Расчет привода ленточного конвейера - полный проект

Содержание

Содержание

Введение

1. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЁТ ПРИВОДА

2. РАСЧЁТ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

2.1 Расчёт быстроходной ступени

2.2 Расчёт промежуточной ступени

2.3 Расчёт тихоходной ступени

3. КОМПОНОВКА РЕДУКТОРА

4. РАСЧЁТ ВАЛОВ

5. ПОДБОР И ПРОВЕРКА ПОДШИПНИКОВ

5.1 Быстроходного вала

5.2 1-го промежуточного вала

5.3 2-го промежуточного вала

5.4 Тихоходного вала

6. РАСЧЁТ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

7. ПОДБОР МУФТ

8. СМАЗКА РЕДУКТОРА

8.1 Смазка зубчатых колёс

8.2 Смазка подшипников

9. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЯТЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ

Список литературы

Введение

В современных условиях развития науки и техники становится актуальной задача всеобщей автоматизации и механизации производства. Это обеспечивается применением различных по конструкции электрических приводов технологического оборудования, основных и вспомогательных машин, механизмов и комплексов.

Электрический привод представляет собой сложный комплексный механизм, содержащий значительную долю сложных и ответственных деталей, поэтому проектирование любого привода должно сопровождаться тщательным анализом и проработкой на всех этапах: от формулирования технического задания, до разработки технологии его изготовления и сборки.

Целью курсового проектирования является создание конструкции привода ленточного конвейера, содержащего в своем составе трехступенчатый редуктор с раздвоенной промежуточной ступенью. Эффективная конструкция узлов, деталей, и, в целом привода, сущность и методы решения, поставленной перед конструктором оказывают наиболее весомое влияние на технологические, эксплуатационные, эргономические, эстетические и, конечно, функциональные характеристики изделия, а, следовательно, на его себестоимость.

Сегодня, когда конкурентный рынок вынуждает производителей переходить к наиболее качественным и дешевым продуктам, особенно важно оценить все аспекты проектирования, чтобы, еще на стадии его разработки, избежать неэффективного использования ресурсов.

Автор ставит своей целью проектирование надежной, качественной и технологичной конструкции привода ленточного конвейера, чтобы на конкретном примере применить полученные знания и навыки в ходе изучения общенаучных и технических дисциплин, а также понять как конкретные элементы конструкции деталей машин влияет на весь жизненный цикл изделия, его качество и конкурентоспособность.

Кинематический и силовой расчет привода

1.1 Определяем необходимую мощность привода (кВт) по формуле (1.18) [1]:

Расчет зубчатых передач

2.1 Расчет быстроходной ступени

Производим расчет косозубой цилиндрической передачи со следующими исходными данными (см. таблицу 1): крутящий момент на колесе Т2= 16,81 Н·м; частота вращения колеса n2=711 мин1; передаточное число U=4,01; нагрузка умеренная с кратковременными перегрузками.

2.1.1 Из таблицы 3.1 [1] выбираем материал зубчатых колес сталь 40ХН ГОСТ 454371 с сочетанием термообработки: шестерня – закалка 45…50 HRC; колесо – улучшение 269…302 HB, σт=750 МПа.

Компоновка редуктора

Для проведения дальнейших расчетов валов и подшипников редуктора производим первый вариант его компоновки. По мере расчета деталей и выбора их конструктивных форм первоначальная компоновка может уточняться.

Компоновку редуктора производим согласно рекомендациям, изложенным в [1, с. 80,81].

Принимаем величину зазора а между внутренними поверхностями корпуса редуктора и вращающимися зубчатыми колесами в соответствии с рекомендациями [1, с.80] а=10 мм.

Рекомендуемое расстояние между дном корпуса редуктора и поверхностью зубчатых колес bo>4a. Принимаем bo=41 мм.

Рекомендуемый зазор между торцом шестерни и внутренней поверхностью корпуса е1=(1…1,2)а. Принимаем е1=11 мм.

Рекомендуемое расстояние от торца подшипника до внутренний поверхности корпуса редуктора, при условии отсутствия маслозащитного и маслоудерживающего колец е=3…5 мм. Принимаем е1=4 мм.

Компоновочный чертеж выполняем в масштабе 1:2 согласно образцу, представленному на рис. 3.17 [1].

Расчет валов

4.1 Расчет быстроходного вала

4.1.1 Из таблицы 4.2 выбираем материал для создания вала: Сталь 45Х ГОСТ 454371,

5. Подбор и проверка подшипников

5.1 Быстроходного вала

Выбираем радиально-упорный шариковый однорядный подшипник лёгкой серии 36204 ГОСТ 83175, т.к. частота вращения вала более . Параметры и характеристики: d=25 мм; D=52 мм; В=15 мм; r=2,5; t=1,6.

1-го промежуточного вала

Выбираем радиально-упорный шариковый однорядный подшипник лёгкой серии 36206 ГОСТ 83175. Параметры и характеристики: d=20 мм; D=47 мм; В= 14 мм; r=1,5; t=2.

5.3 2-го промежуточного вала

Выбираем радиальный шариковый однорядный подшипник лёгкой серии 210 ГОСТ 833875 . Параметры и характеристики: d=25 мм; D=52 мм; В=15 мм; r=2,5; t=1,6.

Тихоходного вала

Выбираем радиальный шариковый однорядный подшипник лёгкой серии 213 ГОСТ 833875. Параметры и характеристики: d=65 мм; D=120 мм; В=23 мм; r=2,5; t=5.

Произведем проверку правильности подбора радиальных шариковых однорядных подшипников качения при следующих данных: радиальная нагрузка на подшипник I (левая опора А) Fr1= 5548,73 Н; радиальная нагрузка на подшипник II (правая опора В) Fr2= 8966 Н; осевая нагрузка – отсутствует, частота вращения вала – 36 мин1; внутренний диаметр подшипника d=65 мм; изменчивость нагрузки за весь срок работы подшипника представлена на графике (см. п. 2.1).

Нагрузка подшипников с умеренными толчками до 150% от номинальных, рабочая температура не превышает 100оС.

На основании рекомендаций [1, с. 132] выбираем подшипники легкой серии № 213 по ГОСТ 833875, у которого динамическая грузоподъемность Cr=69400 Н, статическая радиальная грузоподъемность Cоr=45900 Н.

5.4.1 Коэффициент вращения при вращении внутреннего кольца подшипника V=1 [1, с. 135]; коэффициент безопасности определяем по таблице 5.8 [1], для умеренных толчков с кратковременными перегрузками до 150% Кб= 1,4; температурный коэффициент Кт =1 при tраб≤100oC.

Расчет шпоночных соединений

Проверяем выбранную шпонку по напряжениям смятия.

7. Подбор муфт

Для соединения вала электродвигателя с быстроходным валом редуктора подбираем втулочнопальцевую муфту МУВП со следующими параметрами: d=25 мм, D=120 мм; полумуфта 1-ого исполнения: L=125 мм, l=60 мм, , , В=4мм.

Для соединения приводного вала с тихоходным валом редуктора подбираем втулочнопальцевую муфту МУВП со следующими параметрами: d=60мм, D=220мм; полумуфта 2-ого исполнения: L=226мм, l=140мм, , , В=6мм.

Смазка редуктора

8.1 Смазка зубчатых колес

Смазка зубчатых колес и подшипников редуктора существенно уменьшает потери на трение, предотвращает повышенный износ и нагрев деталей, предохраняет их от коррозии, а также несколько уменьшает шум при работе. Снижение потерь на трение повышает КПД редуктора.

Применяем для зубчатых колес редуктора картерное смазывание, при котором зубчатые колеса окунаются в масляную ванну, залитую внутрь корпуса. Это смазывание применимо при окружных скоростях в зацеплении до 12 м/с.

Смазка зубчатых колес редуктора осуществляется с применением жидкого смазочного материала – индустриального масла.

Согласно рекомендациям, изложенным в [1, с. 230] для контактных напряжений σн до 600 МПа и окружных скоростях зубчатых колес до 5м/с рекомендуемая кинематическая вязкость масла должна быть (28…33)·106 м2/с при температуре t=50oC. Этим требованиям удовлетворяет индустриальное масло И30А по ГОСТ 2079988, для которого кинематическая вязкость составляет 28·106 м2/с.

Контроль уровня масла, находящегося в корпусе редуктора производится с помощью жезлового маслоуказателя.

8.2 Смазка подшипников

Смазка подшипников качения, согласно рекомендациям, изложенным в [1, с. 234], осуществляется с применением пластичного смазочного материала – Литол24 ТУ2-053-1747-85. Пластичные смазочные материалы применяются с целью уменьшения расхода смазки, повышения герметизации и облегчения обслуживания подшипниковых узлов.

Для защиты подшипников быстроходного вала от вымывания пластичной смазки, струями и брызгами масла из картера редуктора, применяем маслоотражающие кольца.

Экономическое обоснование принятых конструктивных решений

При проектировании любой машины или механизма особое внимание следует уделять экономическому аспекту – стоимости готового изделия. В условиях современной рыночной экономики важнейшим критерием осуществления любого проекта является его конкурентоспособность. Однако, она должна достигаться не только путем удешевления конструкции машины, механизма, но и обеспечением его качественной и бесперебойной работы на протяжении всего срока эксплуатации изделия.

Поэтому, при детальной проработке и оценки всего жизненного цикла изделия, начиная от проектирования, и кончая его утилизацией необходимо учитывать важнейшие экономические факторы, а также использовать передовой отечественный и зарубежный опыт.

Большую роль при проектировании узла или машины играет серийность ее выпуска. В зависимости от этого параметра могут претерпевать существенные изменения конструкция самой машины, а также ее деталей и узлов.

Объектом курсового проектирования является привод ленточного конвейера, включающий в себя трехфазный электрический двигатель с короткозамкнутым ротором, трехступенчатый редуктор, а также соединительные элементы – муфты с упругой связью.

Необходимость применения редуктора в приводе продиктована следующими соображениями:

1) регулирование частоты вращения применяемого электродвигателя, чаще всего, экономически нецелесообразно, т.к. за пределами узкого и фиксированного номинального диапазона синхронных частот вращения К.П.Д. двигателя существенно (в разы) уменьшается;

2) Масса и стоимость электродвигателя при одинаковой номинальной мощности с увеличением частот вращения – уменьшается, поэтому применение электродвигателя с синхронной частотой вращения n=3000 мин-1 у сочетвниии с трехступенчатым редуктором, понижающим угловую скорость, вместо электродвигателя с малой частотой вращения без редуктора экономически целесообразно.

Разбивка передаточного числа редуктора по ступеням с использованием технически обоснованных норм и методик приводит к минимизации его массы, и как следствие, уменьшению металлоемкости и конечной стоимости.

В аспекте выбора машиностроительного материала следует уделять внимание недорогим и широкораспространенным материалам: для корпуса редуктором целесообразно применять чугун, для валов и зубчатых колес – углеродистую конструкционную или низколегированную стали, механические свойства которых, при необходимости, можно повысить применением соответствующей термообработки. При конструировании форм зубчатых колес, валов и других деталей должны использоваться приемы, снижающие материалоемкость этих деталей. Однако, необходимо применять максимально технологичную их конструкцию для условий, диктуемых современным производством. При проектировании редуктора необходимо применять максимально большое число унифицированных и стандартизированных деталей, т.к. это приводит к существенному удешевлению конструкции вцелом, за счет крупносерийного и массового характера их производства.

Применение соответствующих средств смазки передач и узлов редуктора, повышающих отвод и равномерное распределения тепла и снижение трения; защиты его от коррозии (путем окраски корпуса); применение качественных уплотняющих материалов приводит к повышению его долговечности.

Однако, при проектировании редуктора выявлен и ряд конструктивных недостатков: применение на тихоходной передачи зубчатых колес большого модуля приводит к усложнению и удорожанию процесса их производства; неоптимальная процедура разбивки передаточного отношения редуктора по ступеням привела к повышению его габаритных размеров металлоемкости (особенно на тихоходной передаче); применение валов с большим запасом по усталостной прочности также приводит к неэффективному расходованию металла.

Превышение запаса по усталостной прочности характерно, в основном, для быстроходного вала, в меньшей степени - для тихоходного, в минимальной степени – для промежуточных валов. Это объясняется тем, что размеры входных и выходных валов обязательно должны согласовываться с установленными ГОСТом на соответствующие типы муфт. Тем самым, возникает необходимость увеличения диаметральных размеров валов, и, как следствие, высокая их металлоемкость и большие коэффициенты запаса.

Все перечисленные выше недостатки объясняются отсутствием практического опыта при проектировании в области проектирования подобных машин и будут непременно учтены в дальнейшей учебной и производственной деятельности.

Список литературы

1. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. Пособие/ В.Д. Соловьев, В.И. Фатеев. – Тула: Изд-во ТулГУ, 2002. – 338с.

2. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. Пособие/ А.Е. Шейнблит – М.: Высш. шк., 1991. – 432 с.: ил.