Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана

Кафедра «Детали машин»

Привод ленточного конвейера

Пояснительная записка

ДМ 427-03.00.00 ПЗ

Студент _____________ (Твердой Б. А.) Группа М10-62

Руководитель проекта ______________ (Блинов Д. С.)

2010г.

Содержание.

Техническое задание............................................................................................................................4

Введение................................................................................................................................................4

1 Кинематический расчет привода

1.1 Нахождение мощности на приводном валу.................................................................................4

1.2 Определение частоты вращения на приводном валу..................................................................4

1.3 Определение возможной частоты вращения вала электродвигателя........................................4

1.4 Характеристики выбранного электродвигателя..........................................................................5

1.5 Определение передаточного числа редуктора.............................................................................5

1.6 Частоты вращения валов................................................................................................................5

1.7 Определение моментов на валах...................................................................................................5

2 Расчет зубчатой передачи

2.1 Анализ расчета редуктора на ЭВМ…...................................................................6

3 Эскизное проектирование

3.1 Проектные расчеты валов...............................................................................................................8

3.2 Выбор типа и схема установки подшипников..............................................................................9

4 Расчет соединений

4.1 Шпоночные соединения..................................................................................................................9

4.2 Болтовое соединение.....................................................................................................................10

5 Подбор подшипников качения на заданный ресурс.

13

6 Расчет валов на статическую прочность и сопротивление усталости.

6.1 Расчет быстроходного вала............................................................................................................14

6.1.1. Расчетная схема..................................................................................................................14

6.1.2. Расчет на статическую прочность....................................................................................15

6.1.3. Расчет на сопротивление усталости................................................................................16

6.2 Расчет промежуточного вала…………………..............................................................................19

6.2.1. Расчетная схема..................................................................................................................19 6.2.2. Расчет на статическую прочность....................................................................................20

6.2.3. Расчет на сопротивление усталости................................................................................21

6.3 Расчет тихоходного вала.................................................................................................................23

6.3.1. Расчетная схема..................................................................................................................23

6.3.2. Расчет на статическую прочность....................................................................................24

6.3.3. Расчет на сопротивление усталости................................................................................26

6.4 Расчет приводного вала..................................................................................................................27

6.4.1. Расчетная схема..................................................................................................................27

6.4.2. Расчет на статическую прочность....................................................................................28

6.4.3. Расчет на сопротивление усталости................................................................................28

7. Расчет ременной передачи……………………………………………………………………………29

8. Расчет соединений с натягом…………….…………………………………………………………….29

9. Выбор смазочных материалов и системы смазывания............................................................................29

10. Расчет упругой муфты с конусной шайбой…………………………………………………………30

Список использованных источников............................................................................................................31

Техническое задание.

1.Введение

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине.

Назначение редуктора – понижение угловой скорости и повышение

крутящего момента ведомого вала, по сравнению с ведущим.

Нам в нашей работе необходимо спроектировать коническо-цилиндрический редуктор для ленточного транспортера, а также подобрать двигатель, муфту. Редуктор состоит из разъемного чугунного корпуса, в котором помещены элементы передачи – валы, зубчатые колеса, подшипники, и пр.

Привод ленточного конвейера состоит из приводного вала с опорами и барабана, электродвигателя, ременной передачи, двухступенчатого коническо-цилиндрический редуктора, муфты, приводного вала.

1 Кинематический расчет привода

• 1. Нахождение мощности на приводном валу

где F_t – окружная сила, V – скорость цепи, которые заданы по условию.

Определение общего КПД привода.

где: – КПД редуктора с коническими и цилиндрическими колесами;

– КПД муфты.

- КПД ременной передачи.

1.2 Определение частоты вращения на приводном валу

;

где – окружная сила на барабане, – скорость ленты конвейера.

1.3 Определение возможной частоты вращения вала электродвигателя

Исходя из потребной мощности и значения возможной частоты вращения, используя

табл. 24.9[2] выбран тип электродвигателя: АИР80В2 ТУ 16-525.564-84.

1.4 Характеристики выбранного электродвигателя

1.5 Определение передаточного числа редуктора

1.6 Частоты вращения валов

;

;

;

.

1.7 Определение моментов на валах

2 Расчет зубчатой передачи

Расчет редуктора был проведен с помощью ЭВМ. При проектировании необходимо решить вопрос о распределении известного общего передаточного числа между быстроходной и тихоходной ступенями редуктора ().Поэтому в программе предусматривается проведение расчетов при различных отношениях передаточных чисел. В программе также варьируется термообработка колес, которая очень существенно влияет на массу редуктора и его стоимость.

По рассчитанным данным ищется оптимальный вариант конструкции, учитывающий минимальную массу редуктора, минимальную стоимость и габариты. Ниже приведены графики, представляющие различные параметры зубчатых колес редуктора при разных значениях термообработки и отношений передаточных чисел.

2.1 Анализ расчета редуктора на ЭВМ

Межосевое расстояние тихоходной ступени (определяет габариты редуктора):

Разница окружностей вершин тихоходной и быстроходной ступени (влияет на технологию производства):

Масса колес:

Масса механизма:

Моменты на валах редуктора:

Быстроходного: T_б= 12,8 Hм

Промежуточного: T_пром= 64 Hм

Тихоходного: T_т= 283 Hм

Предварительные значения диаметров (мм) различных участков стальных валов редуктора определяют по формулам:

Для быстроходного:

На основе значения d (диаметр посадочной поверхности) выбираем значения t (высота буртика), r (координата фаски подшипника) по таблице приведенной [2].

d_п – диаметр посадочной поверхности для подшипника.

Для промежуточного вала:

На основе значения d_к (диаметр посадочной поверхности) выбираем значения r (координата фаски подшипника), f (размер фаски) по таблице приведенной [2].

Для тихоходного:

На основе значения d (диаметр посадочной поверхности) выбираем значения t (высота буртика), r (координата фаски подшипника) по таблице приведенной [2].

.

Выбираем радиальные шариковые однорядные подшипники легкой серии.

Для быстроходного вала: 205 d=25мм, D=52мм, В=15мм, r=1,5мм;

Для промежуточного вала аналогично быстроходному;

Для тихоходного: 208 d=40мм, D=80мм, В=18мм, r=2мм;

4 Расчет соединений

4.1 Шпоночные соединения

Все шпонки редуктора призматические, размеры длины, ширины, высоты, соответствуют ГОСТ 23360-78. Материал шпонок – сталь 45. Все шпонки проверяются на смятие из условия прочности по формуле:

Быстроходный вал:

Допускаемое напряжение смятия [_см]=150 МПа [4, стр. 67]

Момент – 12,8Н·м;

Диаметр – 17мм;

Выбираем шпонку с параметрами:

Ø17…22 мм; b·h =6*6;

, по ГОСТ 23360-78

Выходной вал:

Момент – 283 Н·м;

Диаметр – 32 мм;

Выбираем шпонку с параметрами:

Ø30…38 мм; b·h =10·8;

, по ГОСТ 23360-78

4.2 Болтовое соединение (крепление опор приводного вала к раме)

Рассматриваем опору (см. лист 4), так как если обеспечена прочность этой опоры, то прочность левой опоры также будет обеспечена. Расчетный эскиз:

А_ст.=36*(167-82)=3060 мм² ;

;

Болты устанавливаются с зазором.

Из эпюр: условие нераскрытия стыка

где К_НР = 1,5 – коэф. нераскрытия стыка

где χ=0,2 – коэф. основного нагружения (для стальных и чугун. деталей без прок.);

;

Условие несдвигаемости стыка обеспечивается двумя штифтами диаметром 6мм и

длиной рабочей поверхности 30мм Выбираем материал болтов – Сталь35. Класс точности –

6,6. Тогда:

Прочность соединения обеспечена.

5 Подбор подшипников качения на заданный ресурс

Расчеты произведены в программе Mathcad.

6 Расчет валов на статическую прочность и сопротивление усталости

Проверку статической прочности выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок.

Уточненные расчеты на сопротивление усталости отражают влияние разновидности цикла напряжений, статических и усталостных характеристик материалов, размеров, формы и состояния поверхности.

6.1 Расчет быстроходного вала

6.1.1 Расчетная схема

Вал изготовлен из Стали 40Х с термической обработкой- улучшение и закалка ТВЧ.

6.1.2 Расчет на статическую прочность

Эпюры внутренних силовых факторов приведены ранее при этом крутящий момент численно равен вращающему: Мкр=Т=12,8 Нм. Из рассмотрения эпюр внутренних силовых факторов и конструкции узла следует, что опасными являются сечения:

Сечение 1. место установки левого по рисунку подшипника, сечение нагружено тремя изгибающими и крутящим моментом, осевой силой; концентратор напряжений – посадка с натягом внутреннего кольца подшипника на вал.

Значит, быстроходный вал в сечении 1 прочен.

Сечение 2. место установки правого по рисунку подшипника на вал: сечение нагружено изгибающим и крутящим моментом, осевой силой; концентратор напряжений – посадка с натягом внутреннего кольца подшипника на вал.

Значит, вал в сечении 2 прочен.

Сечение3. место расположения зубчатой шестерни сечение нагружено изгибающим и крутящим моментом, осевой силой.

Изгибающий момент в сечении 3:

Значит, быстроходный вал в сечении 3 прочен.

Быстроходный вал прочен по статической нагрузке.

6.1.3 Расчет на сопротивление усталости

Вычисляют значение общего коэффициента запаса прочности в каждом из опасных сечений вала.

,

где S и S - коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям.

Сечение 1. Определим амплитуду и среднее напряжение цикла.

Значит, вал в сечении 1 прочен.

Сечение 2. Определим амплитуду и среднее напряжение цикла.

Значит, вал в сечении 2 прочен.

Сечение 3. Определим амплитуду и среднее напряжение цикла.

Значит, вал в сечении 3 прочен.

Сопротивление усталости вала обеспечено: во всех опасных сечениях .

6.2 Расчет промежуточного вала

6.2.1 Расчетная схема

6.2.2 Расчет на статическую прочность

Эпюры внутренних силовых факторов приведены ранее при этом крутящий момент численно равен вращающему:

Из рассмотрения эпюр внутренних силовых факторов и конструкции узла следует, что опасными являются сечения:

Сечение 1. место установки колеса на вал: сечение нагружено крутящим и двумя изгибающими моментами, осевой силой; концентратор напряжений - соединение с натягом.

Значит, промежуточный вал в сечении 1 прочен.

Сечение2. место расположения зубчатой шестерни сечение нагружено крутящим и двумя изгибающими моментами, осевой силой.

Изгибающие моменты в сечении 2:

Значит, быстроходный вал в сечении 2 прочен.

Промежуточный вал прочен по статической нагрузке.

6.2.3 Расчет на сопротивление усталости

Вычисляют значение общего коэффициента запаса прочности в каждом из опасных сечений вала.

,

где S и S - коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям.

Сечение 1. Определим амплитуду и среднее напряжение цикла.

Значит, вал в сечении 1 прочен.

Сечение 2. Определим амплитуду и среднее напряжение цикла.

Значит, вал в сечении 2 прочен.

Сопротивление усталости вала обеспечено: во всех опасных сечениях .

6.3 Расчет тихоходного вала

6.3.1 Расчетная схема

6.3.2 Расчет на статическую прочность

Эпюры внутренних силовых факторов приведены ранее при этом крутящий момент численно равен вращающему: Мкр=Т=283 Нм. Из рассмотрения эпюр внутренних силовых факторов и конструкции узла следует, что опасными являются сечения:

Сечение 1. место установки муфты на вал: сечение нагружено крутящим моментом, концентратор напряжений – паз под шпонку на концевом участке вала.

По табл. 10,5 [2] для участка вала со шпоночным пазом получим:

W=2730 мм³; W_k=5940мм³.

Значит, тихоходный вал в сечении 1 прочен.

Сечение 2. место установки правого по рисунку подшипника на вал: сечение нагружено изгибающим и крутящим моментом, осевой силой; концентратор напряжений – посадка с натягом внутреннего кольца подшипника на вал.

Значит, вал в сечении 2 прочен.

Тихоходный вал прочен по статической нагрузке.

6.3.3 Расчет на сопротивление усталости

Вычисляют значение общего коэффициента запаса прочности в каждом из опасных сечений вала.

,

Сечение 1. Определим амплитуду и среднее напряжение цикла.

по таблицам 10.2 – 10.13 [2 c. 185-192].

Коэффициент запаса прочности:

Значит, вал в сечении 1 прочен.

Сечение 2. Определим амплитуду и среднее напряжение цикла.

Значит, вал в сечении 2 прочен.

Сопротивление усталости вала обеспечено: во всех опасных сечениях .

6.4 Расчет приводного вала

6.4.1 Расчетная схема

Сече

6.4.2 Расчет на статическую прочность

Сечение 1. место установки барабана на вал: сечение нагружено изгибающими и крутящим моментами.

Значит, вал в сечении 1 прочен.

6.4.3 Расчет на сопротивление усталости

Сечение 1. Определим амплитуду и среднее напряжение цикла.

Значит, вал в сечении 1 прочен.

Сопротивление усталости вала обеспечено: во всех опасных сечениях .

7. Расчет ременной передачи.

Расчет ременной передачи производился с помощью ЭВМ на основе данных о мощности электродвигателя, потребном передаточном отношении, частоте вращения быстроходного вала и межосевом расстоянии между валом электродвигателя и быстроходным валом редуктора. Были получены 5 возможных вариантов, из которых как наиболее дешевый и подходящий был выбран 4-й.

8. Расчет соединений с натягом.

Для посадки на вал колес тихоходного и промежуточного валов используем посадку с натягом как наиболее простую и технологичную. Расчет соединения с натягом произведен в программе Mathcad.

9. Выбор смазочного материала и способа смазывания деталей передач и подшипников качения

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 смазку.

Для редуктора необходимо применять картерную систему смазывания.

Частота вращения тихоходного вала : об/мин

Окружная скорость колеса : м/с

Исходя из контактных напряжений и окружной скорости колес определяем требуемую вязкость масла,[1, табл.11.1]. По таблице 11.2 выбираем марку масла для смазывания зубчатых передач.

Целесообразно использовать масло : «И-Г-А-46»

Система смазывания - картерная

В коническо-цилиндрических редукторах при расположении валов в горизонтальной плоскости в масло погружают косозубое колесо на всю ширину венца.

Примем для выходных концов редуктора манжетные уплотнения

10. Расчет упругой муфты c конусной шайбой.

Учитывая, что проект учебный, по согласованию с преподавателем для передачи крутящего момента с выходного вала редуктора была выбрана упруго компенсирующая муфта с конусной шайбой. Упругим элементом данной муфты является резиновая шайба, привулканизированная к стальным дискам муфты.

Для приближенного расчета вращающего момента Tк, нагружающего муфту в приводе, используется зависимость [2 с. 334].

,

где T_Н – номинальный длительно действующий момент, ; K – коэффициент режима работы, K=1,25 при спокойной работе.

- принимается.

Число крепежных винтов:

по рекомендациям стр. 353 [2].

Список использованных источников.

1. Буланже А.В., Палочкина Н.В., Фадеев В.З. Методические указания «Проектный расчет на прочность цилиндрических и конических зубчатых передач». М., МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1992.
2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. Л., Высшая школа, 2003.
3. Поляков В.С., Барбаш И.Д., Ряховский О.А. Справочник по муфтам. Л., Машиностроение, 1979.
4. Тибанов В.П., Варламова Л.П. Методические указания к выполнению домашнего задания по разделу «Cоединения». М., МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003.
5. Атлас по деталям машин. т. 1,2. Под ред. Решетова Д.Н. М., Машиностроение, 1992.