Проектирование привода ковшевого элеватора
Определение крутящих моментов, выбор электродвигателя. Вычисление допустимых напряжений, геометрических параметров цилиндрических прямозубых передач. Проверка на контактное напряжение и силы в защемлении. Расчет подшипников привода и шпонки, выбор смазки.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.04.2017 |
| Размер файла | 57,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Казанский национальный исследовательский технологический университет» (ФГБОУ ВПО «КНИТУ»)
Кафедра «Машиноведения»
Направление (специальность) 240300 химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Тема курсового проекта: спроектировать привод ковшевого элеватора, состоящий из электродвигателя, упругой муфты, двухступенчатого вертикального соосного редуктора
Студент группы №1131-51
Н.Ю. Иванов
Руководитель проекта
проф. Я.С. Мухтаров
Казань 2015г.
Содержание
Введение
1. Кинематический расчет привода
1.1 Определение и выбор электродвигателя
1.2 Определение уточненного передаточного числа редуктора
1.3 Определение крутящих моментов на валах привода
2. Проектный расчет привода
2.1 Выбор материала и определение допустимых напряжений
2.2 Определение межосевого расстояния и модуля передачи
2.3 Определение геометрических параметров цилиндрических прямозубых передач
2.3.1 Суммарное число зубьев
2.3.2 Число зубьев шестерней и колес
2.3.3 Диаметры колес и шестерней
2.3.4 Ширина колес и шестерней
2.4 Проверка зубьев на контактное напряжение
2.5 Силы в защемлении
3. Расчёт валов
3.1 Ориентировочный расчёт валов
3.2 Расчет быстроходного вала по сложному сопротивлению
3.2.1 Определение реакции опор
3.2.2 Построение эпюров изгибающих моментов Мх и Му, эпюры крутящего момента Мк
3.2.3 Определение эквивалентного диаметра вала в критическом сечении
4. Расчёт долговечности подшипников
5. Расчёт шпонки
6. Конструктивные размеры корпуса редуктора
7. Выбор смазочных материалов и системы смазки
Введение
Машиностроению принадлежит ведущая роль среди других отраслей экономики, так как основные производственные процессы выполняют машины. Поэтому и технический уровень многих отраслей в значительной мере определяет уровень развития машиностроения.
Повышение эксплуатационных и качественных показателей, сокращение времени разработки и внедрения новых машин, повышение их надежности и долговечности - основные задачи конструкторов - машиностроителей. Одним из направлений решения этих задач является совершенствование конструкторской подготовки студентов высших технических учебных заведений.
Выполнение курсового проектирования по «Деталям машин» завершает общетехнический цикл подготовки студентов.
Объектами курсового проектирования обычно являются приводы различных машин и механизмов (например, ленточных и цепных приводов конвейеров, индивидуальные, испытательных стендов), использующие большинство деталей и узлов общемашиностроительного применения.
1. Кинематический расчет привода
Исходные данные:
Nт = 2,5 кВт - мощность редуктора на выходе;
nт = 250 об/мин - частота вращения тихоходного вала
n = 1000 об/мин - синхронная частота вращения
1.1 Определение и выбор электродвигателя
Nэ/д. расч =Nт/общ , кВт [2.1, стр 23]
Nэ/д. расч - необходимая расчетная мощность электродвигателя
общ = з/з2*п/ш3 [2.2, стр 23]
общ - общий КПД привода
з/з = 0,96 - КПД зубчатого зацепления; [табл. 2.1, стр 23]
п/ш = 0,99 - КПД подшипников качения; [табл. 2.1, стр 23]
общ = 0,962*0,993 = 0,88
Nэ/д. расч = 2,5/0,88 = 2,84 кВт
Nэ/д. дейст.>= Nэ/д. расч
Nэ/д. дейст - мощность электродвигателя
Nэ/д. дейст.= 3,0 кВт, типоразмер [табл 2.2, стр 26]
nном = 960 об/мин [стр 25]
nном(nб) - частота вращения быстроходного вала, с учетом скольжения
1.2 Определение уточненного передаточного числа редуктора
Uобщ = nном/nт [2.6, стр 28]
Uобщ = 960/250 = 3,84
Uобщ - общее передаточное число
Uобщ = U1*U2 [2.7, стр 28]
U1 и U2 - передаточные числа быстроходной и тихоходной ступени соответственно
U1 = 2.0; U2 = 2.0 [стр 51]
1.3 Определение крутящих моментов на валах привода
Tкр = 9,74*106*N/n, Н*мм [4.17, стр 84]
n1 = nб = nном = 960 об/мин
n2 = n1/U1 = 960/2.0= 480 об/мин
n3 = n2/U2 = 480/2.0 = 240 об/мин
N1 = Nб = Nэ/д дейст = 3,0 кВт
N2 = N1*з/з*п/ш2 = 3,0*0,96*0,992 = 2,79 кВт
N3 = N2*з/з*п/ш2 = 2,79*0,96*0,992 = 2,62 кВт
Tкр1 = 9,74*106*N1/n1= 9,74*106*3,0/960 = 30438 Н*мм
Tкр2 = 9,74*106*N2/n2= 9,74*106*2,79/480 =56614 Н*мм
Tкр3 = 9,74*106*N3/n3= 9,74*106*2,62/240 =106328 Н*мм
2. Проектный расчет привода
2.1 Выбор материала и определение допустимых напряжений
Выбираем : материал - Сталь 45 ГОСТ 1050-88;термическая обработка - улучшение; твердость - НВ 235...262. [табл 4.5, стр 88]
[дн] = д0н lim 2/Sн, МПа [4.21, стр 89]
[дн] - допускаемое контактное напряжение
[дF] = дF0 lim/SF, МПА [4.24, стр 91]
[дF] - допускаемое изгибающее напряжение
д0н lim 2 =2НВ+70; Sн = 1,1; дF0 lim = 1,8НВ; SF = 1,75 [табл 4.6, стр 90]
[дн] = (2*250+70)/1,1 = 518МПа
[дF] = 1,8*250/1,75 = 257 Мпа
2.2 Определение межосевого расстояния и модуля передачи
a' = (U+1)((K/[дн]/U)2*Tкр/Ш)1/3, мм [4.38, стр 98]
а' - расчетное межосевое расстояние
K = 315 -для прямозубых колес
Ткр - наибольший момент нормально протекающего технологического процесса
U - передаточное число при наибольшим моменте
Ш - коэффициент ширины принимают из ряда стандартных чисел, т.к. колеса расположены симметрично, то Ш=0,35
a' = (2,0+1)((315/518*2,0)2*106328/0,315)1/3 = 94 мм
а = 100 мм [стр 51]
m' = (0,01…0,02)*a [стр 53]
m - число зубьев, приходящих на ширину окружности
m' = 0,0125*100 = 1,25
m = 1,25 [стр 53]
2.3 Определение геометрических параметров цилиндрических прямозубых передач
2.3.1 Суммарное число зубьев
z? = zш+zк = 2*a/m [4.46, стр 99]
z? =2*180/1,25 = 160
2.3.2 Число зубьев шестерней и колес
Zш = z?/(U+1)>=13 [4.51, стр 100]
zш - число зубьев шестерни
zк = z?-zш [4.52, стр 100]
zк - число зубьев колеса
zш1 = 160/(2+1) = 54
zш2 = 180/(2+1) = 54
zк1 = 160-54 = 106
zк2 =160-54 = 106
2.3.3 Диаметры колес и шестерней
d = m*z, мм
df = d-2,5m, мм
da = d+2m, мм
d - делительный диаметр
df - диаметр окружности впадин зубьев
da - диаметр окружности вершин зубьев
dш1 = 1,25*54 = 67 мм dаш1 =67+2,5 =69мм dfш1 =67-3,125= 65мм
dш2 =1,25*54 = 67мм dаш2 =67+2,5= 69мм dfш2 =67-3,125=65 мм
dк1 =1,25*106 = 133 мм dак1 =133+2,5=135мм dfк1 =133-3,125= 131мм
dк2 =1,25*106 = 133 мм dак2 =133+2,5= 135мм dfк2 =133-3,125= 131мм
2.3.4 Ширина колес и шестерней
bк = Ш*a, мм [4.39, стр 98]
b'ш = 1,12 bк, мм [4.40, стр 98]
bк = 0,351*100 = 32 мм
bш = 1,12*32=35,84= 36 мм [стр 51]
2.4 Проверка зубьев на контактное напряжение
U= Zк/Zш U1=106/54=2.0; U2=106/54=2.0
a= (dк+dш)/2 a=(133+67)/2=(133+67)/2=100
дн <=[дн]
дн = K*(U+1)/(a*U)*((U+1)/bк*Ткр)1/2, МПа [4.41, стр 98]
дн = 315*(2+1)/(100*5,6)*((2+1)/32*106328)1/2= 471 Мпа
(дн- [дн])/ [дн]*100% = (471-518)/518 = -9,07%
2.5 Силы в защемлении
Fт =2Ткр/d, Н [4.44, стр 99]
Fт - окружная сила
Fтк1 = 2*56614/133 = 851 Н Fтш1 = 2*30438/67 = 909 Н
Fтк2 = 2*106328/133=1599 Н Fтш2 = 2*56614/67= 1690Н
Fr = Fт *tgб, H; где б=20? [4.70, стр 109]
Fr - радиальная сила
Frк1 = 851*tg20 = 310H Frш1 = 909*tg20 = 331 H
Frк2 = 1599*tg20 = 582 H Frш2 = 1690*tg20 = 615H
3. Расчет валов
3.1 Ориентировочный расчет валов
d> = (Tкр/0,2/[ф])1/3, мм [стр 296]
[ф]<= 15…20 Мпа - пониженное допускаемое напряжение на чистое кручение привод передача электродвигатель подшипник
d1 =30438/0,2/12)1/3 = 23мм
d2 = 56614/0,2/15)1/3 = 27мм
d3 = 106328/0,2/18)1/3 = 31 мм
1й вал d1= =23, d1=24, d2=30,d3=35,d4=40
2й вал d1=30,d2=35,d3=40,d4=45
3й вал d1=35, d2=40,d3=45,d4=50
d2=d1+3 ;d3=d2+3 ; d4=d3+5 ;
Числа приведены с округлением под посадку манжет и подшипников.
Полученное значение округляют до ближайшего из ряда диаметров по ГОСТ 6636-69: [стр 296]
3.2 Расчет быстроходного вала по сложному сопротивлению
Расчет проводим в следующей последовательности: по чертежу вала составляем расчетную схему, на которые наносят все внешние силы, нагружающие вал, приводя плоскости их действия к двум взаимно перпендикулярным плоскостям. Затем определяем реакции опор в горизонтальной и вертикальной плоскости. В этих же плоскостях строем эпюры изгибающих моментов Мх и Му, эпюру крутящего момента Мк.
3.2.1 Определение реакции опор
Исходные данные:
Fт - 909 Н
Fr - 331Н
a=34 мм
b = 34 мм
Горизонтальная плоскость:
?Mах = Fт*а-Rbx*(a+b) = 0
?Fx = -Rax-Rbx+ Fт = 0
Rbx = Fт*а/(a+b) = 909*34/(34+34) = 455 H
Rax = Fт--Rax = 909-455 =454 H
Вертикальная плоскость:
?Mаy = Fr*а-Rby*(a+b) = 0
?Fy = -Ray-Rby+ Fт = 0
Rby = Fr*а/(a+b) = 331*34/(34+34) = 166 H
Ray = Fr--Rax = 331-166 =165 H
3.2.2 Построение эпюров изгибающих моментов Мх и Му, эпюры крутящего момента Мк
Участок №1 0 <= z <=0,34 м
Mx(z) = Rax*z, H*м
Mx(0) = 454 *0 = 0
Mx(0,34) = 454 *0,34 = 15,4 Н*м
My(z) = Ray*z, H*м
My(0) = 165*0 = 0
My(0,34) = 165*0,34 = 5,6 Н*м
Участок №2 0 <= z1 <=0,34 м
Mx(z) = Rax*z, H*м
Mx(0) = 454 *0 = 0
Mx(0,34) = 454 *0,34 = 15,4 Н*м
My(z) = Ray*z, H*м
My(0) = 165*0 = 0
My(0,34) = 165*0,34 = 5,6 Н*м
3.2.3 Определение эквивалентного диаметра вала в критическом сечении
d = (Tэкв/0,2/[физг])1/3, мм
Tэкв - эквивалентный момент
[физг] = 60 Мпа
Тэкв = (Тизгх2+ Тизгy2+ Ткр2)1/2, Н*мм
Тизгх = Fт, Н*мм
Тизгy = Fr*а, Н*мм
Тэкв = (9092+3312*342+30438)1/2 = 32465 Н*мм
d = (32465/0,2/60)1/3=14 мм
Вывод: эквивалентный диаметр вала меньше диаметра быстроходного вала, следовательно, изгибающие моменты не нагружают вал.
4. Расчет долговечности подшипников
Шарикоподшипники радиальные однорядные по ГОСТ 83338-75:
Средняя серия №309 [стр 530]
Исходные данные:
n = 960 об/мин
Rby = 166 H
Rbx = 455 H
Lh = 106*L/60n = 106/60n*(C/P)p, ч [стр 359]
L - номинальная долговечность в миллионах оборотов
С = 52,7 кН - грузоподъемность подшипника [стр 530]
Р - постоянная эквивалентная нагрузка
p - показатель степени, p = 3 - для шариковых подшипников
P = (X*V*Frп/ш+YFa)*KдKт, Н [стр 359]
Frп/ш - максимальная радиальная сила в подшипнике
Fa = 0 - осевая сила
X = 0,8 - коэффициент радиальной нагрузки [табл. 12.26 стр 362]
V = 1 - коэффициент вращения кольца
Kт = 1- температурный коэффициент [стр 359]
Кд = 1,4 - коэффициент безопасности [табл. 12.27 стр 362]
Frп/ш = (Rby2+ Rbx2)1/2, Н
Frп/ш = (1662+4552)1/2 = 484 Н
P = 0,8*1*484*1*1,4 = 542 Н
Lh = (106/(60*960))*(13700/542)3 = 3517437 ч
Вывод: данный подшипник может быть применен, так как его ресурс превышает ресурсы зубчатых редукторов.
5. Расчет шпонки
Шпонки призматические (по ГОСТ 23360-78)
дсм = 2Т/(d*(h-t)*lp)<= [дсм], Н/мм2 [стр 304]
[дсм] = 100 -120 Н/мм2- допускаемое напряжение смятия
Т = 30438 Н*мм - крутящий момент вала
d = 24 мм - диаметр вала
h = 7 мм - высота шпонки [табл. 11.7, стр 302]
l = 30 мм - длина шпонки
b = 10 мм - ширина шпонки
t = 5 мм - глубина паза на вале
lp = l-b=22 мм - рабочая длина шпонки
дсм = 2*30/(24*(8-4)*22) = 58 Н/мм2
По результатам расчета напряжение смятия шпонки меньше предельно допускаемого.
6. Конструктивные размеры корпуса редуктора
Материал корпуса - серый чугун марки: СЧ15 ГОСТ 1412-85.
Толщина стенки: [14.3 стр.417] толщину стенки корпуса редуктора примем равной 6 мм, для более легкого изготовления методом литья и обеспечения условий прочности.
Толщина стенки крышки корпуса: мм. [14.4 стр.417]
Толщина ребра у основания: мм. [14.5 стр.417]
Диаметр стяжных винтов: [14.6 стр.417]
Толщина фланца по разъему: мм. [14.7 стр.417]
Диаметр фундаментного болта: [14.9 стр.417]
Толщина лапы фундаментного болта: . [14.10 стр.417]
Толщина уха у основания: . [14.11 стр.417]
Диаметр винтов соединения основания корпуса с крышкой: .
Элементы корпуса должны сопрягаться одинаковым радиусом:
r= 2 мм [14.13 стр.418]
Винты крепления крышки подшипников: М6.
Пробка с резьбой, с прокладкой из паронита ГОСТ - 481-80 для слива масла примем М20Ч2. [табл.14,4 стр. 445]
Размеры маслоуказателя примем по стандартам. [стр. 447]
Муфта упругая втулочно-пальцевая. [табл. 15,5 стр. 463]
7. Выбор смазочных материалов и системы смазки
Выбор сорта масла.
Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемого внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм. Объём масляной ванны V определяем из расчета 0,25 дм3 масла на 1 кВт передаваемой мощности:
V=0.25*4 = 1 дм3
По данным таблицы 11.1 устанавливаем вязкость масла. При контактном напряжении GH=752 МПа и окружной скорости v=5.22 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 40 мм2/c=40*10-6 м2/c. По табл. 11.2 принимаем масло индустриальное И-Г-А-46 (по ГОСТ 20799-88).
При картерном смазывании передач подшипники смазывают брызгами масла. При окружной скорости v>l м/с брызгами масла покрыты все детали передач и внутренние поверхности стенок корпуса.
Для замены масла в корпусе предусмотрено сливное отверстие, закрываемое пробкой с цилиндрической резьбой и уплотняющей прокладкой из алюминия.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Кинематический расчет привода и выбор электродвигателя. Определение параметров закрытой и клиноременной передач, элементов корпуса. Эскизная компоновка и расчет валов. Вычисление шпоночного соединения и подшипников качения. Выбор муфты и смазки редуктора.
курсовая работа [772,0 K], добавлен 18.03.2014Кинематический расчет привода и выбор электродвигателя. Расчет закрытых цилиндрических зубчатых передач. Расчет и проектирование открытой цепной передачи, конструирование валов. Выбор подшипников и расчет их на долговечность. Определение типа смазки.
курсовая работа [427,5 K], добавлен 21.02.2011Кинематический расчет привода и выбор электродвигателя. Определение параметров приводного вала. Расчет цилиндрических зубчатых передач на прочность. Выбор материала и вида термообработки зубчатых колес. Расчет валов; выбор подшипников, шпонок, муфты.
курсовая работа [177,3 K], добавлен 13.02.2016Энергетический и кинематический расчет привода. Определение частот вращения и крутящих моментов на валах. Выбор материала и определение допускаемых напряжений для зубчатых передач. Подбор подшипников для валов привода. Смазка редуктора и узлов привода.
курсовая работа [987,3 K], добавлен 23.10.2011Выбор и кинематический расчет электродвигателя. Определение мощностей и передаваемых крутящих моментов. Проектный и проверочный расчеты передач. Компоновочная схема и выбор способа смазывания передач и подшипников, определение размеров корпусных деталей.
курсовая работа [4,0 M], добавлен 10.02.2014Кинематический расчет привода, выбор и обоснование электродвигателя. Определение допускаемых напряжений. Выбор материалов зубчатых колес. Вычисление параметров зубчатой и клиноременной передачи, валов, а также размеров деталей передач, корпуса редуктора.
курсовая работа [264,7 K], добавлен 22.01.2015Расчет кинематических параметров привода, конструктивных размеров колес. Выбор материалов зубчатых колес. Определение допустимых напряжений. Компоновка редуктора, выбор подшипников, расчет шпоночных соединений и муфт. Частота вращения электродвигателя.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 15.12.2013Определение срока службы привода. Вычисление мощности и частоты вращения двигателя. Выбор материалов зубчатых передач, проверка допускаемых напряжений. Расчет геометрических параметров закрытой цилиндрической зубчатой передачи, валов и подшипников.
курсовая работа [104,7 K], добавлен 18.11.2012Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчёты привода. Определение реакций подшипников валов редуктора и построение эпюр изгибающих и крутящих моментов. Выбор смазки для зацепления и подшипников. Подбор муфты, компоновка и сборка редуктора.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 09.06.2015Кинематический и силовой расчеты привода. Определение максимальной и минимальной частоты вращения, угловых скоростей, мощностей и крутящих моментов на каждом валу привода. Выбор муфты и шпонки. Выбор типа подшипников качения: обоснование, тип, серия.
курсовая работа [419,8 K], добавлен 06.09.2015Описание конструкции привода. Расчет зубчатых передач редуктора. Определение допускаемых контактных напряжений и напряжений изгиба. Определение основных параметров цилиндрических передач. Проверочный расчет подшипников на быстроходном и тихоходном валу.
курсовая работа [432,3 K], добавлен 19.12.2011Описание схемы привода и суточного графика нагрузки на 5 лет. Выбор электродвигателя. Силовой расчёт привода. Расчёт зубчатых передач, их геометрических параметров. Компоновка цилиндрического зубчатого редуктора. Расчет валов и подшипников качения.
курсовая работа [732,6 K], добавлен 16.01.2012Энерго-кинематический расчет привода, выбор схемы привода, редуктора и электродвигателя. Расчет значения номинальной частоты вращения вала двигателя. Выбор параметров передач и элементов привода. Определение тихоходной цилиндрической зубчатой передачи.
курсовая работа [4,3 M], добавлен 28.09.2012Выбор электродвигателя и кинематический расчет. Определение мощностей и предварительных крутящих моментов. Определение параметров передач при различных напряжениях. Вычисление диаметров валов. Выбор подшипников. Расчет валов по эквивалентному моменту.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 21.11.2013Описание работы привода и его назначение. Кинематический расчет привода и выбор электродвигателя. Расчет передач привода. Проектный расчет параметров валов редуктора. Подбор подшипников качения, шпонок, муфты, смазки. Сборка и регулировка редуктора.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 14.10.2011Определение расчетной мощности электродвигателя, передаточного числа привода. Расчет мощностей, передаваемых валами привода, и крутящих моментов. Проектный расчет тихоходной и конической зубчатых передач, подшипников вала по статической грузоподъемности.
курсовая работа [190,2 K], добавлен 08.09.2010Энерго-кинематический расчет привода, выбор схемы привода, редуктора и электродвигателя. Расчет значения номинальной частоты вращения вала двигателя. Выбор параметров передач и элементов привода. Определение тихоходной цилиндрической зубчатой передачи.
методичка [3,4 M], добавлен 07.02.2012Энергетический и кинематический расчет привода, выбор материала, определение допускаемых напряжений для зубчатых передач. Расчет и выбор тихоходной и быстроходной зубчатых передач, валов, подшипников качения, шпоночных соединений, муфт; смазка редуктора.
курсовая работа [173,4 K], добавлен 08.09.2010Основные данные и строение привода, характеристика режима работы. Выбор электродвигателя, расчет цилиндрической зубчатой передачи (тихоходной и быстроходной ступеней), клиноременной, цепной передачи. Проектирование и проектный расчет, проверочные расчеты.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 05.10.2009Кинематический расчет привода. Расчет зубчатых передач, выбор материалов колес и допускаемых напряжений. Определение цепной передачи, валов, реакций опор и изгибающих моментов в сечениях вала. Расчет долговечности подшипников и валов на прочность.
курсовая работа [865,6 K], добавлен 15.05.2012
