Министерство образования Российской Федерации

МОСКОВСКИЙ

Ордена Ленина, Ордена Октябрьской Революции

и Ордена Трудового Красного Знамени

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Н. Э. Баумана


Факультет «Энергомашиностроение»


Кафедра «Детали машин»












ПРИВОД ЦЕПНОГО КОНВЕЙЕРА


Пояснительная записка


ДМ 08-02.00.00 ПЗ












Студент ____________________ (Зафаров Р.Р.)Группа Э4-63


Руководитель проекта ____________________ (Смелянская Л.И.)












Москва, 2012 г.

Оглавление


Техническое задание 2

1. Кинематический расчет привода 4

1.1. Подбор электродвигателя 4

1.2. Определение частоты вращения и вращающего момента на тихоходном валу

редуктора 5

1.3. Расчет параметров передачи на ЭВМ 5

2. Проектирование редуктора 6

2.1. Эскизное проектирование 6

2.2. Техническое проектирование 8

2.3. Расчет подшипников 11

2.4. Расчет шпоночных соединений 11

2.5. Расчет шлицевого соединения 13

2.6. Расчет соединения с натягом 14

3. Расчет валов на статическую прочность и сопротивление усталости 14

4. Проектирование муфты 15

4.1. Выбор муфты 15

5. Выбор смазочных материалов 15

5.1. Смазывание передач 15

5.2. Смазывание подшипников 16

6. Проектирование звездочки цепной передачи 16

Заключение 18

Список использованной литературы 18

Приложения 19



Техническое задание.


Целью выполнения курсового проекта является спроектировать привод цепного конвейера.

Цепной конвейер – машина непрерывного транспорта для горизонтального перемещения (в сравнении с ленточным) относительно тяжелых грузов, с высокой температурой (например, деталей машин). Устанавливается в отапливаемых помещениях.

Проектируемый привод цепного конвейера состоит из асинхронного электродвигателя, цилиндрического одноступенчатого редуктора, соединяющей их упругой муфты, цепной передачи с предохранительным устройством, а также из приводного вала с двумя звездочками для тяговой цепи по ГОСТ 588-81.

Составными частями привода являются асинхронный электродвигатель, цепная передача с предохранительной муфтой, одноступенчатый цилиндрический редуктор, упругая муфта, приводной вал.

Устройство привода следующее: Вращающий момент передается с электродвигателя на редуктор через упругую муфту; с выходного вала редуктора через цепную передачу на приводной вал.

Требуется выполнить необходимы расчеты, выбрать наилучшие параметры схемы и разработать конструктивную документацию, предназначенную для изготовления привода:

- чертеж общего вида редуктора (на стадии эскизного проекта);

- сборочные чертежи редуктора (на стадии технического проекта);

- сборочный чертеж ведомой сзвездочки с предохранительной муфтой;

- сборочный чертеж привода;

- расчетно-пояснительную записку и спецификации.





























1.Кинематический расчет.

Для проектирования цепного конвейера, прежде всего, необходимо выбрать электродвигатель. Для этого определим мощность, потребляемую движущим устройством, оценим КПД отдельных звеньев кинематической цепи. Далее уточним передаточное отношение редуктора, подсчитаем вращающие моменты на валах привода. Таким образом, определим исходные данные для расчета передачи.

1.1.Подбор электродвигателя.

Для выбора электродвигателя определяют требуемую его мощность и частоту вращения приводного вала редуктора:

Потребляемую мощность (кВт) привода (мощность на выходе) находим по формуле:

, где

- окружная сила, кН;

- скорость цепи конвейера;

Требуемая мощность электродвигателя:

- общий КПД привода;

- КПД муфты

- КПД зацепления

- КПД цепной передачи

- КПД опор приводного вала

Принимаем двигатель 9.5 кВт.








Частота вращения вала электродвигателя:

Предварительно вычисляем частоту вращения приводного вала:

Выбираем электродвигатель: АИР160S6 IM1081, мощность, частота вращения электродвигателя

1.2 Определение вращающих моментов на валу привода и передаточного числа редуктора.

Передаточное число для цепной передачи:


Определение вращающих моментов на валу привода:

Определим момент на приводном валу:

Тогда на выходном валу редуктора для цепной передачи:

Полученные величины используются для расчета передачи на ЭВМ.


1.3. Расчет параметров передачи на ЭВМ.


Для расчета одноступенчатого зубчатого редуктора на ЭВМ подготовим следующие данные:


Вращающий момент на тихоходном валу (Нм) 478,63

Частота вращения тихоходного вала (об/мин) 182,4

Ресурс (час) 12000

Режим нагружения II

Передаточное отношение механизма 5,3

Коэффициент ширины венца 0,4

Степень точности передачи 8

Коэфф. запаса по изгиб. прочности 2,2

Максимально допускаемое число зубьев шестерни 15


Для выбранной конфигурации компьютер проводит полный расчет зубчатой передачи, результатом которого является таблица (распечатка программы приведена в

приложении).


2. Проектирование редуктора.

2.1. Эскизное проектирование


Первым этапом конструирования является разработка эскизного проекта. При эскизном проектировании определяют расположение деталей передач, расстояние между ними, ориентировочные диаметры и длины ступеней валов, выбирают типы подшипников и схемы их установки


Диаметры и длины быстроходного вала (с цилиндрическим концом)


Предварительные значения диаметров и длин (см. рис. 2.1) различных участков быстроходного вала определяют по формулам


Рис 2.1

Принимаем d=40.





, значит берем короткий конец вала

Координату r фаски подшипника и высоту заплечика принимают в зависимости от диаметра концевого участка вала.


Диаметры и длины тихоходного вала (с цилиндрическим концом)


Предварительные значения диаметров и длин (см. рис. 2.2) различных участков тихоходного вала определяют по формулам


Рис. 2.2








Координату r фаски подшипника и высоту заплечика принимают в зависимости от диаметра концевого участка вала.


Выбор типа подшипника

Для опор валов цилиндрических косозубых передач рекомендуют применять шариковые радиально-упорные подшипники. Будем использовать такие для тихоходного и быстроходного валов.

Схема установки подшипников


Для тихоходного вала используем схему враспор. В схеме враспор (см. рис. 2.3) каждый подшипник фиксирует вал в одном осевом направлении. Схема враспор наиболее проста и технологична.


Рис. 2.3


Схема применяется, если опоры расположены в одном корпусе и вал относительно короткий. Вал считается относительно коротким при


где l – расстояние между точками приложения радиальных реакций в опорах;

d – внутренний диаметр подшипника.

Значит схема враспор подходит для тихоходного и быстроходного вала.



2.2. Техническое проектирование


Корпус редуктора


Корпусная деталь состоит из стенок, рёбер, фланцев и других элементов, соединенных в единое целое. При конструировании литой корпусной детали стенки следует по возможности выполнять одной толщины. Толщину стенок литых деталей стремятся уменьшить до величины, определяемой условиями хорошего заполнения формы жидким металлом. 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



Крепление крышки редуктора к корпусу

Для соединения крышки с корпусом предпочтительнее используют винты с цилиндрической головкой и шестигранным углублением «под ключ» (см. рис. 2.6)



Рис. 2.6

Диаметр винтов крепления крышки с корпусом принимают в зависимости от вращающего момента на выходном валу редуктора



Берем винты М10 по ГОСТ 11738-84.


При сборке редуктора во время затяжки винтов, соединяющих корпус с крышкой, возможно некоторое смещение крышки относительно корпуса, что вызовет деформирование наружных колец подшипников, имеющих малую жесткость. Кроме того, торцы приливов у подшипниковых гнезд на крышке редуктора и корпусе могут не совпасть, что повлечет перекос крышек подшипников и наружных колец самих подшипников. Следовательно, 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 (см. рис. 2.7)





Диаметр штифта и толщину корпуса в месте стыка верхней и нижней крышек принимают в зависимости от диаметра винтов крепления крышки с корпусом



Берем штифты 6x40 ГОСТ 9464-79.


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 (см рис. 2.8)


Рис. 2.7


Диаметр винта крепления редуктора к плите (раме)


, принимаем


где d – диаметр винта крепления крышки и корпуса редуктора


Высота ниши

Другие величины:


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 в его верхних точках делают отдушины.

Сделаем отдушину в виде отверстия в пробке на крышке люка, т.к. это исполнение является наиболее простым и технологичным.


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 и внутренним шестигранником, т.к. коническая резьба создает герметичное соединение, и пробки с этой резьбой не требуют дополнительного уплотнения (см. рис. 2.11)


Рис. 2.11

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. На дне корпуса, у самого отверстия предусматривают местное углубление во избежание поломки режущего инструмента.


2.3. Расчет подшипников.

Для тихоходного вала подходят подшипники серии 210

Для быстроходного подходят серии 109

(необходимые расчеты проведены в среде Mathcad, см приложения)


2.4. Расчет шпоночных соединений

Для передачи вращающего момента чаще всего применяют призматические шпонки. Призматические шпонки имеют прямоугольное сечение; концы скругленные или плоские (см. рис. 2.14). Размеры поперечного сечения и длину шпонки выбираем в зависимости от диаметра вала по табл. 24.29 [1, стр. 476]. Допускаемые напряжения смятия [σ]см принимаем по табл. 20 [4, Т1, стр. 75]


Рис 2.14


Расчёт рабочей длины шпонки

Расчет длины шпонки


Шпонка для ступицы тяговых звездочек

Минимально возможная длина шпонки 63(см. атлас) поэтому принимаем



Шпонка для ступицы упругой муфты(возьмем меньшую из двух)

Минимально возможная шпонка длиной 63 мм принимаем



Значит стандартная шпонка, стоящая на конце вала электродвигателя тоже подходит.


Шпонка для ступицы ведущей звездочки.



Принимаем шпонку для конца вала длиной










2.5. Расчет шлицевых соединений

Шлицевые соединения, в сравнении со шпоночными, выдерживают большие напряжения на смятие за счет увеличенной площади контакта, но более сложны в изготовлении. В нашем случае его целесообразно применять для соединения предохранительной муфты с валом, чтобы обеспечить компактность изделия.

Принимаем длину


2.6. Расчет соединения с натягом.

Соединения с натягом обеспечивает наилучшую усталостную прочность вала, поэтому их рекомендуется использовать в неразъемных соединениях.


Из расчетов (см приложение) подходит посадка H7/t6. Она является предпочтительной для соединений с натягом в системе отверстия.


3. Расчет валов на статическую прочность и сопротивление усталости.


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


Вал изготовлен из стали 45 со следующими характеристиками статической и усталостной прочности: предел текучести = 650 МПа; = 390 МПа; временное сопротивление = 900 МПа; предел выносливости при изгибе = 410 МПа; предел выносливости при кручении = 230 МПа; коэффициент чувствительности к асимметрии цикла нагружения


Минимально допустимые коэффициенты запаса прочности по пределу текучести и сопротивлению усталости соответственно:

(расчеты выполнены в среде Mathcad см. приложение)

4. Проектирование муфты


4.1. Выбор муфты


Для соединения быстроходного вала и вала электродвигателя применим упругую муфту с торообразной оболочкой (рис. 4.1). Принимаем муфту: Муфта 2П-315-48-2-40-4 ГОСТ 50892-96.



Рис. 4.1


5. Выбор смазочных материалов

5.1. Смазывание передач

При применении картерной системы смазывания 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. Картерное смазывание применяют при окружной скорости зубчатых колес от 0,3 до 12,5 м/с


Выбор смазочного материала основан на опыте эксплуатации машин


Так как окружная скорость меньше , то возможно применение картерной смазки. Преимущественное применение имеют масла. Определим требуемую вязкость масла по окружной скорости и контактным напряжениям колес по табл. 11.1 : Выбираем масло И-Г-А-46 ГОСТ 20799-88.

Определим приближенно необходимый максимальный объем масла:

где длина внутренней полости корпуса редуктора, ширина внутренней полости корпуса редуктора, высота уровня масла в редукторе,

Для наблюдения за уровнем масла в корпусе установлена пробка с цилиндрической резьбой. В крышке корпуса предусмотрен люк для заливки масла, прикрепляемый на 6 установочных винтах.



5.2. 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


Во избежание попадания в подшипник продуктов износа передач, а также излишнего полива маслом подшипники защищают маслоотражателями



Смазывание подшипников приводного вала осуществляем закладыванием пластичной смазки Литол-24 ГОСТ 21150-87

6. Проектирование звездочек цепной передачи


Производиться расчет параметров звездочки с шагом Р = 25.4 мм и числом зубьев z = 25.

Для определения параметров звездочки используем следующие данные:

Вращающий момент на ведущей звездочке, Н∙м 478.63

Частота вращения ведущей звездочки, об/мин 182,34

Передаточное отношение механизма 2.07

Межосевое расстояние, мм 500

В результате исходных данных получаем 3 варианта, выбираем 3ий вариант, так как ему соответствуют наименьшие габариты. Выбрали вариант со следующими данными:

Число рядов цепи 3

Диаметр выступов ведомой звездочки, мм 432,61

Ширина зубчатого венца, мм 72,7

Масса цепи, кг 15,2

Результаты расчета звездочки на ЭВМ представлены в приложении 4.

Расчет геометрических параметров ведущей звездочки:

Делительный диаметр: = 202,66

Диаметр окружности выступов:

Диаметр окружности впадин:

Диаметр обода:

Ширина зуба трехрядной звездочки:

Фаска

Длина ступицы:

Диаметр ступицы:



Расчет геометрических параметров ведомой звездочки:

Число зубьев z = 55

Шаг Р = 25.4 мм

Делительный диаметр: = 420,68

Диаметр окружности выступов:

Диаметр окружности впадин:

Диаметр обода:

Ширина зуба двухрядной звездочки:

Фаска

Длина ступицы:

Найдем размеры штифта:

Момент срабатывания предохранительного устройства


Диаметр штифтов(выбираем по расчетной срезающей силе из табл.21.2.1 атласа)


Передача момента с вала на звездочку осуществляется посредством шлицевого соединения. В осевом направлении звездочка фиксируется шайбой.









































Заключение

В результате выполнения курсового проекта разработан и спроектирован привод цепного конвейера. Выполнена конструкторская документация привода:


- сборочный чертеж редуктора (на стадии технического проекта)


- рабочие чертежи деталей редуктора (тихоходный вал, зубчатое колесо)


- сборочный чертёж приводного вала цепного конвейера


- чертёж общего вида привода ленточного транспортера


- сборочный чертеж приводной ведомой звездочки с предохранительным устройством


- пояснительная записка и спецификации


Основные параметры привода


- двигатель трехфазный асинхронный IM1081 мощностью 11 кВт; асинхронная частота вращения 970 мин-1


- основное преобразование движения осуществляется редуктором; передаточное число

Uред.= 5.222


- вращающий момент с выходного вала редуктора на приводной вал передаёт предохранительная звездочка.








Список использованной литературы

  1. Байков, Б.А. Атлас конструкций узлов и деталей машин: Учеб. пособие / Б.А. Байков, А.В. Клыпин, И.К. Ганулич и др.; Под ред. О.А. Ряховского. – М.:Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. – 384 с.:ил.

  2. Варламова, Л.П. Методические указания к выполнению домашнего задания по разделу «Соединения» курса «Основы конструирования узлов и деталей машин» / Под ред. Л.П.Варламовой. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2008. – 88 с.: ил.

  3. 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.

  4. Фомин М.В. Расчеты опор с подшипниками качения: Справочно-методическое пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 98 с., ил.

10



Случайные файлы

Файл
ВСН 208-89.doc
43325.rtf
138463.rtf
01-02.doc
108971.rtf