Привод конвейера

Министерство образования и науки Российской Федерации


Федеральное агентство по образованию


Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования


Восточно-Сибирский Государственный Технологический Университет


Кафедра «Детали машин»


Привод конвейера


Пояснительная записка к курсовому проекту


(С.2403.02.101.14.0000.ПЗ)


Разработал: студент


группы Д-1 АиАХ 08


Иванов С.А.


Результат защиты


г. Улан-Удэ


2010 г.


Содержание


Введение


Выбор электродвигателя


Кинематический расчет


Расчет цилиндрической передачи


Ориентировочный расчет валов


Проверка подшипников


Подбор и расчет шпонок


Выбор муфты


Способ смазки и подбор смазочного материала


Список использованных источников


Введение


Данный курсовой проект включает в себя расчетно-пояснительную записку с основными необходимыми расчетами одноступенчатого редуктора с цилиндрической прямозубой зубчатой передачей и графическую часть.


Целями данного курсового проекта являются:


1 Изучение теоретического материала и закрепление полученных знаний;


2 Самостоятельное применение знаний к решению конкретной инженерной задачи по расчету механизма;


3 Освоение необходимых расчетно-графических навыков и ознакомление с порядком выполнения начальных этапов проектирования элементов машин.


Техническое задание


1. мощность на выходном валу Р2
=10,0 кВт;


2. угловая скорость выходного вала ω2
=9,5*π рад/с;


3. срок службы привода L=10 лет;


4. коэффициент ширины ψba
=0.5


5. частота вращения n1
=727 об/мин.



Рисунок 1 – кинематическая схема привода.


Представить расчетно-пояснительную записку с расчетом привода.


Выполнить:


1. сборочный чертеж редуктора;


2. рабочие чертежи деталей редуктора.


1.
Выбор электродвигателя


Для выбора электродвигателя определяют его требуемую мощность и частоту вращения.


Требуемая мощность электродвигателя


Рэ.тр
=Р2
/(η1
2
*η2*
η3
) , Вт (1.1)


Где:


η1
=0,98 – КПД муфты


η2
=0,98 – КПД цилиндрической передачи закрытой;


η3
=0,99 – КПД подшипников.


Рэ.тр
=10/(0,992
*0,97*0,99)=10,63 кВт.


Определяем диапазон частот вращения вала электродвигателя:


nэдв
=n2
*Uред
– требуемая частота вращения вала электродвигателя:


где n2
=30*ω2
/π=30*9,5* π/ π=285 мин-1
– частота вращения выходного вала редуктора;


Uред
=2,4…6,3 – рекомендуемое значение передаточного числа цилиндрического редуктора;


При Uред
=2,5; nэдв
=285*2,5=712 мин-1
;


При Uред
=6,3; nэдв
=285*6,3=1795,5 мин-1
;


Выбираем двигатель АИР160S6, nэдв
=970мин-1
; Рэдв
=11кВт.


2.
Кинематический расчет


Общее передаточное число


u=nэдв
/n2
=970/285=3,4


Частота вращения и угловая скорость валов


- Для ведущего вала:


n1
= nэдв
= 970мин-1
,


ω1
= π* n1
/30 = π*970/30 = 101,52 с-1
;


- Для ведомого вала:


n2
= n1
/Uред
= 970/3,4 = 285 мин-1
,


ω2
= π* n2
/30 = π*285/30 = 29,83 с-1
;


Крутящие моменты на валах


- Для ведомого вала:


Т2
= Р2
/ω2
= 1000/(9,5* π)=335 Н*м;


- Для ведомого вала:


Т1
= Т2
/(u* η1
2
*η2
) = 335/(3,4*0,9952
*0,98) = 103,78 Н*м.


3. Расчет цилиндрической передачи


Для цилиндрической передачи назначаем косозубые колеса.


Материал для изготовления:


1) шестерни – сталь 40Х, термообработка – улучшение, твердость НВ = 269…302. Примем НВ1
= 290


2) колеса – сталь 45, термообработка – улучшение, твердость НВ = 235…262. Примем НВ2
= 240.


Допускаемые напряжения


Допускаемые контактные [σ]Н
и изгибные [σ]F
напряжения вычисляют по следующим формулам:


[σ]H
= (σHlim
*ZN
*ZR
*ZV
)/SH
(3.1)


ZN
=1 – коэффициент долговечности;


ZR
=1 – коэффициент, учитывающий влияние шероховатости;


ZV
=1 – коэффициент, учитывающий влияние окружной скорости;


SH
=1,1 – коэффициент, запаса прочности для улучшенных сталей


σHlim
=2 HBср+70 – для улучшенных сталей


σHlim
=2*290+70=650МПа


- Для шестерни:


σHlim
=2*290+70=650 МПа


- Для колеса:


[σ]H
2
= 2*240+70= 550 МПа


Допускаемые напряжения изгиба зубьев.


[σ]F
= σFlim
* YF
*YR
*YA
/ SF
(3.2)


σFlim
= 1,75НВср
– для улучшенных сталей


- Для шестерни:


[σ]F
1
= 1,75*290= 507,5 МПа


- Для колеса:


[σ]F
2
= 1,75*240=420МПа


Межосевое расстояние (предварительное значение):


aw

= k(u ± 1)3
(3.3)


aw

= 10 (2,55+1)3
= 133 мм.


Уточняем предварительно найденное значение межосевого расстояния:


aw
= ka
(u+1)3
(3.4)


где


Ка
= 450 – для прямозубых колес;


КН
- коэффициент нагрузки;


КН
= КHV
*KHβ
*KHα
(3.5)


Коэффициент внутренней динамики нагружения,
зависящий от степени точности, окружной скорости и твердости рабочих поверхностей (выбирается по таблице)


KHV
= 1,15


Коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине:


KHβ
= 1+(KHβ
0
- 1)KHW
(3.6)


Коэффициент:


ψbd
= 0,5*ψba
(u+1) (3.7)


ψbd
= 0,5*0,5(2,55+1) = 0,8875


КHβ
0
= 1,03 – коэффициент неравномерности распределения нагрузки в начальный период работы (выбирается по таблице)


KHβ
= 1+(1,03-1)*0,28=1,0084


Коэффициент распределения нагрузки между зубьями:


КHα
= 1+(К0

-1) КHW
(3.8)


Коэффициент распределения нагрузки между зубьями в начальный период работы:


для прямозубых передач


КHα
0
= 1+0,06(nc
т
- 5) (3.9)


Где nc
т
– степень точности. Назначаем степень точности nc
т
= 8


КHα
0
= 1+0,06(8 - 5) = 1,18


КHw
=0,28 – коэффициент, учитывающий приработку зубьев, зависящий от окружной скорости ( находится по таблице для зубчатого колеса с меньшей твердостью)


Окружная скорость:


(3.10)


ν = = 2,92


Принимаем ν =3.


КHα
= 1+(1,18 - 1)*0,28=1,0504


Таким образом, подставив полученные значения в формулу (3.5), получим:


КН
= 1,15*1,0084*1,0504 = 1,218


Тогда межосевое расстояние:


aw
= 450*(2,55+1)3
= 128,25 мм


округлим до кратного пяти. Принимаем аw
= 130 мм.


Предварительные основные размеры зубчатого колеса.


Диаметр колеса:


(3.11)


мм


Ширина зубчатого колеса:


b2
=ψba
*aw
(3.12)


b2
= 0,5*130 = 65 мм


принимаем b2
= 63 мм.


Ширина шестерни:


b1 =
b2
+(4…6) = 63+4 = 67 мм.


Модуль передачи.


Максимально допустимое значение модуля


mmax

(3.13)


mmax


Минимально допустимое значение модуля


mmin
= (3.14)


Коэффициент нагрузки для расчетов на изгибную прочность


KF
= KFV
*KFβ
*KFα
(3.15)


Где


KFV
= 1,03 – коэффициент, учитывающий внутреннюю динамику нагружения;


KFβ
= 0,18+0,82+1,03=1,0246 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений у основания зубьев по ширине зубчатого венца;


KFα
= K0

= 1,18 – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями.


KF
= 1,3*1,0246*1,78 = 2,37


mmin
=


В первом приближении принимаем значение модуля m = 3


Суммарное число зубьев.


(3.16)


βmin
= 0


зубьев


Число зубьев шестерни.


(3.17)


зубьев


Число зубьев шестерни Z1
должно быть в пределах 17≤Z1
≤25, поэтому измен

яем модуль передачи m.


Принимаем m= 4 во втором приближении.


Суммарное число зубьев


зубьев


Число зубьев шестерни:


зубьев; 17˂18˂25


Число зубьев зубчатого колеса:


Z2
= Zs
- Z1
(3.18)


Z2
= 65 – 18 = 47 зубьев


Фактическое передаточное число.


(3.19)



Погрешность:


Δ
u
= ≤ 3 % (3.20)


Δ
u
=


Диаметры колес делительные.


- диаметр шестерни:


d1
= Z1
/ cosβ (3.21)


d1
= 18*4/1= 72 мм


- диаметр колеса:


d2
= 2aw
– d1
(3.22)


d2
= 2*130-72=188 мм


Диаметры da
и df
окружностей вершин и впадин зубьев колес.


- Для шестерни:


da
1
= d1
+ 2*(1 + x1
–y)*m (3.23)


da1
= 72 + 2*(1 + 0 - 0)*4=80 мм


df1
= d1
- 2 *(1,25 - x1
)m (3.24)


df1
= 72 – 2*(1,25 - 0)*4=62 мм


- Для зубчатого колеса:


da
2 =
d2
+2*(1+x2
-y)*m = 188+2*(1+0-0)*4=196 мм


df
2 =
d2
-2*(1,25-x2
)*m = 188-2*(1,25-0)*4= 178 мм


где


y = - (aw
- a)/m = - (130 - 130) /4 = 0 – коэффициент воспринимаемого смещения


a = 0,5*m*(Z2
+Z1
) = 0,5*4*(47 + 18) = 130 – делительное межосевое расстояние, мм


x1
=0 –коэффициент смещения шестерни;


x2
= - x1
= 0 – коэффициент смещения зубчатого колеса.


Проверка зубьев колес по контактным напряжениям.


Расчетное значение


σH
=
[σ]H
(3.25)


σH
= = 522<591 мПа


Погрешность


∆σH
= (3.26)


∆σH


Силы в зацеплении.


- окружная


Ft
= (2*310
*T1
)/d1
(3.27)


Ft
=


радиальная


Fr
= Ft
*tgα/cosβ (3.28)


Fr
= = 3986*0,364 = 1451H


осевая


Fa
=Ft
* tgβ (3.29)


Fa
= 3986*0 = 0 H


Проверка зубьев колес по направлениям изгиба.


Расчетное значение изгиба в зубьях колеса:


σF
2
= (3.30)


σF
2
=


Расчетное значение изгиба в зубьях шестерни:


σF
1
= σF
2
YFS
2
[σ]F
1
(3.31)


σF
1
= = 85,1 <194 мПа


Ориентировочный расчет валов


Определение диаметров валов.



i
= ≥(5÷8) (4.1)


dв1
= (5÷8) 7*=35,9 мм


Принимаем dв1
= 35мм


dв2
= (5÷8) 6,5* = 45,1 мм


Принимаем dв2
= 45 мм


Диаметры валов под подшипники.


dп1
= dв1
+(4÷6)=35+5=40 мм


dп2
= dв2
+(4÷6)= 45+5=50 мм


Диаметры валов под колесо.


dк1
= dп1
+(4÷6)=40+50=45 мм


dк2
= dп2
+(4÷6)= 50+5=55 мм


Расстояние от вершины зуба до внутренней стенки редуктора.


a≥+3, мм (4.2)


L = aw
+ мм


a = +3 = 9,4 мм


Принимаем а=10 мм


Расчет валов на изгиб.



Задаемся подшипниками легкой серии:


- для ведущего вала 208;


- для ведомого вала 210.


ΣМ(А)=0


*0+Fr
* l
–* l
= 0


H


ΣM(B)=0


-Fr*
( l - l1
)=0


H


Проверка


Σx = 0


R- Fr
+ R= 0


725,5 – 1451 + 725,5 = 0


Найдем поперечную силу Q:


I участок 0 ≤ ZI
≤ l
1


QI
= R=725,5 H


Найдем изгибающий момент Ми


Ми
I
= +R* ZI


При ZI
= 0; Mи
I
= 0


При ZI
= l
1
;Mи
II
= R*l
1
= 725,5*53,5 = 38814 Н*м;


Для ведущего вала:


При ZI
= 0; Mи
I
= 0


При ZI
= l
1
;Mи
I
= R*l
1
= 725,5*50,5,5 = 36637,7 Н*м;


II участок l
1

ZII

l


QII
= +R- Fr
= 725,5 – 1451 = -725,5 H



II
= + R*l
1
– Fr
(l
1

l
1
) = 38814 H*м = MИ
I


Для ведущего вала:



II
= + R*l
1
– Fr
(l
1

l
1
) = 36637,7 H*м = MИ
I




ΣM(Aa
) = 0


-R*0+Fa
*l1
-R*l
= 0


т.к. передача прямозубая, то Fa
= 0, следовательно, R= R = 0



Н


Н


участок 0 ≤ ZI
≤ l
1


QI
= R= 1993 H


Ми
I
= R* ZI


При Z = 0; Ми
I
= 0


При Z = l
; Ми
I
= R* l
1
= 1993*5,5 = 106625,5 H*м


Для ведущего вала:


При Z = 0; Ми
I
= 0


При Z = l
; Ми
I
= R* l
1
= 1993*50,5 = 100646,5 H*м


II участок l
1

ZII

l


QII
= R* l
1
= 1993 - 3986 = -1993 Н


Ми
II
= R* l
1
- Ft
*(l
1

l
1
) = 1993*53,5 = 106625,5 H*м


Для ведущего вала:


Ми
II
= R* l
1
- Ft
*(l
1

l
1
) = 1993*50,5 = 100646,5 H*м



RA
= RB
= 2120,9 H


Проверка подшипников


Ресурс подшипника.


(5.1)


FE
= (V*x*Fr
*Y*Fa
) *kσ
*kT
(5.2)


Fa
= 0;


Fr
= RA
= RB
;


V = 1 - коэффициент вращения;



= (1,3….1,5) – коэффициент динамической нагрузки;


kT
= 1 – температурный коэффициент;


Р = 3 для шариковых подшипников.


FE
= (1*1*2120,9+0*0)*1,4*1 = 2969 H


часов˂ Lh


часов˃ Lh


Срок службы привода:


Lh
=
10*249*8=19920 часов


Для ведущего вала задаемся подшипниками средней серии 308.


часов˃ Lh


Принимаем для ведущего вала подшипники 308.


Принимаем для ведомого вала подшипники 210.


Подбор и расчет шпонок


Подбор шпонок.


Для ведущего вала по ГОСТ 23360-78 принимаем шпонку


b = 14; h9 мм; l
= b2
– (3…5) = 56 мм; l
p
= l
- b=56 - 14 = 42 мм ; t1
=5,5 мм; t2
=3,8 мм.


Для ведомого вала принимаем шпонку.


b = 16; h = 10; l
= 50 мм; l
p
= 50 - 16=34 мм; t1
=6 мм; t2
=4,3 мм.


Расчет на срез.


(6.1)


(6.2)


[τ]ср
= 80….100мПа


- для ведущего вала:



- для ведомого вала:



Расчет на смятие.


(6.3)


(6.4)


[σ]см;
= 280….320 МПа


- для ведущего вала:



- для ведомого вала:



Выбор муфты


По диаметру вала dв1
=35 мм принимаем муфту упругую втулочно-пальцевую (по ГОСТ 21424-75)


D = 140 мм.


L = 165 мм.


l
= 80 мм.


Способ смазки и подбор смазочного материала


Применяем картерную систему смазки, т.к. окружные скорости колес не превышают 12,5 м/с.


В корпус редуктора заливаем масло так, чтобы венец колеса был в него погружен.


Требуемую вязкость масла определяют в зависимости от контактного напряжения и окружной скорости колес.


Рекомендуемая кинематическая вязкость: для зубчатой передачи при ν=2,92 м/с; σH
=522 МПа µ = 28 мм2
/с.


Выбираем масло И-Г-А-32 ГОСТ 20799-88, кинематическая вязкость которого µ = 29…35 мм2
/с при 40 0
С.


Уровень погружения колеса:


Для быстроходной передачи hМ
= 10…0,25*d2
= 10…0,25*188 = 10…47 мм.


Принимаем hМ
= 21 мм.


Определяем объем масляной ванны редуктора.


Форму масляной ванны принимаем как параллелепипед


V=L*B*H,


где L= 3,07 дм – внутренняя длина корпуса;


В= 0,84 дм – внутренняя ширина корпуса;


Н=0,61 дм – глубина масляной ванны.


V=3,07*0,84*0,61=1,6 л.


Список использованных источников


1. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для студ. техн. спец. вузов. – 8-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2003-496 с.


2. Ряховский О.А., Иванов С.С. Справочник по муфтам. – Л.: Политехника, 1991 – 384 с., ил.


3. Решетов Д.Н. Детали машин: Учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М: Машиностроение, 1989 – 496с., ил.


4. Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя: в 3-х т. Т.2.- 9-е изд.: перераб. и доп./ под ред. И.Н.Жестковой. М.: Машиностроение, 2006 – 712 с.

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Привод конвейера

Слов:2284
Символов:20813
Размер:40.65 Кб.