Расчет и проектирование привода валкового конвейера - курсовой

Введение

Машиностроению принадлежит ведущая роль среди других отраслей экономики, так как основные производственные процессы выполняют машины. Поэтому и технический уровень многих отраслей в значительной мере определяет уровень развития машиностроения.

Повышение эксплуатационных и качественных показателей, сокращение времени разработки и внедрения новых машин, повышение их надежности и долговечности – основные задачи конструкторов-машиностроителей. Основы проектирования не менее важны и для инженератехнолога, так же как и основы технологии для инженера-конструктора. Одним из направлений решения этих задач является совершенствование конструкторской подготовки.

Машины в зависимости от сложности и габаритных размеров разделяются на некоторое количество частей, которые состоят из отдельных деталей – изделий, изготовленных из однородного по наименованию и марке материала, без применения сборочных операций. Различают детали машин общего и специального назначения. К деталям общего назначения относятся: заклепки, болты гайки, валы, оси, колеса зубчатые и фрикционные, шкивы, звездочки, муфты, подшипники, пружины, корпуса и многие другие. В самых различных машинах такие детали одного типа выполняют одинаковые функции, что позволяет выделить их изучение в самостоятельную область науки – детали машин. Детали специального назначения, например поршень, клапан, шпиндель, лемех, встречаются только в определенных видах машин. Из деталей образуют сборочные единицы – изделия, составные части которых подлежат соединению между собой на предприятии – изготовителе сборочными операциями.

Проект – это комплекс технических документов, относящихся к изделию, предназначенному для изготовления или модернизации, и содержащий чертежи, расчеты, описание с принципиальными обоснованиями, макеты и пр. В процессе проектирования инженер решает целый ряд сложных разнообразных задач. Для этого, конструктор должен уметь выполнять кинематические, силовые, прочностные и другие расчеты; из множество форм, которые можно придать детали, из множества материалов, обладающих многочисленными и разнообразными свойствами, он должен выбрать такие, которые позволяют наивыгоднейшим образом использовать эти свойства для повышения эффективности и надежности изделия.

Приводом называется устройство приводящее в движение машину или механизмы агрегатов и узлов.

Расчет передач редуктора

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

Применение программ на ЭВМ для расчетов передач расширяет объем используемой информации, позволяет произвести расчеты с перебором значений (варьированием) наиболее значимых параметров: способа термической обработки или применяемых материалов, распределении общим передаточным числом между ступенями и т.д.

Расчет ременной передачи

Для расчета ременной передач воспользуемся программой CLIN.EXE. Для упрощения конструкции редуктора примем максимальное число ремней равным 4.

Проанализировав результаты расчета выбираем рациональные варианты. В данном случае подходит 4-й вариант(межосевое расстояние 702мм), так как позволяет существенно снизить габариты привода.

Расчет цилиндрической тихоходной ступени

Расчет производится на ЭВМ при помощи программы СILPER.EXE. Исходными данными являются крутящий момент на валу колеса, частота вращения, требуемое передаточное число передачи, ресурс работы, циклограмма нагружения, минимальный и максимальный угол наклона зубьев. При расчете вводим также свойства материалов шестерни и колеса, всего 3 пары материалов для 3 вариантов передачи.

Из полученных вариантов выберем наиболее подходящий, выберем вариант 3, то есть марка стали для передачи с аw = 315мм 40ХН

Расчет цилиндрической быстроходной ступени

Расчет производится на ЭВМ при помощи программы СILPER.EXE. Исходными данными являются крутящий момент на валу колеса, частота вращения, требуемое передаточное число передачи, ресурс работы, циклограмма нагружения, минимальный и максимальный угол наклона зубьев. При расчете вводим также свойства материалов шестерни и колеса, всего 3 пары материалов для 3 вариантов передачи. И межосевое расстояние из тихоходной ступени.

Из полученных вариантов выберем наиболее подходящий, выберем вариант 3, то есть марка стали для передачи с аw = 315мм 40ХН

Проверочные расчёты валов на статическую и усталостную прочность

Основными нагрузками на валы являются силы от передач. Силы на валы передают через насаженные на них детали: зубчатые или червячные колеса, шкивы, полумуфты. При расчетах принимают, что насаженные на вал детали передают силы и моменты валу на середине своей ширины. Под действием постоянных по значению и направлению сил во вращающихся валах возникают напряжения, изменяющиеся по симметричному циклу.

Проверку статической прочности выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок (например, при пуске, разгоне, реверсировании, торможении, срабатывании предохранительного устройства).

Уточненные расчеты на сопротивление усталости отражают влияние разновидности цикла напряжений, статических и усталостных характеристик материала, размеров, формы и состояния поверхности.

Расчет валов производится на ЭВМ при помощи программы VAL.EXE. Подготовку данных для расчета проводят согласно методических указаний кафедры.

Подбор и проверка подшипников

По динамической грузоподъемности подшипники выбирают при частоте вращения . В ходе составления компоновочной схемы привода или редуктора подшипники уже были предварительно выбраны по диаметру вала. Поэтому приводимые расчеты сводятся к проверке выбранного подшипника и уточнению его типа, диаметра и серии по программе PODSCH.EXE Исходными данными для расчета подшипников являются: схема установки подшипников, потребный ресурс, коэффициент безопасности, температурный коэффициент, коэффициент вращения кольца, циклограмма нагрузки.

Проверочный расчет шпонок

В большинстве случаев в редукторах для крепления колес и муфт на валах применяют ненапряженные призматические шпонки. Наиболее часто применяют шпонки со скругленными торцами. Пазы на валах под такие шпонки выполняют пальцевыми фрезами. Наиболее опасной деформацией для шпонок и пазов является смятие от крутящего момента.

Смазка передач (способ, тип, объем)

Для уменьшения потерь мощности на трение, снижения интенсивности изнашивания трущихся поверхностей, их охлаждения и очистки от продуктов износа, а также для предохранения от заедания, задиров, коррозии должно быть обеспечено надежное смазывание трущихся поверхностей.

Для смазывания передач широко применяют картерную систему. В корпус редуктора или коробки передач 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 и воздухе, которая покрывает поверхность расположенных внутри корпуса деталей.

Для предотвращения вытекания масла через опоры валов применяются манжеты по ГОСТ875279. Их устанавливают в сквозных крышках подшипников входного и выходного валов. Поверхность вала под манжету закаляют, шлифуют и полируют.

Сборка редуктора

Сборка заключается в соединении всех узлов между собой посредством болтов. Подшипниковые гнезда закрываются закладными крышками, не требующими резьбовой фиксации. Корпус и крышка редуктора соединяются посредством болтов, стягивающих у бобышек и фланцев.

Перед соединением крышки с корпусом необходимо поверхность фланца корпуса покрыть тонким слоем герметика. После заливки масла проверить редуктор на герметичность.

Конструирование рамы (плиты)

Данные элементы являются опорными конструкциями и служат для связи в единое целое отдельных узлов машины или отдельных механизмов, в рассматриваемом случае – узлов привода. Они воспринимают и передают на фундамент действующие на машину нагрузки и обеспечивают правильность расположения узлов в процессе эксплуатации.

Кроме прочности, опорные конструкции должны обладать жесткостью, так как последняя определяет виброустойчивость машины.

При разработке конструкции плит или рам учитывают эксплуатационные, технологические и экономические требования, предъявляемые к машине.

Длину и ширину (L и B) уточняем по вычерченному контуру привода. Высоту плиты назначаем из условия достаточной жесткости на основе практики проектирования аналогичных конструкций: , где L – длина плиты; Округляем данные значения по ГОСТ 663669 по ряду Ra40. Н=220мм.

После вычисления Н подбираем ближайший больший размер швеллера (ГОСТ 824089).

Выбираем профиль

Под главным видом изображение вида сверху. На нем изображаем отверстия в лапах электродвигателя и редуктора , координаты их расположения, которые берем из каталога электродвигателей и из чертежа редуктора.