Курсовой проект. Привод цепного транспортера. Проектирование коническо-цилиндрического редуктора

Содержание

Наименование раздела

Техническое задание

Введение

1. Кинематические расчеты

1.1 Подбор электродвигателя

1.2 Определение передаточного отношения привода

1.3 Определение частоты вращения и вращающих моментов на валах привода

2. Анализ результатов расчета на ЭВМ

3. Эскизное проектирование

3.1 Предварительный расчет валов

3.2 Расстояние между деталями передач

3.3 Выбор типов подшипников

3.4 Порядок сборки, выполнение необходимых регулировочных работ

4. Конструирование зубчатых колес и шестерен

4.1 Цилиндрическое зубчатое колесо быстроходного вала

4.2 Цилиндрическое зубчатое колесо тихоходного вала

4.3 Валы-шестерни

5. Конструирование корпусных деталей и крышек подшипников

6. Расчет подшипников

6.1 Расчет подшипников на быстроходном валу

6.2 Расчет подшипников промежуточного вала

6.3 Расчет подшипников на тихоходном валу

6.4 Расчет подшипников на приводном валу

7. Расчет соединений

Расчет шпоночных соединений

8. Проверочный расчет валов на прочность и сопротивление усталости

8.1 Расчет тихоходного вала

8.2 Расчет быстроходного вала

9. Выбор способов смазывания и смазочных материалов

10. Расчет цепной передачи

11. Выбор и расчет муфты

12. Компановка приводного вала

13. Список использованной литературы

Приложения

Введение

Целью выполнения курсового проекта является проектирование привода цепного транспортера. Цепной транспортер- предназначены для транспортирования сыпучих и штучных грузов. Тяговым элементом служат цепи, грузонесущим - настилы, ковши, лотки, полки и т.п.

Наличие цепей в качестве тягового элемента ограничивает скорость их (обычно υ < 1 м/с), но позволяет иметь большую длину транспортирования при значительной производительности.

Основными преимуществами цепных транспортеров по сравнению с ленточными являются возможность перемещения горячих, пылящих, крупнокусковых грузов при больших углах наклона трассы или даже в вертикальном направлении, работа в более тяжелых условиях.

Вращательное движение от электродвигателя через муфту передается на быстроходный вал редуктора. Кроме передачи вращательного движения муфта также компенсирует несоосность вала двигателя и быстроходного вала редуктора. В качестве электродвигателя широкое применение получили асинхронные двигатели. В этих двигателях значительное изменение нагрузки вызывает несущественное изменение частоты вращения ротора.

Составными частями привода являются электродвигатель, зубчатый двухступенчатый редуктор, упругая муфта на быстроходном валу и предохранительная муфта со звездочкой на тихоходном валу, приводной вал со звездочкой.

Устройство привода следующее: вращающий момент передается с электродвигателя на входной вал редуктора через упругую муфту ; с выходного вала редуктора через предохранительную муфту на приводной вал. Звездочка, закрепленная на валу, перемещает цепь , на которую укладывают груз.

Звездочки тяговые установлены на приводном валу и приводят в движение цепи по ГОСТ 58881.

Требуется выполнить необходимые расчеты, выбрать наилучшее параметры схемы и разработать конструкторскую документацию, предназначенную для изготовления привода:

Чертеж общего вида;

Сборочный чертеж редуктора;

Рабочие чертежи деталей редуктора;

Чертеж общего вида муфты;

Чертеж общего вида приводного вала;

Расчетно-пояснительная записка;

Спецификации.

Анализ результатов расчета на ЭВМ

При конструировании должны быть выбраны оптимальные параметры изделия, наилучшим образом удовлетворяющие различным, часто противоречивым требованиям: наименьшим массе, габаритам, стоимости; наибольшему КПД; требуемой жесткости, надежности.

Применение ЭВМ для расчетов передач позволяет произвести расчеты с перебором значений наиболее значимых параметров: способа термической обработки или применяемых материалов (допускаемых напряжений) и др. Необходимо выбрать оптимальный вариант.

В пакете прикладных программ ПДМ – проектирование деталей машин – расчет производят в два этапа. На первом этапе отыскивают возможные проектные решения и определяют основные показатели качества, необходимые для выбора рационального варианта: массу механизма, межосевое расстояние, материал венца колеса, коэффициент полезного действия. Анализируя результаты расчета, выбирают рациональный вариант.

На втором этапе для выбранного варианта получают все расчетные параметры, требуемые для выпуска чертежей, а также силы в зацеплении, необходимые для расчета валов и выбора подшипников.

Расчет зубчатых передач производят для нескольких сочетаний твердостей рабочих поверхностей зубьев шестерни и колеса, соответствующих способу термической обработки: I – улучшение шестерни и улучшение колеса; II – закалка ТВЧ шестерни и улучшение колеса; III – цементация шестерни и колеса.

В качестве критерия оптимальности наиболее часто принимают массу изделия. Масса характеризуют материалоемкость, она тесно связана с габаритами и трудоемкостью изготовления, а стоимость материала составляет значительную часть стоимости машины.

Выбор варианта выполняют с учетом следующих общих ограничений:

- возможности конструктивного решения выбранного варианта;

- дефицитности материалов;

- технологических возможностей производства (наличие соответствующего оборудования для зубонарезания; при высокой твердости материала колес необходимы отделочные операции: шлифование, притирка поверхностей зубьев);

- соразмерности узлов и деталей привода (электродвигателя, редуктора, ременной или цепной передачи, приводного вала и др.).

Под конструктивными ограничениями понимают прежде всего возможность изготовления зубьев шестерни и обеспечение необходимой прочности и жесткости быстроходного вала, возможность размещения в корпусе редуктора подшипников валов быстроходной ступени. Чем больше передаточное число редуктора и выше поверхностная твердость зубьев, тем труднее удовлетворить конструктивным ограничениям.

Анализируя предложенные варианты можно сделать заключение: Первые 3 варианта не подходят, так как имеют маленькую твердость и большое межосевое расстояние. Варианты с 7-9 тоже не подходят, так как твердость зубьев большая , обработать такие колеса и шестерни сложно, к тому же маленькое межосевое расстояние. Следовательно , проведя анализ всех параметров я выбрал вариант 5 так как в этом варианте размеры зубчатых колес максимально близки.

Все рассчитанные параметры приведены в приложении 1

Проектирование редуктора

3.1 Определение диаметров валов (см [Дунаев Леликов], c 45)

Проведем предварительный расчет значений диаметров различных участков валов.

В качестве опор для всех валов используются роликовые подшипники

3.3 Выбор типа подшипников и схема расположения

Для опор валов цилиндрических прямозубых и косозубых колес редукторов и коробок передач применяют чаще всего шариковые радиальные подшипники. Первоначально мы назначаем подшипники легкой серии. Если при последующем расчете грузоподъемность окажется недостаточной, то примем подшипники средней серии. При чрезмерно больших размерах шариковых подшипников в качестве опор валов цилиндрических колес применяют подшипники конические роликовые. Конические и червячные колеса должны быть точно и жестко зафиксированы в осевом направлении. Шариковые радиальные подшипники характеризует малая осевая жесткость. Поэтому в силовых передачах для опор валов конических и червячных колес применяют конические роликовые подшипники, характеризуемые большой осевой жесткостью. Первоначально выбирают легкую серию.

Для большей унификации все подшипники будут конические роликовые.

Существует 2 схемы установки подшипников: «враспор» и «врастяжку».

Схема установки подшипников «враспор» конструктивно наиболее проста. Ее широко применяют при относительно коротких валах. При установке в опорах радиальных шариковых подшипников отношение l/d ≈ 8…10.

При установке вала по схеме «врастяжку», расстояние между подшипниками может быть несколько больше, чем в схеме «враспор»: для подшипников шариковых радиальных l/d ≈ 10…12, шариковых радиально-упорных l/d < 10, конических роликовых l/d < 8.

На основании приведенных данных для быстроходного вала выбираем роликовые конические радиально-упорные подшипники, схема установки подшипников – «врастяжку»; для промежуточного вала выбираем роликовые конические радиально-упорные подшипники, схема установки подшипников – «враспор»; для выходного вала выбираем роликовые конические радиально-упорные подшипники, схема установки – «враспор»; для приводного вала выбираем шариковые двухрядные сферические подшипники.

3.4 Порядок сборки, выполнение необходимых регулировочных работ

При сборке конической передачи регулируют сначала подшипники, а затем зацепление. Регулирование осевого зазора в радиально-упорных подшипниках осуществляют осевым перемещением по валу с помощью круглой шлицевой гайки внутреннего кольца подшипника. После регулирования гайку стопорят многолапчатой шайбой.

При регулировании зацепления вал-шестерню перемещают в осевом направлении путём изменения толщины набора тонких прокладок между корпусом редуктора и фланцем стакана.

На промежуточном валу помимо регулировки подшипников необходимо также выполнять регулирование конического зацепления, которое выполняют осевым перемещением всего собранного комплекта. Регулирование подшипников и зацепление осуществляется с помощью набора тонких металлических прокладок, устанавливаемых под фланцы привертных крышек. Для перемещения вала прокладки под крышками подшипников переставляют с одной стороны корпуса на другую, причём суммарная толщина их должна оставаться неизменной.

Необходимый осевой зазор в подшипниках на тихоходном валу обеспечивают так же с помощью набора регулировочных прокладок.

Валы-шестерни

Возможны два конструктивных исполнения шестерен зубчатых передач: за одно целое с валом (вал-шестерня) и отдельно от него (насадная шестерня). Качество (жесткость, точность и т.д.) вала-шестерни оказывается выше, а стоимость изготовления ниже, чем вала и насадной шестерни, поэтому большинство шестерней редукторов выполняют за одно целое с валом. Насадные шестерни применяют, например, в тех случаях, когда это обусловлено геометрией.

Вследствие геометрических особенностей, изготавливаем шестерни цилиндрической и конической передач за одно целое с валом.

Выбор способов смазывания и смазочных материалов

Для смазывания передач применяется картерная система. В корпус редуктора заливают масло так, чтобы венцы колес были в него погружены. Колеса при вращении увлекают масло, разбрызгивая его внутри корпуса. Масло попадает на внутренние стенки корпуса, откуда стекает в нижнюю его часть. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, которая покрывает поверхность расположенных внутри корпуса деталей.

При V<1м/с в масло должны быть погружены колеса обеих ступеней передачи.

Подшипники смазывают тем же маслом, что и детали передач.

При картерном смазывании передач подшипники смазывают брызгами масла. Вследствие вращения колес брызгами масла покрыты всё детали передач и внутренние поверхности стенок корпуса. Стекающее с колес, валов и со стенок корпуса масло попадает в подшипник.

Доступ масла к подшипникам быстроходного вала затруднён. Поэтому для их смазки используется консистентная смазка ЦИАТИМ221 ГОСТ 943380, которая закладывается в полость между подшипниками, перед их установкой. С внутренней стороны подшипник закрывают маслосбрасывающим кольцом.

Для замены масла в корпусе предусмотрена пробка с метрической резьбой. Для наблюдения за уровнем масла так же установлена пробка с метрической резьбой.

Выбор типа масла.

Рекомендуемая кинематическая вязкость для зубчатых передач по окружной скорости до 2 м/с при температуре 61°С – 75 мм2с. По таблице выбираем масло И-Г-А 68 ГОСТ 20799-86

Расчет цепной передачи

Движение редуктора на приводной вал выполняется с помощью цепной передачи. Расчет выполняется на ЭВМ см Приложение 1.

Выбор и расчет муфты (см [Дунаев Леликов], c 360)

Нередко от муфты требуется определенный комплекс свойств, например, ограничение передаваемой нагрузки при несоосно расположенных валах. В качестве предохранительной муфты выбираем муфту с разрушающимися элементами. Муфты такого типа отличают компактность и высокая точность срабатывания. Выбираем такую муфту так как перегрузки носят случайный характер т.е. аварийные случаи. (Для частых перегрузок используется фрикционная муфта).

В случае перегрузки выйдет из строя не конвейер а привод.

Поэтому максимально близко к месту перегрузки располагаем предохранительную муфту. В моем случае лучше совместить ее с ведомой звездочкой.

Компановка приводного вала

Диаметр концевого участка приводного вала принят Ø65 мм, цилиндрическим. Посадочный диаметр подшипников, как и для тихоходного вала, примем Ø75 мм. Поскольку приводной вал весьма длинный, прогибы неизбежны и необходимо использовать сферические подшипники, которые способны работать даже при значительных перекосах колец. Выбраны сферические двухрядные подшипники с обозначением 1215 по ГОСТ 2842890.

Чтобы излишне не усложнять конструкцию, корпусы подшипников выбраны стандартные (ШМ 110 по ГОСТ 1321880). Крышки спроектированы сходным образом с крышками подшипников в редукторе, но с учетом особого способа закрепления, свойственного корпусу подшипников (длинный винт и гайка). Крышки становятся в корпус.

Тяговые звездочки выполнены сварными. Звездочка соединена с валом.