Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Привод цепного конвейра

Техническое задание.

Выполнен курсовой проект привод цепного конвейера по следующими исходными данными :

Тяговое усилие на звёздочках: 2F = 10 кН;

Скорость тяговой цепи: V= 0,3 м/с;

Шаг тяговой цеп: t=80 мм;

Число зубьев тяговой звёздочки: z=7;

Тип цепной передачи: зубчатая;

Коэффициент годовой нагрузки: к_год = 0,7;

Коэффициент суточного использования: к_сут = 0,5;

Класс нагрузки: Н=0,8;

Относительная продолжительность включения: ПВ% = 0,15;

Срок службы: L = 5 лет.

Задана схема привода цепного конвейера включающая электродвигатель, цепную передачу и двухступенчатый шевронный редуктор с раздвоенной второй ступенью. Так же привод включает муфту.

Привод цепного конвейера работает следующим образом: крутящий момент передается с вала электродвигателя , через муфту , на быстроходный вал редуктора . Далее с помощью косозубых цилиндрических передач крутящий момент увеличивается и через раздвоенную цилиндрическую передачу передается на выходной вал редуктора, который приводит во вращение звездочку цепной передачи . С помощью цепи момент передается на ведущий вал конвейера .

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет.

В данной работе рекомендуется использовать трехфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели единой серии АИР. Для выбора двигателя необходимо знать мощность и частоту вращения на выходном валу.

Мощность на выходном валу Р_вых, кВт:

Р_вых = F_t·, (1)

где F_t –окружное усилие на барабане ( F_t = 10 кН);

– скорость ленты ( =0,3 м/с).

Р_вых = 10·0,3=3 кВт.

Требуемая мощность двигателя:

кВт, (2)

где h – полный к. п. д. привода.

h = h₁×h²₂, (3)

где h₁ – к. п. д. косозубой зубчатой передачи (h₁ = 0,95 );

h₂ – к. п. д. цепной зубчатой передачи (h₂ = 0,96 );

h = 0,95×0,96² = 0,88.

По формуле (2) рассчитана требуемая мощность электродвигателя:

P=3000 / 0,88=3409Вт = 3,4 кВт.

Частота вращения выходного вала:

n=60 / z p_ц об/мин, (4)

=60·0,3 /(7· 80)=32,14 об/мин.

Требуемая частота вращения вала двигателя:

n = n_вых×u, об/мин (5)

где u – ориентировочное передаточное отношение привода.

u = u₁×u₂×u₃, (6)

где u₁ – передаточное отношение цилиндрической косозубой передачи (u₁ =3,15 );

u₂ – передаточное отношение шевронной зубчатой передачи (u₂= 3,55 );

u₃ – передаточное отношение цепной передачи (u₃ = 4,5 ).

u = 3,15× 3,55× 4,5 = 50,3.

По формуле (5) определена ориентировочная частота вращения двигателя:

n = 32,14 × 50,3 = 1404 об/мин.

В соответствии с требуемой мощностью и частотой вращения выбран электродвигатель АИР100L4/1410

Паспортные данные двигателя АИР100L4/1410:

номинальная мощность, Р_ном, кВт 4

синхронная частота вращения n_с, об/мин 1500

номинальная частота вращения вала n,об/мин 1410

Уточняем общее передаточное отношение привода:

u = n_ном/n_вых, (7)

u = 1410/32,14 = 44,8

Разбивка общего передаточного отношения по ступеням:

==44,8/(4·3,55)=3,15.

По ГОСТ 2185-66 приняты следующие передаточные отношения:

u₂ = 4; u₃ = 3,55.

После разбивки передаточного отношения определены мощность, частота вращения и крутящий момент на каждом валу.

Мощности на валах:

P_i = P_i-1×h, (8)

где P_i-1 – мощность на предыдущем валу, кВт;

h – к. п. д. соответствующей передачи.

Р₁ = Р_ном = 3,4 кВт;

Р₂ = 3,4× 0,95 = 3,23 кВт;

Р₃ =3,23 × 0,96 = 3,1 кВт;

Р₄ =3,1 × 0,96 =2,9 кВт;

Частоты вращения валов:

, (9)

где n_i-1 – частота вращения предыдущего вала, об/мин;

u_i – передаточное число соответствующей ступени.

n₁ = n_ном = 1410 об/мин;

=1410/3,15=457 об/мин;

= 457/4 =114,2 об/мин;

= 114,2/3,55=32,15 об/мин.

Крутящие моменты на валах:

T_i = T_i-1×u_i×h_i, (10)

Крутящие моменты на валах:

Т₁ = 9550·3,4/1410= 45 Н×м;

Т₂ = 9550·3,23/457 = 134 Н×м;

Т₃ = 9550·3,1/114,2 = 518,4 Н×м;

Т₄ = 9550 × 2,9/32,15 = 1752 Н×м.

2. Расчет цилиндрических зубчатых передач.

2.1. Исходные данные:

Рисунок 2 – Кинематическая схема зубчатой передачи

Мощность на валу шестерни: ;

Частота вращения шестерни: ;

Передаточное отношение: ;

Момент на валу колеса: .

2.2. Выбор материала зубчатых колёс

Зубчатые колёса изготавливаются из сталей прошедшие нормализацию или улучшение для «сырых», либо закаленной или химико-термическо обработанной для «калёной». Чугун применяют для тихоходных открытых передач.

Стали выбранные для шестерён и колёс, первой и второй ступени, редуктора одной и той же марки. Для обеспечения большей твёрдости поверхности зубьев шестерни, на 20 – 30 единиц Бринелля, проводим поверхностную закалку с нагревом ТВЧ.

Допускаемое контактное напряжение :

, (11)

где - предел контактной выносливости, (; );

- коэффициент безопасности, ().

Допускаемое изгибное напряжение:

, (12)

где - предел изгибной выносливости, (;);

- коэффициент безопасности, ( для штампованных ).

Расчётное допускаемое контактное напряжение:

(13)

Принимаем допускаемое контактное напряжение .

Материал шестерни Ст40Х, У;

Материал колеса Ст45, Н.

2.3. Алгоритм расчёта основных параметров цилиндрической передачи

Расчёт параметров зубчатой передачи производится на ЭВМ в программе DM–1.

2.3.1. Межосевое расстояние :

, (14)

где - численный коэффициент, (для шевронных );

- передаточное отношение;

- крутящий момент на валу колеса, ,

, (15)

где – коэффициент нагрузки ;

- допускаемое контактное напряжение, ;

- коэффициент ширины венца;

- численный коэффициент,

, (16)

где - коэффициент, учитывает неравномерность распределения нагрузки между зубьями (при 8-й степени точности);

- коэффициент, учитывает неравномерность распределения нагрузки по ширине венца,( симметричное расположение колёс относительно опор ; несимметричное расположение );

- динамический коэффициент. ();

Значение округляем по ГОСТ 2185 – 66.

2.3.2. Ширина колеса :

. (17)

Значение округляем по ГОСТ 6636 – 69.

2.3.3. Ширина шестерни :

. (18)

Значение округляем по ГОСТ 6636 – 69.

2.3.4. Окружная сила :

. (19)

2.3.5. Модуль :

, (20)

где – коэффициент нагрузки по изгибу.

Значение округляем по ГОСТ 9563 – 60.

Для косозубых передач стандартный модуль считают нормальным .

2.3.6. Определение числа зубьев шестерни и колеса :

Суммарное число зубьев

, (21)

где - угол наклона зуба, ().

Полученное значение округляется до ближайшего целого числа.

(22)

где - число зубьев шестерни;

- число зубьев колеса.

Уточняем передаточное отношение

. (23)

Уточняем угол наклона:

. (24)

2.3.7. Делительные диаметры :

. (25)

2.3.8. Диаметры вершин :

. (26)

2.3.9. Диаметры впадин :

. (27)

2.3.10. Окружная скорость :

, (28)

где - частота вращения шестерни, ;

- делительный диаметр шестерни, .

2.3.11. Рабочее контактное напряжение :

. (29)

Перегрузка недолжна превышать 3%, а недогрузка не более 10%.

2.3.12. Радиальная сила :

. (30)

2.3.13. Осевая сила :

. (31)

2.3.14. Рабочее изгибное напряжение :

, (32)

где - коэффициент наклона зуба, ();

- коэффициент, учитывающий форму зуба, (в косозубой передачи зависит от эквивалентного числа зубьев);

- коэффициент, нагрузки,

, (33)

где - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине зуба;

- коэффициент, учитывающий динамику.

Эквивалентное число зубьев:

. (34)

2.4. Результаты расчётов программы (dm-1) для первой ступени редуктора

Таблица 1- Результаты расчётов программы (dm-1) для первой ступени редуктора

*************** И С Х О Д Н Ы Е Д А Н Н Ы Е *****************

* Крутящий момент на валу колеса в Н.м. . . . . . . . . 134

* Частота вращения ведущего вала в об/мин. . . . . . . 1410

* Передаточное отношение. . . . . . . . . . . . . . . . 4

* Передача с раздвоенной ступенью

* Материал шестерни . . . . . . . . . . .Ст.40Х У

* Материал колеса . . . . . . . . . . . .Ст.45 Н

***********************************************************

****** Г Е О М Е Т Р И Ч Е С К И Е П А Р А М Е Т Р Ы ********

******************** З А Ц Е П Л Е Н И Я *********************

* Межосевое расстояние,. . . . . . . . . . . .мм . 100

* Модуль зацепления, . . . . . . . . . . . . .мм . 2

* Числа зубьев шестерни,колеса . . . . . . . . . . 26 105

* Передаточное отношение . . . . . . . . . . . . . 4.038

* Отклонение передаточного отношения в процентах . 0,965

* Коэффициент смещения зубьев шестерни,колеса. . . 0 0

* Угол наклона линии зуба в град,мин,сек . . . . . 35 2 24

* Высота зуба, . . . . . . . . . . . . . . . .мм . 2,8125

* Делительный диаметр шестерни,. . . . . . . .мм . 63,5

* колеса,. . . . . . . . .мм . 160.3

* Диаметр вершин зубьев шестерни,. . . . . . .мм . 66.3125

* колеса,. . . . . . . .мм . 162.8053

* Диаметр впадин зубьев шестерни,. . . . . . .мм . 60.6875

* колеса,. . . . . . . .мм . 157.1803

* Окружная толщина зуба шестерни,. . . . . . .мм . 2.3981

* колеса,. . . . . . . .мм . 2.3981

* Ширина венца шестерни,колеса . . . . . . . .мм . 32 28

* Коэффициент торцового перекрытия . . . . . . . . 1.752376

* Kоэффициент осевого перекрытия . . . . . . . . . 5.848245

**************************************************************

********* С И Л О В Ы Е Х А Р А К Т Е Р И С Т И К И **********

* Окружная скорость, . . . . . . . . . . . . . . м/с . 2.894368

* Рабочее контактное напряжение, . . . . . . . . МПа . 399

* Допускаемое контактное напряжение, . . . . . . МПа . 465

* Отклонение контактного напряжения от допускаемого % -14.15

* Окружное усилие в Н. . . . . . . . . . . . . . . . . 2021

* Радиальное усилие в Н. . . . . . . . . . . . . . . . 898

* Осевое усилие в Н. . . . . . . . . . . . . . . . . . 1417

* Рабочее изгибное напряжение шестерни,. . . . . МПа . 54.90166

* Допускаемое изгибное напряжение шестерни,. . . МПа . 128

* Рабочее изгибное напряжение колеса,. . . . . . МПа . 60.83827

* Допускаемое изгибное напряжение колеса,. . . . МПа . 99.5

**************************************************************

************ ДАННЫЕ К РАБОЧЕМУ ЧЕРТЕЖУ ШЕСТЕРНИ ************

**************************************************************

*************** ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТЕЙ **********

**************************************************************

* Профили зубьев колеса 8 степени точности . Rа=1.6,Rz=6.3 мкм

* То же при постановке дистанционных втулок. Ra=3.2,Rz=12.5мкм

* Поверхности вершин и впадин. . . . . . . . Ra=6.3,Rz=25 мкм

* Торцовая поверхность колеса. . . . . . . . Ra=6.3,Rz=25 мкм

* Цилиндрическая поверхность отверстия (центрирующая. . . .***

* неподвижного соединения). . . . . . . . . Ra=1.6,Rz=6.3 мкм

* Фаски на торцах зубьев и отверстия . . . . Ra=6.3,Rz=25 мкм

* Боковые (рабочие) поверхности шпоночн. паза Ra=1.6,Rz=6.3 мкм

* Нерабочая поверхность шпоночного паза. . . Ra=3.2,Rz=12.5мкм

**************************************************************

************** ДОПУСКИ ФОРМЫ И РАСПОЛОЖЕНИЯ ****************

**************************************************************

* радиального биения диаметра вершин колеса (Кудр.,с.297)

* цилиндричности посадочных поверхностей . . .0.3*IT

* параллельности раб. поверхностей шпон. пазов .0.6*IT

* перпендикулярности торца шестерни . . . . 12 мкм

******************* ТАБЛИЦА ПАРАМЕТРОВ *********************

* Модуль. . . . . . . . . . . . . . .* m * 2

* Число зубьев. . . . . . . . . . . .* Z1 * 26

* Угол наклона. . . . . . . . . . . .* бэта* 35 2 24

* Направление линии зуба. . . . . . .* - * правое

* Нормальный исходный контур. . . . .* - * ГОСТ 13755-81

* Коэффициент смещения. . . . . . . .* X1 * 0

* Степень точности по ГОСТ 1643-81. .* - * 8-В

**************************************************************

* Постоянная хорда. . . . . . . . . .* Sc * 4.163868

* Высота до постоянной хорды. . . . .* hc * 2.242176

* Длина общей нормали . . . . . . . .* W * 32.05825

**************************************************************