Проектирование привода цепного конвейера

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение          Техническое задание

1. Выбор электродвигателя…………………………………………………...3

2. Определение передаточного числа привода……………………………...4

3. Расчет моментов……………………………………………………………4
4. Расчет червячной передачи …………………………………………… .....5

5. Геометрические размеры червячной передачи…………………………...9

6. Расстояния между деталями передач…………………………………… 11
7. Диаметры валов…………………………………………………………... 11
8. Конструирование червячного колеса и червяка………………………... 12

9. Проектный расчет валов редуктора и подбор подшипника……………14

10. Подбор подшипников……………………………………………………..14
11. Шпоночное   соединение………………………………………………..15
12. . Концевые участки валов………………………………………………...16
13. Установка колеса на вал………………………………………………….17
14. Выбор и проверка подшипников качения по динамической грузоподъёмности…………………………………………………………18
15. Расчет вала на усталостную прочность и выносливость………………20
16. Расчет цепной передачи…………………………………………………..22

Список используемой литературы……………………………………….

 

 

 

1.Выбор электродвигателя

1.1Определим общий коэффициент полезного действия (КПД) привода:

 η  _обш= где

η _м = 0,98 – КПД муфты

η _ч.п. = 0,8 – КПД червячной передачи

η _ц.п = 0,92- КПД цепной передачи

η _пр.в =0,99- КПД приводного вала

η = 0,98 * 0,8 * 0,92 * 0,99 = 0,71

1.2 Определим требуемую мощность двигателя:

 

=22,550,71=16,01 кН

- окружное усилие на барабане

v=0,18 м/с- скорость ленты

==4,059 кВт

3. Частота вращения вала

 

 

=280 мм- диаметр барабана

  =12,28

1.4Частота  вращения вала электродвигателя

 

=973,4 об/мин

1.5 Выбор электродвигателя

По полученным  данным выбираем электродвигатель:       P=4 кВт,

2. Определяем общее передаточное число привода

 

 

3.  Расчет моментов

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1 

      

       

       

3.2

       

         0,8= 3,136 кВт

        

3.3

     

      = Нм

     =

№ вала	n, об/мин	P, кВТ	T, Нм
1	950	4	39
2	950	3,92	38,43
3	30	3,136	984
4	12,28	2,84	2241

 

4. Расчет червячной передачи

Вариант термообработки зубьев редуктора - II. Марки сталей , одинаковые для колеса и шестерни : 40Х, 40ХН,35ХМ и 45 ХЦ. Т.О. колеса - улучшение. НВ 235…262. Т.О. шестерни - улучшение и закалка ТВЧ. НRC 45…50, 48…53, 50… 56.Материал для червячного колеса-БрА9ЖЗЛ, способ отливки- в землю,

4.1 Передаточное число  редуктора :

  == 31,7 ≈ 32

Число заходов червяка , число зубьев колеса , т.е. , в этом случае

 4.2 КПД

    

4.3 Мощность:

1. необходимая для вращения вала червячного колеса

 ≈ 3,1 кВт

2. необходимая для вращения червяка

  кВт

4.4  Крутящий момент :                а. на быстроходном валу 

         = Нм

4.5. В первом приближении оцениваем скорость скольжения

     == 4,25 м/с

4.5  Выбор материала  червяка : безоловянные бронзы и латуни (группа II), HRC

4.6   Режим работы передачи

    

Суммарное число циклов перемен  напряжений в зубе червячного колеса

=60·12000·30= 21600000

 Условные базовые числа циклов перемены напряжений, которым соответствуют исходное  допускаемое напряжение для расчета на прочность рабочих поверхностей зубьев и предел изгибной  выносливости равны :

Для расчета на прочность  рабочих поверхностей зубьев червячного колеса :  

Для расчета зубьев на изгибную выносливость:

      

      

     

4.7  Допускаемые напряжения:

На прочность рабочих поверхностей

   

=300…250 МПа

    МПа

  =400 МПа 143,75 МПа

На изгибную выносливость

    ,

где   ,

        - предел изгибной выносливости материала червячного колеса

 

 

 = 75,54 МПа

= 0,8·=0,8·200=160 МПа

- условие выполняется

4.8 Ориентировочное  значение коэффициента нагрузки

                         

 

-коэффициент  концентрации нагрузки

=1,025

 

4.9 Предварительно  значение расчетных параметров  червячной передачи

  Межосевое расстояние

   

    , по табл. 180

   Осевой модуль

  = 7,8-9,5                  =8

==13             Принимаем q= 12,5

Коэффициент смещения:

 

  - условие выполняется

4.10 Углы подъёма  витка червяка 

   arctg - делительный угол подъёма витка

arctg=

  

4.11 Уточнение расчетных параметров и размеров червячной передачи путем проверочного расчета ее на прочность

а. Коэффициент нагрузки

     

     =1+,

где - коэффициент деформации червяка,

       χ - коэффициент,  учитывающий влияние режима работы.

Для типового режима  нагружения работы II коэффициент χ=0,5; 176

  =1+=1,003

  K=1·1,003=1,003

б. Скоростной коэффициент

            

                0,49

При  < 3 м/с

в.  Допускаемое напряжение

Окружная сила на начальном  диаметре червяка

 ==5,84 м/с

Скорость скольжения в  зацеплении

   ==5,86м/с

Расчетное напряжение

  

  

 МПа      МПа

			m	q
180	1	32	8	12,5

 

5.Геометрические размеры червячной передачи

 5.1.Червяк

Диаметр делительный

                                      

                                    

Диаметр начальный 

                                       

                                        10·(12,5-1)=115 мм

Диаметр вершин витков

                                      

                                        мм

Диаметр впадин витков

                           

Длина нарезной части витка              ,               где                             

                                 

                          =124 мм

5.2 Червячное  колесо

Диаметр делительной начальной  окружности

                                 

                                =260 мм

  Диаметр  вершин зубьев

                                 

                                  =268

  Диаметр впадин зубьев

                                                    = 308,5

ширина венца     

                               

Коэффициент полезного действия:              η====0,79

5.3.Силы, действующие  на валы червячной передачи:              окружная сила на колесе, равная осевой силе на червяке                            =240H

 окружная сила на  червяке, равная осевой силе  на колесе                            == 23,8 H

  радиальная сила , раздвигающая червяк и колесо

                             6150·tg20= 240·0,364=77,9 H

 

5.4. Напряжение  изгиба в зубьях червячного  колеса

                                  ,

где -эквивалентное число зубьев червячного колеса,

-коэффициент,  учитывающий форму зубьев червячных  колес.

          =6,32МПа

;    =1,71

5. Проверка передачи червячного редуктора на нагрев

Общая поверхность охлаждения корпуса редуктора приближенно  определяется по графику или по зависимости:

           =12· 0,95 м²

Для удовлетворительной работы червячного редуктора необходимо обеспечить условие : (редуктор без искусственного охлаждения)

      +

       +20= 85,54              

раб =90…95

6. Расстояния между деталями передач

 

   

L- наибольшее расстояние  между внешними      поверхностями деталей передач, мм.

   L==116+268= 384 мм

 а= 10,87 мм

 Расстояние b₀ между дном корпуса и поверхностью                    колёс или червяка принимают

      b₀₄a

       b₀ 43,48 мм                           

7. Диаметры валов

Для быстроходного вала:             

  D_в= 32 мм

d_пd+ 2t             d_бпdп+ 3,2r                        по таблице : t=2,   r=1,6

         d_п=32+4≈40 мм

         d_бп≈50 мм

Для тихоходного  вала:                                                d_k=4,8· =47, 74 мм

                                                 d_п= d+ 2t              d_бпdп+ 3r                         d_{kd бп}

d=4,8 мм

d_п=47,7+4=51,7 мм

d_{пб56,5 мм}

8. Конструирование червячного колеса и червяка

Конструкция червячного колеса и способ соединения венца с центром  зависят от объема выпуска. При единичном  производстве зубчатые венцы соединяют с центром посадкой с натягом. При постоянном направлении вращения червячного колеса на наружной поверхности центра предусматривают буртик, на который направляют осевую силу. Червячные колеса вращаются с небольшой скоростью и , как правило, не требуют балансировки, поэтому нерабочие поверхности обода, диска, ступицы колеса  оставляют необработанными и делают конусными с большими радиусами закруглений. Острые кромки на торцах венца притупляют фасками

                                                ,

где m- модуль зацепления с округлением до стандартного значения.

                    Размеры других основных конструктивных элементов принимают по соотношениям:

               S  ≈  2,5·m            

S=25;      S₀= 30…32,5

S₀=32                ;  C=38,4…41,6

h≈0,15b₂; 

         t≈0,8 h

h= 18, t=14,4

f	S	S0	C	h	t
5	25	32	40	18	14.4

 

   Длина посадочного отверстия колеса следует принимать равной или больше ширины зубчатого венца (. Принятую длину ступицы согласуют с расчетным  и с диаметром посадочного отверстия d.

             , d=17

            14…25,5 мм

Диаметр ступицы d_ст и ширину S  торцов зубчатого венца принимают:

               d_ст=1,5d+10 мм

              dст = 1,5·20+10= 40 мм

Размеры пазов

               b=(0,4…0,5) b₂ ;     h=(0,3…0,4) b

Расстояние  между опорами:        Расстояние между серединами опор вала червяка при приближенном расчете можно принимать равным:          L = 0.95×d₂ ,

где  d₂     -  диаметр делительной окружности для червяка ,  d₂=320 мм    L=304 мм.

_{Длина нарезанной части  червяка                b1 = (11 + 0.06×Z2)×m =(11+0,06· 32)=12,92≈13 мм}

_{Радиус  выемки поверхности вершин зубьев червячного колеса:}

                _{rk = 0.5×d1 – m =0,5·140-10=60 мм       Условный угол обхвата :}         

                                sin β=           

                   sinβ=48,9^o≈50^o

Условный угол обхвата 2·β=100^o

_{Межосевое расстояние (проверка):}

 

_{aw = 0.5×m×(q + Z2 + 2×x) = 0.5×10×(14 + 32 -0,5·2) = 225 (мм)-верно}

Угол подъема  витка червяка            

        = 4, 10^o

9.Проектный расчет валов редуктора и подбор подшипника

Входной вал

Диаметры подшипниковых  шеек: d_п1 = d_в+2×t,где d_в- диаметр входного вала  = 32

                       d_п1 = 32+5=37 ,        Значения d_п  должны быть кратны 5, поэтому принимаем d_п1 = 40 мм