Привод элеватора

Федеральное агентство по образованию  Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«Южно-Уральский государственный  университет»

Факультет «Приборостроительный »

Кафедра «Радиотехнических систем»

 

 

 

 

 

Пояснительная записка к курсовому проекту по курсу Детали машин

Тема: Привод элеватора.

 

 

 

 

 

 

Нормоконтролер Руководитель

Чернобривец М. Г. Чернобривец М. Г.

2010 г. 2010 г.

 

 

Автор работы

студент группы ПС-343

Кунгурцев Е. В.

 

 

Работа защищена

с оценкой

__________________

                                                                                     __________________2010 г.

 

 

 

 

                                                       

Челябинск 2010

 

Содержание

 

        Введение…………………………………………………………..3                                                        

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет……………………5                                 
1. Определение требуемой мощности электродвигателя………..…5                   
2. Выбор электродвигателя на основе полученных расчетов ……..5    
3. Определение передаточного числа, угловых скоростей и частот.           

вращения валов………………………………………………….…6

2. Расчет редуктора………………………………………………………….6
1. Расчет зубчатых колес редуктора………………………………...6
2. Предварительный расчет валов редуктора………………………10
3. Конструктивные размеры шестерни и колеса…………………...11
4. Конструктивные размеры корпуса редуктора…………………...11
3. Расчёт клиноремённой передачи………………………………………..12
4. Первый этап компоновки редуктора……………………………………14
5. Проверка долговечности подшипника………………………………….15
6. Второй этап компоновки редуктора…………………………………….18
7. Проверка прочности шпоночных соединений …………………………18
8. Уточненный расчет валов, выбор сорта масла………………………….19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В данной курсовой работе разработан привод ковшового элеватора, состоящий из следующих частей: электродвигатель, упругая муфта, конический редуктор, клиноремённая передача. Рассмотрим назначение, а также достоинства и недостатки всех компонентов.

Электродвигатель предназначен для  преобразования электрической энергии в механическую, а также обеспечения номинальной мощности и частоты вращения на входном валу редуктора.

Муфта предназначена для передачи вращающего момента между входным  валом редуктора и валом электродвигателя. Данная муфта предохраняет конструкцию от перегрузок при увеличении вращающего момента на валу сверх допустимой величины.

Редуктор предназначен для передачи мощности от электродвигателя к исполнительному  органу с увеличением вращающего момента и уменьшением угловой  скорости. Достоинствами является простота и надежность конструкции, высокий КПД, компактность в осевом направлении.

Исполнительным органом является элеватор.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 1. Кинематическая схема привода  ковшового элеватора

1 – двигатель; 2 – клиноремённая  передача; 3 – конический редуктор;

4 – упругая муфта; 5 – ковшовый элеватор.

 

Исходные  данные		1
Сопротивление движению ленты	F, kH	1,2
Скорость  ленты	V, м/с	0,8
Диаметр барабана	D, мм	200
Срок  службы привода	L, ч	5000
Режим нагружения		1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет.

1. Определение требуемой мощности электродвигателя.

КПД пары конических зубчатых колес 

КПД учитывающий потери пары подшипников  качения 

КПД клиноремённой передачи

КПД учитывающий потери в опорах вала

Общий КПД:

 

Мощность  на валу барабана:

                               

Требуемая мощностьP (Вт) электродвигателя определяют из выражения:

_{Угловая скорость барабана:}

                                

_{Частота вращения барабана:}

                                  

2. Выбор электродвигателя на основе полученных расчетов

По таблице П1 приложения по требуемой  мощности P_тр= (кВт) выбираем электродвигатель трехфазный короткозамкнутый серии 4А закрытый обдуваемый с синхронной частотой вращения 1500 (об/мин) серийный номер - 4А80А4УЗ, с параметрами P_дв=1,1 (кВт) и скольжением 5,4%,отношение пускового и номинального вращающих моментов  . Номинальная частота вращения n_дв=1500*(1 – 0,054)=1419 (об/мин), угловая скорость  

 

Габаритные размеры:

300 (мм)

(мм)

(мм)

(мм)

Установочные и присоединительные  размеры:

(мм)

 (мм)

 (мм)

 

(мм)

 (мм)

(мм)

(мм)

 

3. Определение передаточного числа, угловых скоростей и частот вращения валов.

 

Принимаем передаточное отношение  ременной передачи исходя из рекомендаций учебника  u_p = 2,0. Тогда для клиноремённой передачи:

Угловая скорость и частота вращения ведущего вала редуктора:

 

 

 

Вал А	nдв =1419 об/мин
Вал В	n1= 152 об/мин
Вал С	n2=nб=76 об/мин

 

Вращающие моменты:

       На валу колеса: 

      На валу шестерни:

 

 

2. Расчет редуктора.

 

1. Расчет зубчатых колес редуктора.

    

Примем для шестерни одну и ту же марку стали с различной  термообработкой. Принимаем для шестерни сталь 40Х улучшенную с

 

 

твердостью  HB 270; для колеса сталь 40Х улучшенную с твердостью HB 245.

Допускаемо  контактное напряжение:

где для колеса – предел  контактной выносливости при базовом числе зубьев, коэффициент

долговечности , коэффициент безопасности примем

 

Коэффициент ширины венца по отношению к внешнему конусному расстоянию (рекомендация ГОСТ 12289 – 76)

Несмотря  на симметричное расположение колес относительно опор , примем значение коэффициента, как в случае несимметричного расположения колес, так как со стороны клиноременной передачи действует сила давления  на ведущий вал, вызывающая его деформацию и ухудшающая контакт зубьев

Внешний делительный  диаметр колеса:

 
В этой формуле для прямозубых передач  , передаточное число

Примем ближайшее стандартное значение мм.

Примем число  зубьев шестерни , тогда число зубьев колеса          

Тогда , отклонения от заданного нет.

Внешний окружный модуль:

Уточним значение

Отклонение от стандартного значения нет

Углы делительных конусов:

  ;

Внешнее конусное расстояние и длина зуба b:

 

Внешний делительный диаметр шестерни:

Средний делительный диаметр шестерни:

Внешний диаметр шестерни и колеса:

Средний окружной модуль:

Коэффициент ширины шестерни по среднему диаметру:

Средняя окружная скорость колес:

Для конических передач обычно назначают 7-ю степень точности. Для проверки контактных напряжений определяем коэффициент нагрузки:

где коэффициент учитывающий распределение нагрузки по длине зуба , коэффициент учитывающий распределение нагрузки между прямыми зубьями коэффициент учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении, для прямозубых колес

Проверяем контактное напряжение:

Силы в зацеплении:

Окружная  

 

 

 

Радиальная для шестерни, равна  я осевой для колеса:

 

Осевая для шестерни, равная радиальной для колеса:

Проверка зубьев на выносливость по напряжениям изгиба:

При , несимметричном расположении колес, валах на роликовых подшипниках и твердости HB<350 значение . При твердости HB<350, скорости значение .

Получаем коэффициент нагрузки

 коэффициент формы зуба выбираем  в зависимости от эквивалентных  чисел зубьев:

Для шестерни:  

Для колеса:

При этом и

Допускаемое напряжение при проверке зубьев на выносливость по напряжению изгиба:

Для стали 40Х улучшенной при твердости HB<350,

Для шестерни

Для колеса

Коэффициент запаса прочности  , где , =1.

Допускаемое напряжение при расчете зубьев на выносливость:

Для шестерни: 

Для колеса: 

Для шестерни отношение:  

 

Для колеса:   

Дальнейший расчет ведем  для зубьев колеса, так как полученное отношение для него меньше.

Проверяем зуб шестерни:

    

2. Предварительный расчет валов редуктора.

 

Расчёт выполняем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.

Крутящий момент в  поперечных сечениях валов:

ведущего 

ведомого 

 

Ведущий вал.

Примем . Это не высокое значение принято с учётом того, что ведущий вал испытывает изгиб от натяжения клиноремённой передачи.

Диаметр выходного конца  вала:

Диаметр под подшипниками примем ; диаметр под шестерней .

 

Ведомый вал.

Допускаемое напряжение на кручение

 

 

 

 

Определяем диаметр  выходного конца вала: 

Диаметр под подшипниками , под зубчатым колесом .

 

     2.3. Конструктивные размеры шестерни  и колеса.

 

Шестерня.

Сравнительно небольшие  размеры шестерни по отношению к  диаметру вала позволяют не выделять ступицу.

Длина посадочного участка ; примем .

 

Колесо.

Коническое зубчатое колесо кованое.

Его размеры: ;

Диаметр ступицы 

Длина ступицы  , принимаем .

Толщина обода  , принимаем .

Толщина диска  , принимаем .

 

    2.4. Конструктивные размеры корпуса редуктора.

 

Толщина стенок корпуса  и крышки

; принимаем  .

; принимаем  .

Толщина фланцев корпуса и крышки:

верхнего пояса корпуса  и крышки

 

 

нижнего пояса корпуса

 принимаем 

 

 

Диаметры болтов:

фундаментных ; принимаем фундаментные болты с резьбой М20;

болтов,  крепящих крышку к корпусу у подшипников ; принимаем болты с резьбой М16;

болтов, соединяющих крышку с корпусом ; принимаем болты с резьбой М12.

 

3. Расчет клиноремённой передачи.

 

Вращающий момент:  Т= 7*10³ Н*мм

 

Диаметр меньшего шкива:

Исходя из рекомендаций d1=63мм

 

Диаметр большего шкива:

Из таблицы:

 

Уточняем передаточное отношение:

При этом угловая скорость вала В  будет:

Расхождение с  тем, что было получено по первоначальному расчету,

  , что менее допускаемого  на ±3%.

Следовательно, окончательно принимаем  диаметры шкивов d1=63 мм и d2=560 мм

 

Межосевое расстояние ар следует принять в интервале:

Где Т0=6 мм – высота сечения ремня

Принимая предварительно близкое значение

 

 

 

Расчетная длина ремня:

Ближайшее значение по стандарту  L=2240 мм

Уточненное значение межосевого расстояния ар с учетом стандартной длины ремня:

где  

      247009 мм²

При монтаже передачи необходимо обеспечить возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,01L=0,01*2240=22,4 мм, для облегчения надевания ремней на шкивы и возможность увеличения его на 0,025L=0,025*2240=56 мм для увеличения натяжения ремней.