Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Спроектировать привод к скребковому транспортеру

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

ИНЖЕНЕРНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра «Техническая механика»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

по деталям машин и основам конструирования(КПДМ 10.06.08).

Тема: « Спроектировать привод к скребковому транспортеру».

Выполнил: студент 1 группы 2 курса

инженерного факультета

заочного отделения CCO

Кожевников В. С.

Шифр: 08088

Руководитель: Дриз Ю. Б.

2010г.

СОДЕРЖАНИЕ

1.Техническое задание…..…………………………………………………………………………………………………………………….5

1.1. Введение………………………………………………………………………………………………………………………………………………7

1.2. Расчет службы привода………………………………………………………………………………………………………………7

1.3. Энергетический и кинематический расчеты привода…………………………………………………8

1.3.1. Подбор электродвигателя……………………………………………………………………………………………………….8

1.3.2. Определение требуемой частоты вращения вала электродвигателя…………….8

1.3.3. Определение общего передаточного числа привода…………………………………………………..9

1.3.4. Распределение общего передаточного числа привода по ступеням передач.............................................................................................................................................................................10

1.3.5. Частоты вращения и моменты на валах…………………………………………………………………………..10

1.4. Проектировочный расчет зубчатых передач редуктора……………………………………………..11

1.4.1. Материал и термообработка зубчатых колес………………………………………………………………..11

1.4.2. Режим работы передачи и число циклов перемены напряжений……………………………11

1.4.3. Допускаемые напряжения для расчетов зубчатых передач на выносливость……………………………………………………………………………………………………………………………………………..12

2. Расчет закрытой конической зубчатой передачи……………………………………………………………..13

2.1. Значение диаметров внешней делительной окружности колеса и шестерни….13

2.2. Значение числа зубьев шестерни и колеса………………………………………………………………………14

2.3. Углы делительных конусов колеса и шестерни и внешний окружной модуль…14

2.4. Внешнее конусное расстояние и ширина зубчатых венцов. Коэффициенты смещения инструмента для шестерни и колеса……………………………………………………………………14

2.5. Диаметры окружностей вершин зубьев и средние модули……………………………………..15

2.6. Проверка возможности обеспечения принятых механических характеристик при термической обработке заготовки……………………………………………………………………………………..15

2.7. Силы, действующие на валы конических зубчатых колес………………………………………..15

2.8. Проверочный расчет зубьев по контактным напряжениям и проверка зубьев конических колес на изгибную выносливость………………………………………………………………………….16

3. Расчет валов редуктора………………………………………………………………………………………………………………..17

3.1. Предварительный расчет……………………………………………………………………………………………………………..18

3.1.1. Определение диаметров всех ступеней валов……………………………………………………………….18

3.1.2. Определение продольных размеров валов………………………………………………………………………20

3.1.3. Выбор подшипников……………………………………………………………………………………………………………………21

3.1.4. Расчетная схема валов…………………………………………………………………………………………………………..23

3.1.5. Расчет подшипников на долговечность…………………………………………………………………………24

3.1.6. Построение эпюр изгибающих моментов………………………………………………………………………..27

3.2. Расчет на статистическую прочность…………………………………………………………………………….31

3.3. Отработка конструкции вала………………………………………………………………………………………………….33

4. Смазка редуктора………………………………………………………………………………………………………………………………33

5. Описание сборки и эксплуатации конического редуктора………………………………………….34

6. Расчет плоскоременной передачи……………………………………………………………………………………………..35

6.1. Последовательность проектного расчета плоскоременной передачи………………35

6.1.1. Исходные данные для расчета плоскоременной передачи……………………………………….35

6.1.2. Выбор способа натяжения ремня…………………………………………………………………………………………36

6.1..3. Определение диаметров ведущего и ведомого шкивов……………………………………………36

6.1.4. Определение межосевого расстояния, рабочей длины ремня, угла обхвата ремня ведущего шкива и скорости ремня………………………………………………………………………………….37

6.1.5. Определение окружной силы, передаваемой ремнем……………………………………………………38

6.1.6. Определение вспомогательных коэффициентов………………………………………………………38

6.1.7. Определение расчетной допускаемой нагрузки………………………………………………………..38

6.1.8. Число прокладок ремня и требуемая ширина ремня………………………………………………..39

6.2. Проверка ременной передачи на долговечность по тяговой способности……39

6.2.1. Определение напряжения растяжения в ведущей ветви………………………………………39

6.2.2. Определение напряжения изгиба ремня………………………………………………………………………...39

6.2.3. Напряжение растяжения в ремне от действия на него центробежных сил…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………39

6.2.4. Суммарное напряжение в ведущей ветви ремня……………………………………………………….40

6.3. Определение частоты пробегов ремня в секунду и долговечность ремня…..40

6.4. Определение нагрузки, действующей на валы……………………………………………………………….40

7. Расчет цепной передачи……………………………………………………………………………………………………………….40

7.1. Исходные данные…………………………………………………………………………………………………………………………….40

7.1.1. Определение числа зубьев ведущей и ведомой звездочек…………………………………..41

7.1.2. Определение предварительного значения шага цепи………………………………………………41

7.2. Определение основных геометрических параметров цепной передачи…………….42

7.2.1. Диаметры делительных окружностей звездочек и межосевое расстояние………………………………………………………………………………………………………………………………………………..42

7.2.2. Число звеньев цепи………………………………………………………………………………………………………………….43

7.3. Проверочный расчет цепной передачи………………………………………………………………………………43

7.3.1. Расчет на износостойкость шарниров цепи………………………………………………………………43

7.3.2. Расчет цепи по запасу прочности…………………………………………………………………………………..43

7.3.3. Проверка пригодности выбранной цепи по числу ударов в секунду………………44

7.4. Нагрузка на валы цепной передачи……………………………………………………………………………………..44

7.5. Конструирование и расчет звездочек цепной передачи…………………………………………44

Список используемой литературы………………………………………………………………………………………46

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ.

Состав привода: Плоскоременная передача; Редуктор конический, горизонтальный; Цепная передача.

Исходные данные:

1). Потребляемая мощность Р₃ = 4,3 кВт

2). Угловая скорость тихоходного вала рудуктора ω₃ = 1,8π с^-1

3). Термообработка зубьев ТВЧ + ТВЧ

4). Срок службы привода L_Г = 8 лет.5). Коэффициент суточного использования К_СУТ. = 0,5.6). Коэффициент годового использования К_ГОД. = 0,6

Циклограмма нагружения: число блоков при N > 10⁴ I = 3.

1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ.

1.1. Введение.

Транспортер представляет собой устройство непрерывного действия и предназначен для перемещения штучного и сыпучего продукта. Он состоит из ведущей и ведомой звездочек, охватывающей их цепи, привода, натяжного устройства и рамы. Привод (рисунок 1) включает в себя электродвигатель 1, плоскоременную передачу 2 , конический редуктор 3, цепную передачу 4. В данном курсовом проекте разработан привод к скребковому транспортеру: разработан сборочный чертеж ведущего вала, подобран двигатель, редуктор. Редуктор состоит из стального корпуса, в котором помещены элементы передачи. Входной вал соединяется с двигателем, посредством плоскоременной передачи, выходной посредством цепной передачи с скребковым транспортером. 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 вращающего момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим. В качестве двигателя у большинства скребковых транспортеров используется стандартный электромотор трехфазного тока. Передаточный механизм в зависимости от задания на курсовой проект может содержать открытую передачу и редуктор или один редуктор. Исполнительным механизмом (ИМ) в данном проекте является приводной вал скребкового транспортера. Для цепного транспортера – это вал с одной или двумя приводными звездочками. Согласно полученному заданию спроектирован привод к скребковому транспортеру, т.е. произведены расчеты и разработаны чертежи в объеме, установленном заданием на курсовой проект. Все необходимые расчеты и пояснения особенностей конструкции и эксплуатации привода оформлены в виде пояснительной записки.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА.

Цель предварительного расчета заключается в составлении и уточнении кинематической схемы установки, выборе основных элементов привода и проведении его кинематического и силового анализа. Этот этап заканчивается составлением таблицы исходных данных, необходимой для дальнейшего расчета отдельных узлов и деталей привода.

1.2. Расчёт срока службы привода.

Срок службы ( ресурс ) L_h,,ч, определяется формулой:

L_h,=365·24 · L_г · Kгод · Ксут,

где L_г = 8 лет - срок службы привода.

L_h,=365·24·8·0,65·0,5=22776 ч.

Из полученного значения L_h вычтем примерно 15% часов на профилактику, текущий ремонт, нерабочие дни. Получим,

L_h =22776·0,85=19359,6 ч.

Рабочий ресурс привода принимаем L_h = 19500 ч.

1.3. Энергетический и кинематический расчеты привода

1.2.1 КПД привода

Общий КПД привода в соответствии с рисунком 1:

h₀ = h₁h₂h₃,

где h_i (i = 1...3) представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – КПД кинематических пар привода

Ременая передача	Зубчатая закрытая Коническая передача	Цепная открытая передача
η=0,94	η=0,96	η=0,95

h₀ = 0,94 · 0,96 · 0,95 = 0,86.

1.3.1. Подбор электродвигателя.

Электродвигатель выбирается по расчетной мощности (Р, кВт), и по расчетной частоте вращения вала (n, мин^-1).

Выбираю двигатель закрытый обдуваемый, асинхронный, единой серии АИР.

Определяю расчетную мощность двигателя Р_дв, кВт:

Р_{дв.расч.} = Р₃/η₀=4,3/0,80 = 5 кВт.

Определяю номинальную мощность двигателя Р_ном, кВт. Значение номинальной мощности выбираю из таблицы диапазонов мощностей трехфазных асинхронных двигателей серии 4А, кВт, по величине, большей, но ближайшей к требуемой мощности Р_дв:

Р_ном≥ Р_{дв.расч.} Р_ном = 5,5 кВт.

1.3.2. Определение требуемой частоты вращения вала электродвигателя.

Для однозначного выбора электродвигателя одной расчетной мощности недостаточно. Необходимо также знать расчетную частоту вращения вала электродвигателя. Для этого задаюсь предварительно значениями передаточных чисел отдельных ступеней привода (см. МУ-2, стр. 10, табл. 2.1):

U_ПРП = 2,5 ∙ U_КЗП = 4 ∙ U_ЦП = 2,5

U_ОБЩ = U_ПРП · U_КЗП · U_ЦП = 2,5 · 4 · 2,5 = 25.

Тогда частота вращения на выходе будит равна:

n_ВЫХ = 30·ω/π = 30·1,8π/π = 54 мин^-1,

где ω – заданная угловая скорость вала исполнительного механизма (по условию задания ω = 1,8π).

Теперь требуемая частота вращения электродвигателя будит равна:

n_{Э.
ТР} = n_ВЫХ · U_ОБЩ = 54 · 25 = 1350 мин^-1.

Из таблицы 1.2 характеристик стандартных электродвигателей единой серии АИР (см. МУ-2, стр. 8) выбираю электродвигатель по условиям:

Рр < Р таб, из группы синхронной частоты вращения n_с= 1500 мин^-1. Марка двигателя 4А112M4 (см. МУ-2, стр. 8, табл. 1.2).

Исходные данные выбранного двигателя представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2.

Тип двигателя	Мощность Р, кВт	Частота вращения, n_ЭД, мин^-1	Т_max/T_ном	Диаметр выходного конца вала d₁ , мм	Длина выходного конца вала l₁ , мм	Длина станины l₃₀ , мм
4А112M4	5,5	1445	2,2	32	80	452

1.3.3. Определение общего передаточного числа привода.

U_ОБЩ = n_Э / n_ВЫХ,

где n_ВЫХ, мин^-1 – частота вращения приводного вала; nэ, мин^-1 – асинхронная частота вращения вала выбранного электродвигателя.

U_ОБЩ = 1445/54 = 26,76.

1.3.4. Распределение общего передаточного числа привода по ступеням передач.

Полученное Uобщ распределяю по ступеням передач. В общем случае:

U_ОБЩ = U_ПРП·U_КЗП·U_ЦП,

где U_КЗП - передаточное число конической закрытой передачи, приму равным U_КЗП =3,15; U_ПРП – передаточное число плоскоременной передачи; U_ЦП – передаточное число цепной передачи. Тогда общее передаточное число плоскоременной и цепной передачи будет равно:

U_ПРП· U_ЦП = U_ОБЩ/ U_КЗП = 26,76/3,15 = 8,5.

Приму для ременной передачи U_ПРП = 2,5 (см. МУ-2, стр. 10, табл.2.1.). Тогда

U_ЦП = 8,5/2,5 = 3,4.

Из стандартного ряда Ra20 по ГОСТ 8020-56 (см. МУ-2 стр. 11 табл. 2.2) принимаю:

U_ЦП = 3,55.

U_ОБЩ = 2,5·3,15·3,55 = 27,95.

1.3.5. Частоты вращения и моменты на валах.

Зная расчетную мощность электродвигателя Р_{ЭД.РАСЧ}. и передаточные числа отдельных ступеней привода определяю крутящие моменты на валах и частоты вращения валов по зависимостям:

Р₁ = Р_{ЭД
Р} = 5,5 кВт; n₁ = n_ЭД = 1445 мин^-1; Т₁ = 9550Р₁/ n₁ = 9550·5,5/1445 = 36 Нм

Р₂=Р₁·h_Р = 5,5·0,94 = 5,17 кВт; n₂ = n₁/U_ПРП = 1445/2,5 = 578 мин^-1; ; Т₂= Т₁·U_ПРП = 36·2,5 = 90 Нм.

Р₃ = Р₂·h_К = 5,17·0,96 = 4,96 кВт; n₃ = n₂/U_КЗП = 578/3,15 = 183,5 мин^-1; Т₃= Т₂· U_КЗП 90·3,15 = 283 Нм.

Р₄= Р₃·h_Ц = 4,96·0,95 = 4,7кВт; n₄ = n₃/U_Ц = 183,5/3,55 = 51,69 мин^-1;

Т₄ = Т₃· U_Ц = 360·3,55 = 1278 Нм.

По данным расчетам построим таблицу 1.3.:

N валов	ni, мин^-1	Рi, кВт	Ti, Нм
1	n₁ = 1445	Р₁ = 5,5	Т₁ = 36
2	n₂ = 578	Р₂ = 5,17	Т₂ = 90
3	n₃ = 183,5	Р₃ = 4,96	Т₃ = 283
4	n₄ = 51,69	Р₄ = 4,7	Т₄ = 1278

Таблица исходных данных позволяет начать проектирование с любого элемента кинематической схемы привода. Так, для рассматриваемого примера по данным первой строки (вал N1) производится подбор и расчет вала между двигателем и шкивов плоскоременной передачи. По данным второй строки (вал N2) – расчет вала между ремённой передачи и редуктора. По данным третьей и четвертой строки производится проектирование исполнительного механизма.

1.4. Проектировочный расчет зубчатых передач редуктора.

Зубчатая передача закрытая. Основной характер разрушения – усталостное выкрашивание активных поверхностей зубьев под действием контактных напряжений. Проектировочный расчет начну с определения межосевого расстояния a_W из условия сопротивления контактной усталости.

1.4.1 Материал и термообработка зубчатых колес.

В целях унификации материалов для зубчатых колес с учетом мелкосерийного производства принимаем сталь 40Х ГОСТ 4543-71.

Редуктор – одноступенчатый конический с прямыми зубьями. Выпуск мелкосерийный, жесткие требования к габаритам и массе отсутствуют. По рекомендациям назначаем термообработку зубьев :

– шестерни – поверхностную закалку токами высокой частоты ТВЧ (ТВЧ1);