Спроектировать привод ленточного конвейера

Задание на проектирование
Введение
I. Выбор электродвигателя и кинематический расчет
II. Расчет передач
III. Предварительный расчет валов редуктора
IV. Конструктивные размеры шестерни и колеса
V. Конструктивные размеры корпуса редуктора
VI. Расчет клиноременной передачи
VII. Расчет параметров цепной передачи
VIII. Первый этап компоновки редуктора
IX. Проверка долговечности подшипников
X. Второй этап компоновки редуктора
XI. Проверка прочности шпоночных соединений
XII. Уточненный расчет валов
XIII. Вычерчивание редуктора
XIV. Посадки зубчатого колеса, шкива и подшипников
XV. Выбор сорта масла
XVI. Сборка редуктора
Библиографический список

Содержание

 

 

 

 

 

Введение

Транспортёры (конвейеры) предназначены  для перемещения сыпучих и  кусковых грузовых материалов или штучных  однородных грузов непрерывным потоком  на небольшие расстояния. Их широко применяют для менанизирования разгрузочно -  погрузочных работ, для транспортирования изделий в технологических поточных линиях.

В настоящее время известно большое количество разнообразных  транспортирующих устройств, различающихся  по принципу действия и по конструкции.

Все эти устройства можно  разделить на две основные группы:

1. транспортирующие устройства с тяговым органом – ленточные и цепные транспортёры и элеваторы.
2. транспортирующие устройства без тягового органа – гравитационные.

Независимо от типа тягового органа транспортёры состоят из следующих  основных частей:

• приводная станция, от которой тяговый орган получает движение
• тяговый орган с элементами размещения груза (ковши, скребки, люльки) или без них
• рама или ферма транспортёра
• поддерживающее устройство (катки, ролики)
• натяжная станция, которая создаёт и поддерживает необходимое натяжение тягового органа

Приводная станция включает двигатель, передачу ( зубчатую, червячную и д. р.), соединительные муфты, ведущий барабан или звёздочки с валом и опорами. Конструкция приводной станции и ее расположение относительно конвеера могут быть различными.

Натяжная станция позволяет  перемещать ведомый вал с помощью  винтовых механизмов и поддерживать таким образом, необходимое натяжение тягового органа. Кроме винтовых применяются грузовые натяжные устройства.

В ленточных транспортёрах  тяговым органом служит гибкая лента (ремень), чаще всего текстильная, прорезиненная.

 

 

 

Задание на проектирование

Спроектировать одноступенчатый горизонтальный цилиндрический косозубый редуктор и цепную передачу для привода к ленточному конвейеру (Рисунок 1).

1. электродвигатель, 2-ременная передача, 3-редуктор, 4-цепная передача, 5-барабан.

Рисунок 1. Кинематическая схема  привода ленточного конвейера с цилиндрическим редуктором и цепной передачей

Срок службы – 5 лет, работа в 3 смены.

Полезная окружная сила, передаваемая лентой конвейера, – 11 кН,

Линейная скорость ленты – 2 м/с,

Ширина барабана – 200 мм,

Диаметр барабана – 400 мм.

Зубчатая пара: материал – сталь 12ХН3А, термическая обработка – на свое усмотрение.

 

I. Выбор электродвигателя и кинематический расчет

 

Определяется общий КПД  двигателя:

          ,                                                (1), с. 5

где

h₁ = 0,96 – коэффициент, учитывающий потери в ременной передаче;

h₂ = 0,99 – КПД, учитывающий потери подшипников качения;

h₃ =0,97 - КПД зубчатых колес,

h₄ = 0,95 – коэффициент, учитывающий потери в цепной передаче

Мощность на валу барабана:

                                         ,                                               (1), с. 5  

где F_д – окружная сила; F_д==11 кН;

V_д – скорость двигателя; V_д=2 м/с;

Требуемая мощность электродвигателя:

          

Принимается электродвигатель с мощностью 30 кВт с синхронной частотой вращения 1000 об/мин. Типоразмер 200L6. Процент скольжения – 2,1%. 

Номинальная частота вращения электродвигателя:

 

Угловая скорость электродвигателя:

 

Угловая скорость барабана:

 

Частота вращения барабана:

 

Общее передаточное число  привода:

 

Согласно рекомендациям (стр. 43, Шейнблит), .

Определяется передаточное число редуктора:

 

Принимается передаточное число  редуктора:

(стр. 36, Чернилевский).

Проверка:

 

 

 

значит, условие выполнимо.

 

 

 

 

 

 

 

Вал I
Вал II
Вал III
Вал IV

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II. Расчет передач

Находится число циклов перемены напряжений для колеса (наработка  за весь срок службы):

 

Где   - гловая скорость ведомого вала,

- время работы  передачи,

 

Где – срок службы,

 – продолжительность  смены,

- одна смена,

 – коэффициент  сменного использования (70% времени  используется на работу, 30% - простои,  ремонт).

Определяется число циклов перемены напряжений для шестерни:

 

Твердость шестерни - 63HRC,

Твердость колеса - 50 HRC (т. 3.3, Чернилевский).

Определяется число циклов перемены напряжений , соответствующее пределу выносливости:

 

 

Для длительно работающих передач:

, т.е. ,

тогда коэффициент долговечности:

.

, т.е. ,

.

Допускаемое контактное напряжение , соответствующее числу циклов перемены напряжений :

- для шестерни:

 

- для колеса:

 

Определяется допускаемое  контактное напряжение:

- для шестерни:

 

- для колеса:

 

Где – коэффициент безопасности (стр. 13, Чернилевский).

Среднее допускаемое напряжение для непрямых колес:

 

Определяется допускаемое  напряжение изгиба, соответствующее  числу циклов напряжений:

- для шестерни:

 (таблица 3.9, Чернилевский),

(таблица 8.9, Иванов).

Определяется допускаемое  напряжение изгиба:

 

 

 

Где – коэффициент безопасности,

,

.

Определяется межосевое  расстояние:

 

 

 

Где (таблица 3.1, Чернавский),

- для косозубых  передач,

.

Межосевое расстояние принимается равным 160 мм (по ГОСТ 2185-66).

Определяется модуль зубьев:

 

Модуль принимается из стандартного ряда ГОСТ 9563-80:

.

Принимается произвольно  угол наклона зубьев β=10^о. Определяется число зубьев шестерни и колеса:

 

Принимается , тогда

 

Уточняется значение угла наклона зубьев:

 

Тогда

Основные размеры шестерни и колеса:

Диаметры делительные:

- шестерни:

 

- колеса:

 

Проверка:

 

Диаметры вершин зубьев:

- шестерни:

 

- колеса:

 

Диаметры впадин зубьев:

- шестерни:

 

- колеса:

 

Ширина колеса:

Ширина шестерни: . Принимается

Определяется коэффициент  шестерни по диаметру:

 

Окружная скорость колес  и степень точности передачи:

 

При такой скорости для  косозубых колес следует принять 8-ю степень точности. (стр. 32, Чернавский).

Коэффициент нагрузки:

 

При , твердости НВ>350 и несимметричном расположении  колес относительно опор с учетом изгиба ведомого вала от натяжения цепной передачи (таблица 3.5, Чернавский).

По таблице 3.4 (Чернавский) при v=1.98 м/с и 8-ой степени точности  По таблице 3.6 (Чернавский) для косозубых колес при v ≤ 5 м/с

Таким образом,

 

Проверка контактных напряжений:

 

 

Силы, действующие в зацеплении:

- окружная:

 

- радиальная:

 

 

-осевая:

 

Проверяются зубья на выносливость по напряжениям изгиба:

 

Здесь коэффициент нагрузки ,

Где (таблица 3.7, Чернавский), (таблица 3.8, Чернавский).

- коэффициент,  учитывающий форму зуба и зависящий  от эквивалентного числа зубьев  :

- у шестерни:

 

- у колеса:

 

Тогда:

,

(стр. 42, Чернавский).

Определяется допускаемое  напряжение:

 

По таблице 3.9 (Чернавский) для стали 12ХН3А, при термической обработке – цементации, при твердости НВ>350 950 МПа,

, (таблица 3.9, Чернавский), (для поковок и штамповок). Следовательно, .

Допускаемые напряжения:

- на шестерни:

 

 

Находятся отношения :

- для шестерни:

 

- для колеса:

 

Дальнейший расчет следует  вести для зубьев колеса, для которого найденное отношение меньше.

Определяются коэффициенты и :

 

 

Где - коэффициент торцевого перекрытия,

n – степень точности, n=8.

Проверяется прочность зуба шестерни по формуле:

  

 

Условие прочности выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III. Предварительный расчет валов редуктора

Предварительный расчет проводится на кручение по пониженным допускаемым  напряжениям:

Ведущий вал:

Пониженное значение допускаемого напряжения для стали 12ХН3А рассчитывается по формуле:

 

Где - среднее значение прочности стали 12ХН3А при цементации. (Глухих В. Н., стр. 13).

.

Диаметр выходного конца:

Принимается

 где Т₂=374,55·10³Нмм

 

Принимается меньшее значение из стандартного ряда .

Диаметр вала под подшипниками dп₁=50 мм.

Рисунок 2. Конструкция ведущего вала

Ведомый вал:

Учитывая влияние изгиба вала от натяжения цепи, принимается 

Диаметр выходного вала:

 

Принимается меньшее значение из стандартного ряда

Диаметр вала под подшипниками dп₂=80 мм, диаметр под колесом dк=85 мм.

Рисунок 3. Конструкция ведомого вала

 

IV. Конструктивные размеры шестерни и колеса

Шестерня выполняется  за одно целое с валом. Ее размеры  определены выше:

,

,

.

Колесо кованое:

,

,

.

Диаметр ступицы: .

Длина ступицы: .

Принимается

Толщина обода колеса: ) мм.

Принимается .

Толщина диска С=0,3·b₂=0,3·64=19,2 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V. Конструктивные размеры корпуса редуктора