Привод автомата для фасовки и упаковки мясного фарша

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республика Беларусь

Учреждение образования

Могилевский государственный университет продовольствия

Кафедра прикладной механики и инженерной графики

Привод автомата для фасовки и упаковки мясного фарша

Расчетно-графическая работа №1

по дисциплине «Прикладная механика»

раздел «Детали машин»

Специальность 1-49 01 02«Технология хранения и переработки животного сырья

Специализация 1-49 01 02 01«Технология мяса и мясных продуктов»

Проверил Выполнила

ст. преподаватель студентка группы ТЖМП-151

А.В.Евдокимов Моисеенко О. Н.

Могилёв 2017



Содержание

Введение

1. Кинематическая схема привода

2. Кинематический расчет привода

3. Выбор конического редуктора

4. Расчет цепной передачи

5. Расчет зубчатой конической передачи

6. Выбор и расчет шпоночного соединения

7. Выбор муфты

8. Рекомендации по выбору смазки деталей и узлов привода

9. Требования техники безопасности к проектируемому приводу

Заключение

Список использованных источников



Введение

Предприятия перерабатывающей промышленности нашей страны представлены широким спектром технологического оборудования. Технологическое оборудование разнообразно. В основу его классификации можно положить различные признаки: структуру рабочего цикла, степень механизации и автоматизации, принцип сочетания элементов машины в производственном потоке, функциональный признак. В зависимости от структуры рабочего цикла различают машины и аппараты периодического и непрерывного действия; от принципа сочетания в производственном потоке - отдельные (частные) машины и аппараты, агрегатные, комбинированные, автоматическую систему машин. По функциональному признаку и характеру воздействия на обрабатываемый продукт различают машины и аппараты, в которых продукт, подвергаемый энергетическому воздействию не изменяет свойства, форму и размеры, машины и аппараты, в рабочих органах которых осуществляется физико-механические, биохимические изменения и создание готового продукта, машины и аппараты, в которых продукт подготовляется к реализации.

Оборудование, применяемое на предприятиях, может быть разделено на две группы: вспомогательное и основное.

К основному относится оборудование, которое выполняет заданный технологический процесс и непосредственно контактирует с сырьем.

Вспомогательное оборудование обеспечивает нормальную работу основного, т.е. выполняет функции транспортирования, подъема, резервирования сырья.

Приводавтомата для фасовки и упаковки мясного фарша состоит из электродвигателя, муфты, конического редуктора, цепной передачи, конической зубчатой передачи и двух пар подшипников качения.



1. Кинематическая схема привода

Рисунок 1 - Кинематическая схема привода

Приводавтомата для фасовки и упаковки мясного фарша

= 3 кВт

= 4 рад/с

2. Кинематический расчет привода

Рассчитаем общий КПД привода:



, (1)

где =0,99- КПД муфты;

=0,92 - КПД зубчатой передачи;

=0,9405 - КПД конического редуктора;

=0,91- КПД цепной передачи;

=0,995 -КПД подшипников качения.

Значения КПД отдельных элементов привода определяем по таблице 1.1[1].

.

Определим требуемую мощность электродвигателя N_тр, кВт:

. (2)

кВт.

Определяем общее оценочное передаточное число привода:

(3)

где =16,3- диапазон приемлемых передаточных отношений конического редуктора; [с.314; 2].

=35 - диапазон приемлемых передаточных отношений зубчатой передачи;

=25 - диапазон приемлемых передаточных отношений цепной передачи [таблица2.2; 3].

=3·2·1=6

=5·5·6,3=157,5

Определяем частоту вращения приводного вала n, мин^-1:

. (4)

==38,2166

Определяем приемлемую частоту вращения вала электродвигателя , мин^-1:

. (5)

мин^-1.

Стандартный электродвигатель выбираем исходя из двух условий:

;

Этим условиям удовлетворяет электродвигатель 4А132S8У3 ГОСТ 12139-84 [таблица 3.1; 1]. Для него =4,0 кВт, =705мин^-1.

Определяем действительное передаточное отношение привода и:

. (6)

Выбираем стандартное значение передаточного отношения конического редуктора u_кр=3,15[с.320,2]

и стандартное передаточное отношение зубчатой передачи

u_зп=3 [с.181, 4].

Следовательно,

=2,1

Определяем угловые скорости на валах щ, рад/с

=78,5 рад (7)

рад/с (8)

рад/с (9)

рад/с (10)

Мощность на валах N,кВт

кВт (11)

кВт (12)

· кВт (13)

=··=3,6196·0,91·0,995=3,2795 кВт (14)

=3,2795·0,92·0,995=3кВт (15)

Крутящий момент на валах Н·м

Н·м (16)

Н·м (17)

Н·м (18)

Н·м (19)

Н·м (20)



3. Выбор конического редуктора

Конический редуктор выбираем по трем параметрам: передаточное отношение, крутящий момент на тихоходном валу и частота вращения на тихоходном валу.

u_кр=3,15

Т₃=145,46 Нм

n₃мин^-1

По крутящему моменту на тихоходном валу определяем значение отношения:

_p = (21)

Принимаем К₁=1 - при спокойной нагрузке (по [2] cтр.315).

Принимаем срок службы редуктора t = 20000 ч. Тогда по графику 14 на стр.321 из [2] находим коэффициент К₂=1,25 по поверхностной прочности зубьев и К₂=1,11 по изгибу зубьев.

Значение _p:

по поверхностной прочности зубьев

_p=0,012

по изгибу зубьев

_p==0,014

По таблице 193 из [5] при n₃=250 мин ^-1 для передаточного отношения = 5 находим значения, близкие к расчетным по поверхностной прочности = 0,046 и по изгибу =0,065. Эти значения соответствуют редуктору с Re=200 мм (КР-200). (Конический редуктор КР-200 узкого типа с =3,15 ГОСТ 11289-71 )



4. Расчет цепной передачи

привод редуктор муфта передача

Исходными данными для расчета цепной передачи является передаточное отношение, мощность и частота вращения ведущего вала передачи. Для рассматриваемой схемы ведущим валом цепной передачи является вал 3. Тогда исходные данные примут вид = 2,1; =237,8958 об/мин;=3,622 кВт

Число зубьев ведущей звездочки

(22)

Число зубьев ведомой звездочки

(23)

Действительное передаточное отношение передачи

(24)

Определение коэффициента эксплуатации:

К_э=К_дК_а К_нК_р К_сК_{реж (25)}

=1,2•1•1,25•1•0,8•1,25=1,5 < 3 - условие соблюдается,

Где К_д коэффициент, учитывающий динамичность передаваемой нагрузки. При неравномерной нагрузке К_д =1,2( Приложение Б, табл. Б10);

К_а- коэффициент, учитывающий межосевое расстояние.

При а=(30…50)•tК_а = 1;

К_н - коэффициент, учитывающий наклон линии центров звездочек к горизонтали. При угле к горизонтали до 60° Кн=1;

К_р - коэффициент, зависящий от способа регулировки натяжения цепи. Для нерегулируемых передач К_рег= 1,25;

К_с - коэффициент,учитывающий характер смазки. При периодической смазке К_с = 0,8;

К_реж- коэффициент, зависящий от продолжительности работы в сутки. При односменной работе К_реж=1,25.

Расчетная мощность передаваемая цепью

(26)

гдекоэффициент числа зубьев;

. (27)

-число зубьев типовой передачи. Принимается

-коэффициент частоты вращения;

(28)

-частота вращения типовой передачи, об/мин. Выбираем ближайшая к из ряда: 50,200,400,600,800,1000,1200,1600.

коэффициент,учитывающий число рядов цепи. Для однорядных цепей (Приложение Б, табл. Б17).

Б18) исходя из условия выбираются два смежных типа цепи. Для рассматриваемого случая подходят цепи:

ПР-25,4-6000 и ПР-31,75-8900 ГОСТ 13568-75.Дальнейший расчет будем вести для этих типов цепей, используя индексы А(для цепи ПР-25,4-6000) и Б (для цепи ПР-31,75-8900).

	А	Б
Шаг цепи	t,мм	25,4	31,75
Диаметр валика	d,мм	7,92	9,53
Длина втулки	b,мм	15,88	19,05
Разрушающая сила	F,кН	60	89
Масса одного погонного метра цепи	м,кг/м	2,6	3,8

Скорость цепи

(29)

Для выбранных типов цепей имеем

м/с

Окружное усилие

. (30)

При подстановке числовых значений получим:

Н

1149 Н

Удельное давления в шарнирах цепи

(31)

Расчетные удельные давления

МПа

МПа

Допустимые условия давления составляют [p_A]=18,5 МПа и [p_Б]=15МПа при

Так как оба условия совпадают, то дальнейший расчет ведем по вариантам А и Б.

Межосевое расстояние передачи

а=40·t (32)

a_A=40·25,4=1016 мм

a_Б=40·31,75=1270 мм

Число звеньев цепи или длина цепи, выраженная в шагах

(33)

(34)

Принимаем и

Расчетное межосевое расстояние при принятых

(35)



мм

Действительное межосевое расстояние

а=0,996·а_р (36)

а_А=0,996·1022,428=1018,338 мм

а_Б=0,996·1931,563=1923,837 мм

Делительный диаметры звездочек

(37)

(38)

мм

мм

мм

Число ударов цепи при набегании ее на зубья звездочек и сбегании с них

(39)

Допустимое число ударов цепи



(40)

Таким образом, условие выполняется.

Нагрузка от центробежных сил

(41)

Нагрузка от провисания цепи

(42)

где K_f - коэффициент провисания цепи. K_f=1.

Коэффициент запаса прочности цепи

(43)

[

[

Таким образом, условие выполняется.

Окончательно принимаем к установке цепь ПР-25,4-6000 ГОСТ 13568-75

5. Расчет открытой конической зубчатой передачи

1) Выбор материала зубчатых колес:

По таблице 2.2[5] принимаем рекомендуемые пару сталей: для шестерни и для колеса.

Принимаем для шестерни быстроходного вала Сталь 45 (нормализация) со следующими механическими свойствами:

Предел прочности: МПа

Предел текучести: МПа

Твердость: 190НВ

Принимаем для колеса быстроходного вала Сталь 35 (нормализация) со следующими механическими свойствами:

Предел прочности: МПа

Предел текучести: МПа

Твердость: 160HB

2) Напряжения изгиба:

, (44)

где - базовый предел контактной прочности поверхности зубьев

, (



МПа

Мпа

- твердость зубьев,

коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки, при односторонней нагрузке. [табл. 3.1, 3]

- коэффициент безопасности, заготовка из проката.

(47)

- коэффициент, учитывающий нестабильность свойств материала зубчатого колеса и ответственности передачи, для НВ<350

- коэффициент, учитывающий способ получения заготовки колес, для поковки и штамповки

- коэффициент долговечности,

МПа

Мпа

(48)

где - предельно допускаемое напряжение, Н/мм²

Проектный расчет по напряжению изгиба

Угол наклона зубьев:



(49)

(50)

Число зубьев шестерни:

Принимаем число зубьев z₁=26

Коэффициент формы зуба шестерни :

Определяем по графику [рисунок 4.2, 5], в зависимости от

,(51)

где в - угол наклона зубьев, для прямозубых колес в=0;

По графику

3.4 Число зубьев колеса:

(52)

(53)

- вспомогательный коэффициент, для диаметра передач, (с. 25, 5)

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения диаметра по ширине венца, при этом K_be=0,3 (с.17, 5)

- коэффициент ширины шестерни относительно среднего диаметра

(54)

- коэффициент неравномерности распределения нагрузки, в зависимости от параметра

(55)

мм

Средний диаметр:

(56)

мм

Расчетная ширина шестерни:

(57)



мм

Делительный внешний диаметр:

(58)

мм

Внешнее конусное расстояние:

мм (59)

Проверяется соблюдение условия:

(60)

Модуль в нормальном сечении по большему торцу:

мм (61)

По ГОСТ 9563-60 модуль округляется до стандартного значения. Принимаем 5 мм [таблица 4.3, 5]

Уточняются внешнее конусное расстояние и внешний делительный диаметр:

(62)

Делительный внешний диаметр колеса:

мм (63)

Уточняется средний делительный диаметр:

мм (64)

мм (65)

Модуль в нормальном среднем сечении зуба:

мм (66)

Нормальный модуль в среднем сечении зуба:

мм (67)

Внешний диаметр вершин зубьев:

мм (68)

мм (69)

Внешний диаметр впадин зубьев:

мм (70)

мм (71)

Окружная скорость:

м/с (72)



Расчет усилий, действующих в конической зубчатой передаче:

Расчет осуществляется исходя из приведенных в таблице 4.7; [5]

Н (73)

Радиальная сила:

Шестерня:

Н (74)

Колесо:

Н (75)

Осевая сила:

Н (76)

Н (77)

Проверочный расчет по напряженим изгиба:

(78)

- коэффициент учитывающий наклон зуба, для прямозубих передач

,

- коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев,

(79)

- коэффициент торцового перекрытия [с. 26],

(80)

- коэффициент среднего изменения суммарной длинны загрузки линий,

- коэффициент загрузки,

(81)

коэффициент, учитывающий внешнюю динамическую нагрузку [таблица 7.1, с.26]

коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении [таблица 7.2, с.27]

k_Fв =1,19 коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки по ширине венца [таблица 4.3, с.13]

коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями [таблица 7.3, с.28]

, - условие соблюдается

Напряжение изгиба при действии кратковременной перегрузки:

, (82)

.

Т.к. условие не соблюдается, то принимаем минимальное значение модуля для силовых передач 1-го ряда значений мм [таблица 4.3; 4].

Уточняются внешнее конусное расстояние и внешний делительный диаметр:

(83)

Делительный внешний диаметр колеса:

мм (84)

Уточняется средний делительный диаметр:

мм (85)

мм (86)

Модуль в нормальном среднем сечении зуба:

мм (87)

Нормальный модуль в среднем сечении зуба:

мм (88)

Внешний диаметр вершин зубьев:

мм (89)

мм (90)

Внешний диаметр впадин зубьев:

мм (91)

мм (92)

Окружная скорость:

м/с (93)

Расчет усилий, действующих в конической зубчатой передаче:

Расчет осуществляется исходя из приведеннях в таблице 4.7; [5]

Н (94)

Радиальная сила:

Шестерня:

Н (95)

Колесо:

Н (96)

Осевая сила:



Н (97)

Н (98)

Проверочный расчет по напряжениям изгиба:

(99)

- коэффициент учитывающий наклон зуба, для прямозубых передач

,

- коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев,

(100)

- коэффициент торцового перекрытия [с. 26],

(101)

- коэффициент среднего изменения суммарной длинны загрузки линий,

- коэффициент загрузки,

(102)

коэффициент, учитывающий внешнюю динамическую нагрузку [таблица 7.1, с.26]

коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении [таблица 7.2, с.27]

k_Fв =1,19 коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки по ширине венца [таблица 4.3, с.13]

коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями [таблица 7.3, с.28]

, - условие соблюдается

Напряжение изгиба при действии кратковременной перегрузки:

, (103)

.

6. Расчет шпоночного соединения

Расчет шпоночных соединений необходимо произвести по напряжениям смятия и среза.

Расчет шпонок на валах

Рассчитаем шпонку на IV валу.

Вначале определим диаметр вала:

(1)

Рассчитываем длину ступицы:

??ст=(1,2…1,5)??вала (2)

??ст????=1,2•42=50,4 мм

По ГОСТ 6636-69 принимаем диаметр приводного вала d₄=42 мм

b=12 мм ,h=8 мм ,t=5 мм

Рабочую длину шпонок l_p, мм принимаем исходя из условия прочности на смятие:

(3)

Проверим условие прочности на срезе:

(4)

МПа

[ф_cp] - допускаемое напряжение на срез.

[ф_cp]=60…100 Н/мм²

Полная длина шпонки: l=l_р +b=24,97+12=36,97 мм

К установке принимаем шпонку с размерами - 12?8?40 по ГОСТ 23360-78 по таблице [с. 43, 1].

Рассчитаем шпонку на V валу:

(5)

мм

Рассчитываем длину ступицы:

??ст=(1,2…1,5)??вала (6)

??ст????=1,2•58=69,6 мм

По ГОСТ 6636-69 принимаем диаметр приводного вала d₅=58 мм

b=16 мм, h=10 мм, t=6 мм

Рабочую длину шпонок , мм принимаем исходя из условия прочности на смятие:

(7)

Проверим условие прочности на срезе:

(8)

МПа

[ф_cp] - допускаемое напряжение на срез.

[ф_cp]=60…100 Н/мм²

Полная длина шпонки: l=l_p +b=36,42+16=52,42 мм

К установке принимаем шпонку с размерами - 16?10?56 по ГОСТ 23360-78 по таблице [с. 43, 1].



7. Выбор муфты

Подбираем втулочно-пальцевую муфту

Муфты подбирают по наибольшему диаметру соединяемых валов с соблюдением условия:

Т_р?[T],

где Т_р - расчетный крутящий момент;

[Т] - допускаемый крутящий момент, принимаемый из справочных таблиц к выбираемой муфте.

(9)

где Т - крутящий момент на соединяемых валах;

К - коэффициент режима работы муфты, К=2. [стр. 33,4;2ч]

Диаметры валов электродвигателя и конического редуктора равны =38 мм длиной 80 мм цилиндрический вал 1 и =40 мм длиной 80 мм цилиндрический вал 1.

По заданным параметрам подходит муфта МУВП 250-38-1-40-3 по ГОСТ 21424-93. [ стр. 241;3]

8. Рекомендации по выбору масла и смазки деталей и узлов привода

Зацепление конических редукторов обычно смазываются жидким маслом. В основном используют следующие способы смазки: картерный, централизованный или струйный. Для нашего вида редуктора применим картерный способ. Это способ смазки осуществляется погружением в масляную ванну редуктора, если требуется охлаждение путем централизованного подвода охлажденного масла. Температура масла в ванне редуктора допускается до 65°С и только в редких случаях 85°С. Зубчатое колесо должно быть погружено в масляную ванну не более чем на 2/3 высоты зуба. Картерный проточный способ смазывания состоит в том, что в ванну редуктора с одной стороны подается масло, а с другой отводится и одновременно происходит охлаждение его. Для очистки масла от грязи и других примесей применяют сетчато-пластинчатые фильтры. Охлаждение масла осуществляется в трубчатых холодильниках, по трубкам которого проходит охлажденная вода.

Для сохранения физико-химических свойств масла при длительной эксплуатации, а так же для лучшего его отстоя, в смазочную систему добавляют баки-отстойники емкостью от 8 до 20-кратной минутной производительности насоса. Масло подается сверху не зависимо от направления вращения зубчатых колес. Давление в смазочной системе поддерживается примерно 1…1,5 атм., на выходе из сопла - 0,5…0,8 атм.

Для конического редуктора данного привода используем масло индустриальное И-40А по ГОСТ-20799-88. Смазку подшипников редуктора буде производить тем же маслом.

Для смазывания подшипников качения опорного вала применим пластичные смазочные материалы.

Пластичные смазочные материалы состоят в основном из жидкой основы, загустителя и присадок, улучшающих эксплуатационные характеристики. Загуститель, на долю которого приходится 8-25 % всей массы смазочного материала, образует трехмерный каркас, в ячейках которого удерживается масло.

Для подшипников применяют смазочные материалы на кальциевом, натриевом и литиевом загустителе. В качестве дисперсионной среды применяют минеральные и синтетические масла, а также их смеси.

Для подшипников данного привода выбираем смазочный материал для нормальных температур - гидратированный кальциевый синтетический пресс-солидол С.

Периодичность замены смазочного материала определяется в основном частотой вращения подшипника, его габаритами, конструкцией, сортом смазочного материала, эффективностью уплотнений.

Для подачи в подшипники густой смазки применяют пресс-масленки по ГОСТ 19853-74. Смазка подается под давлением специальным шприцем. Для густой смазки используют также колпачковые масленки.

Для смазки цепных передач применяют преимущественно легкие масла, вязкость которых должна быть тем выше, чем больше удельное давление в цепи. Периодическая смазка назначается при скорости не более 4 м/с и производится через 6-8 ч, в нашем случае 0,52 м/с. Пластическая внутришарнирная смазка применяется для цепных приводов при скорости цепи не более 8 м/с. Осуществляется она погружением цепи в подогретую до температуры разжижения смазку. Периодичность 120-180 часов. Для смазки цепной передачи принимаем пластическую смазку ЦИАТИМ-221, ГОСТ9433-60, предназначенную для узлов трения и сопряжённых поверхностей: “металл-металл” и “металл-резина”, работающих в интервале температур от -60 до +150⁰С в агрессивных средах

Открытые зубчатые передачи обычно периодически смазываются консистентными смазками, например используется смазка солидол ГОСТ 21188-89, ЛИТОЛ-24 ГОСТ 21150-87

9. Требования техники безопасности к проектируемому объекту

Привод автомата для фасовки и упаковки мясного фарша устанавливается на прочное, тщательно выровненное основание. В обязательном порядке опорные конструкции закрепляют болтами во избежание смещения от заданного проектного положения в процессе эксплуатации.

В процессе работы категорически запрещается техническое обслуживание привода (устранение неполадок, доливка или смена масла в редукторе и т.д.).

Конструкция привода должна обеспечивать безопасную эксплуатацию. Элементы механической и электрической части привода выполняются в требуемом климатическом исполнении. Электродвигатель и механические передачи защищают от попадания капельной влаги с помощью кожухов.

Электробезопасность в производственных условиях обеспечивается соответствующей конструкцией электроустановок, техническими способами и средствами защиты, организационными и техническими мероприятиями. Обеспечение электробезопасности от случайного прикосновения к токоведущим частям достигается следующим техническим способами и средствами, используемыми отдельно или в сочетании друг с другом: защитные оболочки, защитные ограждения (временные или стационарные), безопасное расположение токоведущих частей, изоляция рабочего места, защитное отключение, предупредительная сигнализация, блокировка, знаки безопасности. [11, с. 126]

Своевременное проведение работ по ремонту оборудования является одним из важнейших условий нормальной работы и обеспечения безопасности труда производства. На действующих предприятиях монтаж, демонтаж, наладку и ремонт оборудования производит, как правило, ремонтно-технический персонал самих предприятий. Рабочие, занятые на этих работах, травмируются чаще рабочих основных технологических профессий. Ремонтные работы должны выполняться на основе разработанного плана организации работ, составленного с учетом требований техники безопасности. Планом предусматриваются необходимые организационно-технические мероприятия, применение средств механизации, порядок подготовки и остановки оборудования, проведение ремонта или замены отдельных узлов аппаратов машин, порядок и очередность опробования и сдачи оборудования после ремонта, обеспечение необходимым ремонтно-монтажными приспособлениями, материалами, инструментами, индивидуальными средствами защиты. [11, с. 195]

Расположение и расстановка оборудования в производственных помещения осуществляется в соответствии с отраслевыми нормами технологического проектирования, при этом обязательно предусматривается соблюдение следующих условий: последовательность расстановки оборудования по технологической схеме, обеспечение удобства и безопасности обслуживания и ремонта, максимального естественного освещения и поступления свежего воздуха. [11, с. 86]



Список используемых источников

1. Методические указания к курсовому проекту по курсу «Детали машин и основы конструирования» для студентов специальностей Т.05.04. и Т.05.07., «Кинематический расчет привода» / В.Г. Харкевич, В.А. Кеворкянц. - Могилев, 1999.

2. Анфимов М.И. Редукторы. Конструкции и расчет: Альбом - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1993. - 464 с.: ил.

3. Методические указания по курсу «Прикладная механика» раздел «Детали машин» для студентов специальности 1-49 01 01 «Технология хранения и переработки пищевого растительного сырья» дневной и заочной формы обучения/ В.А.Шуляк, М.А.Киркор - Могилев, 2009.

4. Методические указания к курсовому проекту по курсу «Детали машин и основы конструирования» для студентов специальностей Т.05.04.00 и Т.05.07.00 / «Расчет зубчатых передач» / В.Г. Харкевич, В.А Кеворкянц - Могилев, 1999.

Размещено на Allbest.ru

...