Проект привода с зубчатым цилиндрическим одноступенчатым редуктором к ленточному конвейеру. Тяговая сила ленты F=2,5 кН; скорость ленты V=1,5

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

Санкт - Петербургский  Государственный Университет сервиса  и экономики

Сосновоборский  филиал

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

по дисциплине:

Детали машин и основы конструирования.

 

На тему:

Проект  привода с зубчатым цилиндрическим одноступенчатым редуктором к ленточному конвейеру. Тяговая сила ленты F=2,5 кН; скорость ленты V=1,5 м/с; диаметр барабана D=260 мм; допускаемое отклонение скорости ленты δ=6%; срок службы привода Lc=6 лет.

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент III курса ЗФО спец. 190600 Исатаев У.А.   Проверил: доц. Петренко Ю.А.

 

 

 

 

 

 

г. Сосновый Бор

2013 г.

 

СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА

 

Расчетно-пояснительная  записка

 

ВВЕДЕНИЕ

1. Выбор электродвигателя  и кинематический расчет

2. Расчет клиноременной  передачи привода

3. Расчет зубчатых  колес редуктора

4. Предварительный расчет валов  редуктора

5. Конструктивные размеры  шестерни и колеса

6. Конструктивные размеры  корпуса редуктора

7. Первый этап компоновки  редуктора

8. Проверка долговечности  подшипников

9. Проверка прочности  шпоночных соединений

10. Проверочный расчет  ведомого вала

11. Подбор и проверочный  расчет муфты

12. Посадки зубчатого  колеса и подшипников

13. Смазка редуктора

14. Сборка редуктора

 

Дата выдачи задания «2013г.»

Срок окончания «2013г.»

 

Содержание

 

ВВЕДЕНИЕ  4

1. Выбор электродвигателя и кинематический  расчет  6

2. Расчет клиноременной передачи  привода 10

3. Расчет зубчатых колес редуктора 14

4. Предварительный расчет валов  редуктора                                      22

5. Конструктивные размеры  шестерни и колеса 24

6. Конструктивные размеры  корпуса редуктора 25

7. Первый этап компоновки  редуктора 28

8. Проверка долговечности  подшипников 29

9. Проверка прочности  шпоночных соединений 33

10. Проверочный расчет ведомого вала 35

11. Подбор и проверочный  расчет муфты 38

12. Посадки зубчатого  колеса и подшипников 39

13. Смазка редуктора 39

14. Сборка редуктора 40

Список литературы                     42

 

Введение

 

В народном хозяйстве  широко используются различные конструкции приводов. Привод – электросиловое устройство, приводящее в движение машину или механизм. Привод состоит из источника энергии, передаточного механизма и аппаратуры управления. Источником энергии служит двигатель (тепловой, электрический, пневматический, гидравлический и т.д.) или устройство отдающее заранее накопленную энергию (пружинный, инеционный, гиревой механизм и др.). В некоторых случаях привод осуществляется за счет мускульной силы (например, в ручных лебёдках, в некоторых счетных, бытовых и других механизмах и машинах-арифмометрах, швейных машинах, велосипедах).

По характеру распределения  энергии различают групповой, индивидуальный и многодвигательный привод. В  групповом приводе движение от одного двигателя передается группе рабочих машин или механизмов через одну или несколько трансмиссий. Вследствие технического несовершенства групповой привод почти вытеснен индивидуальным. Привод, в котором каждая рабочая машина имеет собственный привод с передачей, позволяет работать при наиболее выгодной частоте вращения, производить быстрый пуск и торможение, осуществлять реверсирование. В многодвигательном приводе отдельные рабочие органы машины приводятся в движение самостоятельно двигателем через собственную систему передач. Такой привод позволяет получать компактную конструкцию машины, применять автоматическое управление; он используется в сложных металлорежущих станках, прокатных станах, подъемно-транспортных машинах и др.

Переход к обслуживанию машин (станков, кузнечно-прессового и другого оборудования) индивидуальным и многодвигательным приводом дал возможность располагать рабочие машины в необходимой последовательности и подготовить условия для развития в промышленности массового производства. Объединение электропривода с машиной-орудием позволило создать станки-авиоматы, а затем автоматические системы машин. Электропривод получил также широкое применение в коммунальном и бытовом обслуживании (швейные, кухонные машины, электробритвы). В приводе транспортных машин ведущая роль сохранается за ДВС (в автомобилях, тепловозах, теплоходах), газовыми турбинами (в самолетах, газотурбовозах), ядерными силовыми установками (на подводных лодках, военных кораблях, ледоколах).

Для привода определенной машины по заданной нагрузке (моменту  на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назначения проектируют редуктор. Назначение редуктора – понижение угловой скорости и, соответсвенно, повышение вращающео момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Редуктор – это механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепные или ременные передачи. Перечисленные механизмы являются наиболее распространенной тематикой курсового проектирования.

 

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет

 

1.1. Расчет общего КПД привода

 

, (1.1)

где - КПД всего привода;

- КПД ременной передачи;

- КПД пары цилиндрических зубчатых  колес;

- коэффициент, учитывающий потери  в опорах двух валов редуктора;

- коэффициент, учитывающий потери в опорах вала приводного барабана.

=0,894

 

1.2. Определение  мощности на валу барабана

 

, (1.2)

где Pб- мощность на валу барабана, кВт;

Fл – тяговая сила ленты, кН;

- скорость движения ленты, м/с.

=3,75 кВт

 

1.3. Требуемая мощность электродвигателя

 

, (1.3)

где Ртр – требуемая  мощность электродвигателя, кВт;

Рб – мощность на валу барабана, кВт;

- КПД общего привода.

=4,2 кВт

 

1.4. Угловая  скорость барабана

 

, (1.4)

где - угловая скорость барабана, рад/с;

- скорость движения ленты, м/с;

Дб – диаметр барабана, м.

=11,5 рад/с

 

1.5. Частота вращения барабана

 

, (1.5)

где nб – частота вращения барабана, об/мин;

- угловая скорость барабана, рад/с.

=109,87 об/мин

Выбираю двигатель марки 4А132М8 Р=3 кВт, n=750 об/мин, S=4,1%, Тn/Tн=1,8.

 

1.6. Номинальная частота вращения двигателя

 

nдв=n-s , (1.6)

где nдв – номинальная частота вращения двигателя, об/мин;

n– синхронная частота вращения, об/мин;

s – скольжение, %.

nдв=750-(750·4,1)/100=719,25 об/мин

 

1.7. Угловая скорость двигателя

 

, (1.7)

где угловая скорость двигателя, рад/с;

nдв – номинальная частота вращения.

 =74 рад/с

 

1.8. Значение частных передаточных отношений

 

Для клиноременной передачи iр.п=2÷4; iр=3÷6;

iобщ= iр·iр.п, (1.8)

iобщ= (3÷6)·(2÷4)=6÷24

Проверка общего передаточного  отношения

,

где i – передаточное отношение;

- угловая скорость, рад/с;

- угловая скорость барабана, рад/с.

=6,4

iр.п =2,6; iр=3

Принимаю i=8; ир=3,55; ирп=2,24

 

1.9. Частота вращения и угловые скорости валов редуктора, и приводного барабана по кинетической схеме

 

двигатель→муфта→барабан конвейера

Для вала двигателя (он же ведущий вал клиноременной передачи)

n1=nном.дв,

,

n1=719,25 об/мин,

ω1=74 рад/с.

Для быстроходного вала редуктора (вал шестерня, он же ведомый  вал клиноременной передачи)

n2=nдв/ир.п, (1.11)

где n2 – частота вращения быстроходного вала редуктора, об/мин;

nдв – номинальная частота вращения двигателя, об/мин;

ир.п – передаточное число ременной передачи.

n2 =719,25/2,24=321 об/мин

, (1.12)

где - угловая скорость быстроходного вала редуктора, рад/с.

=33 рад/с

Для тихоходного вала редуктора (колесо)

n3=n2/ир,  (1.13)

где n3 - частота вращения колеса об/мин.

n3= 321/3,55=90,5 об/мин

, (1.14)

где - угловая скорость колеса, рад/с;

=9,3 рад/с

Для ленточного конвейера (барабан)

nб=n3;

.

n3=90,5 об/мин

ω3=9,3 рад/с

 

1.10. Вращающие моменты на валах привода

 

Вращающий момент на валу двигателя (он же ведущий вал клиноременной  передачи)

,  (1.15)

где Тдв – вращающий  момент на ведущем валу, Н·м;

Ртр – требуемая мощность электродвигателя;

- угловая скорость, рад/с.

=50,67 Н·м

Вращающий момент на быстроходном валу редуктора (он же ведомый вал клиноременной  передачи)

Т1=Тдв·Ир.п· ,  (1.16)

где Т1- вращающий момент на ведомом валу, Н·м;

Ир.п – передаточное число клиноременной передачи;

- КПД ременной передачи с учетом  потерь в подшипниках.

Т1= 50,67·2,24·0,97·0,99=108,9 Н·м

Вращающий момент на тихоходном валу редуктора

Т2= Т1·Ир.· ,  (1.17)

где Т2 – вращающий  момент тихоходного вала редуктора, Н·м;

Т1 – вращающий момент быстроходного  вала редуктора, Н·м;

Ир. – передаточное число редуктора;

- КПД зубчатой передачи с учетом  потерь в подшипниках.

Т2= 108,9·3,55·0,96·0,99=367,42 Н·м

Для вала барабана ленточного конвейера 

Т3= Т2 ·  ,  (1.18)

где Т3 – вращающий  момент ленточного конвейера, Н·м;

Т2 – вращающий момент тихоходного  вала редуктора, Н·м;

- коэффициент потерь в муфте.

Т3= 367,42·0,98=360 Н·м

 

2. Расчет клиноременной передачи привода

 

Из кинематического  и силового расчета выписываем данные для расчета

Т1=Тдв,

где Т1 – вращающий момент ведущего вала клиноременной передачи

Ир.п.=i/iр.п., 

nдв=n-s.

Т1=Тдв =108,9Н·м;

Ир.п.=2,24;

nдв=719,25 об/мин

2.1. Выбор сечения ремня по номограмме по

и nдв=n-s

 

Ртр=3,75 кН

nдв=719,25 об/мин

Выбираю ремень сечения  Б

 

2.2. Диаметр меньшего шкива

 

,  (2.1)

где d1 – диаметр меньшего шкива, мм;

Т1 – вращающий момент ведущего вала клиноременной передачи Н·м.

=124÷179 мм

Принимаю d1min=125 мм

 

2.3. Диаметр  большого шкива

 

d2=d1·Ир.п.(1-ε),  (2.2)

где d2 – диаметр большого шкива, мм;

Ир.п. – передаточное число клиноременной передачи;

ε =0,015 – скольжение ремня для передач с регулируемым натяжением.

d2=125·2,24· (1-0,015)=275,8 мм

Подбираю диаметр шкива (мм) из стандартного ряда по ГОСТ 17383-73

d2=280 мм

 

2.4. Уточнение  передаточного отношения

 

,  (2.3)

=2,274

Отклонение действительного  передаточного числа от ранее  заданного составляет < 3%, (2.4)

где ΔИ – отклонение действительного  передаточного числа;

Иф- фактическое передаточное число;

И – передаточное число клиноременной передачи, с формулы (1.10).

=1,5%< 3%

 

2.5. Ориентировочное  значение межосевого расстояния