Проектирование привода ленточного конвейера

K_Н - коэффициент неравномерности работы прокладок, 0,95;

K_СТ  - коэффициент прочности, 0,9;

Kр  - коэффициент режима  работы конвейера, 0,95.

i ≤ = 1,67  i ≥ = 0,4

Из условия: количество прокладок – 1.

Выбираем ленту 1.1-400-1-ТК-200-2-6-3.5-Г-1

5.3 Конструирование приводного барабана.

Используется литой барабан  из чугуна СЧ 15.

Диаметр D=300 мм.

Ширина b=B+100=400+100=500 мм.

Диаметр ступицы d =1,5*d=1,5*65=97,5 мм. d = 100 мм

Расстояние между дисками  l =0,6*b=0,6*500=300 мм.

Толщина обода и дисков  N=2\3(D+b)=533 мм. δ = 8 мм.

 

 

6 Расчет вала.

6.1 Расчет вала на статическую прочность.

 

 

l₁ =90 мм; l₂ =178 мм  l₃ =300 мм    l₄ =178 мм.

F_r = F_сум /2=4473/2=2236,5 H.

Изгибающий момент в сечении 3 от силы F_сум :

M₁ = F_r · l2 = 2236,5 · 178 = 398097 Нмм.

от силы F_M :

M₃ =F_M = 843,85 = 55338,8 Нмм.

Изгибающий момент в сечении 1 от силы F_M :

M₂ = F_M · l₁ = 843,85 · 90 = 75946,14 Нмм.

Суммарный изгибающий момент: в сечении 2: M_II =M₂; в сечении 3: M_III = M₁ +M_3.

Эквивалентные изгибающие моменты:

M_EII = = = 310433,27  Нмм,

M_EIII = =  = 544247,21 Нмм.

Расчетный диаметр:

d_II ≥ 10 = 32 мм < 50 мм

d_III ≥ 10 = 43,8 мм < 65 мм

Прочность вала на конце  первой ступени:

M_I` = F_M · l₀ , l₀ =l/2=82/2 = 41 мм.

M_I` = 843,85·41=34597,68 Нмм.

M_EI`= = 34597,68 +301000 = 302981,85 Нмм,

d_III ≥ 10 = 31,2 мм < 40 мм

Принятые в эскизном проектировании диаметры больше полученных, оставляем  их.

6.2 Расчет вала на усталостную прочность

Предел прочности σ_в = 1000 МПа

Предел текучести σ_т = 700 МПа

Предел выносливости σ_-1 = 405 МПа, τ_-1 = 245 МПа

Необходимый запас прочности [n] = 1,75

Проверка в сечении 2

Посадка подшипников с  натягом. Подшипники устан-ся на вал  по прессовой посадке. Коэф-ты концентрации напряжений: k_δ = 4,9 k_τ = 3,34

Значение масштабного  фактора  Σ_δ = 0,84,  Σ_τ = 0,78 (для d_п =50 мм). К-т качества пов-ти  β = 0,82. Чувствительность материала к ассиметрии цикла φ_δ = 0,2,  φ_τ = 0,1

τ_a = τ_m =1/2τ_max = = = = 12,27 МПа;

σ_a =  = = = 6,19 МПа;

σ_m =  = = = 1,63 МПа;

n_τ = = = 3,75;

n_σ = = = 9,31

n = = = 3,47 > [n] = 1,75.

Условие усталостной прочности  выполняется.

Проверка в сечении 3:

Посадка подшипников с  натягом. Подшипники устан-ся на вал  по прессовой посадке. Коэф-ты концентрации напряжений: k_σ = 3,98 k_τ = 2,8

Значение масштабного  фактора  Σ_σ = 0,78,  Σ_τ = 0,74 (для d_б = 65 мм). К-т качества пов-ти  β = 0,82. Чувствительность материала к ассиметрии цикла φ_δ = 0,2,  φ_τ = 0,1

τ_a = τ_m =1/2τ_max = = = = 5,58 МПа;

σ_a =  = = = 16,83 МПа;

σ_m =  = = = 1,06 МПа;

n_τ = = = 9,31;

n_σ = = = 3,86

n = = = 3,57 > [n] = 1,75.

Условие усталостной прочности  выполняется.

 

 

7 Расчет подшипников вала  по динамической грузоподъемности.

Сумма моментов относительно опоры А:  ΣM_A = 0.

F_M l₁ - F_r l₂ - F_r (l₂+l₃) + F_rB (2l₂+l₃) = 0;

F_rB = = F_r  - F_{M = 2236,5  - 843,85 = 2120,73 Н.}

Сумма сил относительно опоры B:  ΣM_B = 0.

F_M (l₁+l₃+2l₂) - F_rA (2l₂+l₃) + F_r (l₂+l₃) + F_r l₃ =0;

F_rA = = F_r + F_M = 2236,5 + 843,85 _{= 3196,12} Н.

Так как радиальная нагрузка на опору А больше, чем на опору  В, то расчет подшипников вала проводим по радиальной нагрузке на опору А.

Эквивалентная радиальная динамическая нагрузка на опору А:

P_rA = (V x F_rA + y F_a) k_σ k_m 

где F_rA -радиальная нагрузка на подшипник;

F_a - осевая нагрузка на подшипник;

x ,y - коэффициенты, учитывающие  влияние радиальной и осевой  нагрузки;

V = 1, так как вращается внутреннее кольцо;

F_a = О; так как F_a / F_r = 0, тo x₀ = 1.

k_σ - коэффициент, учитывающий динамичность нагрузки;

k_σ = 1,2 для ленточного конвейера;

k_m - температурный коэффициент;

k_m = 1, так как механизм работает ниже 100°С;

P_rA = (1·1· 3196,12) 1,2·1 = 3835,34 H.

Ресурс принятых при предварительном  проектировании подшипников:

L_10h =a₂₃ ( > L;

Для шариковых подшипников  a₂₃ = 0,75; p = 3;

L_10h = 0,75(   =125 · 10³ > 21024 часов;

Время работы выбранного подшипника  больше заданного, значит подшипник выдержит нагрузку обеспечит требуемую долговечность. Выбранные подшипники подходят.

 

 

8 Расчет шпонок

При конструировании приводного вала цепного конвейера шпоночные соединения используются на конце вала  и ступицы звезды. Шпонка, находящаяся на конце вала, является более нагруженной, так как напряжения смятия обратно пропорциональны диаметру вала, на который шпонка ставится, поэтому рассчитываем шпонку на конце вала. Расчет шпонки ведется на срез и на смятие.

Для стали [σ]=140 МПа [τ]=85 МПа.

 

8.1 Расчет шпонок  на смятие.

 σ_см = ≤ [σ_см];

[σ_см] - допускаемое напряжение смятия;

σ_см = = 98,4 МПа < 140 МПа;

Шпонка выдержит нагрузку.

8.2 Расчет шпонок  на срез.

Условие прочности имеет  вид:

τ_ср = [τ_ср];

[τ_ср] - допускаемое напряжение среза;

τ_{ср = 12,7 МПа < 85 МПа;}

Шпонка выдержит нагрузку.

9 Расчет болтов

Болт М16х2,5.

Сила, действующая на болт: F = P₁ = 3196,12 H.

Рассчитываем более нагруженный  болт - болт в точке 2.

Необходимая сила затяжки: F_зат = ;

К - коэффициент, учитывающий  динамичность нагрузки,  К = 1;

F - сила, действующая на  болт;

z - количество болтов, z = 2;

i - количество стыков, i = 1;

f - коэффициент трения, f = 0,15.

F_зат = = 10653,73 Н;

Минимально допустимый внутренний диаметр резьбы:

 d₂ ≥ ; 

m - коэффициент, учитывающий, что болт работает на кручение, m=1,3;

[σ_p]  - допустимое значение напряжения, для стали 45: [σ_p] = 110 МПа.

 d₂ = 12,7 мм;

Для болта М16х2,5:  d₂ = 13,5 мм > 12,7 мм – условие выполняется.

Болт выдержит нагрузку.

 

10 Конструирование рамы.

Рама служит для установки  на неё сборочных единиц, связанных  между собой требованиями точности относительного положения. Рама является координирующим элементом конструкции. Выбор сварной рамы объясняется  единичным производством привода, а, следовательно, экономией средств  на её производство. В сварной раме можно выделить элементы базовой  конструкции и элементы надстройки. К базовой конструкции относится  нижний пояс, от которого зависит жёсткость  и прочность рамы.

Для рамы выбираем швеллер, его высоту определяем из расчета  высоты установки ведущего вала и  геометрических характеристик мотора и редуктора.

По условию высота установки  вала  Н = 350 мм.   

В данном случае для образования  базовой поверхности будем использовать  швеллер 16П.

Конфигурацию и размеры  рамы определяем по типу и размерам редуктора, электродвигателя, муфт. Швеллеры располагаем полками наружу, поскольку  такое расположение удобно для крепления  узлов к раме. Для крепления  опор приводного вала применяем надстройки из швеллеров того же номера, размещая их на такой высоте, чтобы поместились  платики.  В нашем случае к раме будут крепиться мотор, редуктор, опоры приводного вала с помощью  болтов. Для этого в полках швеллеров  необходимо просверлить отверстия  на проход стержня болта. При креплении  на внутреннюю поверхность полки  накладываем косые шайбы, выравнивающие  опорную поверхность под гайками, что устраняет эксцентрическое  нагружение при затяжке болтов.

 

Библиографический список.

1. Анурьев, Василий Иванович. «Справочник конструктора - машиностроителя», В.И. Анурьев Том 1. - М.: Изд-во Машиностроение, 1992г.

2. Анурьев, Василий Иванович. «Справочник конструктора - машиностроителя», В.И. Анурьев Том 2. - М.: Изд-во Машиностроение, 1992г.

3. Анурьев, Василий Иванович. «Справочник конструктора - машиностроителя», В.И. Анурьев Том 3. - М.: Изд-во Машиностроение, 1992г.

4. Бельков, Валентин Николаевич, Захарова, Наталья Васильевна. «Основы конструирования деталей с сборочной единицы машин», В.Н. Бельков, Н.В Захарова - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007г.

5. Добровольский, Виктор Павлович. «Приводы конвейеров с гибким тяговым элементом», В.П. Добровольский - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011г.

6. Дунаев, Петр Федорович; Леликов, Олег Павлович. «Детали машин. Курсовое проектирование», П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов - М.: Высшая школа, 2003г.

7. Иванов, Михаил Николаевич. «Детали машин. Курсовое проектирование»,  М.Н. Иванов - М.: Высшая школа, 1975г.

8. Мехаев, Михаил Борисович. Методические указания к курсовому проекту по деталям машин – «Предварительный расчет привода», М.Б.   Мехаев - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005г.