Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство общего и профессионального образования РФ
Московский государственный текстильный университет
имени А.Н. Косыгина
Кафедра «Детали машин и ПТУ»
Привод ленточного конвейера
Расчётно-пояснительная записка к курсовому проекту
по дисциплине «Детали машин»
ДМ 13-2.00.00.ПЗ
Выполнил: студент группы 11т-07 Шелковская Е.В.
Руководитель проекта: Бабашева О.Л.
Москва 2010 г
|
Задание на проект |
2 |
|
Введение |
4 |
|
1. Кинематическо-силовой расчет привода |
5 |
|
1.1. Определяем мощность и выбираем электродвигатель |
5 |
|
1.2. Определение передаточного отношения привода и частоты вращения всех его валов |
6 |
|
1.3. Определение общее передаточное отношения привода и производим его разбивку по ступеням |
7 |
|
1.4. Определяем моменты вращения на валах привода |
7 |
|
2. Расчет на прочность зубчатой передачи |
9 |
|
2.1. Выбор материала и термообработка зубчатого колеса |
9 |
|
2.2. Допускаемые контактные напряжения шестерни и колеса |
9 |
|
2.3. Определение допускаемого напряжения изгиба зубьев колес |
11 |
|
2.4 Проектировочный расчет на контактную прочность зубчатых колес |
|
|
2.5 Суммарное число зубьев и угол наклона |
|
|
2.6 Геометрические характеристики колес |
|
|
2.7 Проверочные расчеты |
|
|
3. Расчет зубчато-ременной передачи |
12 |
|
4. Предварительный расчет валов редуктора |
20 |
|
4.1. быстроходный вал |
20 |
|
4.2. тихоходный вал |
20 |
|
5. Проверка прочности шпоночных соединений |
24 |
|
6. Конструктивные размеры корпуса редуктора |
26 |
|
7. Проверка долговечности подшипников |
28 |
|
8. Уточненный расчет валов |
28 |
|
8.1 Сечение вала под зубчатым колесом |
30 |
|
8.2 Сечение вала под подшипником |
31 |
|
9. Краткие рекомендации по сборке редуктора |
32 |
|
10. Заключение |
|
|
11. Литература |
|
|
ПРИЛОЖЕНИЕ Спецификация к чертежу общего вида привода Спецификация к сборочному чертежу редуктора |
федеральное агентство по образованию
московский государственный текстильный университет
имени А.Н. КОСЫГИНА
Кафедра «Детали машин и ПТУ»
ЗАДАНИЕ ДМ-10
к курсовому проекту по деталям машин
Студенту _________________________ группы ______________
|
1. Тема проекта: разработать приводное устройство ленточного транспортера. |
||||||
|
2. Исходные данные по вариантам: |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
■ тяговое усилие на приводном барабане танспортера Ft, кН |
1,6 |
2,8 |
3,0 |
3,2 |
1,4 |
2,5 |
|
■ скорость ленты транспортера V , м/с |
0,6 |
0,8 |
0,5 |
0,7 |
0,45 |
0,75 |
|
■ диаметр приводного барабана D , мм |
160 |
200 |
250 |
315 |
160 |
250 |
|
■ ширина ленты b, мм |
300 |
400 |
500 |
650 |
400 |
650 |
|
■ требуемый ресурс привода Lh , ч |
22000 |
|||||
|
■ режим работы (нагрузки) привода |
постоянный (NR=0) |
|||||
|
■ тип ленты транспортера |
Лента 3-b-5-БКНЛ-150-2-В ГОСТ 20-76 |
|||||
|
3. Перечень основных вопросов, подлежащих разработке при проектировании приводного устройства: |
||||||
|
■ кинематическо - силовой расчет привода; |
||||||
|
■ расчет и конструирование зубчатого цилиндрического одноступенчатого вертикального редуктора; |
||||||
|
■ расчет и конструирование передачи с зубчатым ремнем; |
||||||
|
■ расчет и конструирование приводного вала с тяговым барабаном; |
||||||
|
■ выбор стандартной муфты; |
||||||
|
■ конструирование опорной рамы или плиты привода. |
||||||
|
4. Срок окончания предварительных расчетов по проекту: ______________. |
5. Перечень графического материала (формат А1) Срок выполнения
■ 1 лист: Редуктор. Сборочный чертеж. ____________
■ 2 лист: Детали привода. Рабочие чертежи. ____________
■ 3 лист: Привод. Чертеж общего вида. ____________
■ 4 лист: _____________________________ ____________
6. Схема приводного устройства цепного транспортера:
|
1. Электродвигатель |
|
2. Муфта |
|
3. Редуктор |
|
4. Муфта предохранительная |
|
5. Приводной вал транспортера с тяговой звездочкой |
|
6. Рама или плита |
|
7. Тяговая цепь транспортера |
_______________________________________________________________
7. Дополнительные данные:
■ количество изделий в серии - 80;
■ передаточное отношение передачи с зубчатым ремнем назначить из диапазона ;
■ на заводе - изготовителе отсутствует технологическое оборудование для финишной обработки зубьев колес редуктора при твердости их поверхностей
Дата выдачи задания ____________
Срок сдачи проекта ____________
Консультант ____________
Студент __________
ВВЕДЕНИЕ
Настоящая работа посвящена проектированию привода ленточного транспортера общемашиностроительного применения, который может быть использован для механизации транспортных и складских работ на предприятиях текстильной промышленности.
Привод любой машины предназначен для передачи движения от вала двигателя к валу исполнительного звена с помощью различных механических передач. Необходимость передач в составе привода обусловлена экономической целесообразностью согласования с их помощью режимов работы двигателя и исполнительного звена. Первый характеризуется обычно большой частотой вращения вала и малым вращающим моментом, а второй имеет, как правило, обратные характеристики.
Разработанный согласно заданию на проект привод транспортера включает в себя:
–электродвигатель, преобразующий электрическую энергию в механическую
энергию вращения своего вала;
–муфту, соединяющую вал двигателя с быстроходным валом редуктора и
передающую движение с вала на вал практически без изменения его
параметров;
–цилиндрически-зубчатый редуктор, передающий движение от
быстроходного вала через промежуточный на тихоходный вал с
уменьшением частоты вращения и увеличением вращающего момента при
переходе с вала на вал;
– муфту, соединяющую тихоходный вал редуктора с выходным валом
привода и передающую движение с вала на вал практически без изменения
его параметров;
–вал выходной с тяговым барабаном – исполнительное звено привода,
передающее движение тяговой ленте конвейера.
Проект привода разработан на базе основных положений современной учебно-методической и справочно- технической литературы по деталям машин .
Структурно пояснительная записка состоит из ведения, основных разделов, посвященных вопросам расчета и конструирования различных узлов и деталей привода, и заключения. Приложения включают в себя спецификации к чертежу общего вида привода и к сборочным чертежам его основных узлов.
1. Кинематическо-силовой расчёт привода.
Рис. 1. Привод цепного транспортера
1. Электродвигатель; 2. Муфта; 3. Редуктор; 4. Муфта предохранительная;
5. Приводной вал транспортёра; 6. Плита; 7. Тяговая цепь транспортёра
Назначение КПД передач:
- зубчатой ременной,
-цилиндрической зубчатой,
-муфты,
-потери в опорах валов подшипников,
Общий КПД привода:
Потребляемая мощность на выходном валу:
где Рвьгх - мощность на выходном вале привода, кВт;
Ft - тяговое усилие на приводных звездочках транспортера, Н;
V - скорость цепей транспортёра, м/с
Требуемая мощность электродвигателя:
Частота вращения приводного вала
По справочнику выбираем электродвигатель
АИР 80А4 ТУ16-525.564-84
Габаритные размеры электродвигателя:
Установочные и присоединительные размеры:
1.2 Определение передаточного отношения привода и частоты вращения всех его валов:
Общее передаточное отношение привода конвейера
где
Намечаем для цилиндрической зубчатой передачи стандартное передаточное число
Тогда на зубчатую ременную остается:
Частоты вращения валов:
на валу электродвигателя
на входном валу редуктора
на выходном валу редуктора
на приводном валу барабана
1.3 Определяем мощность на валах привода:
на валу электродвигателя
на быстроходном валу редуктора
на тихоходном валу редуктора
на приводном валу барабана
1.4 определяем моменты вращения на валах привода:
на валу электродвигателя
на быстроходном валу редуктора
на тихоходном валу редуктора
на приводном валу барабана
2.1 для изготовления колеса выбираем сталь 40Х. Для колеса намечаем термообработку – улучшение HB 235-262 (HB 250) ;
для шестерни – таким же образом улучшение HB269…302 (HB285);
2.2 допускаемые контактные напряжения
Где -для шестерни
- для колеса
-коэффициент безопасности при улучшении
- коэффициент долговечности при постоянном режиме работы
Тогда
Расчетное допускаемое контактное напряжение
Принимаем окончательно
2.3 Допускаемые напряжения изгиба
Где
- коэффициент безопасности
- одностороннее приложение нагрузки
- коэффициент долговечности при постоянной нагрузке
Тогда
2.4 Проектировочный расчет на контактную прочность зубьев колес
По рекомендации принимаем
Коэффициент ширины венца колеса:
Межосевое расстояние
Где - коэффициент нагрузки
- для косозубых колес ;
;
T- момент вращения
Принимаем из ряда стандартное значение
Ширина венца колеса
,принимаем
Шестерни
Нормальный модуль зацепления
Принимаем стандартное значение
2.5 Суммарное число зубьев и угол наклона .
Определяем минимальный угол наклона зубьев
Суммарное число зубьев
Принимаем
Число зубьев шестерни:
Принимаем
Уточненное значение :
Определяем число зубьев колеса:
Фактическое передаточное число:
Отклонение:
2.6 Геометрические характеристики колес:
Определение делительного диаметра:
- вершин зубьев:
-впадин зубьев:
Проверка:
2.7 Выполняем проверочные расчеты:
- на контактную выносливость:
Силы, действующие в зацеплении:
-окружная, где
-радиальная:
-осевая:
коэффициент нагрузки
Окружная скорость колес:
Принимаем девятую степень точности табл. 8.2
По рис.8.15 , по табл.8.3 ,по табл. 8.7
Коэффициент торцевого перекрытия:
Тогда
-расхождение:
-на изгибную прочность:
Где коэффициент формы зуба
Эквивалентное число зубьев :
Определяем отношение :
-шестерни:
-колеса:
Определяем коэффициент нагрузки:
рис.8.15
табл. 8.3
табл.8.7
Условия прочности соблюдаются.
Марку масла для зубчатых колес выбираем по контактным напряжениям и окружной скорости колес . При этом кинематическая вязкость масла-и марка масла- индустриальное – И – 40 – А . Для подшипников качения применяем пластичную смазку ЦИАТИН – 201 или ЛИТОЛ – 24 .
Момент кручения на быстроходном валу -
Частота вращения быстроходного вала -
Передаточное число –
Из конструктивных соображений принимаем модуль зубьев m=3 и число зубьев малого шкива – Zш1=14
Тогда диаметр ведущего шкива равен
Расчетная сила, передаваемая ремнем:
Где Ср = 1,3…2,2 – коэффициент динамичности и режима работы, принимаем Ср = 1,5
Zш1=14 – число зубьев малого шкива, и
По таблице 18.3 шаг зубьев ремня – р = 12,566мм
Толщина ремня – Н = 5мм
Высота зуба – h = 2.4мм
Толщина зуба – Sр = 4,0мм
Ширина впадины шкива
Глубина впадины шкива
Число зубьев ведомого шкива:
Принимаем
Делительный диаметр ведомого шкива:
Скорость ремня:
Длина ремня:
Принимаем ориентировочно
Число зубьев ремня при принятом межосевом расстоянии:
Принимаем стандартное значение .
При это длина ремня при модуле m=3 будет :
Уточненное межосевое расстояние:
Число зубьев ремня, находящихся в зацеплении с меньшим шкивом:
что допустимо.
Где угол обхвата ремнем малого шкива равен:
Допускаемая удельная окружная сила:
Ширина ремня:
Сила предварительного натяжения ветвей ремня:
Сила, действующая на валы:
Ширина шкива:
4.1 быстроходный вал.
Диаметр выходного конца вала
,принимаем ,под подшипниками намечаем шестерню выполняем за одно целое с валом.
4.2 тихоходный вал.
Диаметр выходного конца вала
Принимаем ,под подшипниками намечаем . Диаметр вала под зубчатым колесом
Диаметр ступицы колеса-
Длина ступицы -, принимаем
Толщина обода - , принимаем
Толщина диска -, принимаем С=12мм
Напряжения смятия и условия прочности:
Шпонка под шкивом:
Шпонка под зубчатым колесом:
Шпонка под полумуфтой:
Условие соблюдается.
Расстояние между деталями передач:
Принимаем а=10мм
Толщина стенки корпуса и крышки:
Принимаем
Толщина верхнего колеса (фланца) корпуса и нижней крышки:
Толщина нижнего пояса корпуса:
,принимаем
Диаметры болтов:
- при а = 100мм, принимаем диаметр крепления болтов к раме – М14; фундаментные болты ,принимаем болты М12;
- крепление крышки к корпусу у подшипников:
,принимаем болты М12;
- соединяющих корпус с крышкой по фланцам:
,принимаем болты М10.
Намечаем предварительно для валов редуктора : шарикоподшипники радиальные однорядные для быстроходного вала средней серии, для тихоходного – легкой.
|
условное обозначение |
d |
D |
B |
C |
C0 |
|
размеры, мм |
грузоподъемность, Н |
||||
|
305 |
25 |
62 |
17 |
22500 |
11400 |
|
207 |
35 |
72 |
17 |
25500 |
13700 |
а) Быстроходный вал. Силы, действующие в зацеплении:
Нагрузка на вал от зубчато-ременной передачи
Предположим, что передача расположена вертикально.
Реакции опор:
В плоскости xz:
В плоскости yz:
Строим эпюры изгибающих моментов.
В плоскости xoz:
2участок
при Z=0
При Z=45
В плоскости yoz:
1участок:
при Z=0
При Z=65
2участок
При Z=65
При Z=109
3участок
при
При
Суммарные реакции:
Подбираем подшипником по более нагруженной опоре «2».
,при этом x=0,56; y=1,99
Эквивалентная нагрузка:
Где умеренные точки равны соответственно
Расчетная долговечность в час :
Где КЕ=1 – при постоянной нагрузке, Lh =22000час
Расчетная долговечность в млн.об.:
Динамическая грузоподъемность:
Условие подбора выполняется.
б) Тихоходный вал. Силы, действующие в зацеплении:
Консольная нагрузка на вал от муфты:
Реакции опор:
В плоскости xz:
В плоскости yz:
Строим эпюры изгибающих моментов:
В плоскости xoz:
1участок:
при Z=0
При Z=45
2участок
При Z=45
При Z=90
3участок
при
При
В плоскости yoz:
1участок:
при Z=0
При Z=45
2участок
при
При
Суммарные реакции:
Подбираем подшипник по опоре «3».
,при этом x=1; y=0
Эквивалентная нагрузка:
Расчетная долговечность в млн.об.:
Динамическая грузоподъемность:
Условие подбора выполняется
Прочность обеспечена при
Тихоходный вал
Выбор материалов вала: для изготовления тихоходного вала- сталь45 нормированная ;
Пределы выносливости материала при симметричном цикле нагружения:
Опасные сечения:
- под зубчатым колесом
- под подшипником «4»
Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки и насаженной на вал с натягом ступицы колеса:
=2,7-коэффициент концентраций напряжений при изгибе
=0,1-коэффициент механических свойств материала
Суммарный изгибающий момент:
Момент сопротивления изгибу:
Амплитуда нормальных напряжений:
Момент сопротивления кручению:
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
Результирующий коэффициент запаса прочности:
Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом:
=2,65
=0,15;
Изгибающий момент:
Осевой момент сопротивления :
Амплитуда нормальных напряжений:
Полярный момент сопротивления :
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
Коэффициент запаса прочности по нормальным нарпяжениям:
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
Результирующий коэффициент запаса прочности:
Прочность обеспечена
Расчет муфты упругой втулочно-кольцевой.
В расчете мы уже выбрали муфту упругую втулочно-кольцевую стандартную МУВП250-30-I.2У3 ГОСТ 21424-75.
Доступный момент кручения и рассчитывать муфту нецелесообразно. Все виды муфт выбираются по диаметру вала и крутящему моменту.
Расчетный вращающий момент:
Где - коэффициент режима работы.
Прочность пальцев на изгиб:
Где
- длина пальца
Z=6 - количество пальцев
- диаметр установки пальцев
-диаметр пальца
Прочность пальцев на смятие:
,где
Условия прочности выполняются.
При сборке редуктора вырабатывается последовательность операций соединения элементов конструкции. Сборка редуктора начинается со сборки валов. Предварительно, детали, участвующие в соединении, необходимо подготовить к сборке. На промежуточный и тихоходный валы редуктора устанавливаются зубчатые колёса и фиксируются относительно вала шпонками. Далее, для предотвращения осевого смещения колеса на валу устанавливаются необходимые распорные втулки. На опорные участки валов устанавливаются подшипниковые опоры марок 305 ГОСТ 8338 - 71, 207 ГОСТ 8338 - 71 , предварительно нагретые в масле. Для предотвращения утечки смазочного материала на выходные концы валов устанавливаются резиновые армированные манжеты 1- 25 x 42 - 1 ГОСТ 8752 – 79 и 1 - 35 х 55 - 1 ГОСТ 8752 - 79 (см. [8], стр. 190, табл. 30). Собранные валы устанавливаются в корпусе редуктора. Далее на выходные участки валов надеваются закладные крышки подшипников и устанавливаются в корпусе редуктора. Закладные участки валов также закрываются крышками. На корпус редуктора устанавливается крышка корпуса, фиксируется относительно корпуса цилиндрическими штифтами для предотвращения смещения и закрепляется болтами ГОСТ 7798 - 70. Для улучшения условий эксплуатации редуктора внутрь корпуса заливается смазочный материал - масло И – 40А ГОСТ 20799 – 75, для подшипников качения применяем пластичную смазку ЦИАТИН – 201 или ЛИТОЛ – 24. Далее крышка люка закрывается и фиксируется относительно крышки корпуса винтами М512 ГОСТ 1492 - 73. Редуктор устанавливается на сварную раму, и крепиться к ней посредством болтов М12
ГОСТ 7798 - 70.
В результате выполненной работы создана конструкция привода ленточного транспортера, спроектированы его основные узлы и детали, подобраны необходимые стандартные изделия.
Графический материал проекта имеет общий объем 2, листа формата А1 и включает в себя:
Пояснительная записка к проекту изложена на листах формата А4 и содержит информацию о разработанных конструкциях нестандартных узлов и деталей привода, материалах, необходимых для их изготовления, а также о включенных в его состав стандартных изделиях. Даны проектные и проверочные расчеты узлов и деталей привода, подтверждающие их работоспособность в заданных условиях эксплуатации. Приведены спецификации к чертежу общего вида привода и сборочным чертежам его узлов.
Таким образом, в ходе курсового проектирования разработан учебный проект привода ленточного транспортера, имеющего параметры, полностью соответствующие заданным характеристикам и условиям эксплуатации.
11. Литература.
1. Иванов М.Н. Детали машин. - М.: Высшая школа, 1991 или 1998.
2. Решетов Д.Н. Детали машин. - М.: Машиностроение, 1989.
3. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. - М.: Высшая школа, 1998 или 2000.
4. Детали машин: Атлас конструкций / Под ред. Д.Н. Решетова. М.: Машиностроение, 1992 -Часть 1.
5. Детали машин: Атлас конструкций / Под ред. Д.Н. Решетова. - М.: Машиностроение, 1992 - Часть 2.
6. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя. - М.: Машиностроение, 1980-Часть 1.
7. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя. - М.: Машиностроение, 1980 - Часть 2.
8. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя. - М.: Машиностроение, 1980-Часть 3.