Задание
Спроектировать привод конвейера
|
Поз. |
Элемент схемы |
Исходные данные |
Значение |
|
|
1 |
Электродвигатель |
Окр. усилие на звездочке, кН |
6,5 |
|
|
2 |
Муфта |
Скорость цепи, м/с |
0,3 |
|
|
3 |
Ременная передача |
Шаг цепи t, мм |
125 |
|
|
4 |
Редуктор |
Число зубьев звездочки z |
8 |
|
|
5 |
Звездочка |
Срок службы, лет |
7 |
Введение
Привод подвесного ленточного конвейера, который необходимо спроектировать, включает в себя:
1) электродвигатель асинхронный короткозамкнутый трёхфазный;
2) двухступенчатый редуктор. Двигатель для привода выбирается из стандартных по требуемой мощности и частоте вращения вала.
Передаваемый им момент через муфту передаётся редуктору, в котором он увеличивается за счёт уменьшения угловой скорости, а затем через вторую муфту на приводной барабан конвейера.
Основные задачи, которые необходимо решить в ходе работы относятся в основном к редуктору, это разработка привода удовлетворяющего всем техническим требованиям, предъявляемым к нему. Редуктор должен быть собран из стандартных деталей и его размеры необходимо выбирать из уже имеющихся, чтобы в процессе эксплуатации их можно быстро и легко заменить. Для этого из нескольких вариантов редукторов и двигателей необходимо выбрать наиболее оптимальный с точки зрения предъявляемых к нему требований.
Определение требуемой мощности двигателя
Определяем искомую мощность Р, Вт
Р= ,
Где F – тяговое усилие на звездочке,
v – скорость ленты,
з – КПД привода
зобщ=з1+ з2+ з3+ з4
з1 – зубчатая передача;
з2 – КПД муфты;
з3 – ременная передача;
з4 – КПД подшипников.
з общ= 0,99Ч0,993Ч0,972Ч0,96= 0,88
Мощность P= = 2,21 кВт
Принимаем мощность двигателя 2,20 кВт
Общее передаточное число двухступенчатого редуктора:
U= U1+U2+U3
Пусть U= 3Ч4Ч5= 60
Определяем частоту вращения двигателя:
n1дв=nрмU’,
где nрм – частота вращения рабочего органа машины.
Для цепных конвейеров:
nрм= ,
V – скорость конвейера, м/с;
z – число зубьев ведущей звездочки;
p – шаг тяговой цепи, мм.
nрм= =18 мин-1
n1дв= 18Ч60 = 1080 мин-1
Принимаем частоту вращения двигателя – 1000 мин-1
Фактическое передаточное число определяем по ГОСТ.
U = = = 55.55
U = 2Ч5,6Ч5 = 56
Погрешность ?U = Ч100% = -0.81%
Принимаем окончательные передаточные числа:
U1 = 2, U2 = 5,6, U3 = 5
Определение силовых и кинематических параметров двигателя
Частота вращения двигателя, мин-1:
Двигатель n1= nдв = 1000 мин-1
Быстроходный вал: n2 = = = 500 мин-1
Промежуточный вал: n3 = 89,28 мин-1
Выходной вал: n4 = 17,85 мин-1
Угловая скорость щ, с-1
Двигатель: щ1 = = 104,6 с-1
Быстроходный вал: щ2 = = = 52,3 с-1
Промежуточный вал: щ3 = = 9,33 с-1
Выходной вал: щ4 = = 1,86 с-1
Вращающий момент Т, Нм
Двигатель: Т1 = = 21,03 Нм
Быстроходный вал: Т2 = Т1 Ч U1 = 21,03 Ч 2 = 42,06 Нм
Промежуточный вал: Т3 = T2 Ч U2 = 42,06 Ч 5,6 = 235,5 Нм
Выходной вал: Т4 = T3 Ч U3 = 235,5 Ч 5 = 1177,6 Нм
Термообработка
Выбираем материал зубчатых колес и валов – сталь 45
Выбираем термообработку – улучшение.
Твердость зубчатых колес d2 и d4 принимаем 250 НВ
Твердость шестерен d1 и d3 – НВ2,4 + 10 = 260 НВ
Контактные напряжения:
уНlimB1,3 = 2HB1,3 + 70 = 570 МПа
уНlimB2,4 = 2НВ2,4 + 70 = 590 МПа
Допускаемые контактные напряжения при расчете на сопротивление усталости для шестерни:
уН = = = 536,36 МПа
Допускаемые контактные напряжения при расчете на сопротивление усталости для колеса:
уН = = = 518,38 МПа, где
Khl – коэффициент долговечности;
Sn – коэффициент безопасности.
Принимаем уН = 518 МПа
Допускаемые напряжения на изгиб зубьев:
уF1,3 = = = 267,4 МПа
уF2,4 = = 257,1 МПа
Принимаем уF = 257 МПа
Расчет ступеней редуктора.
Рассчитываем тихоходную ступень.
Межосевое расстояние определяем по формуле:
а ? Ка Ч (и + 1) Ч , где:
Ка – вспомогательный коэффициент;
u – передаточное число ступени;
Khв – коэффициент неравномерности нагрузки;
Т – крутящий момент;
шba – коэффициент ширины венца колеса
а = 495 Ч (5 + 1) Ч = 284, 29 мм
Принимаем межосевое расстояние aт по ГОСТ = 315 мм
Ширина колеса b4 = aт Ч шba = 315 Ч 0,2 = 63 мм
Ширина шестерни принимается на 2 – 4 мм больше ширины колеса: b3 = 65 мм
Модуль определяется:
m = (0,01 … 0,02) a = 2,8 … 5,6
m = 3,5
z3 = = 30
z4 = z3 Ч u = 150
Уточняем фактическое межосевое расстояние:
aщ = = = 315 мм
Принимаем z3 = 30, z4 = 150
Высота зуба h = 2,25m = 2,25 Ч 3,5 = 7,875мм
Высота головки зуба h` = m = 3,5 мм
Высота ножки зуба h“ = 1,25m = 4,375мм
Делительный диаметр d3 = mz3 = 3,5 Ч 30 = 105 мм
Делительный диаметр d4 = mz4 = 3,5 Ч 150 = 525 мм
Диаметр вершин зубьев da3 = d3 + 2m = 105 + 7 = 112 мм
Диаметр вершин зубьев da4 = d4 + 2m = 525 + 7 = 532 мм
Диаметр впадин зуб. колес:
df3 = d3 – 2,5m = 105 – 8,75 = 96,25 мм
df4 = d4 – 2,5m = 525 – 8,75 = 516,25 мм
Рассчитываем быстроходную ступень.
Межосевое расстояние определяем по формуле:
а ? Ка Ч (и + 1) Ч
а = 495 Ч (5,6 + 1) Ч = 177,3 мм
Принимаем aб = 180 мм
Ширина колеса b2 = aб Ч шba = 180 Ч 0,2 = 36 мм
Ширина шестерни b1 = 38 мм
Модуль mб = (0,01 … 0,02)a = 1,8 … 3,6 = 2,5
Число зубьев z1 = = 21,8
z2 = 21,81 Ч 5,6 = 122,1
Уточняем фактическое межосевое расстояние:
aщ = = = 179,8 мм
Принимаем z1 = 22 мм, z2 = 122 мм
Высота зуба h = 2,25m = 2,25 Ч 2,5 = 5,625 мм
Высота головки зуба h` = m = 2,5 мм
Высота ножки зуба h“ = 1,25m = 1,25 Ч 2,5 = 3,125 мм
Делительный диаметр d1 = mz1 = 22 Ч 2,5 = 55 мм
Делительный диаметр d2 = mz2 = 2,5 Ч 122 = 305 мм
Диаметр вершин зубьев da1 = d1 + 2m = 55 + 5 = 60 мм
Диаметр вершин зубьев da2 = d2 + 2m = 305 + 5 = 310 мм
Диаметр впадин зуб. колес:
df1 = d1 – 2,5m = 55 – 6,25 = 48,75 мм
df2 = d2 – 2,5m = 305 – 6,25 = 298,75 мм
двигатель шестерня подшипник шпоночный соединение
Расчет валов
Диаметр выходного конца ведущего вала под подшипник: d ? , где:
Т – крутящий момент, Н Ч мм
[]кр – допускаемое напряжение на кручение d4 = = 61,75 мм
d3 = = 37,2 мм
d2 = = 20,33 мм
Диаметр вала под зубчатое колесо:
d4 = = = 66,52 мм
d3 = = 40,09 мм
d2 = = 21,90 мм
На быстроходном валу шестерня изготавливается вместе с валом.
Принимаем, что диаметр выходного конца ведущего вала под подшипник будет равен:
d4 = 60 мм, d3 = 35 мм, d2 = 20 мм
Принимаем, что диаметр вала под зубчатое колесо будет равен:
d4 = 68 мм, d3 = 42 мм, d2 = 25 мм
Шпоночные соединения
Длина шпонки должна быть меньше длины ступицы на 2…10 мм
Выбираем стандартную стальную призматическую шпонку
Расчет на смятие усм = ? [у]см, где:
l – рабочая длина шпонки,
t – глубина врезания в паз вала,
[у]см – допускаемое напряжение смятия, 110 … 140 МПа
усм4 = = 141,6 МПа
Увеличиваем ступицу колеса до 72 мм. Тогда:
усм4 = = 133,5 МПа
На промежуточном валу сила смятия:
усм3 = = 71,81 МПа – колесо
усм2 = = 20,49 МПа – шестерня
Выбор подшипников
В редукторе принимаем шарикоподшипники радиальные однорядные:
312 – для тихоходного вала, с d = 60мм, D = 130мм, B = 31мм
207 – для промежуточного вала, с d = 35мм, D = 72мм, B = 17мм
204 – для быстроходного вала, с d = 20мм, D = 47мм, B = 14мм
Смазка зубчатых зацеплений и подшипников
Смазывание производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм.
Объем масляной ванны V определяется из расчета 0,25 дм3 масла на 1 кBт передаваемой мощности
V = 0,25 х 3,417 = 0,85дмЗ
По таблице устанавливаем вязкость масла. Рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 22 х 10-6 м2/с.
По таблице принимаем масло индустриальное И-20А.
Камеры подшипников заполняем пластичным смазочным материалом УT-l, периодически наполняем его шприцем через пресс – масленку.
Заключение
При расчете редуктора важную роль играют правильный выбор комплектующих, их максимальная надежность и долговечность, минимальная цена. Наиболее важной задачей при разработке привода, было обеспечение нормальной работы в течение заданного срока службы.
Библиографический список
1. С.А. Чернавский, Г.М. Ицкович, К.Н. Боков, И.М. Чернин, Д.В. Чернилевский Курсовое проектирование деталей машин. – М: Машиностроение, 1995 – 351с.
2. Г.М. Ицкович, В.А. Киселёв, С.А. Чернавский Курсовое проектирование деталей машин. – М: Машиностроение, 1965 – 395с.
3. С.А. Чернавский, К.М. Боков, И.М. Чернин, Г.М. Ицкович, В. П. Козинцов, Курсовое проектирование деталей машин. – М: Машиностроение, 1978 – 416с.
4. А.Е. Шейнблит, Курсовое проектирование деталей машин.- М: Маши-ностроение, 1991 – 432с.
5. Г.Б. Иосилевич Детали машин. – М: Машиностроение, 1988 – 368с.
