Детали машин и механизмов ленточный конвейер

 

Аннотация

 

Васильев А.Н. Привод ленточного конвейера. – Миасс: ЮУрГУ, ММФ, 2010, 27с., 3илл. Библиография литературы – 2 наименования. 1 лист чертежей ф.А1.

 

Разработан проект привода конвейера на тяговую силу 7кН и скорость 0,3 м/с. Привод включает в себя двигатель мощностью 3кВт, двухступенчатый зубчатый цилиндрический редуктор и приводной барабан конвейера, расположенные на одной общей раме.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение 6

1 Проверочный расчёт выходного вала 7

1.1 Расчёт распределения нагрузок на выходном валу 7

1.1.1 Определение опорных реакций 8

1.1.2 Построение эпюр и назначение опасных сечений 9

1.2 Проверка прочности вала в сечении I 9

1.3 Проверка прочности вала в сечении II 11

1.4 Проверка прочности вала в сечении III 13

1.5 Проверка прочности вала в сечении IV 15

1.6 Расчёт сечения IV на статическую прочность 16

2 Определение реакций на опорах промежуточного вала 17

3 Определение реакций на опорах входного вала 19

4 Расчёт подшипников на динамическую долговечность и статическую грузоподъёмность 20

4.1 Расчёт подшипников на входном валу 20

4.1.1 Проверка подшипника на динамическую долговечность. 20

4.1.2 Проверка подшипника на статическую грузоподъёмность 21

4.2 Расчёт подшипников на промежуточном валу 21

4.2.1 Проверка подшипника на динамическую долговечность. 22

4.2.2 Проверка подшипника на статическую грузоподъёмность 22

4.3 Расчёт подшипников на выходном валу 23

4.3.1 Проверка подшипника на динамическую долговечность. 23

4.3.2 Проверка подшипника на статическую грузоподъёмность 23

5 Выбор муфт 24

5.1 Выбор муфты для соединения входного вала редуктора с валом электродвигателя 24

5.2 Выбор муфты для соединения выходного вала редуктора с валом конвейера 24

6 Обоснование компоновочной схемы привода 25

7 Обоснование принятой конструкции рамы 25

8 Предложения по совершенствованию проекта 25

8.1 Предложения по совершенствованию конструкции редуктора 25

8.2 Предложения по совершенствованию компоновки и конструкции привода 26

Список литературы 27

Приложения

1 Графическая часть на 1 листе ф. А1

2 Спецификация на двух  листах ф. А4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В пояснительной записке  представлены расчёты к обоснованию  разработанного проекта привода ленточного конвейера: проверочный расчёт выходного вала, проверка прочности вала в опасном сечении на статическую прочность, проверка подшипников на валах на динамическую долговечность, а также на статическую грузоподъёмность. Также выбраны муфты, соединяющие вал двигателя и входной вал редуктора, выходной вал редуктора и вал барабана, обоснована конструкция рамы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Проверочный  расчёт выходного вала

1.1 Расчёт распределения нагрузок на выходном валу

Дано: , , , , , , , , , , материал вала ст. 5.

1.1.1 Определение  опорных реакций

Определим опорные реакции в горизонтальной плоскости.

Составим  уравнение моментов относительно опоры 1:

 

 

 

Составим уравнение моментов относительно опоры 2:

 

 

 

Проверка:

 

Определим опорные реакции в вертикальной плоскости.

Составим  уравнение моментов относительно опоры 1:

 

 

 

Составим уравнение моментов относительно опоры 2:

 

 

 

 

Проверка:

 

Определим полные реакции  опор:

 

 

1.1.2 Построение эпюр и назначение опасных сечений

 

Изгибающие моменты в  горизонтальной плоскости:

 

 

 

 

Изгибающие моменты в  вертикальной плоскости:

 

 

 

 

 Назначаем опасные  сечения I, II, III, IV (см. рис.).

1.2 Проверка прочности вала в сечении I

 

Суммарный изгибающий момент в сечении I:

 

Моменты сопротивления  сечения:

полярный:

 

осевой:

 

Здесь – диаметр вала в опасном сечении I;

 – ширина и глубина шпоночного  паза.

Напряжения изгиба:

 

 

Напряжения кручения:

 

Пределы выносливости материала:

,

Коэффициенты, характеризующие  чувствительность материала к асимметрии цикла напряжений:

,

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для сечения  со шпоночным пазом:

,

Коэффициенты влияния  абсолютных размеров поперечного сечения  при :

,

Коэффициент влияния шероховатости  поверхности при :

 

Коэффициент влияния поверхностного упрочнения:

 

Коэффициенты перехода от пределов выносливости образцов к  пределу выносливости деталей:

 

 

Коэффициент запаса только по нормальным напряжениям изгиба:

 

Коэффициент запаса только по касательным напряжениям кручения:

 

Коэффициент запаса сопротивления  усталости:

 

1.3 Проверка прочности вала в сечении II

 

Суммарный изгибающий момент в сечении II:

 

Моменты сопротивления  сечения:

полярный:

 

осевой:

 

Здесь – диаметр вала в опасном сечении I;

 – ширина и глубина шпоночного  паза.

Напряжения изгиба:

 

 

Напряжения кручения:

 

Пределы выносливости материала:

,

Коэффициенты, характеризующие  чувствительность материала к асимметрии цикла напряжений:

,

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для сечения  со шпоночным пазом:

,

Коэффициенты влияния  абсолютных размеров поперечного сечения  при :

,

Коэффициент влияния шероховатости  поверхности при :

 

Коэффициент влияния поверхностного упрочнения:

 

Коэффициенты перехода от пределов выносливости образцов к  пределу выносливости деталей:

 

 

Коэффициент запаса только по нормальным напряжениям изгиба:

 

Коэффициент запаса только по касательным напряжениям кручения:

 

Коэффициент запаса сопротивления  усталости:

 

1.4 Проверка прочности вала в сечении III

 

Суммарный изгибающий момент в сечении III:

 

Моменты сопротивления  сечения:

полярный:

 

осевой:

 

Здесь – диаметр вала в опасном сечении III.

Напряжения изгиба:

 

 

Напряжения кручения:

 

Пределы выносливости материала:

,

Коэффициенты, характеризующие  чувствительность материала к асимметрии цикла напряжений:

,

Отношения эффективных  коэффициентов концентрации напряжений к коэффициентам влияния абсолютных размеров поперечного сечения для посадок с натягом:

 

 

Коэффициент влияния шероховатости  поверхности при :

 

Коэффициент влияния поверхностного упрочнения:

 

Коэффициенты перехода от пределов выносливости образцов к  пределу выносливости деталей:

 

 

Коэффициент запаса только по нормальным напряжениям изгиба:

 

Коэффициент запаса только по касательным напряжениям кручения:

 

Коэффициент запаса сопротивления  усталости:

 

 

1.5 Проверка прочности вала в сечении IV

 

Суммарный изгибающий момент в сечении IV:

 

Моменты сопротивления  сечения:

полярный:

 

осевой:

 

Здесь – диаметр вала в опасном сечении IV;

 – ширина и глубина шпоночного  паза.

Напряжения изгиба:

 

Напряжения кручения:

 

Пределы выносливости материала:

,

Коэффициенты, характеризующие  чувствительность материала к асимметрии цикла напряжений:

,

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для сечения  со шпоночным пазом:

,

Коэффициенты влияния  абсолютных размеров поперечного сечения  при :

,

Коэффициент влияния шероховатости  поверхности при :

 

Коэффициент влияния поверхностного упрочнения:

 

Коэффициент перехода от пределов выносливости образцов к пределу  выносливости деталей:

 

Коэффициент запаса только по касательным напряжениям кручения:

 

Коэффициент запаса сопротивления  усталости:

 

1.6 Расчёт  сечения IV на статическую прочность

 

Дано: , , , , .

Нормальные напряжения:

 

Касательные напряжения:

 

Допускаемые нормальные напряжения:

 

Допускаемые касательные  напряжения:

 

Коэффициент запаса статической  прочности:

2 Определение  реакций на опорах промежуточного  вала

Дано: , , , , , , , , .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определим опорные реакции в горизонтальной плоскости.

Составим  уравнение моментов относительно опоры 1:

 

 

 

Составим уравнение моментов относительно опоры 2:

 

 

 

Проверка:

 

 

Определим опорные реакции в вертикальной плоскости.

Составим  уравнение моментов относительно опоры 1:

 

 

 

Составим уравнение моментов относительно опоры 2:

 

 

 

Проверка:

 

Определим полные реакции  опор:

 

 

 

 

 

 

 

3 Определение  реакций на опорах входного  вала

Дано: , , , , , .

 

Определим опорные реакции в горизонтальной плоскости.

Составим  уравнение моментов относительно опоры 1:

 

 

Составим уравнение моментов относительно опоры 2:

 

 

Проверка:

 

Определим опорные реакции в вертикальной плоскости.

Составим  уравнение моментов относительно опоры 1:

 

 

Составим уравнение моментов относительно опоры 2:

 

 

Проверка:

 

Определим полные реакции  опор:

 

 

4 Расчёт подшипников  на динамическую долговечность  и статическую грузоподъёмность

4.1 Расчёт  подшипников на входном валу

 

Исходные данные:

Предварительно приняты  подшипники шариковые радиальные однорядные лёгкой серии 207, , , , , ,

, , , .

Расчёт проводим для  подшипника опоры 2, т. к.

4.1.1 Проверка подшипника на динамическую долговечность.

 

Коэффициент радиальной и осевой нагрузок:

,

Коэффициент вращения:

 

Коэффициент безопасности:

 

Температурный коэффициент:

 

Эквивалентная радиальная динамическая нагрузка:

 

Запас долговечности:

 

4.1.2 Проверка подшипника  на статическую грузоподъёмность

 

Коэффициент радиальной и осевой нагрузок:

,

Эквивалентная максимальная статическая нагрузка:

 

Запас статической прочности:

 

4.2 Расчёт подшипников на промежуточном валу

 

Исходные данные:

Предварительно приняты  подшипники роликовые радиальные с  короткими цилиндрическими роликами лёгкой серии 2205, , , , , , , , .

4.2.1 Проверка подшипника на динамическую долговечность.

 

Коэффициент радиальной и осевой нагрузок:

,

Коэффициент вращения:

 

Коэффициент безопасности:

 

Температурный коэффициент:

 

Эквивалентная радиальная динамическая нагрузка:

 

Запас долговечности:

 

4.2.2 Проверка подшипника на статическую грузоподъёмность

 

Коэффициент радиальной и осевой нагрузок:

,

Эквивалентная максимальная статическая нагрузка:

 

Запас статической прочности:

 

 

 

 

4.3 Расчёт  подшипников на выходном валу

 

Исходные данные:

Предварительно приняты  подшипники шариковые радиальные однорядные лёгкой серии 211, , , , , ,

, , , .

Расчёт проводим для подшипника опоры 1, т. к.

4.3.1 Проверка подшипника на динамическую долговечность.

 

Коэффициент радиальной и осевой нагрузок:

,

Коэффициент вращения:

 

Коэффициент безопасности:

 

Температурный коэффициент:

 

Эквивалентная радиальная динамическая нагрузка:

 

Запас долговечности:

 

4.3.2 Проверка подшипника на статическую грузоподъёмность

 

Коэффициент радиальной и осевой нагрузок:

,

Эквивалентная максимальная статическая нагрузка:

 

Запас статической прочности:

 

5 Выбор муфт

5.1 Выбор  муфты для соединения входного вала редуктора с валом электродвигателя

 

Исходные данные, известные из предыдущих расчетов:

- крутящий момент на валу  ;

- частота вращения входного вала  ;

- диаметр консольного участка  входного вала редуктора  ;

- диаметр консольного участка вала электродвигателя .

Выбираем муфту упругую  с торообразной оболочкой, т. к. она обеспечивает достаточно большие смещения валов. Параметры этой муфты:

 

 

Допускаемые смещения валов:

- осевое 

- радиальное

- угловое 

5.2 Выбор муфты для соединения выходного вала редуктора с валом конвейера

 

Исходные данные, известные из предыдущих расчетов:

- крутящий момент на валу  ;

- частота вращения выходного вала  ;

- диаметр консольного участка  выходного вала редуктора  ;

- диаметр консольного участка вала конвейера .

Выбираем муфту упругую  с торообразной оболочкой, т. к. она обеспечивает достаточно большие смещения валов. Параметры этой муфты:

 

 

Допускаемые смещения валов:

- осевое

- радиальное 

- угловое 

6 Обоснование  компоновочной схемы привода

 

Привод ленточного конвейера  компонуем следующим образом: на сварной раме располагаем электродвигатель, редуктор и барабан ленточного конвейера  на опорах; редуктор с электродвигателем  и редуктор с валом конвейера  соединяем при помощи муфт.

7 Обоснование принятой конструкции рамы

 

Для проектируемого привода  выбираем сварную раму, так как  при её изготовлении можно использовать стандартные профили, а именно швеллеры, что упрощает и удешевляет её изготовление.

8 Предложения по совершенствованию проекта

8.1 Предложения по совершенствованию конструкции редуктора

 

В спроектированный редуктор можно внести следующие изменения:

- уменьшить диаметр валов,  т. к. коэффициенты запаса статической  и усталостной прочности намного больше единицы;

- применить вместо привертных закладные крышки подшипников.

8.2 Предложения по совершенствованию компоновки и конструкции привода

 

В спроектированный привод можно внести следующие изменения:

- в конструкции рамы  использовать швеллеры одного  номера;

- использовать муфты  с меньшими габаритами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1 Л.В. Курмаз, А.Т. Скойбеда. Детали машин. Проектирование. Справочное учебно-методическое пособие. – М.: «Высшая школа», 2005 – 309с.

2 П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов.  Детали машин. Курсовое проектирование. – М.: Машиностроение, 2004 – 560с.