Проект привода ленточного транспортера

Федеральное агентство по образованию

Сибирский государственный аэрокосмический  университет

имени академика М.Ф. Решетнева

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кафедра: основы конструирования машин

 

 

 

 

 

Расчетно-пояснительная  записка к курсовому проекту  по

деталям машин

на тему: ПРОЕКТ ПРИВОДА ЛЕНТОЧНОГО ТРАНСПОРТЕРА

 

 

 

02.ОКМ.11-10.00.00ПЗ

 

 

 

 

 

 

 

Проверил:                                       профессор

                                                         Меновщиков Владимир Александрович

Выполнил:                                      студент группы Д-81  

                                                         Куимов Иван Александрович

 

 

 

 

 

 

Красноярск, 2011

 

 

Содержание

 

1. Введение

2. Кинематический и силовой расчет привода

   2.1 Выбор электродвигателя

   2.2 Определение кинематических и силовых параметров двигателя

3. Проектный и проверочный расчет первой ступени закрытой передачи

   3.1 Выбор материалов для зубчатых колес редуктора

   3.2 Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений

  3.3 Проектный расчет закрытой цилиндрической зубчатой передачи

   3.4 Проверочный расчет закрытой цилиндрической зубчатой передачи

4. Проектный и проверочный расчет второй ступени закрытой передачи

   4.1 Выбор материалов для зубчатых колес редуктора

   4.2 Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений

   4.3 Проектный расчет закрытой цилиндрической зубчатой передачи

   4.4 Проверочный расчет закрытой цилиндрической зубчатой передачи

5. Расчет открытой передачи

   5.1 Проектный расчет цепной передачи

   5.2 Проверочный расчет цепной передачи

6. Расчет нагрузок валов редуктора

   6.1 Силовая схема нагружения валов редуктора

7. Разработка чертежа общего вида

   7.1 Выбор материала валов

   7.2 Выбор допускаемых напряжений на кручение

   7.3 Определение геометрических параметров ступеней валов

   7.4 Предварительный выбор подшипников

   7.5 Расчет валов на статическую и усталостную прочность

8. Проверочный расчет подшипников

9. Проверочный расчет шпонок

10. Разработка чертежа общего вида

   10.1  Конструирование корпуса редуктора

11. Выбор муфты

12. Смазывание. Смазочные устройства

13. Рамы и плиты. Крепление к полу

   13.1  Рамы

   13.2  Плиты

   13.3 Крепление к полу цеха

14. Технология сборки редуктора

15. Заключение

16. Список используемой литературы

 

 

1. ВВЕДЕНИЕ

Цель курсового  проектирования – систематизировать, закрепить, расширить теоретические  знания, а также развить расчетно-графические  навыки студентов. Основные требования, предъявляемые к создаваемой  машине: высокая производительность, надежность, технологичность, минимальные  габариты и масса, удобство в эксплуатации и экономичность. В проектируемом  редукторе используются зубчатые передачи.

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.

Нам в нашей  работе необходимо спроектировать редуктор для ленточного транспортера, а также  подобрать муфты, двигатель. Редуктор состоит из литого чугунного корпуса, в котором помещены элементы передачи – 2 шестерни, 2 колеса, подшипники, валы и пр. Входной вал посредством  муфты соединяется с двигателем, выходной также посредством муфты  с транспортером.

Муфты служат для  кинематической и силовой связи  валов в приводах машин, передают вращающий момент с одного вала на другой без изменения величины и  направления, а  также компенсируют монтажные неточности  и деформации геометрических осей валов, разъединяют  и соединяют валы без остановки  двигателей.

Подшипники служат опорой валов. В редукторах как правило  используют подшипники качения легкой или средней серии. Подшипники выберем  после определения диаметров  валов под подшипники.

Смазывание зубчатых зацеплений и подшипников уменьшает  потери на трение, обеспечивая повышение  КПД, предотвращает повышенный нагрев и износ деталей, а также предохраняет детали от коррозии. Способ смазывания будет выбран после проведения расчетов и определения габаритов редуктора.

Двигатель располагается  за ограждением, для предотвращения несанкционированного доступа.

Редуктор эксплуатируется  в помещении при температуре  окружающей среды от 10 до 50 Cº, располагается на одном этаже с транспортером и двигателем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТЫ ПРИВОДА

1. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

 

В общем машиностроении большинство машин приводятся в  движение от трехфазных электродвигателей  переменного тока. Наиболее широкое  распространение имеют двигатели  серии АИР, основными характеристиками которых являются номинальная мощность и номинальное число оборотов вращения ротора.

 

1. Общий КПД привода будет:

 

 

 

Где по табл. 1.1[2] примем следующие значения КПД:

η₁ = 0,97 – КПД первой цилиндрической передачи;

_η2 = 0,97 – КПД второй цилиндрической передачи;

η₃ = 0,95 – КПД третей цепной передачи;

η_п = 0,99 – КПД пары подшипников качения;

η_м = 0,98 – КПД муфты

 

2. Требуемая мощность двигателя будет:

 

 

 

3. Частота вращения приводного вала:

 

 

 

4. Определяем передаточное число по формуле 3 [2]:

 

 

 

 

В таблице 24.9[2] по требуемой мощности выбираем электродвигатель 4АМ132S4УЗ с синхронной частотой вращения 1500 , с параметрами: Р_двиг=7,5 кВт. Номинальная частота вращения с учётом скольжения       n_э.двиг= 1455 .

 

 

 

Принимаем , , тогда передаточное число открытой цепной передачи (допускается до 10) определяем по формуле [2]:

 

 

 

 

2.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИЕМАТИЧЕСКИХ И СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ДВИГАТЕЛЯ

1. Числа оборотов вращения каждого вала:

 

 

                                       

 

 

2. Угловые скорости каждого вала:

 

 

 

 

 

 

3. Мощности на каждом из валов:

 

 

 

 

  

4. Вращающие моменты на валах:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Табличный ответ к задаче 2. (табл. 2.1)

 

1 ни ЛИНКПСЛЯ... Р К В1 , п об/мин
Параметр	Передача		Параметр	Вал
	закрытая (редуктор)	открытая		двигателя	редуктора		приводной рабочей машины
					быстроходный	тихоходный
Передаточное число и	3.55 3.15	6.8	Расчетная мощность /', кВт	5.9	5.7	5.5	5
			Угловая скорость (О. 1/с	152.2	42.9	13.2	2
КПД П	0.97	0.95	Частота вращения, об/мип	1455	409.9	130.1	19.1
			Вращающий момент Т,. H • м	39	133	404	2500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ПРОЕКТНЫЙ И ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПЕРВОЙ СТУПЕНИ ЗАКРЫТОЙ ПЕРЕДАЧИ

3.1 ВЫБОР МАТЕРИАЛА ДЛЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС РЕДУКТОРА

 

 

                                          

 

 

Так как в задании  нет особых требований в отношении  габаритов передачи, то выбираем материалы  со средними механическими характеристиками. По табл. 3.3[1] выбираем материал для зубчатой пары колес, одинаковый для шестерни и колеса, но с разными твердостями, так как твердость зубьев шестерни должна быть больше твердости зубьев колеса (разность средних твердостей рабочих поверхностей зубьев шестерни и колеса при твердости материала составляет )

 

- для шестерни: сталь                               : 35

                             термическая обработка: улучшение

                             твердость                      : HB_ср1 190

 

- для    колеса: сталь                                  : 35

                             термическая обработка: улучшение

                             твердость                      : HB_ср2 170

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСКАЕМЫХ КОНТАКТНЫХ И ИЗГИБНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

 

Расчеты на контактную и изгибную прочность при длительной работе передачи выполняем по допускаемым  контактным и изгибным напряжениям отдельно для зубьев шестерни и колеса.

Допускаемые контактные напряжения определяем по зависимости:

 

 

Предел контактной выносливости вычисляем по эмпирическим формулам в зависимости от материала и способа термической обработки по табл.2.2[2]

 

- для шестерни:

 

 

- для колеса:

 

 

Базовое число  циклов нагружения определяем по средней твердости

 

- для шестерни:

 

 

-для колеса:

 

Эквивалентное число  циклов:

 

 

где

- для шестерни:

 

- для колеса:

 

 

 

 

 

 

- для шестерни:

 

 

- для колеса:

 

 

Коэффициент долговечности  учитывает влияние ресурса:

 

- для шестерни:

 

 

- для колеса:

 

 

так как 

 

-для шестерни:

 

-для колеса:

 

 

Допускаемое напряжение для цилиндрических передач с  прямыми зубьями равно меньшему из допускаемых напряжений шестерни и колеса:

 

 

Допускаемые напряжения изгиба определяем по зависимости:

 

Предел выносливости при отнулевом цикле напряжений вычисляют по эмпирическим формулам табл.2.3[2]

- для шестерни:

 

-для колеса:

 

 

Число циклов, соответствующее  перегибу кривой усталости 

 

 

 

 

- для шестерни:

 

 

- для колеса:

 

 

Коэффициент долговечности  учитывает влияние ресурса:

 

 

- для шестерни:

 

- для колеса:

 

Так как 

 

- для шестерни:

 

 

- для колеса:

 

Допускаемое напряжение для цилиндрических передач с  прямыми зубьями равно меньшему из допускаемых напряжений шестерни и колеса:

 

 

 

 

 

 

 

 

Табличный ответ  к задаче 3. (табл. 3.1)

 

	шестерня	колесо
марка стали	сталь 35	сталь 35
термообработка	улучшение	улучшение
НВср	190	170
	409	373
	195.7	175

 

3.3 ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ ЗАКРЫТОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ

 

1. По условию контактной прочности определяем межосевое расстояние передачи

 

 

 

- коэффициент  межосевого расстояния для прямозубых  колес

 

 – передаточное  отношение 

 

Т₂=133×10³Нм – крутящий момент на валу колеса

 

 – допускаемое  контактное напряжение передачи

 

- коэффициент  ширины колеса b₂ относительно межосевого расстояния а_ω (его значение выбирают по табл. 2.4[4])

 

- коэффициент  неравномерности распределения  нагрузки по длине контактной  линии (его значение приведены  в табл. 2.5[4] и выбираются в зависимости от твердости материала колес, схемы расположения колес относительно опор и коэффициента ширины колеса относительно диаметра шестерни)

 

 

 

Полученное значение межосевого расстояния а_ω округляем по ГОСТ 6636-80

 

 

2. Предварительные основные размеры колеса

делительный диаметр:

 

ширина:

 

 

3. Определяем модуль зацепления:

 

 – вспомогательный коэффициент для прямозубых передач

- допускаемое  напряжение изгиба материала  колеса с менее прочным зубом

 

 

Полученное значение модуля m округляем в большую сторону по ГОСТ 9563-60 (см. стр. 36[1])    

 

 

4. Определяем суммарное число зубьев шестерни и колеса: