Проектирование привода ленточного конвейера для перемещения груза

Размещено на http://www.allbest.ru/

16

1. Разработка и описание кинематической схемы привода

Требуется разработать привод ленточного конвейера по следующим исходным данным:

-Тяговое усилие ленты: Fт = 30,5 кН

-Скорость движения ленты: v=2 м/с

- Диаметр приводного барабана D = 1040 мм.

- базовая долговечность привода Lh = 10000 час.

- угол наклона конвейера б=14°

Рисунок 1 Кинематическая схема.

1 - Вал электродвигателя; 2 - Входной вал редуктора; 3 - Выходной вал редуктора; 4 - Приводной вал конвейера;

Разрабатываемый привод состоит из электродвигателя который передаёт крутящий момент через МУВП на двухступенчатый редуктор, с которого передаётся вращение на барабан.

2. Энергокинематический расчёт привода

Требуемая мощность на приводном валу конвейера:

Рпр = v • Fт (3.1)

Рпр= 2 • 30,5 = 61 кВт

где v - скорость движения ленты ( исходные данные)

Fт - тяговое усилие ленты ( исходные данные)

Определение КПД привода:

(3.2)

где зЗП = 0,97

зМ = 0,98

зПК=0,995 [1, табл. 2.2, стр 40, 41]

Определение требуемой мощности электродвигателя, кВт:

(3.3)

Номинальная мощность электродвигателя РНОМ =75 кВт

Определение частоты вращения приводного вала рабочей машины, об/мин.:

(3.4)

где D - диаметр приводного барабана ( исходные данные)

Определить передаточное число привода для всех приемлемых вариантов типа двигателя при заданной номинальной мощности

Таблица 1 - Диапазон мощностей трехфазных асинхронных двигателей серии А [4,стр.14]

Тип двигателя	Номинальная мощность , кВт	Номинальная частота вращения, об/мин	Частота вращения приводного вала рабочей машины, об/мин	Передаточное число привода
4А250S2У3	75	2960	37	80
4А250S4У3	75	1480	37	40
4А280S6У3	75	985	37	26.6
4А280М8У3	75	735	37	19.8

Наиболее предпочтительным является двигатель 4А250S4У3 номинальной мощности РНОМ = 75 кВт, номинальной частоты вращения NНОМ= 1480 об/мин.

Передаточное число привода 40

Мощность электродвигателя, кВт: Р1 = 75 кВт;

Мощность на входном валу редуктора, кВт:

(3.5)

Мощность на выходном валу редуктора:

(3.6)

Мощность на приводном валу рабочей машины, кВт:

(3.7)

Частота вращения электродвигателя, об/мин:

n1=1480 об/мин;

Частота вращения входного вала редуктора, об/мин:

;

Частота вращения выходного вала редуктора, об/мин:

(3.8)

Частота вращения приводного вала рабочей машины, об/мин:

Угловая скорость электродвигателя, с-1:

(3.9)

Угловая скорость входного вала редуктора, с-1:

(3.10)

Угловая скорость выходного вала, с-1:

 (3.11)

Угловая скорость приводного вала рабочей машины, с-1:

Определение вращающих моментов на валах редуктора.

Вращающий момент на выходном валу электродвигателя, Н*м:

; (3.12)

Вращающий момент на входном валу редуктора, Н*м:

(3.13)

Вращающий момент на выходном валу редуктора, Н*м:

(3.14)

Вращающий момент на приводном валу рабочей машины, Н*м:

(3.15)



3. Подбор стандартных узлов привода

Выбор стандартного редуктора

На основании кинематической схемы и выполненных расчетов выбираем по ТУ 24-9-477-77 стандартный цилиндрический двухступенчатый горизонтальный редуктор Ц2У-450-40-21. [1, табл. 16, стр. 639]

Номинальное передаточное отношение редуктора uНОМ =40.

Диаметр под муфту на входном валу d =80 мм. Диаметр под муфту на выходном валу D = 150 мм.

Номинальный крутящий момент на тихоходном валу 33400 Н*м > Tрасч

[Tтих] > [Tтих расчет] ,

Номинальная радиальная нагрузка на выходном валу:

- быстроходном, 10000 Н

- тихоходном, 60000 Н

4. Ориентировочный расчёт и конструирование приводного вала исполнительной машины

Первая посадка под полумуфту:

диаметр, мм:

(5.1)

где

принимаем d1=165 мм, [1, табл. 13, 15, стр. 313]

длина, мм:

(5.2)

Вторая посадка под уплотнение крышки с отверстием и подшипник:

диаметр, мм:

(5.3)

принимаем d2=170 мм

длина, мм:

(5.4)

Третья посадка под барабан:

диаметр, мм:

(5.5)

где

Длина третьей ступени определяется конструктивно.

Четвертая ступень под подшипник:

длина 4-й ступени равна ширине подшипника.

В итоге приводного вала исполнительной машины имеет следующий вид

Рисунок 2 Эскиз приводного вала исполнительной машины.

5. Предварительный выбор подшипников качения

В качестве опор приводного вала рабочей машины выбираем шарикоподшипники радиальные сферические двурядные №111534 ГОСТ 28428 - 90: d = 170 мм; D = 310 мм; В = 80 мм; Cr = 140 кН

В соответствие с выбранными подшипниками выбираем крышки торцевые с отверстием для манжетного уплотнения ГОСТ 18512-73 и торцевые глухие ГОСТ 18511-73. Манжетные уплотнения ГОСТ8752-79 1.1-116*145-1.

Подшипники приводного вала помещены в корпуса типа УБ для подшипников качения диаметром от 250 до 350 мм ГОСТ 13218.7-80.

6. Эскизная компоновка узла приводного вала

На эскизной компоновке показан вал, подшипники, барабан, насаженный на вал и закрепленный шпонками.

Рисунок 3 Эскизная компоновка.

7. Уточненный расчет приводного вала

Определение нагрузок

Усилие от муфты, установленной на тихоходном валу редуктора:

(8.1)

Тяговое усилие ленты:



В виду наклона ленты на 14° к горизонту раскладывается Fт на горизонтальную Fт' и вертикальную Fт'' составляющую:

Fт' = Fт • cos 14° (8.2)

Fт' = 30500 • 0.97 = 29585 H

Fт'' = Fт • sin 14° (8.3)

Fт'' =30500 • 0.242 = 7380 H

Определение опорных реакций и построение эпюр

Вертикальная плоскость

(8.4)

Эпюра Мизг: МА=МВ=0; МС=3690 * 0,78=2878 Н*м

Горизонтальная плоскость



Рисунок 4 - Эпюры изгибающих и крутящих моментов.

Эпюра Мизг; Мв=0; МД=0;

Суммарные опорные реакции:

 (8.5)

(8.6)

8. Определение запаса прочности

1) Опасное сечение под опорой А, имеющей d=170 мм, Мизг=7456 Н•м;

Мкр=16970 Н•м;

Амплитуда нормальных напряжений:

(8.7)

Амплитуда цикла касательных напряжений:

(8.8)

Коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений:

(8.9)

(8.10)

где KУ =1.1 - коэффициент поверхностного упрочнения , [1, стр. 259]

K=1.7 ; Kф=1.45; - эффект. коэффициент концентрации напряжений

Кd=0.71 - коэффициент влияния абс. размеров;

К F=1 - коэффициент влияния шероховатости поверхности.

Пределы выносливости в расчетном сечении

(8.11)

(8.12)

Коэффициент запаса прочности:

(8.13)

Общий коэффициент запаса прочности:

(8.14)

Условие прочности выполняется .

2) Опасное сечение где М max (сечение С)

Проверим запас прочности по сечению где М = М max = 15272 Н*м,

Мкр = 16970 Н*м; d = 180 мм;

Амплитуда нормальных напряжений:

Амплитуда цикла касательных напряжений:

Коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений:

(8.15)

Коэффициент запаса прочности:

Общий коэффициент запаса прочности:

Условие прочности выполняется .

9. Проверка долговечности подшипников

Проверку долговечности подшипников будем производить по наиболее нагруженной опоре В (Rв=19920Н). Определяем, эквивалентную динамическую нагрузку на подшипник по формуле:

,Н (9.1)

где - радиальная нагрузка, действующая на подшипник (=);

V - коэффициент вращения (V=1-для радиально-сферических подшипников);

X - коэффициент радиальной нагрузки(X=1);

Y - коэффициент осевой нагрузки;

- динамический коэффициент (коэффициент безопасности), учитывающий влияние динамических условий работы, характерных для различных машин, на долговечность подшипников (=1,2);

- коэффициент, учитывающий влияние температурного режима работы на долговечность подшипника (=1,05).

кН .

Определяем расчетный ресурс подшипника № 111534 ГОСТ 28428-90 по формуле [1,c.119]:

, час, (9.2)

где n - частота вращения подшипника, мин-1;

С - динамическая грузоподъемность подшипника, Н;

Р - эквивалентная нагрузка, Н;

P - степенной показатель (для роликовых подшипников p = 3).

час.

После определения расчетной долговечности подшипника, ее сравнивают с рекомендуемым значением долговечности подшипников. Подшипник пригоден к эксплуатации, если выполняется условие:[2,с.106]:

,(9.3)

где - рекомендуемое значение долговечности подшипника в зависимости от оборудования и условий эксплуатации. = час (машины для односменной работы, эксплуатируемые не всегда с полной нагрузкой)

условие выполняется.

Окончательно для проектируемого приводного вала ленточного конвейера выбираем подшипник № 111534 ГОСТ 28428 - 90 с внутренним диаметром d =170 мм, наружным D=310 мм, шириной колец В=80 мм

10. Подбор муфт

Основной характеристикой для выбора муфты является номинальный вращающий момент Т (Н*м), установленный стандартом [1, табл. К21…К26, стр. 400-409].

Муфты выбираем по диаметру валов и расчетному момент.

Муфта между электродвигателем и редуктором:

(10.1)

где Кр - коэффициент режима нагрузки,

Выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую 710-50-I.1-50-II.2-УЗ ГОСТ 21424-93,

Тном=710 Н•м > 605 Н•м;

Муфта между редуктором и приводным валом конвейера.

Тр2=1,25•17580=21975 Н•м

Выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту

2500-165-1 ГОСТ 21424-93,

Тном=25000 Н•м > 21975Н•м

11. Подбор шпонок и проверка прочности шпоночных соединений

Для соединения приводного вала с барабаном по Ш 185 используем призматическую шпонку 45*25*100 ГОСТ 8790-79 [1, табл. 8, стр. 725]

Проверка на смятие:

(11.1)

Проверка на срез:

 (11.2)

Условия прочности выполнены.

Заключение

В результате курсового проекта по дисциплине "Детали машин" выбраны и рассчитаны кинематическая схема привода ленточного конвейера для перемещения груза, состоящая из электродвигателя номинальной мощностью Р=75 кВт, двух ступенчатого редуктора Ц2У-450-40-21(u=40) и приводного вала с барабаном

Проведен энергокинематический расчет в подтверждении выбора стандартных узлов.

В полной мере проведен расчет на прочность приводного вала с определением запаса прочности по самому опасному сечению. Произведена проверка выбранных подшипников №111534 на динамическую грузоподъёмность, подбор двух муфт, шпонки приводного вала. Все элементы привода удовлетворяют условиям прочности с достаточными запасами.

В графической части проекта дан чертеж общего вида привода и сборочный чертеж приводного узла.

ленточный конвейер электродвигатель подшипник

Список использованных источников

1. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин - М.: Машиностроение, 1991г.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя - М.: Машиностроение, т.3 1991г.

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя - М.: Машиностроение, т.2 1991г

4. Бейзельман Р.Д., Цыпкин Б.В.,Перель Л.Я. Подшипники качения Справочник - М.: Машиностроение, 1985г

5. Курмаз Л.В., Скобейда А.Т. Детали машин. Проектирование. Справочное учебно - методическое пособие - М.: Высшая школа, 2004г.

6. Кузьмин А.В., Марон Ф.Л. Справочник по расчетам механизмов подъёмно-транспортных машин - М.: Высшая Школа,1983г.

7. Поляков В.С., Барбаш И.Д., Ряховский О.А. Справочник по муфтам - Л: Машиностроение, Ленинградское отделение,1978 г.

8. Чекмарев А.А., Боков К.Н., Чернин И.М. Курсовое проектирование деталей машин - М.: Машиностроение, 1988 г.

9. Чекмарёв А.А., Осипов В.К. Справочник по машиностроительному черчению - М.: Высшая школа, 2001 г.

Размещено на Allbest.ru

...