пз. Пояснительная записка привод ленточного конвейера. Пояснительная записка к курсовому проекту Привод ленточного конвейера

• Название: Пояснительная записка к курсовому проекту Привод ленточного конвейера
• Дата: 02.05.2022
• Размер: 0.71 Mb.
• Имя файла: Пояснительная записка привод ленточного конвейера.docx
• Тип: Пояснительная записка; #508071
• страница: 2 из 2

Расчет редукторных валов



5.1. Расчет валов на чистое кручение (проектный расчет)
5.1.1. Определение диаметров валов
Ведущий вал

Диаметр входного участка вала I, мм:



Первая ступень вала под полумуфту.

С учетом диаметра выходного конца вала двигателя и подобрав муфту, которая может соединять валы разных диаметров (пределах одного номинального момента ) принимаем диаметр входного участка ведущего вала

d₁ = мм.

Вторая ступень вала под уплотнение и подшипник.

d_1м = мм.

Манжеты резиновые армированные по ГОСТ 8752-79: d= мм, D = мм, h₁= мм.

Под подшипник I вала принимаем диаметр

d₂₌ мм.
<sub>Третья ступень вала под шестерню.

Шестерню выполним за одно целое с валом.</sub> Предусматриваем в конструкции возможность выхода фрезы (если необходимо).

d₃ = мм.

<sub>Четвертая ступень вала под подшипник.

d4= мм

Ведомый вал</sub>

Диаметр выходного участка вала II, мм:



Первая ступень вала под открытую передачу

Принимаем диаметр участка тихоходного вала

<sub>d1 = мм.

Вторая ступень вала под уплотнение и подшипник.</sub>

d_2м = мм.

Манжеты резиновые армированные по ГОСТ 8752-79: d= мм, D = мм, h₁= мм.

Под подшипник II вала принимаем диаметр

d₂₌ мм

_{Третья ступень вала под колесо}

d₃ = мм.

_{Четвертая ступень вала под подшипник.}

d_{4= мм.}

Пятая упорная ступень

d₅ =




5.1.2. Конструктивные размеры колеса.
В качестве заготовки для колеса принимаем поковку.

Диаметр ступицы колеса (внутренний), мм d_{вн =}d<sub>3=

Диаметр ступицы колеса</sub> (наружный), мм d_ст=

Длина ступицы: l_ст=

Толщина обода: S=

Толщина диска: <sub>С=

Толщина ступицы: δ=</sub>

5.1.3. Подбор подшипников
Принимаем подшипники шариковые радиальные однорядные легкой серии. ГОСТ 8338-75

ВалI - № D= мм, d = мм, B= мм, С = кН, С_o= кН

ВалII - № D= мм, d = мм, B= мм, С = кН, C_o= кН.

Схема установки подшипников враспор.

5.1.4. Подбор и расчет муфты.
Для соединения выходного конца двигателя и быстроходного вала редуктора, применяем упругую втулочно- пальцевую муфту – МУВП… ГОСТ 21424-93. Размер муфты взят по диаметру вала двигателя.

Муфта обеспечит надежную работу привода с минимальными дополнительными нагрузками.

Радиальная сила, действующая на вал: F_м = 50 _Б =

Стандарт допускает сочетание полумуфт с различными диаметрами посадочных отверстий в пределах одного номинального вращающего момента.

Т.к. диаметр входного вала редуктора меньше (d =…. мм), сочетаем полумуфты разных диаметров.

Для муфты с диаметром вала одной из полумуфт …… мм имеем:

диаметр пальца d_п = ….мм,

число пальцев Z =…,

диаметр расположения пальцев D =

длина резиновой втулки L =

коэффициент перегрузки К =1,3.

Полумуфты изготовляют из чугуна марки СЧ20 (ГОСТ 1412-85);

Материал пальцев- сталь 45 ( ГОСТ 1050- 88);

Материал упругих втулок – резина.

Слабым элементом муфты является резиновая втулка.

Для проверки прочности муфты рассчитаем резину – по напряжениям смятия,

считая, что напряжения распределены равномерно по длине втулки:

σ_см = ≤ [σ_cм]
σ_см = =
рекомендуют принимать [σ_cм] =1,8…2 (3) МПа.
Вывод: муфта выдержит заданную нагрузку.
5.1.5. Расчет шпоночных соединений.
На ведущем и ведомом валах применяем шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78

Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.

Диаметр вала d	Сечение шпонки, b x h	Глубина паза вала, t1	Глубина паза втулки, t2	Длина шпонки l

Напряжения смятия и условие прочности:

_{см =}
Допускаемое напряжение смятия

при стальной ступице при чугунной

Ведущий вал
Расчет шпоночного соединения для передачи вращающего момента с полумуфты на входной вал редуктора:

_см =

Вывод: условие _см выполняется.
Ведомый вал
Расчет шпоночного соединения для передачи вращающего момента на звездочку:

_см =

Расчет шпоночного соединения для передачи вращающего момента на

зубчатое колесо.

_см =

Вывод: условие _см выполняется.

5.2 Выполнение компоновочного чертежа редуктора.

Толщина стенки редуктора …мм;
Зазор между вращающимися колесам и внутренними стенками корпуса…мм;
Ширина фланца от внутренней поверхности корпуса до крышки подшипникового узла …мм;

Ширина фланца вне мест установки крышек подшипниковых узлов …мм.
Толщина крышки подшипникового узла для обоих валов …мм.

Для проектируемого редуктора осевые размеры валов:
ВалI l₁=

l₂ =

l _Б = 2l₂ = (пролет быстроходного вала).
Вал II l₄ =

l₃ =

l _т = 2l₃ = (пролет тихоходного вала).

5.3.Определение опорных реакций и построение эпюр внутренних

усилий в валах


Схемы для расчета быстроходного и тихоходного валов.
Усилия в зубчатом зацеплении, Н:
Окружное усилие F_t= 2·T_II·1000 / d₂=

Радиальное усилие F_r =F_t·tg /cos =

Осевое усилие F_а = F_t·tg =

углы : α = 20⁰ , β = ⁰ .

Консольная нагрузка со стороны муфты: F_м =
Консольная нагрузкасо стороны цепной передачи: F_Ц=F_t +2F_f =

Разложим её на составляющиев соответствии с углом 45⁰ наклона линии центров звездочек к горизонту:

F_ЦВ=F_Цcos 45 =

F_ЦГ = F_Ц =

Уравнения равновесия на валах и определение реакций в опорах:
Входной вал.
∑М = 0 Реакции от сил в зацеплении:

- в плоскости YOZ

R_БВ = F_t l₂/ l _Б =

R_АВ = F_t(l _Б – l₂)/ l _Б =

- в плоскости XOZ

R_БГ = (F_rl₂+ F_ad₁/2)/ l _Б =

R_АГ =[ F_r(l _Б – l₂) - F_ad₁/2 ]/ l _Б =

Суммарные реакции опор от сил в зацеплении:

R_А = =

R_Б = =

Реакции от силы F_м:

R_БМ = F_мl₁/ l _Б =

R_АМ = F_м(l _Б + l₁)/ l _Б =

Полные реакции опор для расчета подшипников, Н:

F_rA = R_А + R_АМ =

F_rБ = R_Б + R_БМ =

Выходной вал.
Реакции в плоскости YOZ:

R_ГВ =[F_tl₃ + F_цВ(l _т + l₄)]/ l _т =

R_ВВ = [-F_t(l _т – l₃) + F_цВl₄ ]/ l _т =

Реакции в плоскости XOZ:

R_ГГ = [- F_r l₃+ F_ad₂/2 + F_цГ(l _т + l₄)]/ l _т =

R_ВГ = [F_r(l _т – l₃)+ F_ad₂/2 + F_цГl₄]/ l _т =

Суммарные реакции опор для расчета подшипников, Н:

F_rВ= =

F_rГ = =


5.4.Расчет подшипников валов на долговечность.
Выполняем проверку выбранных подшипников быстроходного вала.

.

Подшипник__________, С = __________ Н; С₀ = ___________ Н:

Частота вращения вала n = _________ мин ^-1, d = _______ мм.

Вал нагружен осевой силой F_а =_______ Н.

Для радиальных подшипников осевые составляющие R_{осеваяА} = R_{осеваяБ} = 0.

Из условия равновесия вала осевые реакции опор: R_аА = 0;R_аБ = F_а =______Н.

Т.к. R_аА = 0, то для опоры А имеем: X = 1; Y = 0.

Для опоры Б отношение F_а / С₀ = ______________________ e = ____

Отношение F_а /(V F_rБ) = _______________________ , < или > е .

Тогда для опоры Б: X =___________ Y = __________.

Эквивалентная нагрузка

Р_А =

Р_Б =

Для более нагруженной опоры ________

__________________________________________

Выполняем проверку выбранных подшипников тихоходного вала.
Подшипник__________, С = ____________ Н; С₀ = ____________Н:

Частота вращения вала n = __________ мин ^-1, d = __________ мм.

Вал нагружен осевой силой F_а =_______ Н.

Для радиальных подшипников осевые составляющие R_{осеваяВ}= R_{осеваяГ} = 0.

Из условия равновесия вала осевые реакции опор: R_аГ = 0;R_аВ = F_а =______Н.

Т.к. R_аГ = 0, то для опоры Г имеем: X = 1; Y = 0.

Для опоры В отношение F_а / С₀ = ______________________ e = ______

Отношение F_а /(V F_rВ) = _______________________ ,< или > e .

Тогда для опоры В: X =_________ Y = __________.

Эквивалентная нагрузка

Р_В =

Р_Г =

Для более нагруженной опоры ________

__________________________________________
Для зубчатых редукторов ресурс работы подшипников может превышать 36000ч (таков ресурс самого редуктора), но не должен быть менее 10000ч (минимально допустимая долговечность подшипника).

Поэтому для входного вала принимаем подшипник ______

для выходного вала принимаем подшипник ______

Смазывание подшипников в редукторе осуществляется разбрызгиванием, т.к. подшипники установлены в корпус без изоляции от общей картерной системы смазки.

Окружная скорость зубчатого колеса, м/с V = ____________ и

Контактные напряжения, Н/мм² σ_Н =_____________.
Принимаем марку масла для зубчатых передач _________________

5. 
   Расчет цепной передачи.
   

В проектируемом приводе ленточного конвейера открытая цепная передача устанавливается после цилиндрического редуктора и применяется для понижения частоты вращения барабана.

Выбираем приводную роликовую однорядную цепь ПР ГОСТ 13568-75.

крутящий момент на валу ведущей звездочки (тихоходном валу редуктора), Нм.

T₁ = T_II =

передаваемая мощность, кВт.

N₁ = N_II =

частота вращения ведущей звездочки, об/мин.

n₁ = n_II =

частота вращения ведомой звездочки, об/мин.

n₂ = n₁/U_ц =

передаточное отношение цепной передачи U_ц =

угол наклона цепи 45⁰, работа передачи в одну смену, спокойная нагрузка, периодическое смазывание цепи, периодическое регулирование натяжения цепи.

m = 1

z₁ = 31 – 2U_ц =

z₂ = z₁ ∙ U_ц =

коэффициент K_Э = k_Д∙ k_a∙ k_н∙ k_p∙ k_см∙ k_п = 1∙1∙1∙1.25∙1.5∙1 = 1.875

Пусть допускаемое давление в шарнирах [р] = МПа, межосевое расстояние, по соображениям долговечности цепи, а = 40 t.

Находим шаг цепи:

t =
Примем ближайший больший шаг по стандарту t = мм;

Тогда проекция опорной поверхности шарнира А_ОП = мм²,

Разрушающая нагрузка Q = кН,

Масса одного метра цепи q = кг/м;

Выполним проверку цепи по двум показателям: по частоте вращения и по давлению в шарнирах.

Допускаемая для цепи с выбранным шагом t частота вращения

[n] = об/мин. Следовательно условие n₁ ≤ [n₁ ] выполняется.

При n₁ = об/мин , значение [р]_табл. = МПа.

[р]= [р]_табл. · к_z=

к_z =1+0,01(z₁ – 17) =

расчетное давление в шарнирах, МПа.

p= F_t∙K_Э / А_ОП =

здесьF_t =N₁ ∙ 10³/ v =

Средняя скорость цепи, м/с. v = z₁∙ t∙ n₁ / (60 ∙10³) =

Следовательно условие p ≤ [p] выполняется.
Число звеньев цепи:

L_t = 2a_t + 0,5z_∑ + ∆²/a_t =

где z_∑ = z₁ + z₂ =

поправка ∆ = (z₂ – z₁)/2π =

а_t = a/t = 40 ∙t/ t = 40.

округляем значение L_t до четного целого значения : L_t =
Уточняем межосевое расстояние а, мм


Для свободного провисания цепи уменьшаем межосевое расстояние на 0,4%, т.е принимаем а = а_расч. – а_расч · 0,004 ≈ мм .
Диаметры делительных окружностей звездочек, мм:
ведущей d_д1 = t / sin(180⁰ / z₁) =

ведомой d_д2 = t / sin(180⁰ / z₂) =
Диаметры наружных окружностей звездочек:
ведущей D_e1 = t [ctg (180/z₁) + 0.7] – 0.31d₁ =

ведомой D_e2 = t[ctg (180/z₂) + 0.7] – 0.31d₁ =

где d₁ = мм – диаметр ролика цепи.
Силы, действующие на цепь:

окружная сила, Н F_t =

центробежная сила, Н F_v = q∙ v² =

сила от провисания цепи, Н F_f= 9.81∙ k_f∙ ∙ q∙ a =

k_f – коэффициент провисания При угле наклона 45⁰ k_f =1,5.
Расчетная нагрузка на валы

F_Ц=F_t +2F_f =

Проверяем коэффициент запаса s:
s = Q ∙ 10³/ (k_д ∙ F_t + F_v + F_f ) =
нормативный коэффициент запаса прочности [s]=

Условие s ≥ [s] выполнено.

7. Описание конструкции редуктора
В приводе ленточного конвейера использован одноступенчатый цилиндрический косозубый редуктор. Редуктор представляет собой пару зубчатых колес, из которых одна шестерня (14) выполняется заодно с валом (вал-шестерня), а другое колесо (16) насажено на вал (5). Валы установлены на подшипниках качения (3,13). Зубчатые колеса, валы и подшипники объединены в сборки (сборки входного и выходного валов) и в дальнейшем разборке не подлежат. Сборки входного и выходного валов помещены в корпус редуктора (1) и закрыты крышкой корпуса (28). Для обеспечения соосности отверстий под подшипники используются штифты (33), которые устанавливаются в корпус и крышку еще до расточки подшипниковых гнезд. Расточка корпуса редуктора и его крышки производится совместно.

Зацепление смазывается окунанием колеса в масляную ванну. Подшипники смазываются разбрызгиванием и масляным туманом. Для исключения вытекания масла из редуктора используются накладные крышки (4,12,15,17) и уплотнения (10,19), а так же прокладки под крышки (2,9) которые изготавливаются из паронита или технического картона. Крутящий момент передается с вала двигателя на валы редуктора через шпонки (11,6).Шпонка (18) передает крутящий момент на цепную передачу. Крышка редуктора крепится болтами и гайками (25,26). Крышки подшипников – болтами (8). От самоотвинчивания данные болты удерживаются пружинными шайбами (27).

Транспортировка редуктора осуществляется с помощью рым-болтов (29).

Контроль зацепления проводится через смотровое окно, закрытое крышкой (32), в которой располагается сапун, исключающий повышение давления внутри редуктора и выдавливание масла через разъемы.

Для контроля уровня масла служит щуп (34), для слива масла пробка (21) с прокладкой (20).




8. Описание конструкции барабана с опорами
Барабан (18) сварной конструкции насажен на вал (1). Сам вал установлен в подшипниках качения (13), которые размещены в корпусах (12), закрытых крышками (14, 30). Крышки к корпусам подшипников крепятся сквозными болтами и гайками (17, 19).

В левой опоре (корпусе подшипника) подшипник защемлен с помощью втулок (11) и эта опора называется фиксированной, а в правой опоре подшипник может перемещаться относительно корпуса (плавающая опора). Наличие плавающего корпуса подшипника позволяет облегчить монтаж барабана на раме конвейера.

Крутящий момент с выходного вала редуктора через ведущую звездочку и цепь передается на звездочку (2), которая передает крутящий момент через штифт (24), на фланцевую ступицу (4) и через шпонку (22) на вал барабана. В свою очередь вал через шпонку (3) передает движение и крутящий момент на барабан. При перегрузке штифт срезается втулками (5, 6) и звездочка вращается на подшипнике скольжения (8). С целью унификации крышек и уплотнений (16) используется втулка (11). Для устранения осевого смещения звездочки (2), втулки (8) и ступицы (4) используется шайба (7).

9. 
   Список литературы
   

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя т1,т.2,т.3. М., Машиностроение, 1982г
2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. М., ВШ,1985г.

2. 
   Иванов М.Н. Детали машин. М., ВШ.,2007г.
   

2. 
   Журнал лабораторных работ по Деталям машин, МАДИ (ГТУ) , 2016г.
   

2. 
   Расчет и проектирование деталей машин. М., Высш.школа,1978 г., под редакцией Столбина Г.Б. и Жукова К.П.
   

2. 
   Детали машин. Проектирование: Справочное учебно-методическое пособие/Л.В. Курмаз, А.Т. Скойбеда/ - 2-е изд., испр.: М.: Высш. шк., 2005. — 309 с: ил.
   

2. 
   Детали машин и основы конструирования. Передачи. Учебное пособие для вузов. – М.: ИКЦ «Акадекнига», 2006. – 332 с.: ил.
   

2. 
   Чернавский С.А., Боков К.Н., Чернин И.М. Курсовое проектирование деталей машин. Учебное пособие. –М.: ИНФРА- М, 2014. –414 с.; ил.
   

2. 
   Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Курсовое проектирование . Учебное пособие. –5-е изд., лоп. – М.: Машиностроение, 2007. –560 с., ил.