Энерго-кинематический расчет привода

Реферат

 

Тема курсовой работы (проекта) – «Проект привода цепного конвейера (червячный редуктор с верхним червяком)».

Автор – Курбонов А. Г.

Руководитель – к.т.н., доцент Горохов А. А.

Курсовая работа включает 3 листа графической части формата А1, 2 листа графической части формата А2, 35 страниц текста пояснительной записки без приложений.

Перечень ключевых слов: редуктор, червяк, корпус, диаметр, передаточное число.

В курсовой работе проведена разработка привода цепного конвейера. Проведена оценка технологичности конструкции, выбор и подробная разработка элементов привода, включая червячный редуктор с верхним червяком, цепную передачу, конвейер. Сделан выбор электродвигателя, расчет параметров редуктора, подобраны материалы, выбраны детали из номенклатуры выпускаемого серийно. Был произведен расчет элементов привода на соответствие заданным характеристикам.

Содержание

Техническое задание                                                                                   2

Реферат                                                                                                        3

Введение                                                                                                      5

1 Энерго-кинематический расчет привода                                           6

1.1 Выбор электродвигателя                                                                   6

1.2 Определение параметров на валах привода                                    8

2 Расчет передачи                                                                                       11

2.1 Расчет червячной тихоходной передачи                                          11

2.1.1 Выбор материала червяка и зубчатого колеса, назначение упрочняющей     обработки и определение допускаемых напряжений                               11

2.1.2 Определение размеров червяка и венца зубчатого колеса              13

2.1.3 Проверочные расчеты передачи на прочность                               15

2.1.4 Определение сил, действующих в зацеплении                        16

2.1.5 Проверочные расчеты зубьев колеса по напряжениям изгиба 17

2.2 Расчет цепной передачи                                                                              18

3 Расчет и конструирование валов, зубчатых колес, корпуса редуктора, соединений, подбор подшипников                                                                        22

3.1 Ориентировочный (проектировочный) расчет валов                               22

3.2 Компоновка редуктора. Конструирование зубчатых колес и корпуса редуктора                                                                                                                  23

3.3 Первый этап компоновки редуктора                                                24

3.4 Расчет геометрических параметров валов                                                 24

3.5 Второй этап компоновки редуктора                                                          26

3.6 Выбор посадок                                                                                   27

3.7 Расчёт шпоночных соединений                                                         27

3.8 Приближённый (проектировочный) расчёт валов                           29

4 Выбор способа смазывания зацеплений и подшипников                               33

5 Выбор и проверочный расчет муфт                                                       34

Список использованных источников                                                         35

    Введение

 

Привод – это устройство, приводящее в движение машину или меха­низм, которое состоит из источника энергии, передаточного механизма и ап­паратуры управления.

В данном проекте разрабатывается привод ленточного конвейера. Ос­новной частью привода является редуктор.

Редуктор – передаточный механизм, выполненный в виде отдельного аг­регата, состоящий из зубчатой и (или) червячной передач, и служащий для пе­редачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.

В конкретном приводе используется двухсту­пенчатый цилиндрический редуктор с раздвоенной быстроходной ступенью.

Редуктор состоит из корпуса, в котором находятся элементы передачи – зубчатые колеса, шестерни, валы, подшипники, то есть в его состав входят практически все типовые детали машин.

От целесообразной разбивки передаточного числа двухступенчатого ре­дуктора по его отдельным ступеням в значительной степени зависят габариты редуктора, удобство смазывания каждой ступени, рациональность конструк­ции корпуса и удобство компоновки всех элементов передач.

Источником энергии данного привода является асинхронный электро­двигатель трехфазного тока АИР80А2.

Составными частями привода являются муфты.

Муфта – это устройство, соединяющее концы двух валов и передающее вращающий момент с одного вала на другой без изменения его значения и на­правления.

В приводе используется упругая втулочно-пальцевая муфта, которая широко распространена, особенно в приводах от электродвигателя, благодаря простоте конструкции, удобству замены упругих элементов, малым габаритам и массе. Вследствие деформации резиновых втулок при работе смягчаются толчки и удары, а также компенсируются небольшим смещением осей валов.

Энерго-кинематический расчет привода

Выбор электродвигателя

Требуемая мощность на входном валу :

,                                   (1)

где –  мощность на IV валу;

 – общий КПД привода;

Мощность на выходе , кВт:

,                                       (2)

где  – окружное усилие на двух тяговых звездочках, кН;      

 – скорость цепи конвейера, м/с.

    Общий КПД привода, :

                             (3)

где  – КПД муфты, принимаем ;

 – КПД червячной передачи,  принимаем ;

 – КПД учитывающий потери в опорах вала приводной звездочки, принимаем .

– КПД цепной передачи, принимаем .

Частота вращения IV вала , мин^-1:

                                       (4)

где  – скорость цепи конвейера, м/с;

– число зубьев тяговой звездочки;

– шаг тяговой цепи, мм.

Угловая скорость IV вала , рад/с:

                                           (5)

.

Вращающий момент IV вала , :

                                             (6)

где  – мощность на IV валу, кВт;

– угловая скорость IV вала, рад/с.

       

Ориентировочная частота вращения первого вала n_I, мин^-1:

,                                       (7)

где                                                                                   (8)

где  - передаточное число червячной передачи;

 - передаточное число цепной передачи.

Принимаем по рекомендациям , тогда

                   

С учетом  и , выбираем из каталога асинхронный двигатель трехфазного тока АИР80А2/2850.

Техническая характеристика принятого электродвигателя представлена в таблице 1.

Таблица 1– Характеристики электродвигателя

Электро двигатель	Мощность	Об/ мин	Ток при 380В, А	KПД %	Kоэф мощн	Iп / Iн	Мп / Мн	Мm/ Мн	Момент Н·м	Момент инерции, кг·м2	Масса, кг
АИР80А2	1,5 кВт	2850	3,2	78,5	0,84	7,0	2,2	2,3	4,9	0,0011	13,3

 

- диаметр вала: 22 мм.

 

Определим действительное общее передаточное число привода u:

                                     (9)

.

Передаточное число червячной передачи :

                                            (10)

 

Расчет передачи

Выбор посадок

Цапфы валов под подшипники качения выполняем с отклонением быстроходного вала h6.

Цапфы валов под подшипники качения выполняем с отклонением промежуточного вала g6.

Цапфы валов под подшипники качения выполняем с отклонением тихоходного вала m6.

Отклоне­ния отверстий под наружные кольца по H7.

Посадка зубчатого цилиндрического колеса на вал H11/a16.

Посадка зубчатого червячного колеса на вал H7/r6.

Посадка крышек подшипников торцовых узлов на подшипниках качения L0/k6.

Посадка муфты H7/m6.

 

Расчет шпоночных соединений

Шпонки призматические с плоскими торцами. Размеры шпонок и пазов и длины шпонок – по ГОСТ 23360. Ма­териал шпонок - сталь 45 нормализованная.

                                 

Рисунок 4 – Эскиз шпоночного соединения.

 

Так как шпонки стандартные проверяем только на условие срезания.

Напряжение срезания и условие прочности определяются по формуле:

,                                    (71)

где – вращающий момент на валу, Н*м;

 – диаметр вала, мм;

b – ширина шпонки, мм;

 – рабочая длина шпонки, мм.

Допускаемое напряжение срезания =70МПа.

Ведущий вал:

Диаметр вала в этом месте d = 22 мм;  мм; момент на ведущем валу .

.

Ведомый вал:

Проверяем шпонку под зубчатым колесом.

Диаметр вала в этом месте d = 40 мм; ; момент на ведущем валу .

.

Проверяем шпонку на конечном участке тихоходного вала.

Диаметр вала в этом месте d = 25 мм; ; момент на ведущем валу .

.

Проверяем шпонку на тихоходном валу цепной передачи под приводной звездочкой.

Диаметр вала в этом месте d = 30 мм; ; момент на ведущем валу .

.

Проверяем шпонку на тихоходном валу цепной передачи под звездочкой конвейера.

Диаметр вала в этом месте d = 40 мм; ; момент на ведущем валу .

.

Параметры шпонок сводим в таблицу 4.

Таблица 4 – Параметры шпонок.

Место установки шпонки	Диаметр вала, мм	Параметры шпонки
		b, мм		h, мм	l, мм
Быстроходный вал	22	8	7		63
Тихоходный вал (под колесом)	40	12	8		42
Тихоходный вал (на конечном участке)	25	8	7		21
Тихоходный вал цепной передачи (под приводной звездочкой)	30	8	7		26
Тихоходный вал цепной передачи (под звездочкой конвейера)	40	12	8		34

Выбор способа смазывания

Для уменьшения потерь мощности на трение и снижения интенсивности из­носа трущихся поверхностей, а также для предохранения их от заедания, зади­ров, коррозии и лучшего отвода теплоты трущиеся поверхности деталей должны иметь надежную подачу смазочного материала.

В настоящее время в машиностроении для смазывания передач широко применяют картерную систему. В корпус редуктора или коробки передач зали­вают масло так, чтобы венцы колес были в него погружены. При их вращении масло увлекается зубьями, разбрызгивается, попадает на внутренние стенки кор­пуса, откуда стекает в нижнюю его часть. Внутри корпуса образуется взвесь час­тиц масла в воздухе, которая покрывает поверхность расположенных внутри корпуса деталей.

Картерную систему смазывания применяют при окружной скорости зубчатых колес от 0,3 до 12,5 м/с.

Выбор смазочного материала основан на опыте эксплуатации машин. Прин­цип назначения сорта масла следующий: чем выше окружная скорость колеса, тем меньше должна быть вязкость масла, чем выше контактные давления в зубь­ях, тем большей вязкостью должно обладать масло. Поэтому требуемую вяз­кость масла определяют в зависимости от контактного напряжения и окружной скорости колес. Предварительно определяют окружную скорость, затем по ско­рости и контактным напряжениям находят требуемую кинематическую вязкость и марку масла.

При скорости скольжения V = 4,68 м/с и контактных напряжениях , рекомендуемая вязкость должна быть примерно равна . Принимаем масло индустри­альное И-40А по ГОСТ 20799 – 88.

Выбор муфт

Выбираем необходимые для расчета исходные данные:

- передаваемый момент: Т = 5,03 Н*м,

- диаметр вала электродвигателя: d_э/д = 22 мм,

- диаметр выходного конца тихоходного вала: d_в = 22 мм.

Выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту по ГОСТ 21424 - 93:

Муфта 100 - 22/22 - 1 ГОСТ 21424 - 93.

Отличается простотой конструкции и удобством монтажа и демонтажа. Обыч­но применяется в передачах от электродвигателя с малыми крутящими момента­ми. Упругими элементами здесь служат гофрированные резиновые втулки. Из-за сравнительно небольшой толщины втулок муфты обладают малой податливо­стью и применяются в основном для компенсации несоосности валов в неболь­ших пределах (Δa ≈1...5 мм; Δr ≈ 0.3...0,6 мм; Δа до 1).

Материал полумуфт - чугун СЧ20. Материал пальцев - сталь 45.

Для проверки прочности рассчитывают пальцы на изгиб и на смятие. При этом полагают, что все пальцы нагружены одинаково, а напряжения смятия распреде­лены равномерно по длине втулки:

 

 

Реферат

 

Тема курсовой работы (проекта) – «Проект привода цепного конвейера (червячный редуктор с верхним червяком)».

Автор – Курбонов А. Г.

Руководитель – к.т.н., доцент Горохов А. А.

Курсовая работа включает 3 листа графической части формата А1, 2 листа графической части формата А2, 35 страниц текста пояснительной записки без приложений.

Перечень ключевых слов: редуктор, червяк, корпус, диаметр, передаточное число.

В курсовой работе проведена разработка привода цепного конвейера. Проведена оценка технологичности конструкции, выбор и подробная разработка элементов привода, включая червячный редуктор с верхним червяком, цепную передачу, конвейер. Сделан выбор электродвигателя, расчет параметров редуктора, подобраны материалы, выбраны детали из номенклатуры выпускаемого серийно. Был произведен расчет элементов привода на соответствие заданным характеристикам.

Содержание

Техническое задание                                                                                   2

Реферат                                                                                                        3

Введение                                                                                                      5

1 Энерго-кинематический расчет привода                                           6

1.1 Выбор электродвигателя                                                                   6

1.2 Определение параметров на валах привода                                    8

2 Расчет передачи                                                                                       11

2.1 Расчет червячной тихоходной передачи                                          11

2.1.1 Выбор материала червяка и зубчатого колеса, назначение упрочняющей     обработки и определение допускаемых напряжений                               11

2.1.2 Определение размеров червяка и венца зубчатого колеса              13

2.1.3 Проверочные расчеты передачи на прочность                               15

2.1.4 Определение сил, действующих в зацеплении                        16

2.1.5 Проверочные расчеты зубьев колеса по напряжениям изгиба 17

2.2 Расчет цепной передачи                                                                              18

3 Расчет и конструирование валов, зубчатых колес, корпуса редуктора, соединений, подбор подшипников                                                                        22

3.1 Ориентировочный (проектировочный) расчет валов                               22

3.2 Компоновка редуктора. Конструирование зубчатых колес и корпуса редуктора                                                                                                                  23

3.3 Первый этап компоновки редуктора                                                24

3.4 Расчет геометрических параметров валов                                                 24

3.5 Второй этап компоновки редуктора                                                          26

3.6 Выбор посадок                                                                                   27

3.7 Расчёт шпоночных соединений                                                         27

3.8 Приближённый (проектировочный) расчёт валов                           29

4 Выбор способа смазывания зацеплений и подшипников                               33

5 Выбор и проверочный расчет муфт                                                       34

Список использованных источников                                                         35

    Введение

 

Привод – это устройство, приводящее в движение машину или меха­низм, которое состоит из источника энергии, передаточного механизма и ап­паратуры управления.

В данном проекте разрабатывается привод ленточного конвейера. Ос­новной частью привода является редуктор.

Редуктор – передаточный механизм, выполненный в виде отдельного аг­регата, состоящий из зубчатой и (или) червячной передач, и служащий для пе­редачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.

В конкретном приводе используется двухсту­пенчатый цилиндрический редуктор с раздвоенной быстроходной ступенью.

Редуктор состоит из корпуса, в котором находятся элементы передачи – зубчатые колеса, шестерни, валы, подшипники, то есть в его состав входят практически все типовые детали машин.

От целесообразной разбивки передаточного числа двухступенчатого ре­дуктора по его отдельным ступеням в значительной степени зависят габариты редуктора, удобство смазывания каждой ступени, рациональность конструк­ции корпуса и удобство компоновки всех элементов передач.

Источником энергии данного привода является асинхронный электро­двигатель трехфазного тока АИР80А2.

Составными частями привода являются муфты.

Муфта – это устройство, соединяющее концы двух валов и передающее вращающий момент с одного вала на другой без изменения его значения и на­правления.

В приводе используется упругая втулочно-пальцевая муфта, которая широко распространена, особенно в приводах от электродвигателя, благодаря простоте конструкции, удобству замены упругих элементов, малым габаритам и массе. Вследствие деформации резиновых втулок при работе смягчаются толчки и удары, а также компенсируются небольшим смещением осей валов.

Энерго-кинематический расчет привода

Выбор электродвигателя

Требуемая мощность на входном валу :

,                                   (1)

где –  мощность на IV валу;

 – общий КПД привода;

Мощность на выходе , кВт:

,                                       (2)

где  – окружное усилие на двух тяговых звездочках, кН;      

 – скорость цепи конвейера, м/с.

    Общий КПД привода, :

                             (3)

где  – КПД муфты, принимаем ;

 – КПД червячной передачи,  принимаем ;

 – КПД учитывающий потери в опорах вала приводной звездочки, принимаем .

– КПД цепной передачи, принимаем .

Частота вращения IV вала , мин^-1:

                                       (4)

где  – скорость цепи конвейера, м/с;

– число зубьев тяговой звездочки;

– шаг тяговой цепи, мм.

Угловая скорость IV вала , рад/с:

                                           (5)

.

Вращающий момент IV вала , :

                                             (6)

где  – мощность на IV валу, кВт;

– угловая скорость IV вала, рад/с.

       

Ориентировочная частота вращения первого вала n_I, мин^-1:

,                                       (7)

где                                                                                   (8)

где  - передаточное число червячной передачи;

 - передаточное число цепной передачи.

Принимаем по рекомендациям , тогда

                   

С учетом  и , выбираем из каталога асинхронный двигатель трехфазного тока АИР80А2/2850.

Техническая характеристика принятого электродвигателя представлена в таблице 1.

Таблица 1– Характеристики электродвигателя

Электро двигатель	Мощность	Об/ мин	Ток при 380В, А	KПД %	Kоэф мощн	Iп / Iн	Мп / Мн	Мm/ Мн	Момент Н·м	Момент инерции, кг·м2	Масса, кг
АИР80А2	1,5 кВт	2850	3,2	78,5	0,84	7,0	2,2	2,3	4,9	0,0011	13,3

 

- диаметр вала: 22 мм.

 

Определим действительное общее передаточное число привода u:

                                     (9)

.

Передаточное число червячной передачи :

                                            (10)