 45 мм, D = 80 мм, В = 19 мм, r = 2 мм.

Подставим полученное значение диаметра вала под подшипник в формулы 17, 18 вычислим:

l₁ ? (1,5 …. 1,8) 45=76,5мм

l₂ = l₄ ? 76,5 + 350/ 4=106,63мм

Имея размеры подшипника, определим диаметр буртика вала по формуле:

d_Б.П. ? d_п + 3r = 45 + 3?2 = 51 мм (22)

В соответствии с рядом нормальных линейных размеров (таблица 1 метод. указ.) и размерами манжетных уплотнений (таблица 12 мет. указ.) принимаем d_Б.П. = 52 мм.

Для выбранного подшипника, имеющего наружный диаметр D = 80 мм, принимаем корпус УМ 80 (таблица 8 метод. указ.), крышки МН 80*50 (таблица 10 метод. указ.). Для подшипникового узла, расположенного в точке 2 (рис.1), необходимы крышки торцовые с манжетными уплотнениями из ГОСТ13219.5-81 или ГОСТ13219.6-81. А для подшипникового узла, расположенного в точке 5, одна из крышек принимается такой же, как для узла в точке 2, вторая крышка принимается торцовая глухая ГН 80 (таблица 11 метод. указ.). В манжетные крышки МН подбираем манжеты 1 - 48х72 - 1 (таблица 12 метод. указ.).

Далее определяем размеры и конструкцию посадочных мест на валу под ступицы барабана учитывая необходимость шлифовки и полировки вала под уплотнение и наличие переходного участка (53мм)

В точках 3 и 4 вала (см. рис. 1) выделяются посадочные места под ступицы барабан. Диаметр вала на этих участках d_ст для удобства обработки вала рекомендуется принимать несколько больше, чем d_Б.П., то есть следующий после d_Б.П. из стандартного ряда нормальных линейных размеров (таблица 1 метод. указ).

d_ст=56мм

Длина участка вала под ступицу l_ст. назначается также из стандартного ряда размеров по следующим рекомендациям:

l_ст = (0,7 …1,0) d_ст.=1•56=56мм. (23)

2.3 Конструирование барабана

Барабан изготовляют с двумя ступицами и двумя дисками.

Размеры толщин стенки, ступиц и обода барабана представлены на рис.14 и определяются по эмпирическим зависимостям:



Рис.14

D_ст ? 1•d_ст. (24)

где d_ст - диаметр вала под ступицу: D_cт - наружный диаметр ступицы,

D_ст = 1,6•56 = 89,6мм,

Принимаем D_ст = 90мм.

Толщина обода барабана

д_о = 0.02(D_б + В) . (25)

где D_б - диаметр барабана, мм; В - ширина барабана, мм.

д_о = 0.02 (315 + 350) = 13,3мм

Принимаем : д_о = 14 мм.

Далее, определяем толщину диска д и д₀ :



д ? (0.8…0.9)= д_о ?(0,8…0,9)14=11,2…12,6 (26)

Принимаем: д = 12 мм.

Определяем толщину ступицы барабана:

д₁ = (D_ст - d_ст)/2 (27)

если д₁ / д >2 то д₂ = 1.5 д, и h ? 4(д₂ - д

если д₁ / д ? 2 то д₂ = д

д₁ = (90 - 56)/ 2 = 17мм.

Находим отношение д₁ / д = 17/12 = 1.4, что ? 2 поэтому

принимаем,д₂ = д = 13мм

и наклонный участок высотой h не делают, а переход оформляется радиусом:

R ? 0.5д. (28)

R ? 0.5 12= 6мм.

Принимаем R = 6мм.

По полученным размерам вычерчиваем барабан.



Заключение

В результате работы был с конструирован привод или ленточного конвейера, который включает в себя три основных узла:

1. Двигатель: 100L2/2880 Р_таб =5,5кВт, n_таб =2880об/мин.

Соединение и передача крутящего момента с вала двигателя на вал редуктора осуществляет упругая компенсирующая втулочно-пальцевая муфта МУВП Т_ном=250Нм, n=3800об/мин. ГОСТ 21424-93.

2. Передаточный механизм: цилиндрический двухступенчатый редуктор

Ц2У - 100, у которого тихоходный вал имеет диаметр 35 мм. Соединение и передача крутящего момента - цепная муфта ГОСТ 20742-92 . Т_ном=250Нм, n=1200об/мин.

3. Исполнительный механизм: приводной вал, подшипники 1290 ГОСТ28428-90,

Для выбранного подшипников, имеющих наружный диаметр D = 80 мм, принимаем корпуса УМ 80, крышка торцовая с манжетным уплотнением МН 80*45, крышка торцовая с манжетным уплотнением МН 80*50. А для подшипникового узла, расположенного в точке 5(рис-1), одна из крышек принимается такой же, как для узла в точке 2, вторая крышка принимается торцовая глухая ГН 80. Манжеты 1 - 45х65 - 1, манжеты 1-50х70-1 ГОСТ 8752-79.

Барабан литой D=315мм, В=350мм. Для крепления барабана в осевом направлении применяем установочный винт законтренный гайкой. -45х65-1 Ма



Литература

1. Иванов М.Н. Детали машин. М.: Высш. шк., 2002. 408 с.

2. Детали машин. Атлас конструкций: Учеб. пособие для втузов: В 2 ч./ Под ред. Д.Н. Решетова. М.: Машиностроение, 1992. Ч 1. 351с. Ч 2. 296 с.

3. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. М.: Высш. шк. 2003. 496 с.

4. Кудрявцев В.Н. Детали машин. Л.: Машиностроение, 1980. 464 с.

5. Решетов Д.Н. Детали машин. М.: Машиностроение, 1989. 496 с.

6. Методические указания к курсовому проекту по деталям машин: Предварительный расчет привода.

7. Методические указания к курсовому проекту по деталям машин: Проектирование приводного вала конвейера.

Размещено на Allbest.ru

...