Проектирование ленточного конвейера

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Казанский государственный аграрный университет Кафедра «Общеинженерные дисциплины»

ТЕКСТОВЫЕ ДОКУМЕНТЫ

к курсовому проекту по деталям машин и основам конструирования

Тема: Проектирование ленточного конвейера

Разработал: студент 292 группы Яфизов М.Р.

Руководитель проекта: Мудров А.Г.

КАЗАНЬ

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ Спроектировать привод люлечного элеватора с одноступенчатым горизонтальным цилиндрическим косозубым редуктором.

Полезная сила, передаваемая цепью элеватора:

Скорость цепи:

Число зубьев приводной звездочки:

Шаг цепи:

Материал зубчатых колес: 45У.

Долговечность привода: 10 000ч.

Схема привода приведены на рисунке 1.

Рисунок 1-Схема привода Необходимо разработать:

1. Сборочный чертеж редуктора.

2. Чертеж общего вида привода.

3. Рабочие чертежи:

· корпуса редуктора;

· вала выходного;

· колеса зубчатого;

· рамы сварной.

1 ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ленточный конвейер Полезная сила, передаваемая цепью элеватора:

Скорость цепи:

Число зубьев приводной звездочки:

Шаг цепи:

Материал зубчатых колес: 45У.

Долговечность привода: 10 000ч.

Схема привода приведены на рисунке 1.

1.1 Определение мощности и выбор электродвигателя

(1.1)

где Fполезная сила передаваемая цепью элеватора, Н где V — скорость цепи, м/с Мощность электродвигателя определяется по формуле:

(1.2)

Общий КПД привода определяется по известной формуле:

(1.3)

где — КПД пары цилиндрических зубчатых колес 1, ();

— КПД пары цилиндрических зубчатых колес 2, ();

— КПД опоры подшипников 1, ();

— КПД опоры подшипников 2, ();

— КПД муфты, (=0,99);

— КПД открытой цепной передачи, ().

.

По расчетной мощности принимается электродвигатель, А 02 — 22 — 4.

Мощность электродвигателя: Nдв

Синхронная частота вращения: .

Номинальная частота вращения: .

1.2 Определение частоты вращения рабочих органов:

Диаметр приводного барабана определяется по формуле:

(1.4)

где t — шаг цепи, мм;

z — число зубьев малой звездочки.

;

Частота вращения рабочих органов определяется по формуле:

(1.5)

где V-скорость цепи, м/с;

D-диаметр приводного барабана, м.

1.3 Определение передаточного отношения выбранных двигателей:

(1.6)

(1.7)

1.4 Определение минимального и максимального передаточного числа заданного привода:

(1.8)

(1.9)

(1.10)

1.5 Разбивка общего передаточного отношения на ступени:

(1.11)

1.6 Подсчет оборотов на валах

(1.12)

(1.13)

(1.14)

1.7 Определение крутящих моментов на валах

(1.15)

(1.16)

(1.17)

(1.18)

2 РАСЧЕТ ЗАКРЫТОЙ ПЕРЕДАЧИ Исходные данные:

Колесо: материал — сталь 45, термообработка — нормализация; .

Шестерня: материал — сталь 45, термообработка — нормализация; .

Рассчитаем допускаемые контактные напряжения:

(2.1)

где: -предельное значение контактной выносливости;

При НВ<350 ,

— коэффициент долговечности;

— коэффициент безопасности для колес из улучшенной стали;

Коэффициент долговечности находим по формуле:

;

; (2.2)

; (2.3)

При принимаем значение, коэффициент запаса прочности .

Определяем межосевое расстояние:

; (2.6)

Определяем числа зубьев шестерни и колеса:

(2.7)

(2.8)

Уточняем передаточное число:

(2.9)

(2.10)

Нормальный модуль:

; (2.11)

принимаем среднее значение, соответствующее стандартному: m = 1,75 мм.

Основные размеры шестерни и колеса:

диаметры делительные:

(2.12)

(2.13)

проверка: (2.14)

Диаметры вершин зубьев:

; (2.15)

Уточняем угол наклона зубьев:

(2.16)

Ширина колеса:

. (2.17)

Ширина шестерни:

. (2.15)

Окружная скорость колеса:

(2.16)

.

При данной скорости назначаем 8-ю степень точности.

При данной скорости выбираем

Коэффициент нагрузки для проверки контактных напряжений:

. (2.17)

Проверяем контактные напряжения:

(2.21)

Уточняем контактное напряжение:

(2.22)

3 РАСЧЕТ ОТКРЫТОЙ ПЕРЕДАЧИ Исходные данные:

Допускаемые изгибные напряжения:

(3.1)

где — предел выносливости зубьев при изгибе,

— коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки,

— коэффициент долговечности для

Допускаемые напряжения при действии максимальной нагрузки:

контактные:

(3.2)

изгибные: (3.3)

Число зубьев колеса:

(3.4)

3.1 Расчет модуля и выбор основных параметров передачи.

Расчетный модуль зацепления:

(3.5)

где — коэффициент открытой передачи,

— число зубьев шестерни,

— коэффициент учитывающий форму зуба,

— коэффициент ширины шестерни относительно ее диаметра, — коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца,

— коэффициент внешней динамической нагрузки.

.

Значение модуля m, учитывая повышенный износ в открытых передачах, рекомендуют принимать в 1,5…2 раза большим расчетного :

(3.6)

В соответствии с ГОСТ 9563–60 выбираем значение модуля:

Диаметры зубчатых колес:

— делительных: ,

(3.7)

(3.8)

— вершин зубьев:

(3.9)

— впадин зубьев:

(3.10)

Межосевое расстояние:

(3.11)

Ширины венцов:

— зубчатого колеса:

(3.12)

— шестерни:

(3.13)

3.1.1 Действительное передаточное число:

(3.14)

3.2 Силы в зацеплении зубчатых колес:

3.2.1 Уточненный крутящий момент на шестерне:

(3.15)

3.2.2 Окружные силы:

(3.16)

(3.17)

3.2.3 Радиальные силы ():

(3.18)

(3.19)

4 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ Ведущий вал: Диаметр выходного конца при допускаемом напряжении по формуле:

(4.1)

Примем диаметр вала под подшипниками Шестерню выполняем за одно целое с валом.

Ведомый вал: Диаметр выходного конца при допускаемом напряжении

по формуле:

(4.2)

Примем диаметр вала под подшипниками Диаметр вала под зубчатым колесом:

Размеры ступиц колес:

(4.3)

Толщина стенки редуктора:

Толщину стенки редуктора принимаем 8 мм.

Расстояние от боковых поверхностей элементов, вращающихся вместе с валом, до неподвижных наружных частей редуктора

5 НАГРУЗКИ ВАЛОВ РЕДУКТОРА

5.1 Определение сил в зацеплении закрытых передач В проектируемых приводах конструируются цилиндрические косозубые редукторы с углом наклона зуба. Угол зацепления принят .

5.2 Определение консольных сил Консольные силы в зацепление цилиндрической косозубой закрытой передачи.

Окружные силы в зацепление шестерни:

(5.1)

Окружные силы в зацепление колеса:

(5.2)

Радиальные силы в зацепление шестерни:

(5.3)

Радиальные силы в зацепление колеса:

(5.4)

Осевые силы в зацепление шестерни:

(5.5)

Осевые силы в зацепление колеса:

(5.6)

— действительная величина угла наклона зубьев для косозубых передач, в градусах:, .

Консольные силы в шестерне открытой передачи на тихоходном валу, Н:

(5.7)

где — вращающий момент на валу тихоходной передачи, Нм; .

Консольные силы в муфте на быстроходном валу, Н:

(5.8)

где — вращающий момент на валу тихоходной передачи, Нм; .

6. РАСЧЕТНАЯ СХЕМА ВАЛОВ РЕДУКТОРА

6.1 Предварительный выбор подшипников Выбираем подшипник для шестерни:

Тип подшипника: радиальный шариковый однорядный легкой серии 204.

Данные подшипника:

Выбираем подшипник для колеса:

Тип подшипника: радиальный шариковый однорядный лёгкой серии 205.

Данные подшипника:

6.2 Определение реакций в опорах подшипников.

Силовые факторы, Н:

на шестерне:

Делительный диаметр шестерни косозубой передачи:

Расстояние между точками приложения реакций в опорах подшипников быстроходного вала :

; (6.1)

где — ширина подшипника для быстроходного вала, в мм; .

На колесе:

Делительный диаметр колеса косозубой передачи:

Расстояние между точками приложения реакций в опорах подшипников тихоходного вала :

; (6.2)

где — ширина подшипника для тихоходного вала, в мм; .

Расстояние между точками приложения консольной силы и реакции смежной опоры подшипника тихоходного вала :

; (6.3)

где — длина 1 — й ступени на тихоходном валу в мм: .

— длина 2 — й ступени под уплотнение крышки с отверстием и подшипник на тихоходном валу в мм: .

— ширина подшипника для тихоходного вала, в мм; .

7.Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов Для тихоходного вала:

Дано: Н;

Н;

Н;

;

;

;

1. Вертикальная плоскость.

а). Определяем опорные реакции, Н:

;

; (7.1)

; (7.2)

;

; (7.3)

; (7.4)

; (7.5)

;

Проверка: ;

; (7.6)

б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях 1…3, :

;

; (7.7)

;

;

; (7.8)

2. Горизонтальная плоскость.

а) Определяем опорные реакции, Н:

;

(7.9)

; (7.10)

;

;

; (7.11)

; (7.12)

;

Проверка: ;

; (7.13)

б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y в характерных сечениях 1…4, :

(7.14)

; (7.15)

;

; (7.16)

;

3. Строим эпюру крутящих моментов, :

; (7.17)

;

4. Определяем суммарные радиальные реакции, Н:

; (7.18)

;

; (7.19)

Для быстроходного вала:

Дано: Н;

Н;

Н;

Н;

;

;

.

1. Вертикальная плоскость.

а). Определяем опорные реакции, Н:

;

; (7.20)

; (7.21)

;

; (7.22)

; (7.23)

;

Проверка: ;

; (7.24)

б). Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях 1…4, :

;

;

; (7.25)

;

;

; (7.26)

2. Горизонтальная плоскость.

а). Определяем опорные реакции, Н:

;

; (7.27)

; (7.28)

;

;

; (7.29)

; (7.30)

;

Проверка: ;

; (7.31)

б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y в характерных сечениях 1…3, :

;

; (7.32)

;

3. Строим эпюру крутящих моментов, :

; (7.33)

.

4. Определяем суммарные радиальные реакции, Н:

; (7.34)

;

; (7.35)

8 РАСЧЕТ И ПОДБОР ПОДШИПНИКОВ Для вала I подбирается подшипник 204 ГОСТ 8328–75. Эквивалентная нагрузка определяется по формуле из[4] :

(8.1)

где — максимальная радиальная нагрузка на подшипник,();

— коэффициент вращения,(из[4])

— коэффициент безопасности, (из[4])

— температурный коэффициент, (из[4]).

.

Номинальная долговечность (в миллионах оборотов) определяется по формуле из[4]:

(8.2)

где — динамическая грузоподъёмность,();

— коэффициент, учитывающий тип подшипника,().

.

Номинальная долговечность (в часах) определяется по формуле:

(8.3)

где — частота вращения вала, ().

.

Долговечность подшипников выше установленного ресурса, который составляет .

Для вала II подбирается подшипник 205 ГОСТ 8328–75.

Максимальная радиальная нагрузка на подшипник ;

.

Динамическая грузоподъёмность;

.

Частота вращения вала,();

. Долговечность подшипников выше установленного ресурса, который составляет .

9 ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ШПОНОК Материал шпонок — сталь 45. Проверим шпонки под зубчатыми колесами на срез и смятие. .

Условия прочности:

(9.1)

(9.2)

Шпонка на быстроходном валу:

Шпонки на тихоходном вале:

Все шпонки удовлетворяют условию прочности на срез и смятие.

10 УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ Материал валов — сталь 45 улучшенная, предел прочности — .

Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести, определяется по формуле из стр.280:

(10.1)

— коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям, определяется по формуле из стр.280:

(10.2)

где — предел выносливости материала при изгибе с симметричным знакопеременном цикле нагружения, определяется по формуле:

(10.3)

.

— эффективный коэффициент концентрации напряжений (из атласа детали машин для всех валов);

— коэффициент поверхностного упрочнения (из атласа детали машин для всех валов);

— коэффициент, учитывающий влияние поперечных размеров вала, из атласа детали машин для вала I ;

для вала II .

— амплитуда цикла нормальных напряжений, определяется по формуле:

(10.4)

где — момент сопротивления сечения изгибу, определяется по формуле:

(10.5)

для вала I ;

для вала II .

Для вала I ;

для вала II .

— коэффициент характеризующий чувствительность материала к асимметрии цикла нагружения, определяется по формуле:

(10.6)

.

— среднее напряжение цикла,().

Для вала I ;

для вала II .

— коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям, определяется по формуле из[1] стр.280:

(10.7)

где — предел выносливости материала при кручении с симметричным знакопеременном цикле нагружения, определяется по формуле:

(10.8)

.

— эффективный коэффициент концентрации напряжений (из атласа детали машин);

— коэффициент поверхностного упрочнения (из атласа детали машин);

— коэффициент, учитывающий влияние поперечных размеров вала, из атласа детали машин:

для вала I ;

для вала II .

— амплитуда цикла касательных напряжений, определяется по формуле из[1] стр.280:

(10.9)

Для вала I ;

для вала II .

— коэффициент, характеризующий чувствительность материала к асимметрии цикла нагружения, определяется по формуле:

(10.10)

.

— среднее напряжение цикла,().

Для вала I ;

для вала II .

Для вала I ;

для вала II .

Общий коэффициент запаса прочности выше минимально допустимого .

11 СМАЗКА РЕДУКТОРА В редукторе применена картерная система смазки, то есть масло заливается непосредственно в корпус редуктора. При картерной смазке колёса редуктора смазываются разбрызгиваемым маслом. Так как окружная скорость колёс менее

3 м/с то для смазывания подшипников используется пластичная смазка. Пластичной смазкой на 1/3 заполняется пространство внутри подшипникового узла. Данное пространство отделяется от внутренней полости корпуса мазеудерживающим кольцом.

В качестве жидкой смазки используется индустриальное масло И-30А ГОСТ 20 799–95. В качестве пластичной смазки используется Литол-24

ГОСТ 21 150–87

Для замены масла в корпусе редуктора предусмотрено специальное отверстие, закрываемое пробкой.

Для контроля уровня масла предусмотрен жезловой маслоуказатель.

12 ТЕХНОЛОГИЯ СБОРКИ РЕДУКТОРА Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии с чертежом общего вида редуктора, начиная с узлов валов.

На валы закладывают шпонки и напрессовывают элементы передач редуктора. Маслоудерживающие кольца и подшипники следует насаживать, предварительно нагрев в масле до 80−100 градусов по Цельсию, последовательно с элементами передач. Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу. После этого в подшипниковые камеры закладывают смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок, регулируют тепловой зазор. Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышку винтами. Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель. Заливают в корпус масло, закрепляют крышку болтами. Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

1. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Детали машин. Курсовое проектирование, М.: Издательство Машиностроение, 2002;535c.

2. Иванов М. Н. Детали машин. — М.:Высшая школа, 2002

3. Кудрявцев В. Н. Детали машин. — Л.: Машиностроение, 1980

4. Решетов Д. Н. Детали машин. — М.: Машиностроение, 1989

5. Проектирование механических передач. — М.: Машиностроение, 1984

6. Чернавский С. А., Боков К. Н., Чернин И. М., Ицкович Г. М., Козинцов В.П.

Курсовое проектирование деталей машин М.: Издательство Машиностроение, 1988.-416с.