Привод цепного транспортера

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

 

Кафедра «Прикладная  механика и графика»

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

 

 

РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА

 

по дисциплине Детали машин и основы конструирования

 

на тему:

«Привод цепного транспортера»

 

 

 

 

 

 

Исполнитель: Селезнёва Э.Е., студентка 3 курса, группа 150101

 

Руководитель: Кадошников В.И.

              

 

 

Работа допущена к  защите «__» ______ 2013г. ___________

 

Работа защищена «__» ______ 2013г. с оценкой _____________.___________

 

 

 

 

 

 

Магнитогорск, 2013

 

Министерство образования и  науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

 

Кафедра «Прикладная  механика и графика»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

 

 

 

Тема: Привод цепного транспортера

Студентке Селезнёвой Э.Е.

 

 

 

 

 

Исходные данные:

Тяговая сила P = 4 кН

Линейная скорость тягового органа V = 0,75 м/с

Шаг тяговой цепи р = 80 мм

Число зубьев z = 9

 

 

 

 

 

Срок сдачи «__» ______ 2012г.

Руководитель: ___________ /Кадошников В.И./

Задание получила: ________ /Селезнёва Э.Е./

 

 

 

 

Магнитогорск, 2012

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Основное назначение цепных транспортеров – перемещение грузов по заданной трассе. Одновременно с транспортированием грузов они могут распределять их по заданным пунктам, складировать, накапливать в обусловленных местах, перемещать по технологическим операциям и обеспечивать необходимый ритм производственного процесса.

Приводной механизм (или, сокращенно, привод) служит для приведения в движение тягового и грузонесущего элементов транспортера или непосредственно рабочих элементов в машинах без тягового элемента. По способу передачи тягового усилия различают приводы с передачей усилия зацеплением и фрикционные, передающие тяговое усилие трением. Фрикционные приводы применяются для лент, канатов и круглозвенных цепей; их разделяют на однобарабанные (одноблочные), двух- и трехбарабанные и специальные промежуточные.

Конвейер имеет вертикально замкнутый тяговый элемент, который огибает приводную и натяжную звездочки. Ходовая часть и поворотные устройства конвейера помещаются в закрытом металлическом кожухе. Тяговый элемент приводится в движение от привода, а первоначальное натяжение создается натяжным устройством. Привод конвейеров редукторный, размещается в головной части конвейера. Привод может быть снабжен остановом для предохранения от обратного движения ходовой части.

 
1 ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

1.1 Определение мощности и частоты вращения двигателя

Требуемая мощность рабочей машины (мощность на выходе):

,

где F – тяговая сила, кН;

υ – линейная скорость тягового органа, м/с.

 кВт.

 

Общий КПД привода:

,

где η_к – КПД закрытой конической передачи, η_ц = 0,95…0,97 [3];

η_оп – КПД открытой (ременной) передачи, η_оп = 0,96…0,98 [3];

η_м – КПД муфты, η_м = 0,98 [3];

η_пк – КПД одной пары подшипников качения η_пк = 0,99…0,995 [3].

.

Требуемая мощность электродвигателя .

 кВт.

Выбираем электродвигатели с ближайшим большим значением номинальной мощности P_ном = 4 кВт [2] (табл. 1).

 

Таблица 1

Электродвигатели с номинальной  мощностью 4 кВт

Вариант	Тип	Мощность, кВт	Синхронная частота  вращения, об/мин	Номинальная частота, об/мин
1	4АM100S2УЗ	4	3000	2880
2	4AM100L4УЗ	4	1500	1430
3	4AM112MB6УЗ	4	1000	950
4	4АМ132S8УЗ	4	750	720

1.2 Определение передаточного числа  привода и его ступеней

 

Частота вращения (об/ мин) приводного вала (число оборотов на выходе):

,

где υ – линейная скорость тягового органа, м/с;

z – число зубьев звездочки;

p – шаг тяговой цепи, мм.

 об/мин.

Передаточное число привода  для всех приемлемых вариантов типа двигателя при заданной номинальной мощности: .

; ; ; .

Таблица 2

Передаточные числа ступеней привода

Передаточное число	Варианты
	1	2	3	4
Общее для привода	46,08	22,88	15,2	11,52
Ременной передачи	9,22	4,58	3,04	2,3
Конической ступени	5	5	5	5

 

Выбираем третий вариант распределения передаточных чисел, поскольку передаточное число открытой передачи находится в рекомендуемом интервале 2…4. Принимаем следующие значения: u = 15,2; n_ном = 950 об/мин.

Максимальное допустимое отклонение частоты вращения приводного вала рабочей  машины

,

где n_рм – частота вращения приводного вала, об/мин;

δ – допускаемое отклонение скорости приводного вала, %.

 об/мин.

Допускаемая частота вращения приводного вала элеватора

Примем Δn_рм = 0,83 об/мин, тогда об/мин.

Фактическое передаточное число привода  ;

.

Отсюда передаточное число открытой ременной передачи ;

.

Таким образом, окончательно выбираем электродвигатель 4AM112MB6УЗ (P_ном = 4 кВт, n_ном = 950 об/мин, рис. 1); передаточные числа:

- привода u = 15,

- редуктора u_зп = 5,

- ременной передачи u_оп = 3.

Рисунок 1 - Схема электродвигателя 4AM112MB6УЗ

1.3 Определение силовых и кинематических параметров привода

 

Мощность двигателя P_дв = 3,27 кВт.

Мощность на выходном валу двигателя ;

 кВт

Мощность на быстроходном валу редуктора ;

 кВт.

Мощность на тихоходном валу редуктора ;

 кВт.

Мощность рабочей машины ;

 кВт.

Частота вращения, угловая скорость и вращающий момент на валу двигателя: ; ; .

 об/мин;  1/с; Нм.

Частота вращения, угловая скорость и вращающий момент на быстроходном валу редуктора: ; ; .

 об/мин;  1/с;

 Нм.

Частота вращения, угловая скорость и вращающий момент на тихоходном валу редуктора: ; ; .

 об/мин;  1/с; Нм.

Частота вращения, угловая скорость и вращающий момент на валу рабочей  машины: ; ; .

 об/мин;  1/с;

 Нм.

 

Таблица 3

Силовые и кинематические параметры привода

Тип двигателя 4AM112MB6УЗ, Pном = 4 кВт, nном = 950 об/мин
Параметр	Передача		Параметр	Вал
	коническая	открытая		двигателя	редуктора		приводной рабочей машины
					быстроходный	тихоходный
Передаточное число u	5	3	Расчетная мощность P, кВт	3,27	3,19	3,08	3
			Угловая скорость ω, 1/с	99,43	33,14	6,63	6,63
КПД η	0,97	0,98	Частота вращения n, об/мин	950	316,67	63,33	63,33
			Вращающий момент T, Нм	32,98	96,21	464,29	452,72

 

2 ВЫБОР МАТЕРИАЛА ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСКАЕМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

 

Выбираем для изготовления шестерни и колеса марку стали 40Х, термообработка – улучшение, твердость шестерней 269…302 HB, твердость колес 235…262 HB [3].

Средняя твердость шестерни НВ_1ср = (269+302)/2 = 285,5.

Средняя твердость колеса НВ_2ср = (235+262)/2 = 248,5.

Коэффициенты долговечности для шестерни и колеса K_HL = K_FL =1, поскольку число циклов перемены напряжений за весь срок службы значительно превышает число циклов перемены напряжений, соответствующее пределу выносливости [3].

Допускаемое контактное напряжение, соответствующее числу циклов перемены напряжений .

Для шестерни Н/мм².

Для колеса Н/мм².

Допускаемые контактные напряжения для зубьев .

Для шестерни Н/мм².

Для колеса Н/мм².

Расчет ведется по меньшему значению допускаемых напряжений зубьев, т.е. по допускаемым напряжениям зубьев колеса.

Допускаемое напряжение изгиба, соответствующее числу циклов перемены напряжений .

Для шестерни Н/мм².

Для колеса Н/мм².

Допускаемые напряжения изгиба .

Для шестерни Н/мм².

Для колеса Н/мм².

Расчет также ведется  по менее прочным зубьям.

Таблица 4

Механические характеристики материалов зубчатых передач

Элемент передачи	Марки стали	Термообработка	HBср	[σ]H	[σ]F
				Н/мм2
Шестерня	40Х	У	258,5	580,9	294,07
Колесо	40Х	У	248,5	514,3	255,96

 

3 РАСЧЕТ КОНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ РЕДУКТОРА

3.1 Проектный расчет конической зубчатой передачи

 

Внешний делительный диаметр колеса

,

_{где T3 – вращающий момент на тихоходном валу передачи, Нм;}

K_Hβ – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца, для прирабатывающихся колес с прямыми зубьями K_Hβ = 1;

- коэффициент вида конических колес, для прямозубых колес = 1;

 мм.

Полученное значение округляем до ближайшего значения из ряда нормальных линейных размеров d_e2 = 340 мм.

_{Углы  делительных конусов  шестерни и колеса}

; .

˚;

.

Внешнее конусное расстояние .

 мм.

Ширина зубчатого венца  шестерни и колеса

,

где ψ_R – коэффициент ширины венца, ψ_R = 0,285.

.

Округляем до целого числа по ряду R_a 40 b = 50.

Внешний окружной модуль

,

где K_Fβ – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца, для прирабатывающихся колес с прямыми зубьями K_Hβ = 1;

- коэффициент вида конических колес, для прямозубых колес = 1;

 мм.

Число зубьев колеса и  шестерни , .

;

Фактическое передаточное число  .

.

Его отклонение от заданного  .

.

Действительные углы делительных конусов шестерни и  колеса

; .

˚;

˚.

Для конических колес с разностью  средних твердостей шестерни и колеса менее 100 выбираем коэффициент смещения инструмента для шестерни x_e1 = 0,27.