Проектирование привода цепного конвейера

d_бп1 = d_п1+3.2×r = 40+3,2·2,5 = 48 (мм)

Принимаем  d_бп1 = 50 мм, по таблице  t = 2.8 мм,  r = 3мм,  f = 1,6.    Параметры нарезанной части: d_f1 = 116 мм; d₁ = 140 мм  и d_a1 = 160 мм Расстояние между опорами червяка примем равным диаметру червячного колеса, то есть  l₁ » 330 мм         Расстояние от середины выходного конца до ближайшей опоры f₁ = 90 мм

Выходной  вал

d=4,8 мм

d_п=47,7+4=51,7 мм

d_пб56,5 мм

  Диаметры подшипниковых шеек:          d_п2 = 55 (мм);

 d_бп2 = 60 (мм)                    d_k=48, 48 мм принимаем t = 2.8 мм, r = 3 мм, f = 1.6, тогда

                               d_бк = d_к + 3f = 48 + 3×1.6 » 52 (мм)     

Диаметр ступицы  червячного колеса:          d_ст2 = (1.6…1.8)d_бп2 = (1.6…1.8)×75 = 120…135 (мм)

Принимаем :   d_ст=125 мм

Длина ступицы  червячного колеса:         l_ст2 = (1.2…1.8)d_бп2 = (1.2…1.8)×75 = 90…135 (мм)

Принимаем l_ст2 = 95 мм.

10.Подбор подшипников                                                                                                 Для червяка

Примем предварительно подшипники роликовые конические  Для червяка примем предварительно подшипники роликовые конические 7308 средней

серии. Схема установки  подшипников – враспор. Из таблицы  выписываем: d = 40 мм, D = 90 мм, Т = 25,5 мм, e = 0.28. 

    

 

Для червячного колеса

Для вала червячного колеса примем подшипники роликовые конические 7311 легкой серии. Схема установки подшипников – враспор. Из таблицы выписываем: d = 55 мм, D = 120 мм, Т = 32 мм, e = 0.34.

 

Раcстояние между точками приложения радиальных реакций при установке радиально-упорных подшипников по схеме «враспор»

         , где l- расстояние между торцами наружных колец подшипников, а- смещение точки приложения радиальной реакции от торца подшипника.

     l= 235-(18,8·2)=197,4 мм

  11.       Шпоночное       соединение

1. Для входного вала с муфтой

d_в=32 мм, шпонка:  сечение bh=8, S=0,4 мм( фаска), глубина паза вала (t₁=5 мм, t₂= 3,3 мм, l=32 мм)

   Шпонка призматическая  со скругленными торцами, материал  шпонки- СТ 45, нормализованная. Напряжение смятие  и условие прочности определяем по формуле:  σ_см=

При чугунной ступице допустимо  установить муфту из чугуна СЧ 20  

2. Соединение вал- колесо

d_в=50 мм, шпонка:  сечение bh=149, S=0,5 мм( фаска), глубина паза вала (t₁=5,5 мм, t₂= 3,8 мм, l=125 мм). Шпонка призматическая со скругленными торцами, материал шпонки- СТ 45, нормализованная. Напряжение смятие  и условие прочности определяем по формуле:  σ_см=- посадка с натягом

12. Концевые участки валов

а) Быстроходный вал

 

 

 

 

 

 

 

 

Переходный участок между  двумя ступенями выполняют галтелью радиусом r= 1,6 Ориентировочно диаметр вала в месте установки подшипника

                      

    d_П32+2*3,3+0,5

    4039,1 мм

 

 

     

                                               

 

 

                                       

     1)Конический конец вала                          

                             d₁=40 мм;

                             d=d₁-2·t=40-2·3,3=33,4≈36 мм

                             d_ср=  

                              l₁≈ 60 мм

                              l₂≈5,4 мм

                              l₃≈43,2 мм

    по таблице     d_ср=33,1мм , l₁=80 мм;  l₂=58 мм.

    d₁= М20

 

2) цилиндрический конец  вала  с диаметром 40 мм:  l=82 мм- длина, r=2, c=1,6.

t (длина буртика)= 6 мм

 

б) Тихоходный вал

 

1. цилиндрический конец вала                d_в=48 мм       

 r=2,5;  f=3; t=6;

Ориентировочный диаметр вала (мм) в месте установки подшипника

     d_п=48+2·3,8+0,5=56,1

     d_п=55 мм

     l=82 , c=2

2. конический конец вала

l₁=110 мм, l₂=82 мм, d_ср=45,9 мм, b=12 мм, h=8 мм, t₁=5 мм,t₂=3,3мм,  d₁=M3

13.Установка колеса на вал

Ранее исходя из расчетов было выявлено, что целесообразнее применять  соединение с натягом.

     Запас сцепления для колес выходных валов редукторов, на концах которых установлена звездочка цепной передачи

           К=3,5

           T₃=984 Нм

          d_в=60 мм

          d_ст=135 мм

           d₁=0 мм

Материал для червячного колеса-БрА9ЖЗЛ, способ отливки- в землю,   ; вал изготовлен из стали 45 (, E=2,1·10⁵ МПа), шероховатость вала и отверстия :=1,6 мкм, сборка нагревом  ( f=0,07),l- 120 мм( длина сопряжения).

 

1. Среднее контактное давление (Па)

  =72,5МПа

 

2. Деформация деталей

=72,5·60·(2,1·0,65+0,7)/(21·10⁴)=0,0427мм=42,7мкм

C₁=1-0,35=0,65

C₂=1-0,3=0,7

 

3. Поправка на обмятие микронеровностей :

       u=5,5(=5,5·(1,6+1,6)=17,6 мкм

4. Потребный минимальный натяг:

N_min≥ N+ u= 42,7 мкм+17,6 мкм=60,3 мкм

По таблицам стандарта  этот минимальный вероятностный  натяг может гарантировать посадка  , для которой отклонения отверстия 0 и +30 мкм, отклонение  вала + 87 и + 117 мкм, наименьший натяг       (N_min)_табл=0,087-0,030=0,057 мм; наибольший натяг (N_max)_табл.=0,117-0=0,117 мм.

Проверка условия прочности  с учетом заданной вероятности безотказной  работы по формулам:

        TD= 0,030-0=0,03 мм, Td=0,117-0,087=0,030 мм, С=0,31:

    N_pmin=0,087-0,31, N_Pmax=0,10 мм.

При этом N_Pmin>(N _min )_рас. –условие прочности соединения удовлетворяется.

Удельное давление, вызывающее пластические деформации в деталях:

 p_T=200(135²-60²)/(2*135²)=80 Мпа- для ступицы

 p_T=340/2=170 МПа – для вала

Максимальный расчетный  натяг:

           N^|=N_Pmax- u=0,10-0,0176=0,082 мм

Соответствующее  этому  натягу давление :

 p^|=pN^|/N=72,5*0,082/0,0427=139Мпа

Намеченная посадка не вызывает пластических деформаций.

14. Выбор и проверка подшипников качения по динамической грузоподъёмности

1. 1. Для быстроходного вала редуктора выберем роликоподшипники конические однорядные 7308 средней серии.

Для него имеем:

D=40 мм.– диаметр внутреннего кольца,

D=90 мм.– диаметр наружного кольца,

Т=25,5 мм.- ширина подшипника,

C_r=61 000 Н– динамическая грузоподъёмность,

C_or=46 000 Н– статическая грузоподъёмность,

– предельная частота вращения при  пластичной смазке.

На подшипник действуют:

F_a=610Н– осевая сила,

F_r=2238 Н– радиальная сила.

Частота вращения:n=950 об/мин.

Требуемый ресурс работы:L_10h=12000ч.

Найдём:

– коэффициент безопасности

– температурный коэффициент 

– коэффициент вращения

Эквивалентная нагрузка:  

Коэффициент осевого нагружения: e=0,28.

Проверим условие:   

Определяем значение коэффициента радиальной динамической нагрузки x=0,67 и коэффициента осевой динамической нагрузки y=2,9.

Определяем эквивалентную  радиальную динамическую нагрузку:

P_r=(F_aV∙x+yF_r)∙k₆ ∙k_T=(610*1*0,67+2238*2,9)*1,3*1=8968Н

Рассчитаем ресурс принятого  подшипника:

  =

или     =12000, что удовлетворяет требованиям.

2. Для тихоходного вала  редуктора выберем роликоподшипники конические однорядные 7310 средней серии .

Для него имеем:

  – диаметр внутреннего кольца,

– диаметр наружного кольца,

– ширина подшипника,

  С_r=96600 Н– динамическая грузоподъёмность,

   С_or=75900 Н– статическая грузоподъёмность,

– предельная частота вращения при  пластичной смазке.

На подшипник действуют:

F_a=610Н– осевая сила,

F_r=2238 Н– радиальная сила

Частота вращения:n=30 об/мин

Требуемый ресурс работы: L_10h=12000ч.

Найдём:

– коэффициент безопасности

– температурный коэффициент 

– коэффициент вращения

Эквивалентная нагрузка: :  

Коэффициент осевого нагружения: е=0,31

Проверим условие:

Определяем значение коэффициента радиальной динамической нагрузки x=0.67 и коэффициента осевой динамической нагрузки y=2,9.

Определяем эквивалентную  радиальную динамическую нагрузку:

P_r=(F_aV∙x+yF_r)∙k₆ ∙k_T=(610*1*0,67+2238*2,9)*1,3*1=8968Н

Рассчитаем ресурс принятого  подшипника:

=             или =0,6*10⁶, что удовлетворяет требованиям.

15. Расчет приводного вала (наиболее нагруженного) вала на усталостную прочность и выносливость

  Действующие нагрузки:

 Радиальная сила  Fr=2238 Н

Крутящий момент - _{T=984 Нм}                                   Момент на барабане:

  M=F_r*r=2238*0,14=313,32     

 

Определим реакции опор в  вертикальной плоскости.

1. , 

 

 

2238*0,099-0,198*=0

=1119 Н

2. , ,

2238*0,099-0,198*=0

=1119Н

Выполним проверку: , ,

_{1119+1119-2238=0}

 Следовательно , вертикальные реакции найдены верно.

Определим реакции опор в  горизонтальной плоскости.

3. , ,

2238*0,99- *0,198=0

 получаем, что =1119 Н

4. , ,

=1119Н

Проверим правильность нахождения горизонтальных реакций: , , _-2238+2238=0,  – верно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчёт производим в форме  проверки коэффициента запаса прочности  , значение которого можно принять . При этом должно выполняться условие, что , где – расчётный коэффициент запаса прочности, и – коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям, которые определим ниже.

Определим механические характеристики материала вала (Сталь 45): – временное сопротивление (предел прочности при растяжении); и – пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручении; – коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений.

Определим отношение следующих  величин:

, , где и – эффективные коэффициенты концентрации напряжений, – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения. Найдём значение коэффициента влияния шероховатости и коэффициент влияния поверхностного упрочнения .

Вычислим значения коэффициентов  концентрации напряжений и для данного сечения вала: , .

Определим пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении: ,

      

16. Расчет цепной передачи

1. Исходные данные:

n₃ = 30 об/мин, T₃ = 984 Нм, U_ц=2,5;

2.Назначим однорядную  роликовую цепь типа ПР.

2.1.Предварительное значение  шага для однорядной цепи

P^|=4,5=44,75 (мм)

Ближайшие значения шагов  по стандарту:

P=44,45 (мм)

3.Назначение основных  параметров.

3.1.Число зубьев ведущей  звёздочки в зависимости от  передаточного отношения.

Z₁=29-2*U=24

 из условия: ;делительный диаметр не должен превышать 410мм.

При P=44,45 (мм) Z₁==

 

3.2.Межосевое расстояние.

a= 40* P=40*44,45=1778(мм)

 

3.3.Наклон передачи принимаем  равным 30

3.4.Примем,что смазывание цепи нерегулярное. Цепь будут смазывать периодически при помощи кисти.

4.Определение давления  в шарнире.

4.1.Найдём значение коэффициента  ;

-нагрузка с небольшими ударами;

-оптимальное межосевое расстояние;

-наклон передачи менее 60 ;

-передача с автоматической регулировкой  натяжения цепи;

-смазывание цепи нерегулярное;

-работа в две смены;

.

4.2.Окружная сила, передаваемая  цепью.

=11 585 (Н)

4.3.Давление в шарнире однорядной цепи.

ϭ===55,08(H/мм²)

Принимаем цепь ПР-44,45-172,4.Её параметры: Р=44,45мм,

Диаметр ролика d=25,40 мм, расстояние между внутренними пластинами ,

Ширина внутренней пластины h= 42,4 мм, наибольшая ширина звена b=34 мм.

5.Число зубьев ведомой  звёздочки.

Z₂=U*Z₁=2,5*12=30

6.Частота вращения ведомой  звёздочки.

n=30 об/мин

7.Делительный диаметр  ведущей и ведомой звёздочки.

 

 

 

 

8.Диаметр окружности выступов  ведущей и ведомой звёздочки.

9.Диаметр впадин ведущей  и ведомой звёздочки.

 

 

 

 

Принимаем:

10.Ширина зуба звёздочки.

 

11.Ширина зубчатого венца  звёздочки.

В=34 мм

12.потребное число звеньев  цепи.

W==

Принимаем W=101

13.Уточнённое межосевое  расстояние.

 

=*201,9=2243,6мм

Полученное значение а’ уменьшаем на .

4,49…8,975

 

Окончательное значение межосевого расстояния: