Подбор электродвигателя для привода и определение крутящих моментов на валах

Кафедра «ТММ и ДМ»

ПРИВОД ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА

Пояснительная записка

 

 

Новосибирск 2005 г.

Содержание

 

Техническое задание

Введение

1. Подбор электродвигателя и определение крутящих моментов

2. Расчет прямозубой цилиндрической передачи

2.1 Определение допускаемых контактных напряжений

2.2 Определение допускаемых напряжений изгиба

2.3 Определение основных параметров

2.4 Проверка на контактную выносливость

2.5 Проверка на изгибную выносливость

2.6 Силы, действующие в зацеплении

3. Расчет деталей редуктора

3.1 Проектирование валов редуктора

3.2 Расчет тихоходного вала редуктора

3.3 Расчет подшипников качения на тихоходном валу

3.4 Расчет шпоночного соединения

4. Расчет муфт

5. Технико-экономические показатели

Спецификация редуктора цилиндрического

Спецификация привода цепного конвейера

 

Введение

 

Технический уровень всех отраслей народного хозяйства в значительной мере определяется уровнем развития машиностроения. На основе развития машиностроения осуществляется комплексная механизация и автоматизация производственных процессов в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, на транспорте.

Объектом курсового проекта является привод цепного конвейера с червячным редуктором.

Редукторы бывают: червячные, цилиндрические, конические, волновые и т.д. Чаще всего они выполняются в виде отдельного механизма, служащего для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины, а так же понижает угловую скорость на валу рабочей машины.

Редуктор состоит из корпуса, который может быть получен при помощи литья или сварки. В самом корпусе уже располагают отдельные части: валы, зубчатые колеса, подшипники и др. Литье корпусов обычно применяют при серийном производстве так как это более целесообразно, и изготавливают чаще всего из чугуна.

В процессе проектирования по курсу детали машин ставится целью использовать опыт конструирования унифицированных передач, накопленный в промышленности. Проектируемый редуктор может быть общего или специального назначения. Редукторы специального назначения допускается выполнять с нестандартными параметрами. Однако при проектировании даже нестандартных редукторов необходимо широко использовать стандартные и нормализованные стали.

Для передачи крутящего момента от двигателя к редуктору, либо от редуктора к рабочей машине используют различные передачи, такие как ременные цепные, но чаще всего используют муфты. Конструкция муфт разнообразна. Тип муфты выбирают в зависимости от тех требований, которые предъявляются к ней в данном приводе. Муфта должна компенсировать несоосность валов, уменьшать динамические нагрузки, предохранять привод от перегрузки и т.д.

Если стандартные муфты не удовлетворяют условиям конструкции, проектируют специальные муфты. Основной паспортной характеристикой любой муфты является крутящий момент, на передачу которого она рассчитана.Так же рассматривают редуктор по технико-экономическим показателям для определения и стремлению к мировому уровню машиностроения.

 

Расчет прямозубой цилиндрической передачи

 

Расчет деталей редуктора

Проектирование валов редуктора

 

Общие сведения

Проектный расчет вала выполняется по напряжениям кручения (касательным), т.е. при этом не учитываются напряжения изгиба, концентрация напряжений и их цикличность. Поэтому для компенсации приближенности этого метода расчета допускаемые напряжения на кручение

принимают заниженным [τ] = 10–20 МПа. При этом меньшие значения принимаются для быстроходных валов, а большие – для тихоходных.

Редукторный вал имеет ступенчатую форму, которая обеспечивает удобство монтажа, возможность осевой фиксации расположенных на валу деталей и приближает его по форме к брусу равного сопротивления. Количество и размеры ступеней зависит от количества и размеров, установочных на вал деталей. Проектный расчет ставит целью определить ориентировочно геометрические размеры каждой i – той ступени вала: диаметр d_i и длину L_i.

Переходный участок вала между двумя смежными ступенями разных диаметров может быть выполнен галтелью постоянного радиуса или канавкой для выхода шлифовального круга. Шлифуется посадочная поверхность вала в местах установки подшипников для требуемой стандартом шероховатости.

Так – как диаметры шестерни и быстроходного вала близки к друг другу, в редукторах обычно выполняют шестерню заодно с валом (вал – шестерня).

Ориентировочные размеры ступеней вала определяются по зависимостям представленным ниже.

Первая ступень вала (под элемент открытой передачи или полумуфту):

;

 

где Т – крутящий момент на валу, Нм

[τ]_кр – допускаемые касательные напряжения, Па

 Примем равной 25

Если диаметр выходного конца быстроходного вала соединен с двигателем через муфту, то d₁ необходимо согласовать с диаметром вала электродвигателя d₁.

Вторая ступень вала (под уплотнения крышки с отверстием и подшипник):

где t – высота буртика.

 Примем равной 30

Диаметр второй ступени округляется до ближайшего числа кратного пяти:

Третья ступень вала (под шестерню):

где r – координата фоски подшипника.

Первая ступень вала (под элемент открытой передачи или полумуфту):

Ориентировочные размеры ступеней вала определяются по зависимостям представленным ниже.

 

;

 

где Т – крутящий момент на валу, Нм

[τ]_кр – допускаемые касательные напряжения, Па

 принимаем

Вторая ступень вала (под уплотнения крышки с отверстием и подшипник):

где t – высота буртика.

Диаметр второй ступени округляется до ближайшего числа кратного пяти:

Третья ступень вала (под колесо):

Размеры пятой ступени:

принимаем

Данная ступень может быть заменена распорной втулкой.

 

Расчетная

Просчитаем два предполагаемых опасных сечений: сечение I – I под колесо, и сечение II – II рядом с подшипником, ослабленное галтелью. Для первого сечения изгибающий момент:

 

Нмм,

 

Крутящий момент Нмм.

Напряжение изгиба  или  Мпа.

Напряжение кручения  или  Мпа.

Определяем

МПа;

 МПа;

 МПа.

По таблицам определяем для шпоночного паза , .

По графику , для шлифовального вала .

По формулам ; .

Запас сопротивления усталости по изгибу

 

 

где ;

;

;  – Коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении

 – Коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости,

 – масштабный фактор,

 - фактор шероховатости.

Запас сопротивления усталости по кручению

 

 

Запас сопротивления усталости при совместном действии напряжений кручения и изгиба

 

Для второго сечения II – II изгибающий момент Нмм; крутящий момент  Нмм.

Напряжение изгиба  или  Мпа.

Напряжение кручения  или  Мпа.

Принимаем  галтели равным 2 мм; и находим ; .

Запас сопротивления усталости по изгибу

 

 

Запас сопротивления усталости по кручению

 

 

Запас сопротивления усталости при совместном действии напряжений кручения и изгиба

 

 

Больше напряжено второе сечение

 

Расчет муфт

 

Быстроходный вал редуктора соединяется с электродвигателем муфтой. Выбираем сравнительно простую и широко распространенную в приводах машины муфту с резиновой звездочкой.

Работоспособность резиновой звездочки определяется напряжением смятия и определяется по формуле

 

, (26)

 

где – число зубьев звездочки (6)

– внешний диаметр зубьев звездочки;

– внутренний диаметр зубьев звездочки;

– длина упругого элемента ;

– допускаемое напряжение смятия .

,

Условие прочности выполняется.

Тихоходный вал редуктора соединяется с приводом муфтой. Выбираем сравнительно простую и широко распространенную в приводах машины муфту с резиновой звездочкой.

Работоспособность резиновой звездочки определяется напряжением смятия и определяется по формуле (26)

 

,

 

Условие прочности выполняется.

 

Заключение

 

В курсовом проекте был разработан червячный редуктор к приводу цепного конвейера, а так же представлен расчет редуктора и основные геометрические размерения. Сам привод и редуктор были спроектированы на листах формата А1.

В работе были использованы знания из ряда использованных дисциплин: механики, сопротивления материалов, технологии металлов, взаимозаменяемости и др.

К данному редуктору была разработана муфта, цепная передача от редуктора к конвейеру. А так же выбран материал для той или иной детали редуктора. При расчете были учтены кратковременные перегрузки, которые могут происходить во время работы привода, и просчитан на выносливость различных деталей.

Редуктор проверен по технико-экономическим показателям, по которым видно, что редуктор близок к мировому уровню.

Кафедра «ТММ и ДМ»

ПРИВОД ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА

Пояснительная записка

 

 

Новосибирск 2005 г.

Содержание

 

Техническое задание

Введение

1. Подбор электродвигателя и определение крутящих моментов

2. Расчет прямозубой цилиндрической передачи

2.1 Определение допускаемых контактных напряжений

2.2 Определение допускаемых напряжений изгиба

2.3 Определение основных параметров

2.4 Проверка на контактную выносливость

2.5 Проверка на изгибную выносливость

2.6 Силы, действующие в зацеплении

3. Расчет деталей редуктора

3.1 Проектирование валов редуктора

3.2 Расчет тихоходного вала редуктора

3.3 Расчет подшипников качения на тихоходном валу

3.4 Расчет шпоночного соединения

4. Расчет муфт

5. Технико-экономические показатели

Спецификация редуктора цилиндрического

Спецификация привода цепного конвейера

 

Введение

 

Технический уровень всех отраслей народного хозяйства в значительной мере определяется уровнем развития машиностроения. На основе развития машиностроения осуществляется комплексная механизация и автоматизация производственных процессов в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, на транспорте.

Объектом курсового проекта является привод цепного конвейера с червячным редуктором.

Редукторы бывают: червячные, цилиндрические, конические, волновые и т.д. Чаще всего они выполняются в виде отдельного механизма, служащего для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины, а так же понижает угловую скорость на валу рабочей машины.

Редуктор состоит из корпуса, который может быть получен при помощи литья или сварки. В самом корпусе уже располагают отдельные части: валы, зубчатые колеса, подшипники и др. Литье корпусов обычно применяют при серийном производстве так как это более целесообразно, и изготавливают чаще всего из чугуна.

В процессе проектирования по курсу детали машин ставится целью использовать опыт конструирования унифицированных передач, накопленный в промышленности. Проектируемый редуктор может быть общего или специального назначения. Редукторы специального назначения допускается выполнять с нестандартными параметрами. Однако при проектировании даже нестандартных редукторов необходимо широко использовать стандартные и нормализованные стали.

Для передачи крутящего момента от двигателя к редуктору, либо от редуктора к рабочей машине используют различные передачи, такие как ременные цепные, но чаще всего используют муфты. Конструкция муфт разнообразна. Тип муфты выбирают в зависимости от тех требований, которые предъявляются к ней в данном приводе. Муфта должна компенсировать несоосность валов, уменьшать динамические нагрузки, предохранять привод от перегрузки и т.д.

Если стандартные муфты не удовлетворяют условиям конструкции, проектируют специальные муфты. Основной паспортной характеристикой любой муфты является крутящий момент, на передачу которого она рассчитана.Так же рассматривают редуктор по технико-экономическим показателям для определения и стремлению к мировому уровню машиностроения.

 

Подбор электродвигателя для привода и определение крутящих моментов на валах

 

Определяем мощность привода цепного конвейера

 

, (1)

 

.

Необходимая мощность двигателя

 

, (2)

 

где – общий к.п.д. привода.

Из заданной кинематической схемы привода  определяется зависимостью

 

, (3)

 

где – к.п.д. зубчатой передачи;

– к.п.д. муфты;

– коэффициент, учитывающий потери в опорах вала;

– число валов.

– число муфт

.

Определяем необходимую мощность двигателя по формуле (2)

.

Выбираем электродвигатель 132S8/720 номинальной мощностью и частотой вращения .

Угловая скорость быстроходной ступени редуктора

 

, (4)

 

.

Определяем угловую скорость барабана

 

, (5)

 

.

Общее передаточное отношение привода

 

, (6)

 

.

Находим угловую скорость на тихоходном валу редуктора

 

, (7)

 

.

Вычисляем крутящие моменты на валах привода

,

,