Проектирование привода ленточного транспортера

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

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 передачи, цепные или ременные передачи.

Назначение редуктора - понижение угловой скорости и, соответственно, повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Редукторы классифицируют по следующим признакам: типу передачи, (зубчатые, червячные или зубчато-червячные), числу ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые), типу зубчатых колес (цилиндрические, конические, конические цилиндрические), относительному расположению валов редуктора в пространстве (горизонтальные, вертикальные), особенностями кинематической схемы (развернутая, осевая, с раздвоенной ступенью).

Возможности получения больших передаточных чисел при малых габаритах обеспечивают планетарные и волновые редукторы. Выполнение работы способствует закреплению знаний и умений, полученных при изучении дисциплины «Детали машин и основы конструирования».

Работа позволяет получить следующие навыки:

- применения на практике приемов расчета и конструирования;

- составления кинематических схем, описания устройства и принципа действия проектируемого объекта;

- обоснования и разработки технических решений и расчетов элементов конструкций;

- работы со специальной технической литературой;

- анализа технических параметров и технико-экономического анализа проектируемого изделия.



1. Кинематический расчет привода

Таблица - Исходные данные к расчету:

Ft, окружное усилие на тяговой звездочке	3,3 кН
V, окружная скорость	0,35 м/с
t, шаг цепи	125 мм
z, число зубьев звездочки	9

1.1 Определим общий КПД привода

Где:

- КПД муфты;

- КПД червячной передачи;

- КПД цепной передачи;

- КПД пары подшипников (так как на схеме показаны 3 пары подшипников - ³).

з1 = 0,82;

з2 = 0,70;

з3 = 0,92;

з4 = 0,99.

з0 = 0,99·0,70·0,92·0,99³ = 0,62.

1.2 Определим требуемую мощность электродвигателя

N_вых = F_t * V = 3,3·0,35 = 1,155



Где:

N_вых - мощность на выходном валу привода.

Из справочных данных принимаем электродвигатель типа 4А90L4У3, N_дв = 2,2 кВт, n_с = 1500мин^-1, S = 5,1%.

1.3 Определим требуемое общее передаточное число привода

Где:

n_ac - асинхронная частота вращения ротора электродвигателя, определяется с учетом скольжения ротора;

n_вых - частота вращения выходного вала привода.

Асинхронная частота вращения ротора электродвигателя определяется из выражения:

Где:

n_c - синхронная частота вращения;

S- скольжение ротора.

Для указанного выше электродвигателя типа 4А80А2S = 5,1%.

Тогда:

мин^-1.

Находим из выражения:



Тогда:

1.4 Выполним разбивку общего передаточного числа по ступеням привода

Где

u₁ - передаточное червячной число передачи;

u₂ - передаточное число цепной передачи.

Принимаем следующие значения передаточных чисел:

- для червячной передачи u₁ = 20;

- для цепной передачи u₂ = 4.

Определим фактическое передаточное число привода:

Где:

- фактическое передаточное число привода, полученное в результате подбора передаточных чисел ступеней привода.

Найдём отклонение общего передаточного числа:

Как видим, отклонение фактического передаточного числа привода от требуемого передаточного числа является допустимым.



1.5 Определим частоты вращения, угловые скорости и крутящие моменты на всех валах привода

На первом (ведущем валу):

Где:

N_тр - в Ваттах;

n₁ = 1423,5 мин^-1;

щ₁ = 3,14·1423,5/30 = 148,99 рад/с;

T₁ = 1,862·10³/148,993 = 12,49 Нм.

На втором валу:

n₂ = 1423,5/20 = 71.17 мин^-1;

щ₂ = 3,14·71.17/30 = 7,45 рад/c;

T₂ = 12,49·20·0,82·0,99 = 202,79 Нм.

На третьем валу:

n₃ = 71,17/4 = 17,8 мин^-1;

щ₃ = 3,14·17,8/30 = 1,78 рад/c;

T₃ = 202,79·4·0,70·0,99 = 562,14 Нм.



2. Предварительный расчет и проектирование и валов

Рисунок 1. - Входной вал:

Крутящий момент Т₁ = 37,42 Нм.

Диаметр входного конца ведущего вала:

Где:

- допускаемое напряжение на кручение;

= 17 МПа. [1, с. 373].

Принимаем d₁ = 22 мм.

Находим диаметры каждого участка вала:

Принимаем:

d₂ = 25 мм;

Подшипник 205;

d₃d_a2 = 306 мм;

d₄d₂ = 25 мм.

Находим длину каждого участка вала:



l₁ = 1,5·d₁ = 1,5·22 = 33

l₂ = 1,5·d₂ = 1,5·25 = 37,5

l₄ = 0,5·l₂ = 0,5·37,5 = 18,75 мм



3. Проверка долговечности подшипников

Рисунок 2. - Схема к расчету подшипников ведущего вала:

На червяк действуют окружная сила радиальная сила осевая сила . Для определения реакций в опорах составим уравнения моментов относительно каждой опоры в плоскостях XZ и YZ. В плоскости УZ:

Проверка:

174,7-95,74-2050,59 + 1971,63.

Проверка:



Суммарные реакции:

Осевые составляющие радиальных реакций шариковых радиально-упорных подшипников:

Где для подшипников шариковых радиально-упорных с углом коэффициент осевого нагрузки е = 0,68.

Осевые нагрузки подшипников. В нашем случаи:

Коэффициенты:

V = 1;

K_T = 1.

Долговечность определяем по более нагруженному подшипнику.

Рассмотрим правый подшипник.

Отношение поэтому эквивалентную нагрузку определяем с учетом осевой:

Где:

Х = 0,56 и Y = 0,87.

Расчетная долговечность, млн. об.:

Расчетная долговечность:

Где:

n = 1423,5 об/мин - частота вращения червяка.



4. Тепловой расчет редуктора

Для проектируемого редуктора площадь теплоотводящей поверхности А = 0,111.

Условие роботы редуктора без перегрева при продолжительной работе:

Где:

Р_ч = 1,5кВт = 1500 Вт - требуемая для работы мощность на червяке.

Считаем, что обеспечивается достаточно хорошая циркуляция воздуха, и принимаем k_t = 17Вт(м²/⁰С).

Допускаемый перепад температур на червяке [?t] = 60⁰.

Для уменьшения ?t следует соответственно увеличить теплоотводящую поверхность пропорционально отношению:



5. Проверка прочности шпоночных соединений

Приведем проверку прочности лишь одного соединения, передающего вращающий момент от вала червячного колеса к муфте.

Диаметр вала в этом месте d_в2 = 13 мм. Сечение и длина шпонки:

b Ч h Ч l = 5 Ч 5 Ч 12

Глубина паза t₁ = 3 мм.

Момент Т_к2 = 202,78·10³.

Напряжение смятия:

5.1 Уточненный расчет вал

Проверим стрелу прогиба червяка (расчет на жесткость).

Приведенный момент инерции поперечного сечения червяка:

Стрела прогиба:

Допускаемый прогиб:



Таким образом, жесткость обеспечена, так как f = 0,0734 мм.

5.2 Методика расчета и выбор муфты

Если соотношение соединяемых валов в процессе монтажа и эксплуатации строго выдерживаются, то допустимо устанавливать жесткие муфты: фланцевые и втулочные.

Типоразмер муфты выбирают по диаметру вала и по величине расчетного крутящего момента:

Где:

Т - крутящий момент на том валу, на котором установлена муфта, Т = 12,4 Нм;

k - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации привода, k = 1,7.

В приводах, испытывающих ударные нагрузки, следует устанавливать упругие муфты: втулочно-пальцевые (МУВП).

Выбираем: упругая муфта втулочно-пальцевая.



6. Смазка редуктора

Смазывание зацепления и подшипников производится разбрызгиванием жидкого масла. По таблице 10.9 устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях = 152,2 МПа, скорости скольжения рекомендуемая вязкость масла должна быть приблизительно равна 15м²/с по таблице 10.9. По таблице 10.10 принимаем масло И-20А. Объем масла принимаем из расчета 0,8 литра масла на 1 кВт передаваемой мощности, получаем 1,2 литра.

7. Сборка редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии с чертежом общего вида редуктора, начиная с узлов валов.

На валы закладывают шпонки и напрессовывают элементы передач редуктора. Мазе удерживающие кольца и подшипники следует насаживать, предварительно нагрев в масле до 80-100 градусов по Цельсию, последовательно с элементами передач. Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов, затягивают болты, крепящие крышку к корпусу. После ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок, регулируют тепловой зазор. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышку винтами.

Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой, закрепляют крышку болтами. Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

Заключение

В ходе выполнения проекта был спроектирован привод ленточного транспортера, состоящий из электродвигателя 4А80В4 мощностью 1,5 кВт, двухступенчатого цилиндрическо-червячного редуктора, имеющего горизонтальное расположение ведущего вала цилиндрической передачи и параллельно расположенной на промежуточном и ведомом вале червячной передачи. Валы установлены на шариковых однорядных подшипниках, радиально-конических однорядных подшипниках. В процессе проектирования были решены следующие задачи: сконструированы валы, зубчатые колеса, определены контактные напряжения и напряжения изгиба, выбраны подшипники и произведен их расчет на долговечность, проверены на прочность шпоночные соединения, выбраны посадки для соединения деталей, произведен уточненный расчет валов, тепловой расчет, выбор сорта масла. редуктор электродвигатель подшипник

Размещено на Allbest.ru

...