Привод ленточного транспортера

1 лист.cdw

Техническая характеристика:
Вращающий момент на тихоходном валу 733
Частота вращения тихоходного вала 68
Передаточное число редуктора 13
Степень точности передач 8;
Коэффициент полезного действия 0
Технические требования:
Необработанные поверхности литых деталей
находящиеся в масляной
покрывать маслостойкой красной эмалью;
Наружные поверхности корпуса - серой эмалью ПФ-115 ГОСТ 6465-76;
Плоскость разъема покрыть тонким слоем герметика УТ-34
ГОСТ 24285-80 при окончательной сборке;
Радиальная консольная сила на валу:
быстроходном не более 38 Н
тихоходном не более 3050 Н
МГТУ им. Н. Э. Баумана

2 лист.cdw

Спецификация привод транспортера.spw

МГТУ им. Н.Э. Баумана
ДМ ЛПА23-15.00.00 ВО
ДМ ЛПА23-15.00.00 ПЗ
Пояснительная записка
AИР 132М4 ТУ 16-525.564-84
Муфта 80-1-38-1-38-1-У2

5 лист.cdw

Крепить к раме транспортера
Техническая характеристика:
Окружная сила на ленте конвейера 4200 Н;
Общее передаточное число механизма 13
Мощность электродвигателя 5
Частота вращения вала электродвигателя 960 обмин.
Технические требования:
Смещение валов электродвигателя и редуктора не более:
Смещение тихоходного вала редуктора и приводного вала не более:
Радиальная консольная нагрузка на выходном валу редуктора
ДМ ЛПА23-15.00.00 ВО
МГТУ им. Н. Э. Баумана
Ось электродвигателя
Схема расположения опорных поверхностей привода

3 лист.cdw

Технические требования:
В полости корпусов подшипников качения заложить
ПСМ "Литол 24" ГОСТ 21150 - 87;
Отверстия под штифт изготовить совместно с рамой транспортера.
ДМ ЛПА23-15.20.00 СБ
МГТУ им. Н. Э. Баумана
под штифт конический

4 лист.cdw

Техническая характеристика:
Номинальный вращающий момент 1000 Нм
Технические требования:
Смещение валов не более
В полости муфты заложить ПСМ "Литол 24" ГОСТ 21150 - 87
* Размер обеспеч. инстр.
Общие допуски по ГОСТ 30893.2 - mK.
Направление линии зуба
Нормальный исходный контур
Коэффициент смещения
Степень точности по ГОСТ 1643 - 81
Радиусы скруглений 6 мм max.
ДМ ЛПА23-15.30.00 СБ
МГТУ им. Н. Э. Баумана

Спецификация редуктор.spw

МГТУ им. Н.Э. Баумана
ДМ ЛПА23-15.10.00 СБ
Маслоуказатель крановый
Шариковый радиальный
Шпилька M12-6g x 55.58
Манжета 1.1.-45х65-1
Манжета 1.1.-60х85-1

РПЗ.docx

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Кафедра РК-3 «Основы конструирования машин»
Привод ленточного транспортёра
Пояснительная записка
ДМ ЛПА23-15.00.00 ПЗ
Студент Дмитриченков Н. В.
Руководитель проекта Ларюшкин П.А.
Техническое задание .4
Расчет привода с выбором электродвигателя .6
1 Определение параметров для проектного расчета на ЭВМ 6
2. Результат расчета 6
Эскизное проектирование .7
1 Проектные расчеты валов 7
2 Выбор типа и схемы установки подшипников .9
3 Составление компоновочной схемы 10
Конструирование цилиндрических зубчатых колес . 11
1 Общие положения конструирования колес . 11
2. Колесо быстроходной ступени 12
3. Колесо тихоходной ступени 12
Расчет соединений 12
1 Шпоночные соединения 12
2 Соединения с натягом 13
Подбор подшипников качения на заданный ресурс .15
1 Расчет подшипников на тихоходном валу ..15
2 Выбор посадок подшипников ..19
Конструирование корпусных деталей и крышек подшипников 20
1 Корпус редуктора ..20
2 Крепление крышки редуктора к корпусу 21
3 Опорная часть корпуса .22
4 Конструирование опор подшипников 23
Расчет валов на статическую прочность и сопротивление усталости 24
1 Расчет тихоходного вала 24
Смазочные устройства .30
1 Средства обслуживания и контроля .30
2 Оформление сливных отверстий ..31
3. Смазывание подшипников 31
Проектирование муфты 32
Список использованных источников .34
Целью выполнения курсового проекта является проектирование привода ленточного конвейера. Ленточный конвейер относится к машинам непрерывного действия. Используется для перемещения потока грузов в массовом производстве. Как часть транспортной системы предприятия конвейер определяет ритм технологического процесса. Привод конвейера должен обеспечить движение ленты со скоростью V =09 мс и окружной силой Ft =42 кН на приводном барабане.
Привод содержит электродвигатель муфты редуктор и приводной вал с барабаном.
Устройство привода следующее: вращающий момент передается с электродвигателя на входной вал редуктора; с выходного вала редуктора через муфту на приводной вал. Барабан закрепленный на валу перемещает ленту на которую укладывается груз.
Требуется выполнить необходимые расчеты 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 компенсирующей муфты;
чертеж общего вида привода;
чертеж приводного вала;
расчетно-пояснительную записку и спецификации.
Расчет привода с выбором электродвигателя
Для проектирования привода ленточного транспортера необходимо выбрать электродвигатель. Расчет привода с выбором электродвигателя осуществляется на ЭВМ исходные данные для него необходимо определить дополнительно.
1 Определение параметров для проектного расчета на ЭВМ
Для расчета цилиндрического соосного редуктора на ЭВМ подготовим следующие данные:
а) Вращающий момент на тихоходном валу
Вращающий момент на приводном валу:
Вращающий момент на тихоходном валу:
б) Частота вращения тихоходного вала
Угловая частота вращения:
в) Ресурс – 10000 час
г) Режим нагружения - II
2. Результат расчета
Программа расчета предложила на выбор 27 вариантов параметров редуктора (см. приложение А). Выбираем из этих вариантов вариант №15 т.к. твердости колес и масса механизма для данного варианта являются оптимальными.
Параметры соответствующие варианту №15:
Межосевое расстояние в редукторе (мм)150
Диаметры вершин колес
Выбран тип электродвигателя: АИР 132М4960: P=55 кВт; n=960 мин-1.
Исполнение IM1081 мощность частота вращения электродвигателя .
Рис. 1.1 - Двигатель серии АИР
Для выбранной конфигурации компьютер проводит полный расчет зубчатой передачи результатом которого является таблица (см. приложение Б).
Эскизное проектирование
1 Проектные расчеты валов
Номинальные моменты соответственно на быстроходном промежуточном и тихоходном валах:
Определяются предварительные значения диаметров валов
Рис. 2.1 - Быстроходный вал
Рис. 2.2 - Промежуточный вал
Рис. 2.3 - Тихоходный вал
2 Выбор типа и схемы установки подшипников
Для опор валов цилиндрических косозубых колес редукторов применяют чаще всего шариковые радиальные подшипники.
Для опор быстроходного промежуточного и тихоходного вала выбираем шариковые радиальные однорядные подшипники серия диаметров - 2. Схема установки подшипников – «враспор».
Рис. 2.4 - Подшипник шариковый радиальный однорядный
Для быстроходного вала:
Для промежуточного вала:
Для тихоходного вала:
Используем схему установки подшипников враспор. В схеме враспор (см. рис. 2.5) каждый подшипник фиксирует вал в одном осевом направлении.
Рис. 2.5 - Схема фиксации вала «враспор»
3 Составление компоновочной схемы
Для составления компоновочной схемы помимо диаметров ступеней валов необходимы следующие размеры:
)Чтобы поверхности вращающихся колес не задевали внутренние поверхности стенок корпуса между ними оставляют зазор «a» (рис. 2.8):
где L – расстояние между внешними поверхностями деталей передач мм.
Рис 2.6 - Компоновочная схема редуктора
)Расстояние между дном корпуса и поверхностью колес:
)Расстояние между торцовыми поверхностями колес:
Конструирование цилиндрических зубчатых колес
1 Общие положения конструирования колес
Цилиндрические зубчатые колеса (рис. 3.1) при годовом объеме выпуска более 100изготавливают с помощью двухсторонних штампов. Тонкими линиями показана заготовка колеса после штамповки.
Рис. 3.1 - Цилиндрическое зубчатое колесо
Для свободной выемки заготовки колес из штампа принимают значения штамповочных уклонов и радиусов закруглений
Длина ступицы посадочного отверстия цилиндрического колеса
где d – диаметр посадочного отверстия.
Ширина S торцов зубчатого венца:
2. Колесо быстроходной ступени
Размеры элементов быстроходного колеса принимаем равными:
2 мм; = 651 мм; b2 = 30 мм; S = 59 мм ; С = 87 мм
Острые кромки притупляют фасками размеры которых:
3. Колесо тихоходной ступени
Размеры элементов тихоходного колеса принимаем равными:
мм; = 105 мм; b2 = 47 мм; S = 895 мм ; С = 132 мм
1 Шпоночные соединения
1.1. Соединение быстроходного вала с электродвигателем через муфту
Диаметр быстроходного вала d = 38 мм.
Передаваемый момент T =546 Н·м
В соединении используем призматическую шпонку. Определим размеры шпонки.
Сечение шпонки b = 10 мм; h = 8 мм.
Глубина паза вала t1 = 5 мм; ступицы t2 = 33 мм.
Глубина врезания шпонки
Соединение неподвижное вал стальной полумуфта стальная принимаем допускаемое напряжение смятия =130 МПа
Расчёт рабочей длины шпонки
Принимаем длину l = 36 мм.
Шпонка 10х8х36 ГОСТ 23360-78
1.2 Соединение тихоходного вала с приводным валом через муфту
Диаметр тихоходного вала d = 50 мм.
Передаваемый момент T = 7337 Н·м
Сечение шпонки b = 14 мм; h = 9 мм.
Глубина паза вала t1 = 55 мм; ступицы t2 = 38 мм.
Соединение неподвижное вал стальной полумуфта стальная допускаемое напряжение смятия =130 МПа
Принимаем длину l = 70 мм.
Шпонка 14х9х70 ГОСТ 23360-78
2 Соединения с натягом
2.1 Соединение «тихоходный вал – цилиндрическое зубчатое колесо»
– вращающий момент на тихоходном валу;
– диаметр соединения;
– диаметр отверстия пустотелого вала;
– диаметр ступицы колеса;
– длина сопряжения ступицы зубчатого колеса с валом.
Материал вала – сталь 45 материал колеса – сталь 40Х.
Шероховатость поверхности вала для соединения с натягом
=16 мкм. Осуществляем сборку нагревом.
Среднее контактное давление (МПа):
где – длина сопряжения
– коэффициент запаса сцепления;
- коэффициент сцепления (трения) ;
Необходимый расчетный натяг :
где коэффициенты деформации деталей модули упругости первого рода материалов вала и ступицы соответственно.
Коэффициенты деформации:
где и - коэффициенты Пуасона для стали .
Необходимый расчетный натяг равен:
Поправка на обмятие микронеровностей:
где коэффициент зависящиq от
Минимально допустимый измеренный натяг:
Максимально допустимый по условию прочности деталей натяг:
где наименьшее из двух давлений допускаемых прочностью охватываемой и охватывающей деталей.
где – предел текучести материала охватываемой детали (вала)
где – предел текучести материала охватывающей детали (ступицы)
Условия пригодности посадки:
где минимальный и максимальный натяги посадки соответственно.
Пригодна посадка для которой:
Определяем температуру нагрева охватывающей детали:
Где – коэффициент линейного температурного расширения стали – зазор облегчающий сборку соединения
Температура нагрева позволяет не получить структурных изменений в материале.
Программа расчета данной посадки с натягом в пакете MathCad приведена в приложении В.
Подбор подшипников качения на заданный ресурс
1 Расчет подшипников на тихоходном валу
Частота вращения вала:
Требуемый ресурс при надежности подшипников качения 90%:
Диаметр посадочных поверхностей вала:
1.1 Радиальные реакции опор от сил в зацеплении
Рис. 5.1 Реакции опор на тихоходном валу.
Проверка: – реакции найдены правильно.
Суммарные реакции опор:
1.2 Радиальные реакции опор от консольной силы
Радиальная жесткость для втулочно-пальцевой муфты ГОСТ 21424-93
– радиальное смещение валов
1.3 Реакции опор для расчета подшипников
Для режима нагружения II коэффициент эквивалентности
Вычисляем эквивалентные нагрузки:
1.4 Предварительный выбор подшипника
Предварительно назначаем радиальные шариковые однорядные подшипники 212 ГОСТ 8338-75. Схема установки подшипников – враспор.
Для радиальных шарикоподшипников из условия равновесия вала следует:
Дальнейший расчет выполняем для более нагруженного подшипника опоры 1.
Для принятых подшипников находим:
Коэффициент осевого нагружения
что меньше при вращении внутреннего кольца.
Принимаем . Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка:
1.5 Определение расчетного ресурса
Расчетный скорректированный ресурс для шарикового подшипника при вероятности безотказной работы 90%:
Расчетный ресурс больше требуемого:
1.6 Проверка подшипника
Проверяем выполнение условия
С этой целью выполняем предыдущие расчеты при наибольших значениях заданных сил переменного режима нагружения для подшипника более нагруженной опоры 1:
Коэффициент осевого нагружения
Следовательно Х=1 Y=0
Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка:
Так как расчетный ресурс больше требуемого и выполнено условие то предварительно назначенный подшипник 212 пригоден. При требуемом ресурсе надежность выше 90%.
2 Выбор посадок подшипников
Для подшипников тихоходного и промежуточного валов подходят следующие условия: внутреннее кольцо вращается вместе с валом и имеет циркуляционное нагружение. Так как выполняется условие выбирается поле допуска на вал k6.
Для подшипников быстроходного вала подходят следующие условия: внутреннее кольцо вращается вместе с валом и имеет циркуляционное нагружение. Так как выполняется условие выбирается поле допуска на вал js5.
Вид нагружения наружного кольца у всех подшипников: местное. выбирается поле допуска отверстия H7.
Конструирование корпусных деталей и крышек подшипников
Для редукторов толщину стенки литого чугунного корпуса отвечающую требованиям технологии литья необходимой прочности и жесткости корпуса вычисляют по формуле:
где T – вращающий момент на выходном (тихоходном) валу Н·м
Обрабатываемые поверхности выполняют в виде платиков высотой:
Толщина стеки крышки корпуса:
Рис. 6.1 – Стык крышки и корпуса
Размеры конструктивных элементов:
2 Крепление крышки редуктора к корпусу
Для соединения крышки с корпусом используют винты с наружной шестинранной головкой.
Диаметр винтов крепления крышки с корпусом принимают в зависимости от вращающего момента на выходном валу редуктора.
Берем болты М12 по ГОСТ 15589-70.
Рис. 6.2 - Соединение крышки с корпусом винтами с наружной шестигранной головкой
При сборке редуктора нужно точно фиксировать положение крышки относительно корпуса. Необходимую точность фиксирования достигают штифтами. Обычно применяют конические штифты с внутренней резьбой которые устанавливают в специально выполненных нишах.
Диаметр штифта и толщину корпуса в месте стыка верхней и нижней крышек принимают в зависимости от диаметра болтов крепления крышки с корпусом
Берем штифты ГОСТ 9464-79.
Рис. 6.3. - Конические штифты с внутренней резьбой.
3 Опорная часть корпуса
Места крепления корпуса к плите или раме располагают на возможно большем (но в пределах габарита корпуса) расстоянии друг от друга и оформляют в виде ниш расположенных по углам корпуса
Рис. 6.4 - Места установки болтов и шпилек
Диаметр винта крепления редуктора к плите (раме):
где d – диаметр винта крепления крышки и корпуса редуктора
4 Конструирование крышек подшипников
В редукторах имеющих плоскость разъема по осям валов применяют закладные крышки подшипников. Эти крышки не требуют крепления к корпусу резьбовыми деталями: их удерживает кольцевой выступ для которого в корпусе протачивают канавку. Чтобы обеспечить сопряжение торцов выступа крышки и канавки корпуса по плоскости на наружной цилиндрической поверхности крышки перед торцом выступа желательно выполнить канавку шириной b.
Рис 2.7 – Закладная крышка подшипника
Размеры конструктивных элементов крышки:
Толщину выбирают в зависимости от диаметра D.
; ; S= 6 мм; b=5 мм; l= 12 мм
; ; S= 6 мм; b=5 мм; l= 13 мм
; ; S= 7 мм; b=8 мм; l= 12 мм
Расчет валов на статическую прочность и сопротивление усталости
Проверку статической прочности выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок.
Уточненные расчеты на сопротивление усталости отражают влияние разновидности цикла напряжений статических и усталостных характеристик материалов размеров формы и состояния поверхности.
1 Расчет тихоходного вала
1.1 Определение внутренних силовых факторов
Реакции опор от сил нагружающих вал определены в п. 5.1.1:
Рис. 7.1 Эпюры моментов тихоходного вала.
Из анализа эпюр можно сделать вывод что опасным является сечение I. Оно нагружено суммарным изгибающим моментом моментом от консольной силы крутящим моментом и осевой силой. Посадка с натягом в данном сечении является концентратором напряжений.
- моменты от консольной силы:
-Суммарный изгибающий момент
-Сжимающая осевая сила
1.2 Вычисление геометрических характеристик опасных сечений вала.
1.3 Расчет на статическую прочность
Вычислим нормальные и касательные напряжения а также значение общего коэффициента запаса прочности по пределу текучести в каждом из опасных сечений вала:
Коэффициент перегрузки электродвигателя АИР 132М4:
где – максимальный кратковременно действующий вращающий момент (момент перегрузки); - номинальный (расчетный) вращающий момент.
В расчете определяют нормальные и касательные напряжения при действии максимальных нагрузок ([1] c.184):
где – суммарный изгибающий момент – крутящий момент – осевая сила и – моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение А – площадь поперечного сечения.
Частные коэффициенты запаса по прочности:
Где – пределы текучести материала ([1] табл. 10.2);
Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести ([1] c. 184):
Статическую прочность считают обеспеченной если .
Материал вала – Сталь 45
Значит вал в сечении 1 прочен.
1.4 Расчет на сопротивление усталости
Для каждого из установленных предположительно опасных сечений вычисляют коэффициент:
где – коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям.
Здесь и - амплитуды напряжений цикла; и средние напряжения цикла; и – коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла напряжения для рассматриваемого сечения.
В расчете принимаем: и (нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу) и . Тогда:
где – результирующий изгибающий момент; - крутящий момент; и – моменты сопротивления сечения вала при изгибе и кручении.
Пределы выносливости вала:
где и – пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения; и - коэффициенты снижения предела выносливости:
где и - эффективные коэффициенты концентрации напряжений; и - коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения; и - коэффициенты влияния качества поверхности; - коэффициент влияния поверхностного упрочнения.
Концентратор напряжений в сечении – посадка с натягом цилиндрического зубчатого колеса. Посадочную поверхность вала под цилиндрическое колесо шлифуют
Для вала изготовленного из стали 45 имеем:
- временное сопротивление;
– предел выносливости при изгибе;
– предел выносливости при кручении;
– коэффициент чувствительности к асимметрии цикла.
Концентратор напряжений в сечении – посадка с натягом цилиндрического зубчатого колеса.
Тогда для вала d = 70 мм:
Вал в сечении 1 прочен.
Смазочные устройства
1 Средства обслуживания и контроля
Наиболее часто в редукторах используют картерную систему смазывания при которой корпус является резервуаром для масла. При длительной работе в связи с нагревом масла и воздуха повышается давление внутри корпуса это приводит к просачиванию масла через уплотнения и стыки. Чтобы избежать этого внутреннюю полость корпуса сообщают с внешней средой путем установки отдушин которая может быть совмещена с крышкой корпуса
Для наблюдения за верхним и нижним уровнями масла в корпусе устанавливают пробки и крановые маслоуказатели.
Рис 8.2 - Пробка для контроля уровня масла
2 Оформление сливных отверстий
При работе передачи масло постепенно загрязняют продукты изнашивания оно стареет – свойства его ухудшаются поэтому масло периодически меняют. Для замены масла в корпусе выполняют сливное отверстие закрываемое пробкой с конической резьбой.
Рис. 8.3. Пробка с конической резьбой.
Сливное отверстие должно быть достаточно большого диаметра. Его располагают ниже уровня днища. Чтобы масло из корпуса можно было слить без остатка дно корпуса выполняют с уклоном в сторону сливного отверстия.
3. Смазывание подшипников
При картерном смазывании передач подшипники смазывают брызгами масла. Брызгами масла будут покрыты все детали передач и внутренние поверхности стенок корпуса. Стекающее с колес валов и со стенок корпуса масло попадает в подшипники.
Смазывание подшипников приводного вала осуществляем закладыванием пластичной смазки ПСМ ЦИАТИМ-201 ГОСТ 6267-74.
Проектирование муфты
1.1. Соединение тихоходная ступень редуктора-приводной вал.
Муфты упругие втулочно-пальцевые (МУВП) получили широкое распространение вследствие относительной простоты конструкции и удобству замены упругих элементов. Однако их характеризует невысокая компенсирующая способность а при соединении несоосных валов – достаточно большое воздействие на валы и опоры. Муфты МУВП стандартизированы - ГОСТ 21424-93.
Выбираем муфту рассчитанную на номинальный момент Т=1000 Н·м.
Рис. 9.1. – Муфта упругая втулочно-пальцевая ГОСТ 21424-93
1.2. Соединение быстроходная ступень редуктора- вал электродвигателя.
Для такого вида соединения применяют упругую муфту с торообразной оболочкой выпуклого профиля ГОСТ 50892-96.
Рис. 9.2. - Муфта с торообразной оболочкой выпуклого профиля ГОСТ 50892-96.
Выбираем муфту с номинальным передаваемым моментом Т=80 Н·м
В результате выполнения курсового проекта разработан привод ленточного транспортера. Выполнена конструкторская документация привода:
- сборочный чертеж редуктора;
-рабочие чертежи деталей редуктора (цилиндрического зубчатого колеса тихоходного вала упругой втулочно-пальцевой муфты);
- сборочный чертеж приводного вала ленточного транспортера;
- чертеж общего вида привода ленточного транспортера;
- пояснительная записка и спецификация
Основные параметры привода:
- двигатель трехфазный асинхронный АИР 132М4960 (исполнение IM1081) мощностью 55 кВт;
- основное преобразование движения осуществляется редуктором; передаточное число ;
- вращающий момент с выходного вала редуктора на приводной вал передает упругая втулочно-пальцевая муфта.
Список использованных источников
Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин: учеб. Пособие для студ. высш. учеб. Заведений П.Ф.Дунаев О.П.Леликов. – 11-е изд. стер. – М.: Издательский центр «Академия» 2008. – 496 с.
Методические указания к выполнению домашнего задания по разделу ”Соединения”. под ред. Л.П. Варламовой. МГТУ им. Н.Э. Баумана 2003.
Атлас конструкций узлов и деталей машин: учеб. пособие под ред. О.А. Ряховского О.П. Леликова – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана 2009. – 400с. : ил.
Фомин М.В. Расчет опор с подшипниками качения: Справочно-методическое пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана 2001. 98 с. ил.
Приложение А –результат расчета привода на ЭВМ
Приложение Б –результат расчета зубчатой передачи на ЭВМ
Приложение В – расчет посадки с натягом тихоходного колеса на вал в пакете MathCad 15
Приложение Г – расчет подшипников тихоходного вала на заданный ресурс в пакете MathCad 15