Энергетический и кинематический расчёт привода 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Энергетический и кинематический расчёт привода



Привод цепного конвейера

Курсовой проект

 

Пояснительная записка

 

ВГСХА 10.00.00.000 ПЗ

 

Выполнил Антощенко Н.А.

 

Группа ИМ-322

 

Проверил Черемисинов В.И.

 

 

Киров 2009


СОДЕРЖАНИЕ.

 

1.Энергетический и кинематический расчет привода 4

1.1. Выбор электродвигателя 4

1.2. Определение общего передаточного числа и разбивка его по ступеням 5

 

2.Расчет конической передачи 7

 

3.Расчёт цепной передачи 13

 

4.Расчет валов 16

4.1.Расчет быстроходного вала 16

4.2.Расчет тихоходного вала 21

 

5.Расчет и подбор подшипников 25

5.1.Расчет подшипников быстроходного вала 25

5.2.Расчет подшипников тихоходного вала 27

 

6. Расчет шпоночных соединений 28

6.1. Расчёт шпоночного соединения на входном валу 28

6.2. Расчёт шпоночного соединения на выходном валу 28

 

7.Подбор муфты 29

 

8.Выбор и обоснование способа смазки передачи и подшипников 29

 

Список литературы 31

 

Приложение А. Эскиз электродвигателя 32

 

Приложение Б. Эскиз муфты 34

 

Приложение В. Спецификация 36


 

Введение

 

Проектируемое устройство представляет собой цепной конвейер, приводимый в движение от электродвигателя через конический одноступенчатый редуктор. Редуктор устанавливается на раме, сваренной из швеллеров. Мощность электродвигателя P=5,5 кВт, частота вращения

n=712 мин-1, исполнение IM1081. Частота вращения выходного вала редуктора 178 мин-1, крутящий момент 277,38 Н*м

Конвейер предназначен для перемещения, транспортировки, погрузки сыпучих грузов и брекетов.


 

Энергетический и кинематический расчёт привода

1.1 Исходные данные:

Ft­- окружная сила на звездочке, кН; 3,50

V - скорость цепи, м/с; 1,15

D-диаметр барабана, мм 400

 

Выбор электродвигателя

Определение потребляемой мощности привода

 

Рвых. = FtּV (1.1)

где Рвых.- потребляемая мощность привода, кВт

Рвых = 3,50*1,15 = 4,03кВт

1.2.2. Определение потребляемой мощности электродвигателя

 

Рэ = Рвых / ףоб , (1.2)

где Рэ - потребляемая мощность электродвигателя;

ףоб – общий КПД привода, определяемый как произведение КПД отдельных передач и муфт.

ףоб=ּף2ц.п ּ ףк.п ּ ף2м, (1.3)

где ףц.п – КПД цепной передачи;

ףк.п – КПД конической передачи;

ףм – КПД муфты;

 

ףоб= 0,982•0,96•0,942 =0,88

Рэ =4,03/0,88=4,58кВт

 

1.2.3. Определение предполагаемой частоты вращения вала электродвигателя:

nэ= nвּ u1ּu2ּ u3ּ … (1.4)

где u1, u2, u3- рекомендуемые значения передаточных чисел передач привода;

nв - частота вращения приводного вала, мин.-1

nэ – предполагаемая частота вращения вала электродвигателя, мин-1

, (1.5)

мин-1

 

Принимаем значения передаточных чисел:

Uкон= 4, Uцеп= 3,

nэ=54,94·4ּ·3=659,28 мин.-1

 

По найденным значениям Рэ и nэ выбираем электродвигатель:

Двигатель АИР 132М8 ТУ 16-525.564-84

Исполнение IM1081, Pэ = 5,5кВт, nэ = 712 об./мин.

 

Расчёт прямозубой конической передачи

2.1. Исходные данные:

Крутящий момент на шестерне T1 = 72,3 Hм;

Крутящий момент на колесе T2 = 277,38 Hм;

Частота вращения шестерни n1 =712 мин-1;

Частота вращения колеса n2 = 178 мин-1;

Передаточное число u = 4;

Срок службы передачи L = 5лет;

Коэффициент суточного использования Kc = 0.29;

Коэффициент годового использования Kr = 0.6.

Выбор материала и термообработки

Шестерня: Сталь 40ХН. Термообработка: улучшение и закалка ТВЧ. Твёрдость 48-53HRCэ.

Колесо: Сталь 40ХН. Термообработка: улучшение и закалка ТВЧ. Твёрдость 48-53HRCэ.

Определение допускаемых напряжений

Определение ширины колес

b = kbe×Rbe, (2.15)

где kbe – коэффициент ширины, kbe = 0,285

b = 0,285·115,44=32,9004мм.

Назначаем b=36мм

Определение диаметров колес

Делительные диаметры:

de1 = mte × z1 (2.18)

de2 = mte × z2 (2.19)

de1 =3,5·16=56мм

de2 = 3,5·64=224мм

Внешние диаметры:

dae1 = de1+2(1+x1)×mte×cos δ1 (2.20)

dae2 = de2+2(1+x2)×mte×cos δ2, (2.21)

где х1 и х2 – коэффициенты радиального смещения, х1 и х2 = 0

dae1 =56+2·3,5·cos14,0363=62,79мм

dae2 =224+2·3,5·cos75,9637=225,69мм

Расчёт цепной передачи

3.1. Определение чисел зубьев малой z1 и большой z2 звездочек

z1=29-2∙u≥13 (3.1)

z1=29-2∙3,15=22,7>13

Принимаем z1=23

z2=z1∙u<120 (3.2.)

z2=23∙3,15=72,45

 

Принимаем z2=72

3.2. Назначение предварительного шага цепи.

Принимаем шаг цепи Р=22,4мм.

Для выбранного шага определяем допускаемое значение среднего давления в шарнирах:

Расчёт валов

Проектный расчёт вала

Проектный расчёт вала ведётся условно на чистое кручение по заниженным допускаемым напряжениям.

Диаметром различных участков вала определяют по формулам:

d (4.1)

dn d+2t (4.2)

dБn dn+3γ, (4.3)

где ТБ – крутящий момент на быстроходном валу, Н·м;

d,dn,dБn – диаметры отдельных участков вала, мм.

Высоту буртика t, координату фаски подшипника γ (мм) принимают в зависимости от диаметра d посадочной поверхности.

d

Согласуем с электродвидателем

Dвх=30,4…45,6

Назначаем d=38 мм, t=2,5мм.

dn 38+2·2,5=43мм

Назначаем dn=45 мм, r=2,5мм

dБn 45+3·2,5=52,5мм

Назначаем dБn=55 мм.

Проверочный расчёт вала

Разрабатываем расчетную схему, т.е. вал заменяем балкой на двух опорах. Момент и осевую силу направляем на ближайшую опору и её изображаем шарнирно неподвижной. Окружное усилие направляем так,чтобы оно создавало момент противоположного направления, снимаемого с муфты или создаваемой другой окружной силой.

 

Ft = 3,01кН;

Fr = 1,06кН; Fa = 0,26кН;

Т = 72,3кН

Вертикальная плоскость:

ΣМA=0; -RBY·55+Fa·31-Fr·35=0

RBY=

ΣМВ=0; RAY·55-Fr·90+Fa·31=0

RAY=

ΣFy=0; RBY+ RAY-Fr=0

0,432-0,172-0,26=0

0=0

Реакции определены верно

Строим эпюру:

I-I

M1=Fa·31-Fr·z1

M1=32,86Н·м

M1=23,76Н·м

II-II

M2=- RBY* z1

M2=0; M2=9,46Н·м

 

Горизонтальная плоскость:

ΣМА=0; -RBX·55-Ft·35=0

RBX=Ft·35/55=-1,915кН

ΣМВ=0; RAX·55-Ft·90=0

RAX=Ft·90/45=4,925 кН

ΣFх=0; Raх+Rbх-Ft=0

4,925-1,915-3,01=0

0=0 Реакции определены верно

Строим эпюру:

I-I

М1=-Ft·z1

M1=0; M1=-105,35Н·м

II-II

М2=-RBx·z2

M1=0; M1=-105,32Н·м

По построенным эпюрам выделяем опасные сечения:

1. Опора А

2. Точка В.

Упрощённый расчёт вала

Точка В:

(4.4)

где σЭ – эквивалентное нагружение, МПа;

σ – номинальные напряжения изгиба, МПа;

τ – напряжения изгиба, МПа.

(4.5)

(4.6)

где σ-1 – предел выносливости материала при изгибе, МПа;

σ-1=0,43σв (4.7)

σ-1=387 МПа;

S – коэффициент запаса сопротивления усталости, S=1,5;

Кδ – эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений,

Кδε = 2,6 – коэффициент для валов с напрессованными деталями.

σЭ = 8,01< =99,2 МПа

Прочность в сечении обеспечена.

Точка А:

(4.4)

где σЭ – эквивалентное нагружение, МПа;

σ – номинальные напряжения изгиба, МПа;

τ – напряжения изгиба, МПа.

(4.5)

(4.6)

где σ-1 – предел выносливости материала при изгибе, МПа;

σ-1=0,43σв (4.7)

σ-1=387 МПа;

S – коэффициент запаса сопротивления усталости, S=1,5;

Кδ – эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений;

Кδε = 1,8 – переход с галтелью;

ε=0,73 – коэффициент абсолютных размеров.

σЭ = 8,5< =104,6МПа

Прочность в сечении обеспечена.

Расчёт тихоходного вала

Проектный расчёт вала

d (4.19)

dn d+2t (4.20)

dБn dn+3γ (4.21)

dк dБn

d

Назначаем d=38мм, t=2,5

dn 38+2·2,5=43мм

Назначаем dn=45мм; r=2,8

dБn 38+3·2,8=46,4мм

Назначаем dБn=50мм; dБn= dк=50мм.

Проверочный расчёт вала

Ft=4,65 кН, Fr=1,72 кН,

Fa=0,84 кН, Fм=2,61 кН,

Т=436,7 кН*м

Вертикальная плоскость:

Определяем реакции:

ΣМA=0; -RBY·230+Fa·112+Fr·55- =0

RBY=

ΣМВ=0; RAY·230+Fa·112-Fr·175=0

RAY=

ΣFy=0; Ray+ Rby-Fr=0

0,578-0,318-0,26=0

0=0

Реакции определены верно

Строим эпюру:

I-I

M1=Ray·z1

M1=0; M1=-17,49 Н·м

II-II

M2=0; M2=-101,15Н·м

Горизонтальная плоскость:

Определяем реакции:

ΣМА=0; -Rbx·230+Fц*330-Ft·55=0

RBX= кН

ΣМВ=0; RAX·230-Ft·175-Fц*100=0

RAX= кН

ΣFх=0; RАx+RВx-Ft+Fм=0

3,66-3,01-3,81+3,16=0

0=0

Реакции определены верно

Строим эпюру:

I-I

M1=Rax·z1

M1=0; M1=201,3 Н·м

II-II

M2=RAx*z2-Ft(z2-55)

M2=201,3; M2=315 Н·м

III-III

M3=FM*z3

M3=0; M3=315 Н*м

По эпюрам выделяем опасные сечения:

Опасное сечение – точка С (место посадки колеса на вал).

Упрощённый расчёт вала

(5.23)

где σЭ – эквивалентное нагружение, МПа;

σ – номинальные напряжения изгиба, МПа;

τ – напряжения изгиба, МПа.

σ-1=250МПа; ε=0,81; S=1,5; Кδ = 1,75 – шпоночный паз.

(4.24)

σ = 20,9< =77,1 МПа

Прочность в сечении обеспечена.

 

Выбор типа подшипников

Найдем наиболее нагруженную опору вала

Наиболее нагруженной опорой является опора А.

Подбираем подшипник: роликовый конический однорядный 7208А.

n=712 мин-1; р=3,33; а1=1; а23=0,65; Сr=58,3кН; Fr=4,9; e=0,37;Y=1,65; Yo=0,91

Расчёт подшипников качения

Расчёт подшипников качения на долговечность производится по формуле:

Lh= , (5.1)

где Lh- расчетная долговечность подшипника, ч;

 

 

n- частота вращения вала, об/мин;

Cr- динамическая грузоподъёмность подшипника (берётся из справочных данных по подшипникам), кН;

Pr- эквивалентная нагрузка, кН;

Р- показатель степени, равный в соответствии с результатами экспериментов для роликоподшипников p=3,33;

а1- коэффициент, учитывающий надежность работы подшипника, а1=1;

а23- коэффициент, учитывающий качество металла подшипника и условия эксплуатации, а23=0,65;

[Lh]- требуемая долговечность подшипника (для редуктора она равна сроку службы передач tΣ=7621,2ч.).

Эквивалентную нагрузку определяют по формуле:

Pr = (X ּV ּ Fr +Y ּ Fa) ּ Кδ ּ Кt, (5.2)

где Fr – радиальная нагрузка,кН;

Fa – осевая нагрузка, кН;

X, Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузок;

V – коэффициент вращения, равный 1 при вращении внутреннего кольца относительно направления нагрузки;

Кδ – коэффициент безопасности, для редукторов Кδ = 1,4;

Кt – температурный коэффициент, вводимый при t >100º С, Кt =1.

При установке вала на радиально-упорных подшипниках осевые силы Fa, нагружающие подшипники, находят с учётом осевых составляющих S от действия сил Fr.

Для конических роликоподшипников

S=0,83·e·Fr.

Fr=0,26кН

S=0,83·0,36·0,26=0,077кН

Fа=S=1,06кН

V=1; x=1; Кδ =1,4; Кt =1; Y=0

Pr = (1·1·0, 26 +0·1,06)1,4 ּ 1 = 0,36 кН.

Lh=

Долговечность подшипника обеспечена.

Выбор типа подшипников

Находим наиболее нагруженную опору вала

Наиболее нагруженной опорой является опора В.

Подбираем подшипник: роликовый конический однорядный 7209А.

 

n=178мин-1; р=3,33; а1=1; а23=0,65; Сr=62,7кН; Fr=3,01кН.

Расчёт подшипников качения

Pr = (X ּV ּ Fr +Y ּ Fa) ּ Кδ ּ Кt

Fr = ; V=1; X=1; Y=0; Кδ = 1,4; Кt =1

Pr = (1 · 1 ·3,01 +0) ּ 1,4 ּ 1 = 4,21кН.

Lh=

Долговечность подшипников обеспечена.

Pr = (X ּV ּ Fr +Y ּ Fa) ּ Кδ ּ Кt

Fr = ; V=1; e=0,26 => X=1; Y=0; Кδ = 1,4; Кt =1

Pr = (1 · 1 ·5,17 +0) ּ 1,4 ּ 1 = 7,24 кН.

Lh=

Долговечность подшипников обеспечена.

Расчёт шпоночных соединений

Основным расчетом для призматических шпонок является условный расчет на смятие.

Условие прочности шпонки на смятие:

где Т - вращающий момент, Н*м;

d - диаметр вала, мм;

lр - рабочая длина шпонки, мм;

t2 - глубина врезания шпонки в ступицу, мм.

Подбор муфты

Список литературы

1. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для техн. спец. вузов.- 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1998.- 447 с., ил.

2. Иванов М.Н. Детали. – 5-е изд., перераб. –М.: Высш. шк., 1991. -383с.: ил.

3. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для вузов. -3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1978. – 352с., ил.

4. Черемисинов В.И. Курсовое проектирование деталей машин: 2-е изд., перераб. И доп. – Киров: РИО ВГСХА, 2000.- 163с.: ил.


 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

 

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

 

 


 

ПРИЛОЖЕНИЕ В

 

 

 

Привод цепного конвейера

Курсовой проект

 

Пояснительная записка

 

ВГСХА 10.00.00.000 ПЗ

 

Выполнил Антощенко Н.А.

 

Группа ИМ-322

 

Проверил Черемисинов В.И.

 

 

Киров 2009


СОДЕРЖАНИЕ.

 

1.Энергетический и кинематический расчет привода 4

1.1. Выбор электродвигателя 4

1.2. Определение общего передаточного числа и разбивка его по ступеням 5

 

2.Расчет конической передачи 7

 

3.Расчёт цепной передачи 13

 

4.Расчет валов 16

4.1.Расчет быстроходного вала 16

4.2.Расчет тихоходного вала 21

 

5.Расчет и подбор подшипников 25

5.1.Расчет подшипников быстроходного вала 25

5.2.Расчет подшипников тихоходного вала 27

 

6. Расчет шпоночных соединений 28

6.1. Расчёт шпоночного соединения на входном валу 28

6.2. Расчёт шпоночного соединения на выходном валу 28

 

7.Подбор муфты 29

 

8.Выбор и обоснование способа смазки передачи и подшипников 29

 

Список литературы 31

 

Приложение А. Эскиз электродвигателя 32

 

Приложение Б. Эскиз муфты 34

 

Приложение В. Спецификация 36


 

Введение

 

Проектируемое устройство представляет собой цепной конвейер, приводимый в движение от электродвигателя через конический одноступенчатый редуктор. Редуктор устанавливается на раме, сваренной из швеллеров. Мощность электродвигателя P=5,5 кВт, частота вращения

n=712 мин-1, исполнение IM1081. Частота вращения выходного вала редуктора 178 мин-1, крутящий момент 277,38 Н*м

Конвейер предназначен для перемещения, транспортировки, погрузки сыпучих грузов и брекетов.


 

Энергетический и кинематический расчёт привода

1.1 Исходные данные:

Ft­- окружная сила на звездочке, кН; 3,50

V - скорость цепи, м/с; 1,15

D-диаметр барабана, мм 400

 

Выбор электродвигателя



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-12-13; просмотров: 281; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.165.248.212 (0.212 с.)