Разработка привода цепного транспортёра

Спец.cdw

кафедра "Детали машин
Пояснительная записка
Муфта комбинированная
АИР 112М ТУ 16-525.564-84
Муфта 200-1-32-1-28-1-У2
Прокладка регулирующая
Шариковый радиальный
Шайба 6Л ГОСТ 6402-70
Шайба 8Л ГОСТ 6402-70
Шайба 10Л ГОСТ 6402-70
Шайба 12Л ГОСТ 6402-70
Шайба 16 ГОСТ 10450-78
Кольцо 16 ГОСТ 13941-86
Шпонка 8х7х18 ГОСТ23360-78
Шпонка 14х9х36 ГОСТ23360-78
Штифт 8х16 ГОСТ 10774-80

РПЗ.doc

Московский ордена Ленина ордена Октябрьской Революции и Ордена Трудового Красного Знамени государственный технический университет им. Н. Э. Баумана
Факультет «Машиностроение»
Кафедра «Детали машин»
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту на тему:
«Расчет и проектирование привода цепного транспортера»
Техническое задание3
Кинематический расчет4
1 Подбор электродвигателя4
2 Определение частот вращения и моментов на валах5
Расчет цилиндрической зубчатой передачи.5
1 Подготовка исходных данных5
2 Анализ результатов первого расчета на ЭВМ и выбор оптимального варианта5
3 Расчет на прочность с использованием ЭВМ5
4 Геометрические характеристики зубчатых колес6
Предварительный расчет валов6
3 Промежуточный вал7
Расчет валов на статическую и усталостную прочность8
2 Промежуточный вал10
Особенности конструирования корпуса и корпусных деталей15
1 Расстояние между деталями передач15
2 Основные параметры корпуса15
3 Проектирование крышек15
4 Смазывание деталей передач15
Выбор типа подшипник и их расчет15
1 Выбор типа подшипников15
2 Расчет подшипников16
1 Соединение колеса быстроходной ступени с валом22
2 Соединение колеса тихоходной ступени с валом23
3 Шпоночные соединения24
Расчет комбинированной муфты25
Конструирование тяговой звездочки26
1 Геометрических характеристики26
2 Конструкция звездочек и из крепление на приводном валу26
Список использованной литературы29
Было получено задание на расчет и проектирование привода цепного транспортера.
Составными частями привода являются: асинхронный электродвигатель двухступенчатый цилиндрический соосный редуктор муфта соединительная упругая муфта комбинированная упруго-предохранительная приводной вал.
Требуется выполнить необходимые расчет выбрать наилучшие параметры схемы и разработать конструкторскую документацию предназначенную для изготовления привода:
Чертеж общего вида редуктора
Сборочный чертеж редуктора
Рабочие чертежи деталей редуктора
Чертеж общего вида привода
Кинематический расчет
1 Подбор электродвигателя
Окружная скорость барабана:
Требуемая мощность приводного вала:
Необходимая мощность электродвигателя:
Частота вращения приводного вала:
где:диаметр звездочки.
Частота оборот двигателя таким образом:
где: передаточные отношения ступеней определенные предварительно [1] стр.7 табл.1.2.
Таким образом наиболее подходящий электродвигатель: 112MB6950 номинальные характеристики: . Перегрузка двигателя составляет 3%. Диаметр вала двигателя длина вала .
Фактическое передаточное отношение редуктора:
2 Определение частот вращения и моментов на валах
Быстроходный вал: 1000обмин.
Тихоходный вал: 55обмин.
Промежуточный вал: 207обмин.
Расчет цилиндрической зубчатой передачи.
1 Подготовка исходных данных
Исходными данными для расчета зубчатых передач на ЭВМ являться:
Вращающий момент на тихоходном валу: 660 Нм
Частота вращения тихоходного вала:5484 обмин
Передаточное отношение:1763
Коэфф. ширины венца:0315
Минимально допустимое число :12
2 Анализ результатов первого расчета на ЭВМ и выбор оптимального варианта
Расчет на ЭВМ представляет внимаю 9 вариантов исполнения заданного редуктора отличающихся межосевым расстоянием твердостью поверхности зубьев диаметром колес и т.п. Выбор оптимального варианта производился из условия наибольшей компактности редуктора.
Окончательный выбор - вариант 8 (см. приложение 1).
Выбор обусловлен наличием наименьшего из представленных вариантов межосевого расстояния а так же эстетичностью быстроходного вала (диаметр бортика меньше диаметра впадин шестерни). Недостатком являются большие требования к твердости поверхности зубьев (59 HRC) что затрудняет выбор материала колес и вала и их термообработки.
3 Расчет на прочность с использованием ЭВМ
Так же с использованием ЭВМ на основе результатов первого расчета и условий прочности получены данные по геометрическим характеристикам зубьев и шестерен передач а так же их прочностные характеристики отраженные в приложении 2.
Для конструктивной проработки был выбран вариант при котором твердость поверхности зубьев колес и шестерен . На основании этого для валов и зубчатых колес выбираем сталь 40ХС () термическая обработка - закалка 900гр.С (масло) + отпуск 540гр.С (вода) что обеспечит твердость порядка 241-285HB для закалки поверхности применим закалку ТВЧ.
4 Геометрические характеристики зубчатых колес
Геометрические характеристики зубчатых колес указаны в приложении.
Геометрические характеристики паразитного колеса:
Число зубьев z = 21
Ширина зубчатого венцаb = 38
Диаметр вершинda= 95.6
Диаметр делительныйd = 90
Диаметр впадинdf = 77.6
Предварительный расчет валов
Размеры и определены геометрически из условия обеспечения необходимого зазора между деталями. Бортик подшипник отсутствует (в качестве бортика используются дистанционные кольца).
Размеры определены геометрически из условия обеспечения необходимого зазора между деталями.
Осевые размеры определены в согласовании с размерами быстроходного и тихоходного валов и зазора между их торцами.
Расчет валов на статическую и усталостную прочность
Быстроходный вал рассчитываем только на статическую прочность. Консольную силу не учитываем согласно рекомендации [1] стр.320.
Геометрические характеристики опасных сечений:
Для первого опасного сечения проходящего через шестерню осевой момент инерции и площадь были посчитаны с использованием инструментов программного комплекса KOMPAS-3D.
Для второго опасного сечения (пруток ):
В обоих опасных сечениях выполнено условие .
Тихоходный вал в сечении 3 (ступенчатый переход) проверяем на сопротивление усталости.
Характеристики галтели:
Тогда согласно [1] стр.171 табл.10.2 10.7-10.10
Таким образом имея получаем:
Приводной вал имеет одно опасное сечение следующих параметров:
Особенности конструирования корпуса и корпусных деталей
1 Расстояние между деталями передач
Чтобы поверхности вращающихся колёс не задевали за внутренние поверхности стенок
корпуса между ними оставляют зазор где L - расстояние между внешними
поверхностями деталей передач мм.
Для выбранного типа редуктора из соображений достижения наименьших габаритов
допустимо принять зазор а = 10мм.
Расстояние от дна корпуса до колеса быстроходной ступени: .
2 Основные параметры корпуса
При проектировании корпуса были выбраны следующие основные параметры согласно рекомендациям данным [4] стр.354 табл.23.2.11
Толщина стенки корпуса мм:7
Толщина стенки крышки мм:7
Толщина лапы корпуса g мм:16
Диаметр винтов стяг. крышку d мм:12
Мин. расст. между обработанной
поверхностью детали s мм:4
3 Проектирование крышек
На стадии проектирования корпуса были выбраны привёртные крышки.
Для трех крышек с посадочным диаметром 72мм выбрано количество крепящих винтов допуски для крышек с манжетой 1.1-35х58-1 ГОСТ 8752-79 для глухих крышек. Для крышки с посадочным диаметром 100мм выбрано число крепежных винтов посадка манжета 1.1-55х72-1 ГОСТ 8752-79.
4 Смазывание деталей передач
Для смазывания деталей передач согласно рекомендации [1] стр.173 табл.11.1-11.2 с учетом окружной скорости колес и контактных напряжений выбрано масло И-Г-А 46 ГОСТ 20799-88. Максимальный объем масла - 4л минимальный объем - 2.1л. Для контроля уровня масла используется жезловый маслоуказатель для замены масла - пробка с цилиндрической резьбой.
Выбор типа подшипник и их расчет
1 Выбор типа подшипников
Для быстроходного и промежуточного вала редуктора предварительно выбираем шариковые радиальные подшипники 207. Для тихоходного вала - подшипники 211. В качестве опор приводного вала предварительно выбираем двурядные шариковые сферические подшипники средней серии 1311.
2 Расчет подшипников
Подшипники быстроходного вала:
Согласно рекомендации муфта упругая с тороидальной оболочкой создает пренебрежимо малые радиальные консольные силы даже при предельных нагрузках ([1] стр.320) поэтому консольную составляющую в расчете не учитываем.
На рисунке:силы в зацеплении (осевая радиальная окружная).
реакции в подшипниках соответственно от окружной осевой и радиальной сил. (определение этих реакций опущено).
Для быстроходного вала:
В силу симметрии нагрузки реакции от радиальной и окружной силы на левом и правом подшипнике равны а реакции от момента равны по модулю и отличаются по направлению. Рассматриваем левый подшипник (индекс 1) как наиболее нагруженный.
Радиальная реакция в подшипнике:
С учетом режима нагружения:
Частота вращения вала следовательно рассчитываем подшипник по динамической нагрузке.
Эквивалентное усилие в подшипнике:
Коэфф. V равен единице (вращается внутреннее кольцо) коэфф. согласно таблице равны единице = 1.3.
Значения X и Y выбираем исходя из
внешний и внутренний диаметр подшипника
базовая статическая грузоподъемность
что существенно больше требуемых 10000ч.
- следовательно подшипник годен.
Подшипники тихоходного вала:
Аналогично предыдущему:
В данном случае требуется рассмотрение консольной силы величину которой примем согласно рекомендации [1] стр. 310 рис. 20.11; таким образом реакции - реакции от консольной силы.
Радиальная реакция в наиболее нагруженном (втором) подшипнике с учетом режима нагружения:
Подшипники промежуточного вала:
Расчет выполняем аналогично. Для удобства применим метод суперпозиции - рассмотрим реакции от быстроходной и тихоходной ступеней отдельно.
Реакции от сил в зацеплении быстроходной ступени:
Реакции от сил в зацеплении тихоходной ступени (аналогично):
Суммарные реакции и они же с учетом режима нагружения:
Коэфф. осевой нагрузки для подшипника 1:
X = 0.56 Y = 0.44e = 1.26
Эквивалентная нагрузка:
Расчетный ресурс наиболее нагруженного подшипника:
что превышает требуемые 10000ч.
Проверяем условие: для первого подшипника (второй не нагружен осевой силой).
X = 0.56 Y = 0.44e = 1.13
Подшипники приводного вала:
В силу симметрии нагружения:
Реакции от консольной силы:
Рассматриваем наиболее нагруженный подшипник 1.
Осевая сила отсутствует следовательно и
1 Соединение колеса быстроходной ступени с валом
Для соединение колеса быстроходной ступени с промежуточным валом используем посадку с натягом сборку производим с нагревом.
Необходимое давление для передачи момента:
где: коэфф. запаса сцепления
рабочая длина сопряжения
Поправка на обмятие микронеровностей:
Тогда минимальный допустимый натяг:
Максимально допустимое давление:
Посадка удовлетворяющая условиям расчета: [1] cтр.83 табл.6.3
2 Соединение колеса тихоходной ступени с валом
Расчет аналогичен п. 7.1. Основные расчетные формулы приведены ниже.
3 Шпоночные соединения
Соединение валов с муфтами происходит по средством призматических шпонок. Расчет на прочность призматических шпонок проводиться только проверкой на смятие откуда определяется минимально допустимая длинна шпонки. Если получившееся значение меньше минимального из стандартного ряда шпонок для данных размеров вала то берем наименьшую шпонку (указано в скобках). Материал шпонки: Сталь 45 .
Напряжения смятия пример равным
Соединение быстроходного вала с упругой муфтой:
Соединение тихоходного вала с предохранительной муфтой:
Соединение приводного вала с предохранительной муфтой:
Соединение звездочки с тихоходным валом (2 шпонки):
Расчет комбинированной муфты
Для соединения тихоходного и приводного валов используется комбинированная муфта состоящая из упругой компенсирующей муфты со стальными стрежнями постоянной жесткости (исполнение 2) и предохранительной муфты со срезающимся элементом.
Согласно рекомендациям ([1] стр.210) выбраны следующие параметры муфты:
Материал стальных стержней: 60С2ВА
Далее определяем диаметр стержней и их число:
Для предохранительной части муфты выбрана схема с двумя срезающимися стержнями с шейкой. Два предохранительных элемента позволяют компенсировать консольную силу возникающую в случае использования одного стрежня одна такая схема имеет меньшую точность срабатывания.
Согласно рекомендации ([3] стр. 397) материал стержня - Ст5 диаметр стержня:
где:коэфф. неравномерности распределения нагрузки по штифтам
допускаемое напряжение среза
Конструирование тяговой звездочки
1 Геометрических характеристики
Исходными данными для определения геометрических характеристик являются - шаг звездочки число зубьев звездочки цепь М 28-2-100-1 ГОСТ 588-74.
– вспомогательные характеристики: диаметр ролика цепи .
– делительный диаметр:
– ширина зубчатого венца:
2 Конструкция звездочек и из крепление на приводном валу
Производство мелкосерийное что определяет тип исполнения звездочек. Звездочки посредствам стаканов крепятся на приводной вал для фиксации стаканов использован установочный винт. Соединение звездочки и стакана осуществлено с помощью сварочного шва катетом 3мм. Условие прочности для шва (Ст3 ):
- следовательно сварочный шов с катетом
мм проходит по прочности для данного соединения.
В результате проделанной работы был разработан привод цепного транспортера оптимизированный для мелкосерийного производства. Получены сборочные чертежи составляющих привода: редуктора комбинированной муфты и приводного вала рабочие чертежи тихоходного вала и зубчатого колеса тихоходной передачи а так же чертеж общего вида отражающий габаритные размеры и схему опорных поверхностей привода. Составлена спецификация и расчетно-пояснительная записка. Спроектированный привод имеет следующие характеристики:
Передаточное отношение привода U:17.6
Тяговое усилие на двух звездочках кН:5
Скорость цепей транспортера Vмс:0.75
Частота вращения приводного вала обмин:54.
Момент срабатывания предохр-ого уст-ва: Нм:1815
Габаритные размеры мм:1700х440х300
Мощность двигателя P кВт:4
Полученный механизм может быть использован в качестве устройства для транспортировки малогабаритных грузов грузов с высокой температурой в конвейерах подачи ковшевых элеваторах и т.п.
Список использованной литературы:
Дунаев П.Ф. Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. Изд. 6-е исп. — М.: Высшая школа 2000.
Иванов М.И. Финогенов В.А. Детали машиню Изд 7-е. — М.: Высшая школа.
Андриенко О.А. Байков Б.А. Ганулич И.К. В 8т. Т. 8 Детали машин. М.: Издательство МГТУ им. Баумана 2002.
Байков Б.А. Клыпин А.В. Леликов О.П. Атлас конструкций узлов деталей машин Изд.
-е М.: Издательство МГТУ им. Баумана.
Потапцев И.С. Расчет и конструирование валов и подшипников механических передач приборов М.: Издательство МГТУ им. Баумана 2000.
Список использованной литературы

KURS.cdw

Техническая характеристика
Вращающий момент на тихоходном валу
Часота вращения тихоходного вала
Передаточное число редуктора
Степень точности передач
Коэффициент полезного действия
Радиальная консальная сила на валу:
Техническая характеристика:
Мощность электродвигателя P
Частота вращения эл-двигателя n
Передаточное число привода U
Окружное усилие на двух звездочках F
Скорость цепей транспортера V
Технические требования
Смещение валов электродвигателя и редуктора не более:
Смещение валов редуктора и приводного не более:
обработать в сборе с рамой
Направление линии зуба
Нормальный исходный контур
Обозначение чертежа сопр. колеса
Твердость поверхности зубьев 59HRC
Радиусы сругления 1.6мм max
Общие допуски по ГОСТ 30893.2 - mK
* Размер обеспеч. инстр.
Передаваемый вращательный момент
Номинальный вращательный момент
В полости корпусов подшипников заложить пластичную смазку
"Литол 24"по ГОСТ 21150-90 в количестве 0
Кафедра "Детали машин
Схема расположения опорных поверхностей