Привод подвесного конвейера. 2

Министерство  образования и науки РФ

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение  высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский технологический

университет МИСиС» Новотроицкий филиал

Кафедра ОМП 

 

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине «Детали машин»

на тему «Привод подвесного конвейера»

техническое задание № 15.9 
 

Выполнил  студент группы

ММиО 

Зачётная  книжка №

Преподаватель  
 
 

2012 

Содержание 
 

Введение………………………………………………………………………….3

1.Кинематический  и силовой расчет привода…………………………………5

1.1 Срок службы привода………………………………….……………………5

1.2 Выбор электродвигателя…………………………………………………….5

1.3. Передаточные числа элементов привода………………………………….6

1.4 Крутящие моменты на валах………………………………………………..6

2 Проектировочный  расчет закрытой зубчатой передачи……………………7 

2.1 Выбор материалов……………………………………………………………7

2.2 Определение  основных параметров зубчатой передачи…………………8

3. Проектирование  валов закрытой зубчатой передачи……………………..10

3.1 Предварительный расчет и конструирование валов…………………….10

3.2 Определение  геометрических параметров ступеней вала………………10

4 Проектировочный  расчет открытой зубчатой передачи………………….11

4.1 Выбор материалов………………………………………………………….11

4.2 Определение  основных параметров зубчатой  передачи………………..12

5 Выбор подшипников качения………………………………………………..14

5.1 Выбор муфт…………………………………………………………………15

6 Определение размеров основных элементов корпуса…………………….15

редуктора и сварной рамы привода…………………………………………..15

6.1Корпус редуктора…………………………………………………………...15

6.2 Рама привода………………………………………………………………..16

7 Смазка зубчатых колес и роликовых подшипников………………………16

7.1 Смазка зубчатых колес…………………………………………………….16

7.2 Смазка  и уплотнение подшипниковых узлов…………………………….16                           

8 Охрана труда, техническая эстетика………………………………………..17

Заключение……………………………………………………………………..18

Список  использованной литературы…………………………………………19

Введение 

    Подвесной конвейер предназначен для непрерывного перемещения насыпных грузов по заданной трассе без остановок для загрузки и разгрузки, помещаемый насыпной груз располагают на несущем элементе машины сплошной массой или отдельными порциями в непрерывно движущихся, последовательно расположенных на небольшом расстоянии один от другого рабочих сосудах.

    Такие важные свойства, как непрерывность  перемещения груза, отсутствие остановок для загрузки, совмещение рабочего и холостого движения рабочих элементов, обусловили машинам непрерывного транспорта высокую производительность.

    Объектом  работы является конструкция приводной  станции подвесного конвейера, состоящая из двигателя, муфты, редуктора и открытой передачи.    В пояснительной записке указываются основные расчеты, особенности конструкции и принцип работы, а так же условия эксплуатации и технического обслуживания.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Исходные  данные:

  1. Скорость грузовой цепи v, м/с - 0,65
  2. Тяговая сила цепи F, кН - 7,0
  3. Шаг грузовой цепи р, мм - 100
  4. Число зубьев звёздочки z,- 9
  5. Допускаемое отклонение скорости грузовой цепи δ, % - 5
  6. Срок службы привода Lr, лет - 6
  7. Режим работы средний.
  8. Критерий эффективности - минимальная стоимость.
  9. Характер  работы  нереверсивный.
  10. Тип  редуктора  вертикальный.
  11. Схема  редуктора  развернутая.
 

Рисунок 1. Электромеханический привод подвесного конвейера

1 Кинематический и силовой расчет привода.

 

    1.1 Срок службы приводного устройства

    Срок  службы (ресурс) Lh :

где – срок службы привода, лет; – коэффициент годового использования; – продолжительность смены, ч; – число смен; – коэффициент сменного использования;

    1.2 Выбор электродвигателя.

    Требуемая мощность электродвигателя:

;

где    Рм= F∙v - мощность рабочей машины;  F - тяговая сила цепи;             V - скорость ленты;

Рм = 7 0,65 = 4,55 кВт;

hпр = hм  hзп  hп  hоп ;

где     hпр – КПД  привода; hп = 0,995 – КПД подшипников; hм = 0,98 – КПД муфты; hзп = 0,97 – КПД закрытой передачи; hоп = 0,94 – КПД открытой передачи; h пр =0,98 0,97 0,9952 0,94 = 0,86;

кВт;

    В качестве двигателя возьмем асинхронный  короткозамкнутый электродвигатель общепромышленного применения, закрытый, обдуваемый, единой серии общего назначения 4АМ по ГОСТ 19523–81, с ближайшей номинальной мощностью Рном = 5,5 кВт, которой соответствуют четыре типа электродвигателей с синхронными частотами вращения 750, 1000 и 1500 об/мин. Для приводов общего назначения предпочтительны электродвигатели с синхронной частотой вращения 1000 и 1500 об/мин. Выбираем электродвигатель типа 4АМ132S6У3 с номинальной частотой вращения hэд = 965 об/мин электродвигатель исполнения IМ1081.

    1.3 Передаточные числа элементов привода.

Общее передаточное число привода:

;

где   nэд=965 об/мин - асинхронная частота вращения вала электродвигателя;

nрм= ;

nрм= = 43 об/мин;

Uпр = =22,4 ед.

Передаточное  число открытой передачи определяется по формуле:

       

где Uзп – передаточное число редуктора (Uоп = 2,0 7,1) . Принимая предварительно  Uзп = 4,

Uоп = = 5,6 ед.

    1.4 Крутящие моменты на валах.

    Частоты вращения быстроходного nб и тихоходного nт валов редуктора равны соответственно:

nб = nэд = 965  об/мин;

nт = nб /Uред = 965/4 = 241 об/мин;

nрм = nт /Uоп= 193/4,5 = 43 об/мин

    Мощность  на тех же валах:

Рб = Рэд hм×hпк = 5,5×0,98 ×0,9952= 5,34 кВт;

Рт = Рб hред = 5,34 0,96 = 5,12 кВт;

Ррм = Рт hоп = 5,12 0,94 = 4,76 кВт

    Крутящие  моменты на валу машины и на быстроходном и тихоходном валах редуктора:

 

2 Проектировочный расчет закрытой зубчатой передачи

    2.1 Выбор материалов.

    Эквивалентные числа циклов контактных напряжений зубьев шестерни  и колеса :

где – заданный расчетный срок службы привода; – параметр режима нагрузки по контактным напряжениям, который для тяжелого режима равен  .

    Коэффициенты  долговечности при расчете на контактную выносливость:

для шестерни

для колеса

где – базовое число циклов;

 принимаем 

– базовое число циклов;

 

    Допускаемые контактные напряжения для шестерни  и колеса :

 

где ; – допускаемое контактное напряжение при базовом числе циклов нагружения;

для дальнейших расчетов принимаем среднее значение:

    Выбор материала для изготовления зубчатых колёс:

Колесо: сталь 45, термическая обработка – закалка; HR 45, (HB 420).

Шестерня: сталь 40Х, термическая обработка – закалка; HR 50, (HB 480). 

    2.2 Определение основных  параметров зубчатой  передачи

    С целью повышения несущей способности  передачи, улучшения плавности зацепления и снижения шума при эксплуатации используем косозубые зубчатые колеса.

    Межосевое расстояние (мм) быстроходной ступени:

где – передаточное число; – крутящий момент на ведомом колесе; – допускаемое контактное напряжение; – коэффициент нагрузки; – численный коэффициент для косозубых передач; – коэффициент ширины колеса. Принимая и получим:

Округляем полученное значение до ближайшего стандартного значения по СТ СЭВ 229-75  и принимаем

Ширина  колеса Ширина шестерни Принимаем стандартные по ГОСТ 7805-70 значения : b1=30 мм и b2=25 мм.

Нормальный  модуль зацепления (мм) для закаленных колес рекомендуется выбирать в диапазоне:

Принимаем стандартное по СТ СЭВ 310-76 значение .

Задавая предварительно угол наклона зубьев b=13°, найдем числа зубьев шестерни , колеса , и суммарное число зубьев

Уточняем передаточное отношение: 

u = z2/z1 =52/13 = 4,00;

Отклонение  фактического значения от номинального 0%

Фактический угол наклона зубьев:

Таблица 1- основные параметры тихоходной ступени редуктора

Наименование  параметра Расчетная формула Результаты
Делительный диаметр шестерни: d1=mz1 Cos β d1=3×13×Cos12,8=38,03
Делительный диаметр колеса: d2=mz2 Cos β d2=3×52×Cos12,8=152,12
Диаметр впадин шестерни: da1=d1+2m da1=38,03+(2×3)=44,03
Диаметр впадин колеса: da2=d2+2m da2=152,12+(2×3)=158,12
Диаметр вершин шестерни: df1=d1-2.4m df1=38,03-(2.4×3)=30,83
Диаметр вершин колеса: df2=d2-2.4m df2=152,12-(2.4×3)=144,92

3 Проектирование валов  закрытой зубчатой  передачи

    3.1 Предварительный  расчет и конструирование  валов

    В качестве материалов валов выберем  конструкционную сталь 45 по ГОСТ 1050-74   со следующими механическими характеристиками:

 sв=520   МПа; sт=280 МПа; τт=170 МПа; s-1 =150 МПа; τ-1 =150 МПа, yτ=0. 

    3.2 Определение геометрических  параметров ступеней  вала

 Проектный расчет ставит целью определить ориентировочно геометрические размеры каждой ступени вала: ее диаметр d и длину l.

    1 ступень:

вал –шестерня:

d =(0,8…1,2) dдв=(0,8…1,2) 28=22,4…33,6=25мм;

l =(1,0…1,5) d =1,5 25=37,5=42мм;

вал колесо:

d = = ≈26мм;

l =(0,8…1,5) d =1,5 26≈40мм;

    2 ступень:

Вал –шестерня:

d =d +2t=25+2 2≈30мм; l ≈ 1,5 d ≈1,5 30≈45мм;    

Вал колесо:

d =d +2t=26+2 2=30мм; l ≈ 1,25 d ≈ 1,25 30≈55мм; 

    3 ступень:

Вал –шестерня: d = d +3,2 r=30+3,2 1,6=36мм; l -граф;

Вал колесо: d = d +3,2 r=30+3,2 1,6=36мм; l -граф;

    4 ступень:

Вал –шестерня: d = d =30 мм; l -граф;

Вал колесо: d =d =30: l -граф;

4 Проектировочный расчет открытой зубчатой передачи

    4.1 Выбор материалов

      По величине крутящего момента  на тихоходном валу редуктора  выбираем материалы шестерни (индекс I) и колеса (индекс 2) одинаковыми - сталь 40 с улучшением.

Допускаемые контактные напряжения при расчетах на прочность определяется отдельно для зубьев шестерни [σ]H1 и колеса  [σ]H2.

Коэффициенты  долговечности при расчете на контактную выносливость. 

Для шестерни:

;

где      NHO – число циклов перемены напряжений – 10 10 циклов;

N=573 ω Lh – число циклов перемены напряжений за весь срок службы, 1/с; Lh – срок службы привода, ч; Lh = 8000 ч.

ω = ;

ω = = 1,126 1/с;

N = 573 1,126 8000 = 5,16 10 ;

N = N Uоп = 5,16 10 5,6 = 28,9 10 циклов;

;

Для колеса:

;

где      NHO1=NНО2=10 106 – базовое число циклов;

    Допускаемые контактные напряжения для шестерни  [s]Н1 и колеса [s]Н2: [s]Н01=[s]Н02=  1,8 210+67=445 ;

[s]Н1 = KL1 [s]Н01 =445 1=445 ;

[s]Н1 =[s]Н ; [s]Н2=445 1,11=494 ;

[s]Н2  1.15 > [s]Н   Условие выполняется, следовательно, расчеты правильны. 

    4.2 Определение основных параметров зубчатой передачи

    Определяется главный параметр – внешний делительный диаметр колеса de2 в мм;

;

где      Uоп= 5,6 – передаточное число;

            Т =1057 Н∙м – крутящий момент на ведомом колесе;

            [s]Н=445 Мпа – допускаемое контактное напряжение;

             Кнβ =1,1– коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца;

             υ – коэффициент вида конических колес, υ =1;

;

    Определение углов делительных конусов шестерни δ и колеса δ :

δ = arctg u; δ =90 - δ ;

δ =arctg 5,6 = 79,88; δ =90 – 79,88 = 10,12

    Определяем внешнее конусное расстояние R в мм:

;  .

    Определяем ширину зубчатого венца шестерни и колеса b в мм:

b=y R ;

где      y =0,285 – коэффициент ширины венца.

b=0,285 254=72

    Внешний окружной модуль:

m =

где   К = 1 – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине  венца;

υ =0,85 – коэффициент вида конического колеса;

m = .

В силовых  конических передачах принять m ≥ 8 мм.

    Определяем число зубьев колеса z и шестерни z :

z = ; ;  ; ;

Полученные  значения z и z округлим в ближайшую сторону до целого числа.

    Определяем передаточное число:

 u = ; ;

; .

    Действительные углы делительных конусов шестерни δ и колеса δ :

δ = arctg u ;  δ =90 - δ ;

δ =arctg 5,7=80,05;  δ =90 – 80,05=9,95;

    Определяем внешние диаметры шестерни и колеса в мм

Таблица 2 – основные параметры закрытой передачи

        

Диаметры Расчетная формула Результаты
Делительный:

шестерни

колеса

 d
 = m
z

d

 = m
z

 d
=8
11=88

d

 =8
63=504

Вершин

зубьев:

шестерни

колеса

Впадин  зубьев:

шестерни

колеса


Точность  вычислений делительных диаметров колес до 0,01 мм.

Точность  вычислений делительных диаметров колес до 0,01 мм.

Определить  средний делительный диаметр  шестерни d и d в мм:

d 0,857 d ; d 0,857 d

d 0,857 88≈ 75,42 ; d 0,857 504 ≈ 431,93. 

5 Выбор подшипников качения

    Подшипники  для всех валов редуктора выбираем по величине посадочного диаметра и предварительно назначаем: для быстроходного и тихоходного валов роликоподшипники конические серии 7206А по ГОСТ 27365-87. 

    По  величине посадочных диаметров выбираем размеры призматических шпонок. Т.к. шпонки берем стандартные по ГОСТ 23360-78 и согласно рекомендациям, то расчет их не производим.

    5.1 Выбор муфт

    Для соединения быстроходного вала редуктора  с двигателем  используем упругую муфту со звёздочкой 63-25-2-У3 по ГОСТ 14084-76 типоразмер которой выбираем по величине наибольшего диаметра соединяемых валов с учетом ограничения Т<[T], где Т - крутящий момент на валу; [Т] - допускаемое значение передаваемого муфтой крутящего момента. В нашем случае, при dM  = 28 мм и Т = Tб = 54,4 Н·м выбираем  муфту ([T] = 63 Н·м). В ступице полумуфты, устанавливаемой на быстроходный вал редуктора, диаметр посадочного отверстия назначаем d = 25 мм. Поскольку в данном случае используется стандартная муфта, проверку не производим. Следовательно, прочность муфты обеспечена. 

    6 Определение размеров основных элементов корпуса

    редуктора и сварной рамы привода

    6.1 Корпус редуктора

    Корпус  редуктора выполнен литым из серого чугуна марки СЧ18, ГОСТ 1412-79. Размеры  основных элементов корпуса в  области нижнего фланца, фланца по разъему и подшипникового узла определены в зависимости от делительных диаметров шестерни и колеса, согласно рекомендациям.

    6.2 Рама привода

    Несущим элементом рамы привода является лист толщиной S16, типоразмер которого определен в зависимости от габаритных размеров редуктора, двигателя и открытой передачи. Редуктор установлен на швеллер №6,5П, ГОСТ 8240-72.

    Размеры определены в зависимости от наибольшего  диаметра болта крепления редуктора (или электродвигателя) к раме. В  нашем случае, большее значение имеет диаметр болта нижнего фланца редуктора – М12,

    Кожухи  ограждения муфты и открытой передачи, установленные на привод, выполнены  из листовой стали СтЗ по ГОСТ 380-71.

    7 Смазка зубчатых колес и роликовых подшипников

    7.1 Смазка зубчатых колес

    Смазывание  зубчатых колес редуктора осуществляется картерным способом, поскольку их окружная скорость менее 12,5 м/с.

    Марку масла назначаем в зависимости  от окружной скорости и контактных напряжений. В нашем случае, при u= 0,55 м/с и sН=420 МПа <600 МПа при 50°С необходимо масло с кинематической вязкостью 50 мм2/с, которой обладает масло "Индустриальное Г-68А" по ГОСТ 17479.4-87.

Привод подвесного конвейера. 2