Розрахунок і конструювання приводу стрічкового конвеєра

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Для поглиблення і кращого засвоєння теоретичного матеріалу і одержання практичних навиків з дисципліни «Основи конструювання і проектування» я виконую курсову роботу, яка включає розрахунки і конструювання приводу стрічкового конвеєра.

Основна мета проектування - розвиток системного, творчого і узагальненого підходу до розв'язання конструкторських інженерних задач, пов'язаних з процесом створення відповідних об'єктів.

Підготовка направлена на ознайомлення з процесом проектування об'єктів машинобудування. Доцільно включено в завдання на курсове проектування найхарактерніші складові частини різних машин і технологічного обладнання. Такими частинами є привідні пристрої, до яких входять двигуни, передавальні механізми (механічні передачі) і елементи їхнього базування.

Методичні вказівки і завдання для курсового проектування включають елементи кінематичних розрахунків, розрахунків на забезпечення функціональної здатності, а також етапи конструювання привідного пристрою, який може бути використаний в різних машинах: стрічкових або ланцюгових конвеєрах, дробарках, млинах, автоматизованих поточних лініях тощо. Крім того, тут поміщено більшість довідкових даних, які необхідно використовувати під час виконання курсової роботи.

Завдання

Для виконання курсової роботи

Розрахувати і спроектувати привідний пристрій для стрічкового конвеєра за наведеними вихідними даними:

1. Схема привідного пристрою

2. Вихідні дані для проектування:

Обертовий момент на тихохідному валу редуктора Т=240 Н м.

Частота обертання тихохідного вала п=45 об/хв.

Тип редуктора Ц2У

Режим роботи пристрою - неперервний протягом 8 год на добу з короткочасними перевантаженнями до 150 %

Кінематичний розрахунок і вибір основних елементів приводу

Для вибору основних елементів привідного пристрою необхідно встановити кінематичні параметри і параметри навантаження цих елементів.

Вибір електродвигуна для приводу

Найбільше в приводах машин застосовують асинхронні двигуни трифазного струму єдиної серії 4А. ці електродвигуни задовільно працюють при тривалому режимі роботи, економічні й можуть використовуватись у різних кліматичних умовах. Асинхронні електродвигуни мають фіксовані частоти обертання валів залежно від кількості полюсів. Синхронні частоти обертання стандартних асинхронних електродвигунів, які працюють від електромережі частотою 50 Гц, бувають : 3000, 1500, 1000 й 750 об/хв. За тією самої потужності із зменшенням частоти обертання вала електродвигуна зростають його габаритні розміри і маса, значно збільшується вартість. Тому доцільно використовувати двигуни з високою частотою обертання вала. Фактична частота обертання вала за номінального навантаження двигуна дещо менша і наводиться в довідниках.

Враховуючи те, що в заданому приводі використовується стандартний редуктор, для якого рекомендують електродвигуни з частотою обертання, не більше 1500 об/хв., а також необхідність достатньої довговічності привідного паса н клинопасовій передачі, орієнтуватимемось на вибір асинхронного електродвигуна, який має синхронну частоту обертання вала 1500 об/хв.. Такі двигуни мають відносно малі вартість і масу, коефіцієнт корисної дії достатньо високий. Необхідні параметри для вибору, електродвигуна визначаються за наведеними нижче залежностями.

Потужність на тихохідному валу редуктора заданого привідного пристрою

Р= Т w?Т ? п/30=1130,4 Вт

Необхідна потужність електродвигуна

? = 0,92

Р= Р/ ? = 1,227

де ? = ? ? - коефіцієнт корисної дії (ККД) приводу,

? ~ 0, 97% - орієнтовне значення ККД стандартного редуктора

? ~ 0, 95% - орієнтовне значення ККД клинопасової передачі.

Фактична потужність електродвигуна повинна бути більшою або дорівнювати необхідній, тобто Р > Р.

Тип електродвигуна 4А80B4У3

Номінальна потужність Р=1,5 кВт

Частота обертання вала п= 1415 об/хв

Коефіцієнт корисної дії ?= 0,77

Маса m = 20,4 кг

Вибір стандартного редуктора

Відповідно до завдання привідного пристрою конвеєра використовується стандартний двоступінчатий редуктор типів Ц2У або Ц2С(2).

Вибір редуктора ведеться за максимальним обертовим моментом на тихохідному валу 1(заданий обертовий момент завжди менший або дорівнює обертовому моменту для прийнятого типорозміру редуктора). Крім того, також необхідно враховувати орієнтовне значення передавального числа редуктора, яке становитиме:

и''? 2

и '= и/и'= 15,75

де загальне передавальне число приводу визначається за частотами обертання вала двигуна п і вала редуктора п:

и=п/п =31,45

Маючи обертовий момент Т на тихохідному валу редуктора і наближене значення його передавального числа и', із довідника [2] вибираємо редуктор (відповідно Ц2У або Ц2С) з такими параметрами (фактичне передавальне число повинно бути найближчим до и'):

типорозмір редуктора Ц2У-160

передавальне число и=25 об/хв.;

обертовий момент на тихохідному валу Т=1000 Нм;

міжосьова відстань ступеня:

швидкохідного a=100мм;

тихохідного a=160мм;

допустиме радіальне навантаження на кінець вала:

швидкохідного F=1000Н;

тихохідного F=8000Н;

коефіцієнт корисної дії редуктора ? = 0.97;

маса редуктора m=95кг.

Кінематичні параметри і параметри навантаження клинопасової передачі

Виходячи із значення передавального числа и вибраного редуктора, необхідне передавальне число клинопасової передачі дорівнюватиме

и =и/'и=1,965

Передавальні потужності частоти обертання і кутові швидкості шківів клинопасової передачі:

- ведучий шків : Р- потужність на ведучому шківі дорівнює необхідній потужності електродвигуна : п=п- частота обертання ведучого шківа дорівнює частоті обертання вала електродвигуна; w= ? n/30- кутова швидкість ведучого шківа;

- ведений шків : Р=Р ? - потужність на веденому шківі; п=п/u- частота обертання веденого шківа; w? ? п/30~ - кутова швидкість веденного шківа.

w= 148,1

Р= 1430 Вт

п= 720,1 об./хв.

w= 75,4

Розрахунок клинопасової передачі

Вибір типу паса і геометричних параметрів пасової передачі.

Клинові паси бувають семи стандартних перерізів: 0; А; Б; В; Г; Д; Е. Необхідний розмір перерізу клинового паса вибирають залежно від потужності Р=1500, яку передає передача, і кутової швидкості w=148,1 меншого шківа. За кутової швидкості w= 150 рад/с рекомендовані перерізи клинового паса залежно від потужності.

Розрахований діаметр меншого шківа d=80 мм клинопасової передачі вибирають залежно від прийнятого перерізу паса, причому приймають менший діаметр d для менших значень діапазону наведених величин потужності Р і навпаки. Необхідний розрахунковий діаметр більшого шківа визначають за формулою

d=иd=157,2

Одержане значення dзаокруглюється до найближчого стандартного діаметра dвідповідно до ГОСТ 1284-68:

d=160

Фактичне передавальне число пасової передачі

и= d/d=2

Похибка у передавальному числі передачі не повинна перевищувати 5%. Якщо ця умова не виконується, необхідно прийняти інші діаметри шківів d і d

редуктор шків клинопасовий рама

?= ( и- и)/ и 100% =1,8%

Орієнтовне значення міжосьової віддалі а' клинопасової передачі вибирається з умови раціонального компонування привідного пристрою. Віддаль між електродвигуном і редуктором бажано мати приблизно 150мм (для забезпечення певних вигод під час монтажу і технічного обслуговування приводу). Для цих завдань до курсового проекту орієнтовно можна прийняти : при використанні редуктора Ц2У-100 - а ? 460 …480мм; Ц2У-125 - а ? 520…540мм; Ц2У-160 - а ? 610…630мм; Ц2С - а ? 350…400мм.

Розрахункова довжина клинового паса визначається за формулою:

l' = 2а'+ ? (d+ d) /2+ (d- d)/(4а').

l' =1619

Одержане значення розрахункової довжини l' паса заокруглюється до стандартної довжини l =2000(стандартні довжини наведені в табл.. 1).

Фактична міжосьова віддаль пасової передачі визначається залежно від стандартних d, dі l за формулою:

а = 1/8[2l -? (d+ d)+=610,3

Кут охоплення меншого шківа визначається за співвідношенням:

=180- 57

Кут а не може бути меншим, ніж 120. Якщо а<120, то необхідно збільшити міжосьову віддаль пасової передачі.

Лінійна швидкість паса

V=0,5wd = 5,924м/с.

Якщо V > 25м/с, необхідно зменшити діаметр ведучого шківа передачі.

Визначення необхідної кількості пасів у клинопасовій передачі

Необхідна кількість пасів визначається за допустимою зведеною потужністю Р, яку може передавати один пас у типовій передачі з параметрами : и?1; а=180; базова довжина паса l і спокійне навантаження.

Знайшовши Р залежно від d і V визначають допустиму потужність [Р], яку може передати один клиновий пас у заданих умовах експлуатації за формулою:

[Р]= РСССС=0,704

Тут коефіцієнти, які враховують конкретні умови експлуатації пасової передачі, визначаються за відповідними рекомендаціями.

Коефіцієнт С=0,98,який враховує кут охоплення пасом меншого шківа, вибирається за даними, наведеними в табл.3.

Коефіцієнт С=1,04, який враховує вплив на роботу передачі довжини паса, приймається залежно від відношення фактичної довжини паса l до базової довжини l .

Коефіцієнт С=0,8, який враховує характер навантаження пасової передачі, вибираяться за даними табл.5 ( при двозмінній роботі передачі С необхідно понижувати на 0,1, а при тризмінній роботі - на 0,2 порівняно з даними табл.5).

Коефіцієнт С=0,95 , який враховує кількість клинових пасів 2 в передачі, назначається за такими рекомендаціями : при Z= 2…3 С=0,95, при Z= 4..6 С=0,90. (Значення кількості пасів Z необхідно попередньо прийняти. Якщо фактична кількість пасів буде значно відрізнятися від прийнятої, то виконують відповідний перерахунок).

Кількість клинових пасів в комплекті передачі визначають за формулою:

Z'=Р/[Р]=2,03?3

і заокруглюють до більшого цілого числа Z=3.

Для клинопасових передач взагалі рекомендують Z< 6. В прийнятих завданнях для курсової роботи необхідно обмежитись кількістю пасів Z<4. Якщо ця умова не виконується, то необхідно збільшити діаметр меншого шківа d і зробити відповідний перерахунок передачі.

Розрахунок навантажень елементів пасової передачі

Сила попереднього натягу віток комплекту клинових пасів визначається за співвідношенням:

F=0,85PC/(VCC)=263 H

Тут Р - потужність на валу меншого шківа, Вт; V - швидкість паса. м/с: CC С - коефіцієнти, значення яких наведено вище.

Сила попереднього натягу віток одного клинового паса з комплекту відповідно дорівнює

F=F/z=87,67 H

Необхідно зауважити, що сила попереднього натягу віток окремих клинових пасів з комплекту буде неоднаковою. Це пов'язано з тим, що фактична довжина кожного паса в комплекті буде різною. Рекомендації з обмеження відхилень довжини окремих пасів в одному комплекті наведені в ГОСТ 1284-80.

Сила, що діє на вали шківів клинопасової передачі, визначається за формулою:

F=2F sin(a/2)=524,8 H

Сила F обмежується значенням допустимого радіального навантаження вихідного кінця швидкохідного вала редуктора. Якщо сила F більша від допустимого радіального навантаження вала, необхідно прийняти більші рекомендовані діаметри шківів і зробити відповідний перерахунок клинопасової передачі.

Оцінка довговічності пасів

Відсутність достатніх експериментальних даних поки що не дає можливості розраховувати паси на довговічність з достатньою точністю. Тому обмежуються перевіркою частоти циклів деформації паса, яка оцінюється частотою його пробігів, за умовою

і= V / l ? [ i ] = 3,28 1/c

Для клинових пасів [і] = 15 1/с. Якщо і >[і], то вважають що довговічність пасів недостатня, і для її підвищення збільшують міжосьову відстань передачі а і відповідно довжину паса l.

Визначення основних розмірів і конструювання шківів

Для виготовлення шківів клинопасових передач рекомендуються сталі 30, 35, 40., чавун СЧ15 або алюмінієві сплави з О ? 160 МПа.

Застосовуються сталеві шківи, які виготовляються обточуванням круглого прокату (якщо діаметр D шківа не перевищує 300мм.).

Типові конструкції шківів клинопасових передач зображені на рисунку.

Якщо відношення D/d=3..5, то використовують конструкції шківів відповідно до рис.2.а.

При D/d=6...7 приймають конструкцію шківів на рисунку. У випадку D/d>8 можна використовувати форму шківа за рис.2.в. Довжина маточини шківа l може дорівнювати його ширині В або бути більшою чи меншою від ширини. Під час встановлення шківа на конусні вали довжина маточини d повинна наближено дорівнювати довжині конусної частини вала. Діаметр маточини d рекомендується приймати d = 1,8 d. Товщина диска шківа може бути прийнята С = (0,2…0,3) l.

Розміри профілів канавок на шківі і його периферійної частини показані на рисунку. Кут профілю клинової канавки приймають: а= 34 для пасів перерізу О при d = 63…71мм, для перерізу А при d=90…112мм, для перерізу Б при d= 125…160 мм; а=36 для пасів О при d= 60…100 мм, А при d=125…160 мм, при d=180…224 мм; а= 38 для пасів О при d=112…160 мм, при d=180…400 мм, Б при d=250…500мм.

Граничне відхилення кута а для механічно оброблених шківів не повинно бути більшим, ніж 1.

Биття робочої поверхні канавки шківа виміряне перпендикулярно до твірної конуса, не повинно перевищувати:

0,2мм - за частоти обертання шківа до 450 об/хв.;

0,15мм - за частоти обертання до 1000об/хв.;

0,10мм - за частоти обертання більшої, ніж 1000 об/хв..

Радіальне і торцеве биття шківа не повинно перевищувати : 0,1 мм при d?120 мм, 0,12 мм при 120< d?300 мм, 0,15 мм при 300 < d<400 мм.

Внутрішній отвір маточини шківа для посадки на вал, а також конусні поверхні канавок виконують з шорсткістю, не більшою за R= 2,5 мкм, усі інші механічно оброблені поверхні шківа - R=40 мкм.

Конструювання рами привідного пристрою

Рама з опорною конструкцією і використовується для з'єднання окремих елементів привідного пристрою в одне ціле. Рама сприймає і передає на фундамент діючі на привід навантаження, а також забезпечує правильність розміщених елементів приводу в процесі його експлуатації.

Рами виготовляються зварюванням окремих деталей, вирізаних із стандартного прокату: швелерів, кутників, листів. У зв'язку з тим , що поверхня профілів прокату досить рівна і чиста, елементи приводу ( двигун, редуктор) можна встановлювати безпосередньо на ці поверхні.

Для виготовлення рами рекомендується сталевий прокат у вигляді швелера. Форма і розміри рами залежать від розмірів і взаємного розташування на рамі редуктора і електродвигуна. Спочатку помічають координати А і В отворів для закріплення редуктора і координати А і В отворів для електродвигуна.

Взаємне розташування редуктора і електродвигуна визначається міжосьовою відстанню пасової передачі і лінією положення вихідних кінців валів. Враховуючи рекомендації додатка 5, встановлюють необхідну відстань Х (за діаметром болтів для закріплення редуктора), а також необхідні розміри b i h швелерів 1 і 2. Це дає можливість визначити відстань С між швелерами 1 і 2. Для надання рамі відповідної жорсткості швелери 1 і 2 з'єднують між собою зварюванням за допомогою двох поперечин - 3 і 4, виготовлених з такого самого розміру швелера, і поперечини 5, виготовленої з листової сталі. Довжина швелерів 1 і 2 залежить від габаритних розмірів редуктора і електродвигуна, міжосьової відстані пасової передачі і конструкції натяжного пристрою.

Щоб уникнути перекошування і згинання болтів кріплення редуктора до рами на поличках швелерів приварюють косі шайби 6, розміри яких задаються в додатку 5. На рамі передбачають також відповідні отвори 7 для її закріплення на фундаменті. Діаметр цих отворів повинен бути на 2…4мм більшим, ніж діаметр отворів для закріплення на рамі редуктора.

Конструювання натяжного пристрою для пасової передачі

Для забезпечення можливості встановлення і знімання пасів, а також для створення попереднього натягу і підтягування при залишковій витяжці пасів необхідно передбачити натяжний пристрій, Найчастіше натягування пасів здійснюється за допомогою зміщення електродвигуна. При цьому повинна забезпечуватись зміна міжосьової відстані клинопасової передачі на + 4% від розрахункового значення.

На практиці застосовують різні конструкції натяжних пристроїв для пасових передач. У нашому випадку можна використати конструкцію, показану на кресленнях привідних пристроїв, наведених у додатках 6 і 7. У цій конструкції електродвигун закріплений на спеціальній каретці, яку можна переміщати на рамі за допомогою гвинта і закріплювати в необхідному положенні болтами.

Будова каретки показана на рисунку. Каретка виготовляється з швелера 1, який має вирізи на поличках. У цих вирізах розташовані 2 прямокутної форми пластини 2 і 3, якими каретка опирається на полички 2 поздовжніх швелерів 4 і 5 рами. Пластини приварюються до швелера 1 між поличками швелера приварюють гайку 6, в яку вкручено натяжний гвинт7. Для обмеження осьового переміщення натяжного гвинта використовується кронштейн 8, приварений до рами. Виступаюча частина двох поличок швелера 1 знаходиться між поздовжніми швелерами 4 і 5 рами, що виключає перекошування каретки під час її переміщення на рамі.

Фіксація каретки на рамі в певному положенні виконується за допомогою болтів, розміщених в отворах 9 пластин 2 і 3. При цьому у швелерах 4 і 5 рами необхідно передбачити овальні отвори, довжину яких узгоджують з необхідним діапазоном регулювання міжосьової відстані пасової передачі. Отвори 10 у швелері використовуються для закріплення електродвигуна на каретці.

Вибір основних розмірів каретки здійснюється за такими рекомендаціями: висоту швелера приймають h = В + 6 d , де d - діаметр отворів у двигуні ( висота швелерів узгоджується зі стандартною висотою ). За значенням висоти h швелера вибирається ширина поличок b. Розмір m повинен бути не меншим від довжини болтів для закріплення електродвигуна на каретці. Товщина пластин 2 і 3 приймається 8-10мм. Діаметр натяжного гвинта d= 14 - 20 мм ( для більших двигунів також більший). Довжина гайки h = ( 3 - 4 ) d. Довжина швелера l каретки приймається такою, що дорівнює ширині рами.

Список літератури

1. Анурьєв В.И. Справ очник конструктора машиностроителя: в 3-х т. 5-е изд. перераб. и доп. - М. Машиностроение. - Т. 1. - 1979 - 728с. Т. 2. - 1979 559с. Т.3. - 1979 - 557с.

2. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. М. Высш. шк., 1985 - 360с.

3. Малащенко В.О., Янків В.В. Деталі машин. Курсове проектування: Навч. Посібник. - Львів: «Новий світ 2000», 2004. - 323с.

4. Павлине В.Т. Основи конструювання та розрахунок деталей машин: Підручник. 2-е вид. - Львів: Афіша, 2003. - 560с.

5. Павлине В.Т., Марченко Є.В., Барвінський А.Ф. Гаршнєв Ю.Г. Прикладна механіка: Навч. Посібник / За ред.. В.Т. Павлине. - Львів: «Інтелект - Захід», 2004. - 368с.

6. Павлине В.Т., Данило Я.Я. Різьби, різьбові з'єднання та кріпильні деталі: Довідник. - Львів: Інтелект - Захід, 2001. - 239с.

7. Приводы машин: Справочник / В.В.Длоугий, Т.И. Муха, А.П. Цупиков и др. - Л.: Машиностроение. 1982. - 383с.

8. Тарабасов Н.Д., Учась П.Н. Проектирование деталей и узлов машиностроительных конструкцій: Справ очник. - Машиностроение. 1983. - 239с.

Размещено на Allbest.ur

...