ЛИСТ  ДЛЯ ЗАМЕЧАНИЙ

 

 
 
 
 
 
 
 
 
РЕФЕРАТ

     Курсовую  работу по механике выполнила студентка 2 курса химико-технологического факультета Павловская Анастасия.

     Курсовая  работа выполнена на тему «Расчет привода ленточного конвейера».

     Расчетно-графическая  часть курсовой работы состоит из 9 разделов:

     - энергетический и кинематический расчеты привода;

     - расчет клиноременной передачи;

     - конструирование шкива клиноременной передачи;

     - расчет закрытой цилиндрической зубчатой передачи;

     - конструирование колеса закрытой цилиндрической зубчатой передачи;

     - расчет и конструирование быстроходного вала редуктора;

     - подбор подшипников для быстроходного вала редуктора;

     - подбор муфты;

     - подбор шпонок и проверочный расчет их на смятие.

     Графическая часть работы состоит из 2 разделов:

     - рабочий чертеж шкива ременной передачи;

     - рабочий чертеж колеса закрытой цилиндрической зубчатой передачи.

     Пояснительная записка состоит из 35 страниц, графический материал – из 1 листа. 

 

     

Оглавление 

 
 
 
 
 
 
 
 
1 энергетический и  кинематический расчеты  привода

     Исходные  данные:

     Мощность  на рабочем валу привода Р_р.в – 6,3 кВт

     Частота вращения рабочего вала n_р.в – 100 об/мин

     Передаточное  число редуктора – U_р = 2,5  

     1) Общий КПД привода

     КПД клиноременной передачи:

     η_р.п = 0,95

     КПД цилиндрического зубчатого редуктора (закр.):

     η_з.п = 0,97

     КПД муфты:

     η_м = 0,98

     КПД пары подшипников:

     η_п.п = η_п² = 0,99²

     Общий КПД привода:

     η_общ = η_р.п η_з.п η_м η_п.п = 0,95∙0,97∙0,98∙0,99² ≈ 0,89

     2) Требуемая мощность на первом  валу электродвигателя

     Р_тр = Р_р.в/η_общ = 6,3 кВт/0,89 ≈ 7,08 кВт

     3) Передаточное число

     Передаточное  отношение редуктора:

     U_р = 2,5

     Передаточное  число клиноременной передачи:

     U_р.п = 3 (принимаем предварительно)

     4) Общее передаточное число

     U_общ = U_р∙U_р.п = 2,5∙3 = 7,5

     5) Частота вращения первого вала  электродвигателя

     n₁' = n_р.вU_общ = 100 об/мин∙7,5 = 750 об/мин

     6) Выбор двигателя

     условие: Р_эл ≥ Р_тр; n_эл ≈ n_расч или n₁ ≈ n₁'

     АИР 160S8/727

     n₁ = n_эл = 727 об/мин

     Отношение максимального вращающего момента  к номинальному

     -М_max/M = 2,4

     7) Эскиз электродвигателя

     Масштаб 1:5

      

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                          

     Определение кинематических и энергетических характеристик  привода

1. Уточняем общее передаточное число с учетом выбора электродвигателя:

U_общ = n_эл/n_р.в = 727/100 = 7,27

2. Уточняем передаточное число клиноременной передачи:

U_р.п = U_общ/U_р = 7,27/2,5 = 2,91

3. Частота вращения валов привода, об/мин

n₁ = n_эл = 727

n₂ = n₁/U_р.п = 727/2,91 = 249,83

n₃ = n₂/U_р = 249,83/2,5 = 99,93

4. Угловые скорости валов привода, рад/с

ω₁ = πn₁/30 = 3,14∙727/30 = 76,09

ω₂ = πn₂/30 = 3,14∙249,83/30 = 26,15

ω₃ = πn₃/30 = 3,14∙99,93/30 = 10,46

5. Мощность на валах, кВт

Р₁ = Р_тр = 7,08

Р₂ = Р₁ η_1-2 = Р₁ η_р.п η_п.п = 7,08∙0,95∙0,99² = 6,59

Р₃ = Р₂ η_2-3 = Р₂ η_з.п η_п.п η_м = 6,59∙0,97∙0,99²∙0,98 = 6,14

6. Вращающий момент на каждом валу, Н∙м

Т₁ = Р₁/ω₁ = 7,08∙10³/76,09 = 93,05

Т₂ = Р₂/ω₂ = 6,59∙10³/26,15 = 252,01

Т₃ = Р₃/ω₃ = 6,14∙10³/10,46 = 586,00

Таблица 1 – Энергетические и кинематические параметры привода

 

 
 
 
 
 
 
 
 
2 РАСЧЕТ КЛИНОРЕМЕННОЙ  ПЕРЕДАЧИ

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рисунок 1 – Схема клиноременной передачи 

     Исходные  данные:

     Мощность  на ведущем шкиве – Р₁ = 7,08 кВт

     Частота вращения ведущего шкива – n₁ = 727 об/мин

Угловая скорость на ведущем валу – ω₁ = 76,09 рад/с

Угловая скорость на ведомом валу – ω₂ = 26,15 рад/с

     Угол  наклона линии центров шкивов к горизонту – γ = 30 град

     Работа  привода в одну смену, режим средний 

1. Расчетная передаваемая мощность

Р = Р₁С_р

С_р = 1,0

Р = 7,08 кВт∙1,0 = 7,08 кВт

2) Сечение ремня

По  номограмме выбираем сечение клинового  ремня В.

3. Основные параметры ремня

Расчетная ширина ремня – W_p = 14,0 мм

Ширина  ремня – W = 17 мм

Высота  ремня – Т = 11 мм

Расстояние  от нейтрального слоя до верхней кромки – у = 4,6 мм

Площадь поперечного сечения ремня –  S = 138 мм²

Диапазон  стандартных длин ремня – 800…6300 мм

Минимальный расчетный диаметр ведущего шкива  – d_p1 = 125 мм

     Рекомендуемые значения расчетного диаметра ведущего шкива – d_p1 = 140; 180; 224 мм

Масса 1 м ремня – M = 0,18 кг

4. Расчетный диаметр ведущего шкива, мм

d_p1 = (300…400) √Р₁30/πn₁

d_{p1 min} = 300 √7,08∙30/3,14∙727 ≈ 135,9

d_{p1 max} = 400 √7,08∙30/3,14∙727 ≈ 181,3

Принимаем d_p1 = 180

5. Передаточное отношение

i = ω₁/ω₂

i = 76,09/26,15 ≈ 2,91

6. Расчетный диаметр ведомого шкива, мм

d_p2 = d_p1 i(1 – ε)

ε = 0,01

d_p2 = 180∙2,91(1 – 0,01) ≈ 518,6

Принимаем d_p2 = 560

7. Фактическое передаточное отношение

i_ф = d_p2 /(d_p1(1 – ε))

i_ф = 560/(180(1 – 0,01)) ≈ 3,14

     8) Минимальное и максимальное межосевое расстояние, мм

     a_min = 0,7(d_p1 + d_p2)

     a_max = 2(d_p1 + d_p2)

     a_min = 0,7(180 + 560) = 518

     a_max = 2(180 + 560) = 1480

     Из  условия a_min< a′ < a_max принимаем a′ = 1000 мм

8. Расчетная длина ремня, мм

L_p = 2a′ + π(d_p1 + d_p2)/2 + (d_p2 – d_p1)²/4a′

     L_p = 2∙1000 + 3,14(180 + 560)/2 + (560 – 180)²/(4∙1000) = 3197,9

     Принимаем L = 3550

9. Уточняем межосевое расстояние:

а = 0,25{L – π(d_p1 + d_p2)/2 + √[L – π(d_p1 + d_p2)/2]² – 2(d_p2 – d_p1)²}

     а = 0,25{3550 – 3,14(180 + 560)/2 + √[3550 – 3,14(180 + 560)/2]² – 2(560 –                180)²} ≈ 1178,79 мм

     10) Угол обхвата ремнем ведущего  шкива

     α₁ = 180 – 57,3(d_p2 – d_p1)/а

     α₁ ≥ [α₁], [α₁] = 120˚

     α₁ = 180 – 57,3(560 – 180)/1178,79 ≈ 161,5˚

10. Линейная скорость ремня

υ = π d_p1n₁/60∙10³

υ = 3,14∙180∙727/60∙10³ = 6,85 м/с

11) Номинальная  мощность, передаваемая одним ремнем

Р₀ = 2,99 кВт

12. Расчетное число клиновых ремней

Z′ = P/(Р₀C_UC_αC_L)

С_U = 1 + 0,02i_ф

С_U = 1 + 0,02∙3,14 ≈ 1,063

C_α = 1 – 0,0025(180 – α₁)

C_α = 1 – 0,0025(180 – 161,5˚) ≈ 0,954

C_L = 1,10 (табличное значение)

Z′ = 7,08/(2,99∙1,063∙0,954∙1,10) ≈ 2,12

Уточняем  число ремней:

Z = Z′/C_Z

C_Z = 0,80

Z = 2,12/0,85 ≈ 3

13) Силы, действующие в передаче, Н

Предварительное натяжение одного ремня:

F₀ = 750P/Z υC_α + M υ²

F₀ = 750∙7,08/3∙6,85∙0,954 + 0,18∙6,85² ≈ 279,30

Суммарная нагрузка на валы передачи:

F_в = 2F₀ Z sin(α₁/2)

F_в = 2∙279,30∙3 sin(161,5˚/2) ≈ 1654,01

Окружная  сила:

F_t = P₁10³/ Z υ

F_t = 7,08∙10³/3∙6,85 ≈ 344,53

Натяжение ведущей ветви:

F₁ = F₀ + F_t /2

F₁ = 279,30 + 344,53/2 ≈ 451,57

Натяжение ведомой ветви:

F₂ = F₀ – F_t /2

F₂ = 279,30 – 344,53/2 = 107,04

     14) Напряжение в ремне, МПа

Напряжение  в ремне от силы натяжения ведущей ветви:

σ₁ = F₁/S

σ₁ = 451,57/138 ≈ 3,27

Напряжение  в ремне от центробежных сил:

σ_υ = M υ²/S

σ_υ = 0,18∙6,85²/138 ≈ 0,06

Напряжение  в ремне от его изгиба на меньшем  шкиве:

σ_U = 2y/d_p1

E =80…100 МПа

σ_U = 2∙90∙4,6/180 = 4,60

Максимальное  напряжение в ремне:

σ_max = σ₁ + σ_υ + σ_U

σ_max = 3,27 + 0,06 + 4,60 = 7,93

(σ_max ≤ 10 МПа)

15) Число пробегов ремня по шкивам в сек.

λ = υ10³/L

λ = 6,85∙10³/3550 ≈ 1,93 c^-1

Условие долговечности обеспечено, т.к. λ ≤ [λ], [λ] = 10 c^-1.

16) Коэффициент, учитывающий снижение изгибных напряжений на ведомом шкиве по сравнению с ведущим

с_D = 1,5 √ i_ф – 0,5

с_D = 1,5 √ 3,14 – 0,5 ≈ 1,70

17) Расчетная долговечность ремня

t = (σ_-1/σ_max)⁷с_D 10⁷/2∙3600 λc_p

σ_-1 ≈ 9 МПа

t = (9/7,93)⁷∙1,70∙10⁷/2∙3600∙1,93∙1,0 ≈ 2967 ч

18) Принимаем ремень:

Ремень  В-3550 III ГОСТ 1284.1-89

Таблица 2 – Результаты расчета параметров клиноременной передачи

 

Вывод: ремень соответствует выбранным  критериям работоспособности. 

 
 
 
 
 
 
 
 
3 Конструирование шкива клиноременной передачи

     Исходные  данные:

     

     1) Обод шкива клиноременной передачи

     Размеры канавок шкива, мм:

     

     Ширина  обода шкива:

     

     Наружный  диаметр шкива:

     

     Наружная  ширина канавки шкива:

     

     Толщина обода для чугунного шкива:

     

     Принимаем

     Внутренний  диаметр обода:

     

     2) Диск

     Толщина диска шкива:

     

     Принимаем

     Т.к. диаметр шкива малый, то отверстий  в диске нет.

     Диаметр центральной окружности:

       

     Принимаем

     3) Ступица

     Внутренний  диаметр ступицы:

     

     Длина ступицы ведущего шкива:

     

     Принимаем

     Диаметр ступицы:

     

     Принимаем

     Размеры фасок:

     - при  –

     - при  –

     - при  –

     Глубина паза в ступице:

     

     Ширина  паза в ступице:

     

 
 
 
 
 
 
 
 
4 РАСЧЕТ ЗАКРЫТОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ

     Исходные  данные:

     Вращающий момент на ведомом валу – Т₃ = 586 Н∙м

     Передаточное  число редуктора – U_р = 2,5

Угловая скорость на ведущем валу – ω₂ = 26,15 рад/с

Угловая скорость на ведомом валу – ω₃ = 10,46 рад/с

     Нагрузка  реверсивная

     Колеса  кованые

     Срок  службы – = 5 лет

     Работа  привода в одну смену – , режим средний 

1. Механические  характеристики

Марка стали – 45

Диаметр заготовки, – любой

Толщина заготовки, – любая

Термообработка  – нормализация

Твердость заготовки – 179…207 НВ (≈ 180 НВ для  колеса; ≈ 205 для шестерни)

Предел  прочности – 

Предел  текучести – 

Предел  выносливости – 

2. Определение числа циклов нагружения

об/мин – для шестерни

об/мин – для колеса

Срок  службы механизма, ч:

3. Определение допускаемых напряжений

     Определение допускаемых напряжений на усталостную  контактную прочность:

Предел  выносливости зубьев при контактном нагружении:

Коэффициент долговечности: