Привод ленточного транспортера, состоящего из электродвигателя, цилиндрического двухступенчатого редуктора и соединительных муфт

Привод ленточного транспортера, состоящего из электродвигателя, цилиндрического  двухступенчатого редуктора и соединительных муфт

 

Содержание

1. Введение

2. Кинематический расчет

3. Расчёт цилиндрической  передачи

3.1 Выбор материала и  термообработки

3.2 Определение допускаемых  напряжений

3.2.1 Допускаемые напряжения  при расчёте на усталостную  контактную прочность

3.2.2 Допускаемые напряжения  при расчёте на изгибную усталостную  прочность

3.3 Определение основных  параметров передачи

3.4 Определение сил в  зацеплении

3.5 Проверочный расчёт  передачи на контактную усталостную  прочность

3.6. Проверочный расчёт  передачи на изгибную усталостную  прочность

4. Предварительный расчёт  валов

4.1 Выбор материала и  допускаемых напряжений

4.2 Предварительный расчёт  быстроходного вала

4.3 Предварительный расчёт  промежуточного вала

4.4 Предварительный расчёт  тихоходного вала

5. Выбор муфт

6. Выбор подшипников

6.1. Выбор типа и типоразмера  подшипника

6.2. Выбор схемы установки  подшипников

6.3. Проверка долговечности  подшипников тихоходного вала

6.3.1 Составление расчётной  схемы и определение реакций  в опорах

6.3.2 Проверка долговечности  подшипников

7. Конструирование элементов  цилиндрической передачи

8. Расчёт шпонок

9. Уточнённый расчёт валов

9.1 Построение эпюр изгибающих  и крутящих моментов

9.2. Проверка статической  прочности вала

9.3. Проверка усталостной  прочности тихоходного вала

10. Конструктивные элементы  валов, допуски, посадки и шероховатости

11. Смазка редуктора

12. Конструирование крышек  подшипников

13. Конструирование корпуса  редуктора

14. Конструирование рамы

15. Сборка редуктора и  монтаж привода

15.1 Сборка редуктора

15.2 Монтаж привода

Заключение

Список литературы

 

1. Введение

1.1 В данном проекте  разрабатывается привод ленточного  транспортёра. Транспортёр предназначен  для перемещения отходов производства (древесная щепа).

1.2 Привод состоит из  электродвигателя, цилиндрического  двухступенчатого редуктора и  соединительных муфт.

Электродвигатель в приводе  создаёт вращающий момент и приводит редуктор в движение.

1.3 Редуктор представляет  собой закрытую цилиндрическую  передачу. В редукторе использованы  прямозубые колёса, что упрощает  изготовление деталей передачи.

Редуктор служит для уменьшения числа оборотов и увеличения вращающих  моментов.

Для соединения выходных концов вала редуктора и барабана используются муфты.

Отметим, что при работе привода возможны сильные рывки.

Выпуск предусматривается  крупносерийный.

1.4 Срок службы привода  6 лет, работа в три смены,  коэффициент загрузки за смену  0,4. С учётом того, что в году 250 рабочих дней, а в одной рабочей  смене 8 часов получим ресурс  привода в часах: 

 

L_h = 6 · 250 · 3 · 8 · 0,4 = 14400 часа.

 

2. Кинематический  расчет

2.1 Определение требуемой  мощности привода. Электродвигатель  выбирается по требуемой мощности  и частоте вращения. Мощность  двигателя зависит от требуемой  мощности рабочей машины, а его частота вращения от частоты вращения приводного вала рабочей машины.

Определим требуемую мощность транспортёра: 

 

Р_вых = F · v = 18 · 10³ · 0,65 = 11700 Вт = 11,7 кВт

2.2 Для определения требуемой  мощности привода определим КПД  привода. Для этого задаёмся, в  соответствии с таблицей 1.1 [3], КПД  отдельных элементов привода:

КПД подшипникового узлаη_nn =0.99

КПД цилиндрической передачиη_ц = 0.96

КПД муфты Общий КПДη_м = 0.98

Общий КПД привода: 

 

η_nр = η_ц²· η_м²· η_п³ = 0,98²·0,96²·0,99³ = 0,859

Требуемая мощность двигателя:

= 13,6 кВт

2.3 По таблице подбираем  электродвигатели с мощностью  большей или равной требуемой.  Двигатели выбираем асинхронные,  трёхфазные общепромышленного применения  серии 4А. Двигатели этой серии  предназначены для продолжительного  режима работы, т.е. соответствуют  режиму работы привода. Подходят  четыре варианта электродвигателей  серии 4А с номинальной мощностью  кВт и различной частотой вращения. Данные по ним представлены  в таблице 2.3.1.

Таблица 2.3.1

Вариант	Тип двигателя	Номинальная мощность, кВт	Частота вращения, об/мин
			синхронная	номинальная
1	4АМ160S2	15	3000	2940
2	4АМ160S4	15	1500	1465
3	4АМ160M6	15	1000	975
шл4	4АМ180M8	15	750	730

Для окончательного выбора типоразмера  двигателя определим рекомендуемый  интервал частот вращения вала электродвигателя, для чего определим необходимую  частоту вращения вала барабана и  передаточное число привода. Частота  вращения вала барабана:

Минимально-допустимая частота  вращения вала электродвигателя: 

 

n_дв^min=n_вых·u_пр^min=41,4·4=165,6 об/мин

Максимально допустимая частота  вращения вала электродвигателя: 

 

n_дв^max=n_вых·u_пр^max=41,4·31,3=1295,82 об/мин

Передаточное число передачи при 1 модели: и₁ =2940/41,4 =71,01

Передаточное число передачи при 2 модели: и₂ =1465/41,4 =35,38

Передаточное число передачи при 3 модели: и₃ =975/41,4 =23,55

Передаточное число передачи при 4 модели: и₄ =730/41,4 =17,6

2.4 Требуемое передаточное  число привода при принятом  электродвигателе:

Таблица 2.4

Модель двигателя	Передаточное число
4АМ160S2	71,01
4АМ160S4	35,38
4АМ160M6	23,25
4АМ180M8	17,6

2.5 Проанализировав результаты  вычислений и данные таблицы  1.1 выбираем окончательный вариант  электродвигателя.

Электродвигатель с синхронной частотой вращения 3000 об/мин не подходит по результатам расчёта.

Электродвигатель с синхронной частотой вращения 1500 об/мин не подходит по результатам расчёта.

Электродвигатель с синхронной частотой вращения 1000 об/мин подходит по результатам расчёта.

Электродвигатель с синхронной частотой вращения 750 об/мин подходит по результатам расчёта.

Принимаем двигатель 4АМ180M8 с  синхронной частотой вращения 750 об/мин.

2.6 Предварительное передаточное  число тихоходного вала редуктора:

Предварительное передаточное число быстроходного вала редуктора:

2.7 Частота вращения вала  барабана:

Угловая скорость вала электродвигателя:

Угловая скорость быстроходного  вала редуктора:

Угловая скорость промежуточного вала редуктора:

Угловая скорость тихоходного  вала редуктора:

Угловая скорость вала барабана:

Мощность на валу электродвигателя:

P_дв= 13,6 кВт

Мощность на быстроходном валу редуктора:

P_б. =Р_дв·η_м ·η_п = 13,6·0,98 ·0,99 =13,2 кВт

Мощность на промежуточном  валу редуктора:

Р_{пр. в.} =P_б ·η_ц= 13,2·0,96=12,54 кВт

Мощность на тихоходном валу редуктора:

Р_m=P_{пр. в.} ·η_ц ·η_п= 12,54·0,96·0,99=11,92 кВт

Мощность на валу барабана:

Р_о=P_т ·η_м=11,92·0,98=11,7 кВт

Вращающий момент на валу электродвигателя:

Вращающий момент на быстроходном валу редуктора:

Вращающий момент на промежуточном  валу редуктора:

Вращающий момент на тихоходном валу редуктора:

Вращающий момент на валу барабана:

2.8 результаты кинематического и энергетического расчёта представлены в таблице 2.9 1.

Таблица 2.9.1

Вал	Частота вращения, об/мин	Угловая скорость, с-1	Мощность, кВт	Вращающий момент, Нм
Вал двигателя	730	76.4	13,6	178,01
Быстроходный вал редуктора	730	76,4	13,2	172,77
Промежуточный вал редуктора	153,4	16,05	12,54	781,3
Тихоходный вал редуктора	41,5	4,34	11,92	2746,54
Вал рабочего органа машины	41,4	4,33	11,7	2702,07

 

3. Расчёт  цилиндрической передачи

3.1 Выбор  материала и термообработки

Материал для зубчатых колёс подбираем по таблице 2.1 [3]. Для шестерни принимаем сталь 40Х  с термообработкой улучшение  и закалкой ТВЧ, твёрдость сердцевины и поверхности 48 - 53 HRC, примем 50 HRC.

Для колеса принимаем сталь 40Х с термообработкой улучшение  и закалкой ТВЧ, твёрдость сердцевины и поверхности 45 - 50 HRC, примем 47,5 HRC.

3.2 Определение  допускаемых напряжений

3.2.1 Допускаемые  напряжения при расчёте на  усталостную контактную прочность

Быстроходная ступень, шестерня:

Допускаемые контактные напряжения

[σ] _Н= σ _Нlim •Z_N•Z_R•Z_V/S_H=1050 • 1 • 1 • 1/1,2=875 МПа

Предел контактной выносливости

[σ] _Н1lim=17HRC_cp+200=17•50+200=1050 МПа

Коэффициент долговечности

Z_N= =1 при условии 1 ≤ Z_N ≤ Z _N max

N_HG=30HB_cp^2.4 ≤12 • 10⁷ =30 • 480^2.4 = 8,1• 10⁷

N_K=60 • n • n₃ • L_h=60 • 730 • 1 • 14400=63 • 10⁷

Коэффициент учитывающий  влияние шероховатости

Z_R=1

Коэффициент учитывающий  влияние окружной скорости

Z_V=1

V= 1,5 м/с

= =114 мм

Коэффициент учитывающий  запас прочности

S_H=1,2

Быстроходная ступень, колесо:

Допускаемые контактные напряжения

[σ] _Н= σ _Нlim •Z_N•Z_R•Z_V/S_H=1007,5 • 1 • 1 • 1/1,2=840 МПа

Предел контактной выносливости

[σ] _Н1lim=17HRC_cp+200=17•47,5+200=1007,5 МПа

Коэффициент долговечности

Z_N= =1 при условии 1 ≤ Z_N ≤ Z_N max

N_HG=30HB_cp^2.4 ≤12 • 10⁷ =30 • 440^2.4 = 6,6• 10⁷

N_K=60 • n • n₃ • L_h=60 • 730 • 1 • 14400=63 • 10⁷

Коэффициент учитывающий  влияние шероховатости

Z_R=1

Коэффициент учитывающий  влияние окружной скорости

Z_V=1

V= 0,3 м/с

= =114 мм

Коэффициент учитывающий  запас прочности

S_H=1,2

Тихоходная ступень, шестерня:

Допускаемые контактные напряжения

[σ] _Н= σ _Нlim •Z_N•Z_R•Z_V/S_H=1050 • 1 • 1 • 1/1,2=875 МПа

Предел контактной выносливости

[σ] _Н1lim=17HRC_cp+200=17•50+200=1050 МПа

Коэффициент долговечности

Z_N= =1 при условии 1 ≤ Z_N ≤ Z _N max

N_HG=30HB_cp^2.4 ≤12 • 10⁷ =30 • 480^2.4 = 8,1• 10⁷