Разработка привода ленточного конвеера

 

Допустимое значение коэффициента безопасности:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

11

КП ПМ КЛ 06.07.0000 П3

Нагрузка на валы, при  :

 

 

 

 

2. Предварительный расчёт приводного вала

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

12

КП ПМ КЛ 06.07.0000 П3

Диаметр конца вала под  ведомой звёздочкой цепной передачи из расчёта на кручение:

 

где — допускаемое напряжение на кручение для валов, изготовленных из стали ; .

По табл. 2П.1 [1, c. 399] размеры конца вала: , . Диаметр вала под подшипником, определяется по формуле:

 

Исходя из посадочного  диаметра по табл. 2П.12 [1, c. 409] выбираем шариковый радиальный сферический двухрядный подшипник лёгкой серии 1216, имеющий следующий данные: ; ; ; ;; .

Следующая ступень вала диаметром  выполняет роль буртика для подшипника. По табл. 2П.17 [1, c.416] диаметр этого буртика

.Учитывая, что на данной ступени устанавливается крышка подшипника с манжетой, по табл. 2П.10 согласовываем размер с размером манжет и окончательно принимаем . В крышке подшипника будет установлена манжета 1-90×120 ГОСТ 8752-79. Слева данный подшипник будет закрыт крышкой с манжетой такого же типоразмера.

Диаметр вала под ступицу, определяется по формуле:

 

Для диаметра отверстия в  ступице  по табл. 2П.3 [1, с. 401] назначаем размер фаски .

Размеры приводного вала определяем по эскизной компоновке привода.

 

 

3. Конструктивные размеры деталей открытой передачи

Звёздочка ведущая

Размеры венца определяем по ГОСТ 591-69.

Диаметр окружности выступов :

 

где — шаг цепи

По табл. 1П. 28 диаметр ролика цепи . Радиус впадин:

 

Радиус сопряжения:

 

Диаметр окружности впадин :

 

По табл. 1П.28 [1, с. 390]: ширина пластины цепи расстояние между внутренними плоскостями пластин ряда мм; расстояние между осями симметрии рядов цепи .

Радиус закругления зуба

 

Расстояние от вершины  зуба до линии центров дуг закруглений:

 

Наибольший диаметр обода (диаметр проточки) :

 

При  шаге цепи радиус закруглений .

Ширина зуба звёздочки:

 

Ширина венца:

 

Толщина обода  для многорядных цепей:

 

Толщина диска для многорядных цепей:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

13

КП ПМ КЛ 06.07.0000 П3

Диаметр ступицы ведущей  звёздочки:

 

где d — диаметра выходного конца вала редуктора; .

Длина ступицы ведущей  звёздочки:

 

где — длина выходного конца вала; .

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

14

КП ПМ КЛ 06.07.0000 П3

 

 

Рисунок 2 — Звездочка  ведущая

 

Звёздочка ведомая

Размеры венца определяем по ГОСТ 591-69.

Диаметр окружности выступов :

 

По табл. 1П. 28 диаметр ролика цепи . Радиус впадин:

 

Радиус сопряжения:

 

Диаметр окружности впадин :

 

По табл. 1П.28 [1, с. 390]: ширина пластины цепи расстояние между внутренними плоскостями пластин ряда мм; расстояние между осями симметрии рядов цепи .

Радиус закругления зуба

 

Расстояние от вершины  зуба до линии центров дуг закруглений:

 

Наибольший диаметр обода (диаметр проточки) :

 

При  шаге цепи радиус закруглений .

Ширина зуба звёздочки:

 

Ширина венца:

 

Толщина обода  для многорядных цепей:

 

Толщина диска для многорядных  цепей:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

15

КП ПМ КЛ 06.07.0000 П3

Диаметр ступицы ведущей  звёздочки:

 

где d — диаметра посадочного отверстия в ступице

Длина ступицы ведущей  звёздочки:

 

где — длина выходного конца вала; .

 

 
Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

16

КП ПМ КЛ 06.07.0000 П3

 

5. Эскизная компоновка привода

На этапе эскизной компоновки определяем взаимное расположение в  пространстве редуктора, электродвигателя, муфты, барабана конвейера с учётом конструктивных размеров деталей открытой передачи.

Барабан ленточного конвейера  изготавливаем сварным. Толщину  обода барабана принимаем . Диски изготавливаем из листа толщиной , ребра из полосы такой же толщины. Диаметр ступицы:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

17

КП ПМ КЛ 06.07.0000 П3

Длина ступицы:

 

Диаметр барабана . Ширина ленты конвейера . Ширина барабана . Опоры приводного вала устанавливаем на расстоянии от кромок барабана.

Редуктор и электродвигатель с натяжным устройством располагаем на раме. Рама представляет собой сварную конструкцию из швеллеров. Длину и ширину раму определяем прорисовыванием по эскизной компоновке. Для создания базовых поверхностей под двигатель и редуктор на раме предусматриваем платики высотой . Высоту базовой конструкции рамы определяем по формуле [3, c. 313]:

 

где — длина рамы; .

Исходя из размера , предварительно выбираем швеллер №10. Но так, как полку швеллера предполагаем использовать для крепления редуктора, а также для креплений рамы к полу цеха, проверяем, достаточна ли ширина полки для этой цели.

Для выбранного редуктора  крепёжный болт М22. Для крепления  к полу цеха применяем фундаментные болты, с коническим болтом, устанавли-ваемые в скважине с цементным раствором. В зависимости от длины рамы принимаем диаметр фундаментных болтов М20, количество .

Для болтов М20 принимаем швеллер №18 высотой . Глубина болта в фундаменте , размер отверстия под фундаментный болт принимаем 5050 мм.

Далее определяем положение  приводного вала относительно редуктора  и положение барабана ленточного конвейера относительно опор вала для  дальнейшего определения опорных  реакций и подбора подшипников.

Размеры корпусов подшипников  и крышек определяем по  [1, c. 410] и [1, c. 474]. Остальные размеры, необходимые для составления расчётной схемы, определяем из эскизной компоновки.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

18

КП ПМ КЛ 06.07.0000 П3

Проверка долговечности  подшипников приводного вала динамической грузоподъёмности

Предварительно для опор приводного вала используем шарикоподшип-ники радиальные сферические лёгкой серии.

Таблица 3 — Характеристики подшипников

Условное обозначение	d, мм	D, мм	B, мм	Грузоподъёмность, кН
				С	С0
1216	80	140	50.58	39.7	56

Чтобы проверить выбранные  подшипники необходимо определить реакции  опор, возникающие от действия заданных нагрузок.

На приводной вал действуют  следующие нагрузки:

• Сила от цепной передачи
• Требуемая долговечность подшипников [L_h ] = 10000 ч.

Плоскость YZ:

 

где — расчетное усилие, которое определяется по формуле:

 

Усилия  определяются из уравнений:

 

где — коэффициент, зависящий от типа конвейера;

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эквивалентная нагрузка определяется по формуле [3, c. 83]:

 

где — коэффициент эквивалентности;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

19

КП ПМ КЛ 06.07.0000 П3

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

20

КП ПМ КЛ 06.07.0000 П3

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка в опоре В:

 

где — коэффициент вращения;

 — коэффициент  безопасности;

X — коэффициент радиальной нагрузки ; X =1 ([4], табл. 9.18);

— температурный коэффициент; =1,0 (температура работы подшипника меньше 100°С).

 

Требуемая динамическая грузоподъёмность определяется по формуле [3, c.84]:

 

где — показатель степени; p =3 (для шариковых подшипников);

 частота вращения внутреннего кольца; .

 

Так как , то предварительно принятый подшипник выбран верно.

Базовую долговечность определяем по формуле [3, c. 84]:

 

где — показатель степени; p =3 (для шариковых подшипников).

 

 

 

Так как базовая долговечность  больше требуемой, то подшипник пригоден.

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

21

КП ПМ КЛ 06.07.0000 П3

Проверка прочности шпоночных  соединений

Для передачи крутящего момента выбираем шпонки по ГОСТ 23360-78 исполнения 1 (со скруглёнными торцами). Материал шпонок сталь 45. Напряжения смятия определяется по формуле:

 

где — передаваемый вращающий момент, Н×мм;

d — диаметр вала в месте установки шпонки, мм;

 — рабочая длина шпонки, мм;;

 — глубина шпоночного паза, мм

[] – допускаемое напряжение смятия, МПа.

В месте установки барабана:

 

 

Условие выполнено.

В месте установки звёздочки:

 

 

Условие выполнено.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

22

КП ПМ КЛ 06.07.0000 П3

Уточнённый расчёт приводного вала

Принимаем, что номинальные  напряжения от изгиба изменяются по симметричному  циклу, а касательные от кручения по пульсирующему. Расчёт проводим для  предположительно опасных сечений  каждого из валов.

Материал вала — сталь 45 нормализованная.

Предел выносливости при  симметричном цикле изгиба [5, с. 311]:

 

.

Предел выносливости при  симметричном цикле касательных напряжений [5, с. 311]:

 

 

Схема расчёта та же, что  и для расчёта подшипников.

Коэффициент запаса прочности  в опасном сечении определяется

по формуле [5, формула 8.17] :

 

где — коэффициент  запаса прочности по нормальным напряжениям:

 

где предел выносливости стали при симметричном цикле изги-

ба; – для углеродистых сталей;

 — эффективный  коэффициент  концентрации  нормальных  на-

пряжений;  [5, табл. 8.5]

β — коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверх-

ности;

 — амплитуда цикла нормальных напряжений, равная наиболь-

шему напряжению изгиба  в рассматриваемом сечении:

 

где — суммарный изгибающий момент

 —момент сопротивления  изгибу

 — среднее напряжение цикла нормальных напряжений;

 — коэффициент,  зависящий от материала вала;

 — масштабный  фактор для нормальных напряжений; [5, табл. 8.8]

 — коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

 

где предел выносливости стали при симметричном цикле круче-

ния;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

23

КП ПМ КЛ 06.07.0000 П3

 — эффективный  коэффициент  концентрации  нормальных  на-

пряжений;  [5, табл. 8.5]

β  – коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверх-

ности;

 — амплитуда  цикла нормальных напряжений, равная  наиболь-

шему напряжению изгиба  в рассматриваемом сечении;

 — коэффициент,  зависящий от материала вала;

  — масштабный фактор для нормальных напряжений; [5, табл. 8.8].

 — напряжения, определяемые по формуле [5, формула 8.20]:

 

где — момент сопротивления кручению

 — крутящий  момент;

 

Сечение А-А

Концентрация напряжений вызвана посадкой звёздочки с натягом. Изгибающий момент . Момент сопротивления кручению