Разработка привода пластинчатого конвейера

Спецификация4.cdw

List31.cdw

Неуказанные предельные отклонения размеров:
МГТУ им. Н.Э. Баумана
269 302 HB Кроме мест указанных особо
Размер * обеспечивается инструментом

List33.cdw

Спецификация1.cdw

Вал 2.frw

PПЗ.doc

В рамках данного проекта необходимо разработать привод пластинчатого конвейера состоящего из: коробки скоростей электродвигателя приводного вала со звёздочками муфты и ремённой передачи.
1 Выбор электродвигателя.
Нахождение мощности на приводном валу:
Определение общего КПД привода.
где: hрем – КПД ременной передачи;
hпк – КПД подшипников;
hкор – КПД коробки передач;
hцил – КПД косозубой цилиндрической передачи;
hм = 099; hрем = 095; hпк = 099; hкор=hцил=095;
hобщ = 095× 0972× 0992= 0876.
Определение требуемой мощности электродвигателя.
Определение частоты вращения приводного вала.
Возможная частота вращения вала двигателя.
Исходя из мощности возможных значений частот вращения используя
табл. 24.9 II выбираем электродвигатель АИР80В41395
Определение действительного передаточного числа привода.
Разбивка передаточного отношения по передачам.
- передаточное отношение ременной передачи
- максимальное передаточное отношение коробки
- передаточное отношениецилиндрической передачи
2 Определение частот вращения мощностей и моментов на валах привода
- выходного вала привода
- входной вал коробки передач
- выходной вал коробки передач
Мощность на входном валу коробки передач:
Мощность на выходном валу коробки передач:
Мощность на тихоходном валу цилиндрической косозубой передачи:
Мощность на выходном валу привода:
Расчет одноступенчатой косозубой передачи при помощи ЭВМ
1 Данные для расчёта
Вращающий момент на тихоходном валу:
Частота вращения тихоходного вала:
Передаточное отношение:
Коэффициент запаса по изгибной прочности 22
Минимальное допустимое число зубьев шестерни 15
Коэффициент ширины венца 0
Угол наклона зубьев 0
Твёрдость поверхности зубьев Шестерни HRC 0
Расчет клиноременной передачи при помощи ЭВМ
Мощность на ведущем валу15кВт
Межосевое расстояние300 320 мм
Передаточное отношение23
Максимально допустимое число ремней4
Частота вращения ведущего вала1395 обмин
Тип машины или механизмаII
Тип двигателяАИР80В41395
Число смен работы в сутки1
Коэффициент кинематических условий1
Расчёт параметров зубчатых колёс коробки передач
По рассчитанному при помощи ЭВМ межосевому расстоянию одноступенчатой косозубой передачи проведём расчёт ступеней коробки передач. Расчёт проведём по [2]
Для всех ступеней коробки передач примем
- передаточное отношение первой ступени
; - суммарное число зубьев.
- делительный диаметр шестерни
- делительный диаметр колеса
- диаметр вершин шестерни
- диаметр вершин колеса
- диаметр впадин шестерни
- диаметр впадин колеса
Ширина шестерни и колеса в КП одинакова. - коэффициент ширины венца
- ширина шестерни и колеса.
- передаточное отношение второй ступени
где - знаменатель ряда
- передаточное отношение третьей ступени
Проектный расчёт валов
Входной вал коробки передач
[1 c. 45] где - момент на входном валу коробки передач
Выходной вал коробки передач
где - максимальный момент на выходном валу коробки передач при максимальном передаточном отношении.
Тихоходный вал косозубой передачи
1 Шлицевые соединения
Входной вал коробки передач
Шлицы эвольвентные: 35х22x15 по ГОСТ 6033-80
Материал вала: Сталь 45
Термообработка: улучшение (269-302 HB)
Поверхностная закалка ТВЧ h 15 20 45 50HRCэ
На смятие шлицы работоспособны
- коэффициент использования мощности
[5 c 151] - общий коэффициент неравномерности распределения нагрузки
- смещение действующих сил относительно середины ступицы колеса
- длина ступицы колеса
- делительный диаметр
Шлицы работоспособны на износ.
Шлицы: 38х18х2 по ГОСТ 6033-80
Материал вала: Сталь 20X
Термообработка: улучшение (300-400HB)
Шлицевое соединение на износ работоспособно.
Шлицы эвольвентные: 58х28х2 по ГОСТ 6033-80
Материал вала: Сталь 45Х
Термообработка: улучшение (230-280 HB)
2 Шпоночные соединения
Для данного диаметра ширина и высота шпонки 23360-78:
Шпонка стальная табл. 11.1 [3]
Выбираем шпонку: «Шпонка 8х7х20 ГОСТ 23360-78»
Для данного диаметра ширина и высота шпонки:
Выбираем шпонку: «Шпонка 12х8х48 ГОСТ 23360-78»
Соединение приводного вала и тяговых звёздочек
Проверочный расчёт зубчатых колёс коробки передач.
Расчёт зубчатых колёс КП проведём для наиболее нагруженной первой ступени распространив результаты расчета на менее нагруженные ступени.
Время работы КП на каждой из ступеней одинаково поэтому требуемый ресурс работы КП делим на 3 ступени.
Материал блока зубчатых колёс:сталь 40Х
Термообработка: улучшение (HB=269 302)
Материал колёс КП:сталь45
Термообработка: улучшение (HB=235 262)
Вращающий момент на шестерне:2243 Н·м
Требуемый ресурс передачи:5000 часов
Частота вращения шестерни:6065 мин-1
Передаточное число:296
Межосевое расстояние:140 мм
Ширина венца колёс и шестерни21 мм
1 Расчёт на контактную выносливость.
Расчёт проводится по [3]
Определение контактных напряжений:
- коэффициент нагрузки
- коэффициент динамической нагрузки выбираем из таблицы учитывая скорость
Вариант обработки – Б степень точности 8-я
- коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий определяют по номограммам с учетом
5 - коэффициент ширины зуба.
- коэффициенты учитывающие распределение нагрузки в связи с погрешностями изготовления.
Определение допускаемых контактных напряжений:
) Предел контактной выносливости:
) Коэффициент запаса прочности:
- минимальный коэффициент запаса.
-коэффициент запаса.
-коэффициент запаса учитывающий упрощения расчёта.
) Коэффициент долговечности:
- число циклов соответствующих перелому кривой усталости.
- эквивалентное число циклов.
-требуемый ресурс - коэффициент эквивалентности по циклам.
) Допускаемые контактные напряжения шестерни и колеса:
) Допускаемые контактные напряжения
Передача работоспособна т.к. 213МПа 3364 МПа
2 Расчёт на выносливость при изгибе.
Определение допускаемых напряжений:
) Предел выносливости
) Коэффициент запаса прочности
) Коэффициент долговечности
где - эквивалентное число циклов.
- коэффициент эквивалентности по циклам.
) Допускаемые напряжения изгиба
) Определение коэффициента нагрузки
Определение изгибных напряжений :
) Определение коэффициента
Коэффициент учитывающий форму зуба
Коэффициент учитывающий наклон зуба
) Изгибные напряжения
Передача работоспособна т.к. 162МПа 267 МПа
Подбор подшипников качения.
1 Входной вал коробки передач
- радиальная сила действующая со стороны шкива ременной передачи.
Реакции действующие на подшипники:
Суммарные реакции в опорах:
Для типового режима нагружения 0 коэффициент эквивалентности .
Опора А является наиболее нагруженной при
на любой из трёх скоростей поэтому расчёт ПК проведём по опоре А.
- осевые силы отсутствуют
Предварительно назначаем шариковые радиальные подшипники лёгкой серии 206
ГОСТ 8338-75 Схема установки – враспор.
Для принятых ПК табл. 24.10 [1]
Т.к. осевая сила отсутствует принимаем
Эквивалентная динамическая нагрузка: [1 c. 117]
Принимаемпо табл. 7.6 [1] тогда
Расчётный скорректированный ресурс подшипника при
Расчётный ресурс подшипника более нагруженной опоры больше требуемого поэтому предварительно выбранный подшипник подходит при этом вероятность безотказной работы подшипника превышает 90%
2 Тихоходный вал косозубой передачи
- консольная сила по (11.1)
Реакции от консольной силы:
Выбор и расчёт ПК проведём для опоры А т.к. диаметр вала опоры А меньше диаметра ступицы колеса опоры В и поэтому грузоподъёмность ПК в опоре А будет меньше.
Предварительно назначаем шариковый радиальный подшипник лёгкой серии 209
Схема установки – враспор.
Для принятых ПК по табл. 24.10 [1]
Тогда из таблицы 7.2 [1] определим
Принимаем окончательно
Эквивалентная динамическая нагрузка:
В опору B устанавливаем шариковый радиальный подшипник лёгкой серии 216.
3 Выходной вал коробки передач
Для типового режима нагружения 0 коэффициент эквивалентности .
Опора B является наиболее нагруженной поэтому выбор и расчёт ПК проведём для опоры В.
Предварительно назначаем радиально-упорные шариковые подшипники средней серии 46306 ГОСТ 831-75
Схема установки – враспор т.к. отношение
Минимально необходимые для нормальной работы радиально – упорных подшипников силы
Тогда из таблицы определим
Расчётный ресурс подшипника более нагруженной опоры больше требуемого поэтому предварительно выбранный подшипник подходит
4 Подбор подшипников качения для приводного вала
- Окружная сила на звёздочках
Нагрузка от окружных сил на звёздочках
Суммарный момент относительно опоры А равен нулю:
Суммарный момент относительно опоры B равен нулю:
Нагрузка от консольной силы
Найдём реакции в опорах
Опора А является наиболее поэтому расчёт ПК проведём по опоре А.
Предварительно назначаем шариковые радиальные сферические двухрядные подшипники лёгкой серии 1209 ГОСТ 2893-82
Расчёт валов на статическую прочность
Силы внешние силы нагружающие валы а так же реакции в опорах были найдены в разделе подбор и расчёт ПК. Используя найденные значения построим эпюры моментов.
Значение в точке C:
Эпюра крутящих моментов
В точках A и C в точке B
Суммарные изгибающие моменты в опасных сечениях III
Далее рассмотрим сечение I т.к. оно наиболее опасное
Диаметр вала в сечении I меньше диаметра в сечении 2.
Вычисление геометрических характеристик вала
- максимальный изгибающий момент
- коэффициент перегрузки
- максимальный крутящий момент
Материал вала - сталь 45 из таблицы 10.2 [1] находим
Нормальные и касательные напряжения в рассматриваемом сечении
Частные коэффициенты запаса прочности
Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести [1 c.186]
Следовательно статическая прочность вала обеспечивается
Значение слева от точки C:
Значение справа от точки C:
Значение в точках A и B равно нулю:
В точках B и C в точке A
Рассмотрим наиболее опасное сечение I (правее точки C)
Суммарный изгибающий момент
По табл. 10.4 [1] для эвольвентных шлицев d=55мм z=2 имеем:
Материал вала - сталь 45X из таблицы 10.2 [1] находим
Напряжения изгиба с растяжением (сжатием) и напряжения кручения
Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести
Следовательно статическая прочность вала обеспечивается.
Значение справа от точки D:
Значение слева от точки D:
В точках C и D в точках A и B
Рассмотрим наиболее опасное сечение I
Вычисление геометрических характеристик вала-шестерни
По табл. 10.4 [1] для d=40мм z=15 m=25 имеем:
4 Расчёт выходного вала коробки передач на усталостную прочность
Расчёт на усталостную прочность проведём для сечения I. Концентратором напряжений в данном сечении является нарезанная на валу шестерня ввиду отсутствия расчётных коэффициентов для шестерни используем расчётные коэффициенты для эвольвентных шлицев. Расчёт по [1 c.190]
Определим амплитуды напряжений и среднее напряжение цикла
По табл. 10.7 10.12 10.9 [1] определим
эффективные коэффициенты концентрации напряжений
- коэффициенты влияния абсолютных размеров
-коэффициенты влияния качества поверхности
- коэффициент поверхностного упрочнения
Тогда коэффициенты снижения предела выносливости
Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении
Коэффициенты запаса
- коэффициент влияния асимметрии цикла
Общий коэффициент запаса
Сопротивление усталости вала обеспечено т.к.
5 Расчёт приводного вала на статическую прочность
В качестве материала вала выберем сталь 45 из таблицы находим
Имеем 2 опасных сечения
Сечение 2 более опасно
Максимальные значения моментов в опасном сечении
Диаметр вала в опасном сечении
Моменты сопротивления
Расчёт звёздочки конвейера
По заданной окружной силе на звёздочках выбираем цепь конвейера М20 тип 2
исполнение I ГОСТ 592-81. [4 c.347]
- число зубьев звёздочки
- ширина пластины цепи
- расстояние между внутренними плоскостями пластины
-диаметр окружности впадин
- диаметр окружности выступов
Расчёт комбинированной муфты
1 Расчёт и конструирование упругой муфты
В качестве упругой муфты выбираем муфту со стальными стержнями постоянной
жесткости. Расчёт проведём по [4c. 345]
Консольная сила действующая на вал со стороны муфты:
[1109] табл. 7.1 [1]
Коэффициент режима работы
Номинальный длительно действующий момент
- допускаемое напряжение изгиба материала стержня
- для муфт постоянной жесткости
- угол относительного поворота полумуфт
- модуль упругости стали
2 Расчёт и конструирование предохранительной муфты
Диаметр срезного штифта
Выбор смазочных материалов
Для смазывания закрытых передач применяют картерную смазочную систему - то есть масло заливается таким образом чтобы венцы зубчатых колес были погружены в него. Колеса при вращении увлекают масло разбрызгивая его внутри корпуса. Масло попадает на внутренние стенки корпуса оттуда стекает в нижнюю его часть. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе которая покрывает поверхность деталей расположенных внутри корпуса.
Максимальная окружная скорость
При данном значении окружной скорости применение картерной системы смазки наиболее целесообразно.
Максимальные контактные напряжения:
Из таблицы 11.1 кинематическая вязкость масла равна 60 мм2с. Такая кинематическая вязкость характерна для масла И-Г-А-68 ГОСТ 20799-88.
Масло разбрызгиваемое во время работы требует обеспечение герметизации корпуса это обуславливает применение герметиков поэтому в качестве герметика используем пасту "Герметик прокладка" УТ-34 ГОСТ 24285-80 в количестве 0.1 кг
В полости подшипников приводного вала помещаем пластичное масло Униол 2
ГОСТ23510-79 в количестве 01 кг
Для смазывания косозубой передачи в конструкцию коробки передач добавим паразитное колесо которое опущено в слой масла. В результате вращения паразитного колеса будет смазываться косозубая передача.
Список использованной литературы
Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для студ. техн. спец. Вузов П.Ф. Дунаев О.П. Леликов. - 8е изд. перераб. и доп.- М.: Издательский центр «Академия»
Буланже А.В. Палочкина Н.В. Фадеев В.З. Проектный расчёт на прочность цилиндрических и конических зубчатых передач: Метод. указания по курсу «Детали машин» - М.: Изд-во МГТУ им Н.Э. Баумана
Леликов.О.П Основы расчёта и проектирования деталей и узлов машин. Конспект лекций по курсу «Детали машин». - М.: Машиностроение
Детали машин: Атлас конструкций: Учеб. пособие для студентов машиностроительных специальностей вузов. В 2-х ч. Ч. 12Б.А. Байков В.Н. Богачев А.В. Буланже и др.; Под общ. ред. Д-ра техн. наук проф. Д.Н. Решетова. -5-е изд. перераб и доп. М.: Машиностроение
Детали машин: Учеб. Для вузов Л.А. Андриенко Б.А. Байков И.К. Ганулич и др.; Под ред. О.А. Ряховского.- М.: Изд-во МГТУ им Н.Э. Баумана
Ряховский О.А. Иванов С.С. Справочник по муфтам.- Л.: Политехника.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3 т. Т. 1. - 8-е изд. перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой.- М.: Машиностроение

List2.cdw

List4.cdw

отверстия под штифт
обрабатывать в сборе с рамой
МГТУ им Н.Э. Баумана
В полости корпуса подшипника положить пластичное масло Униол-2
ГОСТ 23510-79 в количестве 0.1 кг.
Г(Звёздочка не показана)

List5.cdw

Техническая характеристика:
Максимальное передаточное число привода 40
Скорость движения цепи 0
Электродвигатель АИР80В41395
синхронная частота вращения 1395 обмин
Технические требования:
Смещение выходного вала коробки передач
и приводного вала не более:
Радиальная консольная нагрузка на выходном валу
коробки скоростей не более:
Ось электродвигателя
Ось коробки скоростей
по ГОСТ 3129-70 обрабатывать
Привод пластинчатого
МГТУ им Н.Э. Баумана
Схема расположения опорных поверхностей привода

Вал 1.frw

Спецификация2.cdw

Прокладка регулировочная
Шариковый радиально-упорный
Шариковый радиальный

Вал 4.frw

List1.cdw

Технические требования:
Необработанные поверхности литых деталей
находящихся в маслянной ванне
маслостойкой красной краской.
Наружные поверхности корпуса и крышек красить серой
эмалью ПФ-115 ГОСТ 6465-76
Плоскости стыка крышек и корпуса покрыть тонким
слоем герметика УТ-34 ГОСТ 24285-80 при
окончательной сборке.
Коробку скоростей залить смазочным маслом И-Г-А-68
ГОСТ 20799-88 3.5 литра
Техническая характеристика :
Частота вращения входного вала
Передаточное число коробки скоростей
Чаcтота вращения выходного вала
Вращающий момент на входном валу
Вращающий момент на выходном валу
Передаточное отношение ступени
МГТУ им Н.Э. Баумана

List32.cdw

Коэффициент смещения
сопряженного колеса
Неуказанные предельные отклонения размеров:
МГТУ им. Н.Э. Баумана
269 302 HB Кроме мест указанных особо.
Неуказанные радиусы 5 мм мах.

Спецификация5.cdw

Привод пластинчатого
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Муфта комбинированная
Пояснительная записка
Устройство натяжения

Спецификация3.cdw

Вал 3.frw