Привод цепного конвейера


Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального  образования

«Омский государственный  технический университет»

Кафедра «Детали  машин»

 

 

 

 

ПРИВОД ЦЕПНОГО  КОНВЕЙЕРА

КП. 2069889.15.Д1.9.1.9

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

 

 

 

 

Выполнил студент  группы ПБ-319_____________________Подгол А.А.

Руководитель  проекта ассистент_______________________Редько У. Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Омск 2011 

 

Содержание

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

Задание на курсовой проект по деталям  машин……………………….……...…..…4

1.Предварительный расчет привода…………………………………………..………5

    1.1Определение потребной  мощности и выбор электродвигателя……...…...…..5

    1.2.Определение передаточного  отношения привода и его разбивка  по

    ступеням передач…………………………………………………………….……...6

    1.3. Таблица исходных  данных……………………………………………..………8

    1.4. Выбор стандартного редуктора………………………………………………...8

2.Эскизное проектирование  узла вала рабочего органа………………..………..…11

3.Определение  силы на вал рабочего органа  конвейера из-за возможного смещения  соединяемых муфтой валов………………………………………………18

4.Конструирование  рабочего органа цепного конвейер…………………………....19

    4.1.Определение  силы на вал  тяговой звездочки  со стороны 

    тяговой  цепи………………………………………………………………………...20

    4.2.Выбор  тяговой цепи……………………………………………………………22

4.3.Конструирование  тяговых звездочек…………………………………………20

4.4.Проектирование  предохранительного устройства……………………..…..23

    4.5.Расчет  валов тяговых звездочек на  статическую прочность……………….25

    4.6.Расчет  подшипников вала тяговых звездочек  по динамической     

    грузоподъемности……………………………………………………………….….27

5.Проектирование  шпоночных соединений………………………………………...29

Приложение 1…………………………………………………………………….........30

Приложение 2……………………………………………………………………….... 31

Заключение………………………………………………………………………….…32

Библиографический список…………………………………………………………..33

Приложение 3: электродвигатель формата А3 (1 лист)

Приложение 4: Вал исполнительного механизма форматы А1, А3 (2 листа)

Спецификация

 

 

Введение

  Конвейеры - машины непрерывного действия применяются для перемещения массовых грузов, при сборке машин и в других случаях.

Предметом проектирования служит привод цепного конвейера, который  состоит из электродвигателя, передаточного  механизма и рабочего органа.

Целью данного  курсового проекта является:

-выбор электродвигателя  и решение вопроса о структуре  передаточного механизма;

-подобрать стандартные  детали узла, которые подходили  бы друг к другу по размерам;

-сконструировать  рабочий орган цепного конвейера;

-спроектировать  шпоночные соединения;

-рассчитать плоскоременную  передачу.

 

 

Задание на курсовой проект по деталям машин

Шифр 2069889.15.Д1.9.1.9

Студенту Подгол А.А. факультет ТНГ  гр. ПБ-319

Спроектировать  привод цепного конвейера

 

Кинематическая  схема                                      График нагрузки

 


 

 

Исходные  данные

  1. Окружное усилие на звездочке - Ft ,  кН                                  3,5
  2. Скорость цепи конвейера -  V ,  м/с                                        0,65
  3. Шаг цепи по ГОСТ 588-81 - P  ,  мм                                       100
  4. Число зубьев ведущей звездочки - Z                                           7
  5. Высота установки ведущего вала  -  H ,  мм                         350
  6. Установочный  размер ИМ  - L , мм                                       400

 

 

Разработать

  1. Сборочный чертеж ведущего вала(срок исполнении 14.10.11)
  2. Рабочие чертежи деталей(срок исполнения 5.12.11)

 

Проект предоставить к защите 19.12.11

Задание получил 12.09.11 разработчик_________Подгол А.А.

                                        (подпись)

Руководитель  разработки___________Редько У.Н.

                            Ассистент                                  (подпись)

 

1.Предварительный  расчет привода

1.1Определение  потребной мощности и выбор электродвигателя

Диаметр делительной  окружности приводной звёздочки:

 

Номинальный момент на валу ИМ. Зависимость (5):

 

Расчет эквивалентного вращающего момента.

Согласно приведенному графику нагрузки по зависимости (4) получаем:

Угловая скорость вращения вала ИМ. Зависимость (6):

 

Расчет КПД  привода. Согласно кинематической схеме  (рис. 6) и зависимости (7), а также  с учетом данных табл.  4 получаем

 

Расчетная мощность электродвигателя. Зависимость (3):

 

Частота вращения вала ИМ. Зависимость (9):

 

Возможный диапазон общего передаточного отношения  кинематической схемы привода. Зависимость (10), табл. 5 рис. 6

 

 

Возможный диапазон асинхронной частоты вращения вала электродвигателя. Зависимость (8):

 

 

 

 В соответствии  с расчетной мощностью и полученным  диапазоном скоростей, а также  рекомендацией на стр. 16 из табл. п. 6. выбираем электродвигатель:

100S4/1435 РТаб1 = 3,0 кВт,      nтаб1 =1435  

Для данного примера  в этом случае подходят все двигатели  c мощностью 3,0 кВт.

1.2.Определение  передаточного отношения привода  и его разбивка по

    ступеням передач

Определяем общее  передаточное отношение привода  для двух вариантов  электродвигателей  по зависимости (13):  

Определяем общее  передаточное число редуктора.

Так как открытой передачи в приводе нет, то 

По зависимости (21) проверяем точность разбивки передаточных отношений:

 

Таким образом,    условие (21) выполняется. Окончательно принимаем:

электродвигатель  АИР100S4. Pтаб = 3.0 кВт,  nтаб = 1435 об/мин.

Проверку выбранного электродвигателя   на перегрузку производим по условию (12)

где Тмах = 1,3Т;

        Т = 0,4043; Тмах = 1,3·0,4043 = 0,5256 кНм;

        nТАБ  = 1435 об/мин; UО  = 26,703;

        = 0,746; для выбранного электродвигателя  ψn = 2,0,

тогда

 кВт

а т.к. РТАБ = 3,0 кВт, то условие (12) выполняется, т. е. двигатель не будет перегружен.

Вычерчиваем эскиз  выбранного электродвигателя с указанием  его основных характеристик.

Мощность РТАБ = 3,0 кВт; частота вращения  1 435 об/мин; кратность пускового момента = ТПУСК/Т = 2,0.

 

     Тогда  таблица исходных данных будет  выглядеть так:

N валов

ni , об/мин

Pi , кВт

Ti , Н·м

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

  

                                                       

 

 

 

 

ПРОВЕРКА

Должны выполнятся следующие два примерных равенства.

n2 ≈ nИM и Т2 ≈ Т

    n2 = 55,2 об/мин;       nим = 53,74 об/мин;

    T2 = 401,35 Н·м;           T = 404,3 Н·м.

Расхождения в  скоростях и моментах 2 %, что допустимо (предел 5 %).

 

 

Выбор стандартного редуктора

Потребный крутящий момент:

 

 

 

 

Типоразмер редуктора

Ч-125

31,5

800

0,80


 

Габаритные и  присоединительные размеры* червячных  одноступенчатых  
редукторов типа Ч

Редуктор

П а р а м е т р ы

В

Н

Ч-160

160

10

18

300

230

280

270

80

140

500

31,5

60


 

Редуктор

П а р а м е т р ы

Ч-160

345

280

355

70,0

206

157

40

35,9

70

64,75


 

Редуктор

П а р а м е т р ы

Ч-160

М24×2

50

М48×3

140

22

М16×1,5

110

82


 

Редуктор

П а р а м е т р ы

Масса, кг

Ч-160

140

105

8

11

5,0

7,0

170


 

Вычерчиваем редуктор Ч 125 25 51 1 У3 (Приложение 2)

Редуктор червячный  одноступенчатый типа Ч, с межосевым расстоянием 125 мм, с передаточным числом 25, варианта сборки 51, категории точности 1, климатического исполнения У, категории размещения 3

 

2.Эскизное проектирование  узла вала рабочего органа

Крутящий момент, который нужно приложить к  концу вала рабочего органа:

 

Диаметр конца  вала рабочего органа:

 

Т.к. Т=394 Нм, то выбираем муфту, способную передавать момент 500 Нм.

Примем диаметр  конца вала рабочего органа равным 35 мм.

 

Муфта-500-1-45-2-35-1 УЗ ГОСТ 20742-93.

T=500Нм, D не более 200 мм, L не более 222мм, d=35 мм, n= 18?

Цепь ГОСТ ПР-31,75-8900, число звеньев цепи=14.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подшипник 1308 ГОСТ 28428-90

Подшипник шариковый  радиальный сферический двухрядный (ГОСТ 28428-90):

 d = 45 мм;

D =100 мм;

 B = 25 мм;

r = 2,5 мм;

C = 37700 Н;

Сo = 15900 Н;

 DТ = 12,7 мм;

                               z = 15.

 

Корпус подшипника  УМ90 ГОСТ 13218.3-80

D = 90 мм; l = 128 мм;

D1 = 110 мм;   r = 80 мм;

D2=L1 = 125 мм; r1 = 12 мм.

В = 40 мм;

В1 = 38 мм;

h = 22 мм;

d = 11 мм;

d1 = 13 мм; 

d2 = 8 мм;

d3 = 26 мм;

L = 195 мм;

    H = 130,5 мм;

H1 = 68 мм;

А = 150 мм;

 

 

 

 

 

 

Заплечики для  установки  подшипника качения ГОСТ 20226-82

d=90мм; da min=47 мм; da max=51 мм; Da min=80 мм; Da max=81 мм.

 

Крышка МН 90×50 ГОСТ 13219.6-81

D, мм

dном,мм

d, мм

D1,мм

D2,мм

d1 ,мм

d2 ,мм

В, мм

90

50

51

110

70

11

20

125

b, мм

Н,мм

h, мм

h1 ,мм

h2 ,мм

r, мм

r1, мм

11

17

5

7

5

80

12




 

 

 Болт М8×70 ГОСТ 7798-70

Болт с шестигранной уменьшенной  головкой класса точности В, исключение 1 (ГОСТ  7798-70). 

d=8 мм;

k=5,3 мм;

b=22 мм;

S=13мм;

e=14,2 мм

l=70 мм;

D=12,05 мм.

 

Гайка шестигранная с уменьшенным размером под ключ класса точности В, выполненная по ГОСТ 15521-70

d = 10 мм;

m = 8 мм;

S = 14 мм;

 е = 15,3 мм.

Обозначение: Гайка  М8 ГОСТ 5915- 70


 

 

 

 

 

Шайба 8Н ГОСТ 6402-70

Шайба пружинная, тип Н – нормальная, исполнение 1,  выполненная по ГОСТ  6402 – 70.

dнорм = 8 мм;

d = 8,2 мм;

S = b = 2,1 мм;

m = 0,3 мм;

h1 = 5±15% мм.

Манжета 1.1-50×70 ГОСТ 8752-79

Манжета резиновая армированная для  валов (ГОСТ 8752-79)

d = 50 мм;

 D = 70 мм;

h1 = 14 мм.

 

 

 

 

Крышка ГН 90 ГОСТ 13219.1-81

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D мм

D1 мм

D2 мм

d мм

d1 мм

B мм

l мм

90

110

80

11

20

125

10

s мм

Н мм

h мм

h1 мм

h2 мм

r мм

r1 мм

6

16

5

7

3

80

12




Концевые шайбы  ГОСТ 14743-69

Обозначение: Шайба 7019-0627 ГОСТ 14743-69

   Шайба  7019-0628 ГОСТ 14734-69

Концы валов и  крепление шайб Шайбы


 

 

 

 

 

 

Обозначение шайб

D

H

A

d

d1

d2

c

Dо

d3

d4

l

l1

Винт   

(ГОСТ

17475-80)

Болт

(ГОСТ

7798-70)

Штифт

(ГОСТ

3128-70)

7019-0627

40

5

10

6,6

-

4,5

1

32-36

М6

4

18

12

М6*16.56.05

М6*16.56.05

4*12

7019-0628

45

5

12

6,6

12,3

4,5

1

36-40

М6

4

18

12

М6*16.56.05

М6*16.56.05

4*12





Призматическая  шпонка ГОСТ 23360-78

Шпонка  14х9х45 ГОСТ 23360-78 b = 14 мм;

                        h = 9 мм;


                      t=5,5 мм;

                         t1 = 4,4 мм;

                         С1 = 0,4 мм

                     l= 40 мм

Высокая призматическая шпонка ГОСТ 10748-79

Шпонка  10х9х36 ГОСТ 10748-79  

      b = 10 мм;


       h=9 мм;

       t1=5,5 мм;

       t2=3,8 мм;

       l=36 мм

       С1 = 0,4 мм 

 

 

 

3. Определение  силы на вал рабочего органа  конвейера из-за возможного смещения  соединяемых муфтой валов

Для выбранной  в п. 2 цепной муфты получаем делительный  диаметр звёздочки полумуфты  = мм;

где шаг цепи муфты; z число звеньев цепи муфты.

Окружное усилие на звёздочке полумуфты в ньютонах ,

где Т крутящий момент, подводимый к валу рабочего органа, Н·м.

По расчетам в  п. 2 Т = 394 Н·м. Тогда = =5510,49 Н.

Усилие на вал  от муфты  определяется по формуле , т.е. Fм=(826,6 1377,6) Н.

Для расчёта вала рабочего органа и его подшипников  принимаем усреднённое значение силы = 1102,1 Н. Эта сила считается приложенной в точке, совпадающей с серединой длины конца вала.

 

 

4. Конструирование  рабочего органа цепного конвейера

    1. Определение силы на вал тяговой звёздочки со стороны тяговой цепи:

 натяжение ведущей ветви  цепи, кН;

натяжение ведомой ветви цепи, кН.

    Суммарная  сила на тяговую звёздочку  со стороны цепи  (прикладывается по середине длины ступицы звёздочки).

 Натяжение ведомой ветви цепи принимается

                                                 ,

 где К коэффициент пропорциональности (рекомендуемое значение К = 0,1 0,2).

 Связь между натяжениями ветвей тяговой цепи: ,

 где  Ft = 3,5 кН:

 

  

 

4.2  Выбор тяговой  цепи

   Тип 1: втулочная

    Исполнение 1: неразборная со сплошными валиками

   Шаг цепи  по ГОСТ 588 – 81 Р = 100 мм.

   Разрушающая  нагрузка цепи Fраз = F1 ∙ Кб = 3,8 ∙ 10 = 38 кН.

где Кб коэффициент безопасности.


= 8÷10.

Таким образом цепь М40

 

Номер цепи

Разрушающая нагрузка, кН, не менее

 

Шаг цепи, t

b1, не более

b2, не более

b3, не более

b4, не более

 

 

d1

 

 

d2

 

 

d3

 

 

d4

 

 

d5

h не более

 

 

s

М 40

40

100

45

4,5

19

63

8,5

12,5

18

36

45

24

3,5


Размеры в мм.,

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчёт и построение профиля зубьев звёздочек типа 2

(для тяговых  цепей с геометрической характеристикой  зацепления  )


 

 

 

Наименование  параметров

Обозначе-ние

Расчётная формула

Полученные значения

Шаг цепи

По заданию

100

Диаметр элемента зацепления втулочной  цепи,мм:

12,5

Геометрическая  характеристика

зацепления

 

 

8

Шаг зубьев звёздочки

100

Число зубьев звёздочки

z

По заданию

7

Диаметр делительной  окружности, мм

 

dд

 

230,5

Диаметр наружной окружности

 

De

 

259,125

Коэффициент высоты зуба

К

Т.к z=5÷10, то К=0,56

0,56

Коэффициент числа  зубьев

2,07

Диаметр окружности впадин

Di

Di = dд - Dц

218

Смещение дуг  впадин

1

5

Радиус впадины  зубьев

6,25

Половина угла заострения зуба

20°

Угол впадины  зуба

91°


Размеры в мм.,

 

Центр дуги радиуса  располагается ниже линии делительной окружности, на расстоянии 6,25 от окружности впадин.

    1. Конструирование тяговых звёздочек

Определим размеры  венца:

.

 

 

Наименование  параметров

Обозначение

 

Расчётная   
зависимость

 

Полученные значения

Шаг цепи

Расстояние между  внутренними пластинами

Ширина пластины

 

 

 

 

По заданию

100

19

 

 

24

 

Ширина зуба звёздочки

 

bf

 

16,1

14,83

Ширина вершины  зуба

12,3 ÷ 13,4

Диаметр венца

175,8

 

Радиус выпуклости

 

Rk

=109

 

109

Расчётный угол условного  смещения звёздочек

 

φc

 

φc =3…10°

 

5°


Размеры в мм.,

 

 

 

 

4.4 Проектирование предохранительного устройства

   Предохранительные устройства с разрушающимся элементом (штифтом).

   Примем  момент Тр = 1,25 ∙ Тmax = 1,25 ∙ 404,3 = 505 Н∙м при расчете во избежание случайных срабатываний предохранительного устройства, где Тmax - максимальное значение передаваемого крутящего момента при нормальной работе конвейера, Н·м.

   Устанавливаем штифты во втулки из стали 40Х с твёрдостью 49,5 . Применяем штифты с проточкой, повышающие точность срабатывания, для легкости  извлечение штифтов после срабатывания устройства.

   Определим  предел прочности материала штифта  при срезе, 420 МПа:

Диаметр штифта в  миллиметрах определяем расчётом на срез по формуле:

 =

где радиус расположения штифтов, мм;

      m – число штифтов;

        предел прочности материала штифта при срезе ,

 коэффициент распределения нагрузки между штифтами.

 

где радиус расположения штифтов, мм;

      m – число штифтов;

        предел прочности материала штифта при срезе ,

 коэффициент распределения нагрузки между штифтами.

 

  При одном штифте точность срабатывания устройства выше, но при этом действующее на штифт усилие передаётся на вал и подшипники. При нескольких штифтах эти силы взаимно компенсируются. Поэтому принимают m = 2

   Полученное расчётом на срез значение диаметра штифта с проточкой (до третьего знака после запятой) проставляем на чертеже штифта.

 

4.5 Расчет вала  тяговых звездочек на статическую  прочность

При расчёте вала на статическую прочность принимается  направление сил 

=4200 (Нм) и =1102 (Нм) таким, чтобы изгибающие вал моменты от этих сил совпадали по своему воздействию на вал.

Анализ расчётных  схем валов показывает, что опасными по прочности будут их сечения  I и II.

Для вала с установленной  на нём одной тяговой звёздочки  изгибающие моменты в сечении  II:

от силы М1 = b= (4200/2)0,225=472,5 Нм;

от силы М 3 = = 1102 (0,125/2)=68,88 Нм;

В сечениях I изгибающие моменты

от силы М 2 = FМ a=11020,125=137,75 Нм;

где a=125 мм, b=225 мм.

 

 

 

 

Рис. Расчётная схема  вала с одной тяговой звёздочкой

 

 

Суммарные изгибающие моменты:

в сечении I: =137,75 Нм;

в сечении II: =472,5 + 68,88=541,38 Нм.

Эквивалентные изгибающие моменты в этих сечениях по 3-й  теории прочности: =Нм;

Нм;

 Нм;

где  =11020,38=418,76 Нм.

Для изготовления вала принимаем  сталь 45 в нормализованном состоянии.

Допускаемые напряжения:

Для сечения 1 при d=53 мм, σЕр1=85 МПа

Для сечения 2 при d=71 мм, σЕр2=65 МПа

Для сечения 3 при d=55 мм, σЕр3=90 МПа

Расчётный диаметр  валов в этих сечениях, мм:

=

=

=

Принятые значения диаметров  вала во всех трех сечениях больше расчетных, следовательно, прочность вала обеспечена.

 

4.6 Расчёт подшипников вала тяговых звёздочек  
по динамической грузоподъёмности

Рис. Расчётная схема  для вала с одной тяговой звёздочкой

 

Для определения  радиальных реакций опор вала составляем условия равновесия.

Сумма моментов сил  относительно опоры А .

.

Отсюда  =

Сумма моментов сил  относительно опоры В .

.

Отсюда =.

Расчёты показывают, что радиальная нагрузка на опору А больше нагрузки на опору В. Осевые нагрузки на узел тяговых звёздочек отсутствуют. Поэтому расчёт подшипников вала тяговых звёздочек проводим по радиальной нагрузке на опору А.

Привод цепного конвейера