Привод ленточного конвейера для перемещения штучных грузов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Заданием курсового проекта является расчет и проектирование основных узлов ленточного конвейера, расчет на прочность и выносливость шестерни и зубчатых колес, подбор и расчет основных узлов валов и подбор подшипников, проектирование узла редуктора с двигателем и барабаном в сборе.

ДВИГАТЕЛЬ, ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА, КОЛЕСО, МОДУЛЬ, ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО, ПОДШИПНИК, РЕДУКТОР, ШЕСТЕРНЯ, ШПОНКА.

Введение

Ленточный конвейер служит для транспортировки штучных грузов. Он мал по габаритам. Поэтому нашёл большое применение в эксплуатации.

Курсовой проект по дисциплине конструкция машин и механизмов - первая самостоятельная расчетно-конструкторская работа, в ходе выполнения которой студент приобретает навыки практического приложения теоретических знаний, полученных при изучении фундаментальных и общетехнических дисциплин.

Реализация этого имеет место при выполнении курсового проекта, который основан на проектировании многоступенчатых редукторов с обеспечением по минимуму условий равнопрочности деталей с минимальным суммарным межосевым расстоянием, разбивке общего передаточного отношения редуктора между отдельными его ступенями.

Основные задачи проектирования при этом следующие:

расширить знания, полученные при изучении теоретического курса.

приобщить студентов к элементам научно-исследовательской работы путем более глубокой проработки отдельных вопросов.

усвоить общие принципы и конструирование типовых деталей и узлов с учетом конкретных эксплуатационных и технологических требований и экономических соображений.

В данном проекте произведён расчёт и проектирование двухступенчатого цилиндрического редуктора. Расчёт состоит в определении основных элементов зубчатых передач по ступеням: расчёт на контактную и изгибную прочность зубчатых колёс, позволяющее определить модули колёс.

Одной из основных частей (разделов) проекта является предварительный расчёт валов на прочность и определение их размеров под подшипники, а также расчёт на усталостную прочность по коэффициенту запаса S.

Проведён расчёт и выбор подшипников качения по динамической грузоподъёмности C.

Проведён проверочный расчёт болтовых соединений крепления узлов привода и рамы.

Принятые обозначения

Принятые обозначения

F - тяговое усилие конвейера (Н)

V - скорость тяги конвейера (м/с);

- КПД редуктора;

Dб - диаметр барабана (мм);

nб - скорость вращение барабана (об/мин);

- передаточное отношение редуктора;

- начальный диаметр шестерни (мм);

- предел выносливости материала зубьев (МПа);

SFM - коэффициент безопасности для зубьев;

- предел контактной выносливости;

- коэффициент ширины зубчатого винца;

- число зубьев шестерни (колеса);

- модуль зацепления (мм);

- межосевое расстояние (мм);

- ширина зубьев шестерни (колеса) (мм);

WFT - расчетная удельная нагрузка (Н);

T - крутящий момент на валу (Н*м);

- диаметр вала (мм);

- время работы передачи (ч);

- передаточное отношение зубчатой передачи;

KHL, KFL - коэффициенты долговечности;

KH, KHV - коэффициенты неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий;

KFC - коэффициент, учитывающий приложение 2-х-сторонней нагрузки;

YR - коэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхности зуба;

YS - коэффициент, учитывающий чувствительность материала к концентрации напряжений;

NF - число циклов перемены напряжений при изгибе;NH - число циклов перемены напряжений при расчете на контактную выносливость.

1. Исходные данные

Спроектировать привод ленточного конвейера в цехе сборки узлов ЛА.

Исходные данные для расчета:

Тяговое усилие лебедки F = 5000H;

Скорость ленты V = 0,6 м/с;

Время работы передачи = 15000 ч;

Диаметр барабана D = 0,4 м

Смазка зубчатого зацепления - окунанием.

Режим работы постоянный.

Рис.1. Схема привода

электродвигатель;

муфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП);

редуктор;

зубчатая муфта;

барабан конвейера.

2. Определение основных параметров привода

привод ленточный конвейер узел

2.1 Выбор двигателя

Потребная мощность двигателя:

кВт,

где - КПД привода.

,

где = 0,98 - КПД муфты;

= 0,99 - КПД пары подшипников;

= 0,97 - КПД цилиндрической зубчатой передачи;

= 0,98 - КПД ленты (трение ленты о барабан).

=0,98

= 0,85.

= 4 кВт.

Основные характеристики выбранного двигателя представлены в табл. 2.1.

Таблица 0.1

Мощность, кВт	Тип	Частота вращения, мин-1			КПД, %	, мм
4	4А100L4УЗ	1435	2,0	2,4	88	28

2.2 Определение числа оборотов барабана

Диаметр барабана = 300 мм.

Число оборотов барабана определим по следующей зависимости:

= 28,6 (об/мин)

2.3 Определение общего передаточного отношения редуктора.

Общее передаточное число привода

= 24,5.

Согласно рекомендациям передаточное число тихоходной ступени

Тогда, передаточное число быстроходной ступени

2.4 Определение крутящих моментов на валах

На ведомом: ;

На промежуточном: ;

На ведущем:

3. Расчет первой ступени (Косозубая передача)

Материал для шестерни и колеса назначаем:

Элемент передачи	Марка стали	ув,МПА	ут,МПА	Твёрдость поверхности не менее	Базовые числа циклов
Шестерня	45	900-1000	750	(45-50)HRC	NHO1=6•107 NFO1=4•106
Колесо	45	900-1000	750	(40-45)HRC	NHO1=4•107 NFO1=4•106

3.1 Проектировочный расчёт

1. Определение числа зубьев шестерни и колеса:

U12=5,5

Принимаем z1 =24; z2 =z1•U12=24•5.5=132

Принимаем угол наклона зуба в=8?6 34Ѕ(одно из стандартных значений), cosв = 0.99.

2.Определение числа зубьев эквивалентных колёс:

3. Определение числа циклов перемены напряжений шестерни и колёс:

;

;

;

;

.

4.Определение допускаемых напряжений:

а) контактные:

, так как

;

;

;

б) изгибные:

так как

;

в) предельные:

;

5.Расчётная нагрузка:

? для 8-й степени точности, принятой мной в предположении, что Vокр.=3-8 м/с.

6.Начальный (делительный) диаметр шестерни:

;;

;

7.Модуль зацепления:

а) окружной:

;

б) нормальный:

Принимаем = 1,5 мм.

8.Межосевое расстояние:

;

3.2 Проверочный расчёт

1. Проверочный расчет на контактную выносливость.

;

Определение коэффициентов ZH, ZM, ZE:

.

Так как cosв=0.9915 и бtw=20?, то

;

Епр=2,15•105 МПа, нtw=0,3;

;

Уточнение окружной скорости:

;

;

;

Уточнение коэффициента расчётной нагрузки:

;

, где д = 0,004; q0 = 56;

;

;

;

;

Проверка передачи на контактную выносливость:

;

Недогрузка составляет 20%.

С целью получения более рациональной передачи уменьшаем ширину зубчатого венца, благодаря чему действительные контактные напряжения приблизятся к допускаемым.

Принимаем bw1=15 мм, тогда

;

;

;

;

Недогрузка составляет 2.8%, что допустимо.

2. Проверка передачи на изгибную выносливость:

для

для ;

;

Так как 79,55<84, проверяем на прочность зуб шестерни

где

;

;

3. Проверка на контактную изгибную прочность при действии максимальной нагрузки:

;

.

4.Определение геометрических и других размеров шестерни и колеса:

;

;

;

;

;

;

;;

.

4. Расчет второй ступени (прямозубая передача)

Материал для шестерни и колеса назначаем:

Элемент передачи	Марка стали	ув,МПА	ут,МПА	Твёрдость поверхности не менее	Базовые числа циклов
Шестерня	45	900-1000	750	(45-50)HRC	NHO1=6•107 NFO1=4•106
Колесо	45	900-1000	750	(40-45)HRC	NHO1=4•107 NFO1=4•106

4.1 Проектировочный расчёт

1. Определение числа зубьев шестерни и колеса:

U34=4,5

Принимаем z1 =20; z2 =z1•U34=20•4.5=90.

2. Определение числа циклов перемены напряжений шестерни и колёс:

;

;

;

;

.

4. Определение допускаемых напряжений:

а) контактные:



, так как

;

;

;

б) изгибные:

так как

;

в) предельные:



;

4. Определение коэффициента расчётной нагрузка:

? для 8-й степени точности, принятой мной в предположении, что Vокр.=3-8 м/с.

6.Начальный (делительный) диаметр шестерни:

;

7. Модуль зацепления:

;

Принимаем = 4 мм., тогда

8. Межосевое расстояние:

.

4.2 Проверочный расчёт

1.Проверка передачи на контактную выносливость.

;

Определение коэффициентов ZH, ZM, ZE:

.

Так как в=0? и бtw=20?, то

;

Епр=2,15•105 МПа, нtw=0,3;

;

Уточнение окружной скорости:

;

Уточнение коэффициента расчётной нагрузки:

;

, где д = 0,004; q0 = 56;

;

;

;

;

Определяем удельную расчётную окружную силу:

;

Недогрузка составляет 2,8%, что допустимо.

Недогрузка составляет 2.8%, что допустимо.

2. Проверка зубьев передачи на изгибную выносливость:

для

для ;

;

Так как 80,15<87,5, проверяем на прочность зуб шестерни

 где

;;

3. Проверка на контактную изгибную прочность при действии максимальной нагрузки:

;

.

4.Определение геометрических и других размеров шестерни и колеса:

;

;

;

;

;

;

.

5. Расчет валов

5.1 Проектировочный расчёт

Основными условиями, которым должна отвечать конструкция вала, являются достаточная прочность, жесткость, обеспечивающая нормальную работу зацеплений и подшипников, а также технологичность конструкции и экономия материала.

1.Быстроходный вал:

, где физ=35 Мпа;

;

Принимаем значение d1=25мм.

2. Промежуточный вал:

;

Принимаем значение d2=34мм.

3.Тихоходный вал:

;

Принимаем значение d3=55мм.

5.2 Проверочный расчёт валов

Быстроходный вал.

5.2.1 Схема нагружения вала представлена на рис. 5.1

Рис. 5.1. Схема нагружения быстроходного вала

Окружная сила, действующая в зацеплении:

Радиальная сила, действующая в зацеплении:

Эквивалентная нагрузка:

, где Dm - диаметр муфты.

Найдём реакции связей.

;..

Найдём моменты действующие на вал и построим эпюру моментов.

;

;

;

;

;

;

.

Эпюры моментов изображены на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Эпюры моментов.

5.2.2Проверка вала на выносливость.

Коэффициент запаса при одновременном действии нормальных и касательных напряжений

,

где - коэффициент запаса для нормальных напряжений;

- коэффициент запаса для касательных напряжений.

.

Здесь = 250 МПа - предел выносливости гладкого образца при симметричном цикле напряжений изгиба;

, - для изменения напряжений изгиба по симметричному знакопеременному циклу;

- эффективный коэффициент концентрации напряжений для детали.

= 53 МПа.

,

где = 2,5 - эффективный коэффициент концентрации напряжений для полированного образца;

= 1,25 - коэффициент состояния поверхности;

= 0,8 - коэффициент влияния абсолютных размеров детали.

= 3,78.

Коэффициент запаса

= 1,24.

Коэффициент запаса для касательных напряжений

.

Здесь = 150 МПа - предел выносливости гладкого образца при симметричном цикле напряжений кручения;

- для нереверсивной передачи при изменении напряжений кручения по пульсирующему отнулевому циклу;

- эффективный коэффициент концентрации напряжений для детали;

= 0,1 - коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений при кручении.

= 6,9 МПа.

,

где = 2,4 - эффективный коэффициент концентрации напряжений для полированного образца;

= 1,25 - коэффициент состояния поверхности;

= 0,7 - коэффициент влияния абсолютных размеров детали.

= 3,8.

Коэффициент запаса

= 9,55

Коэффициент запаса при одновременном действии нормальных и касательных напряжений

.

5.2.3 Расчёт на статическую прочность

, где б0=0

6. Компановка

Крутящий момент Т1 через муфту (13) передаётся на входной вал редуктора (1). С выходного вала момент передаётся на барабан ленточного конвейера (2) через зубчатую муфту (14). Двигатель крепиться к плите (3) болтом М12х2.58ГОСТ 7808-70 (4). Редуктор крепиться к плите 4-мя болтами М16х2.58ГОСТ 7808-70 (6).

Заключение

В процессе выполнения курсового проекта был спроектирован привод конвейера для перемещения грузов. Были выбраны материалы колеса и шестерни, произведены расчеты цилиндрической и планетарной передач на контактную выносливость, контактную прочность, выносливость при изгибе; выполнена проверка планетарной передачи на условия соседства, сборки и уравнение соосности. Вал первой ступени рассчитан на сложное сопротивление и выносливость, вал второй ступени - на кручение и выносливость. Выполнена проверка подшипников двух валов и барабана (водила) по динамической грузоподъемности, тепловой расчет передачи, подобраны фундаментные болты редуктора и проверены болты крепления двигателя к раме.

Список использованной литературы:

1. Киркач Н.Ф., Баласанян Р.А. “Расчет и проектирование деталей машин” - Харьков: Основа, 1991г.

2. Васильев В. З., Кохтев А. А., Цацкин В. С., Шапошников К. А. “Справочные таблицы по деталям машин” - М.: Машиностроение, 1966г.

3. “Расчет и проектирование зубчатых передач” - Харьков: ХАИ 1978г.

4. Анурьев В.И. “Справочник конструктора - машиностроителя”: в 3-х томах - М.: Машиностроение, 1980г.

5. “Курсовое проектирование деталей машин” под ред. Кудрявцева В. Н.- Ленинград: “Машиностроение”, 1984.

Размещено на Allbest.ru

...