Институт транспортной техники и систем управления

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

 

ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКИ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

 

 

Кафедра «Роботы и робототехнические системы»

 

Курсовой проект

по дисциплине «Детали машин»

Тема: «Механический привод конвейера».

 

Выполнил студент группы ТРС-311

Шорников Ю. А.

г. Москва 2012 г.

Содержание

Введение

1. Кинематический расчет привода

1.1 Подбор электродвигателя

1.2 Уточнение передаточных чисел привода

1.3 Определение частот вращения и вращающих моментов на валах

2. Расчет цилиндрической передачи

2. Расчет цилиндрической передачи

2.1 Выбор твердости, термической обработки и материала колес

2.2 Определение допускаемых контактных напряжений

2.3 Определение допускаемых напряжений изгиба

2.4 Проектный расчет

2.4.1 Межосевое расстояние

2.4.2 Предварительные основные размеры колеса

2.4.3 Модуль передачи

2.4.4 Суммарное число зубьев и угол наклона

2.4.5 Число зубьев шестерни и колеса

2.4.6 Фактическое передаточное число

2.4.7 Диаметры колес

2.4.8 Размеры заготовок

2.4.9 Проверка зубьев колес по контактным напряжениям

2.4.10 Силы в зацеплении

3. Эскизное проектирование

3.1 Проектные расчеты валов

3.2 Расстояние между деталями передач

3.3 Выбор типов подшипников

3.4 Схемы установки подшипников

3.5 Составление компоновочной схемы

4. Конструирование зубчатых колес

4.1 Шестерня

4.2 Зубчатое колесо

5. Подбор шпоночных соединений

5.1 Подбор шпонок для соединения зубчатого колеса и вала

5.2 Подбор шпонок входного и выходного хвостовиков

6. Подбор подшипников качения на заданный ресурс

6.1 Подшипники быстроходного вала

6.2 Подшипники тихоходного вала

7. Конструирование корпусных деталей

8. Конструирование крышек подшипников

9. Расчет валов на прочность

9.1 Входной вал

9.2 Выходной вал

10. Выбор манжетных уплотнений

10.1 Входной вал

10.2 Выходной вал

11. Выбор смазочных материалов и системы смазывания

12. Порядок сборки привода, выполнение необходимых регулировочных работ

Список используемой литературы

 

 

Принципиальная схема конвейера:

 

1 - электродвигатель

2 - муфта

3 - барабан транспортёра

4 - редуктор зубчатый цилиндрический

5 - ременная передача.

Введение

Технический уровень всех отраслей народного хозяйства в значительной мере определяется уровнем развития машиностроения. На основе развития машиностроения осуществляется комплексная механизация и автоматизация производственных процессов в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, на транспорте.

В данном курсовом проекте осуществлен расчёт и проектирование привода общего назначения, состоящего из двигателя, ременной передачи и редуктора.

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепные или ременные передачи.

Редуктор предназначен для понижения угловой скорости и соответственно повышения вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.

Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи - зубчатого колеса, валы, подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников (например, внутри корпуса редуктора может быть помещен шестеренный масляный насос) или устройства для охлаждения (например, змеевик с охлаждением водой в корпусе червячного редуктора).

Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назначения. Второй случай характерен для специализированных заводов, на которых организовано серийное производство редукторов.

Редукторы классифицируют по следующим основным признакам:

а) по типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные);

б) по числу ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т.д.);

в) по типу зубчатых колес (цилиндрические, конические,

коническо—цилиндрические и т.д.);

г) по относительному расположению валов редуктора в пространстве

(горизонтальные, вертикальные);

д) по особенностям кинематической схемы (развернутая, соосная,

с раздвоенной ступенью и т.д.)

Выбор электродвигателя.

Определяем мощность на барабане конвейера:

, где ,

тогда получим, что .

С учетом потерь в элементах привода требуемая мощность электродвигателя:

,где

Тогда .

Выбираем асинхронный электродвигатель из учета соотношения:

. следовательно принимаем двигатель 4А 132М 4У3 (S%=2,8 )

Определим асинхронную частоту вращения электродвигателя:

Расчет ременной передачи.

, где тогда

Учитывая принимаем клиновой ремень сечения Б, с параметрами:

.

Диаметр ведущего шкива:

Диаметр ведомого шкива: По ряду R40 принимаем Допускаем, что

Определим требуемую минимальную длину ремня:

Принимаем исходя из условия .

Уточняем межосевое расстояние:

.

.

Уточняем угол охвата ведущего шкива:

.

Определим линейную скорость ремня:

Определим число пробегов ремня:

 

.

 

Определим требуемое число ремней:

, где

Таким образом Получаем, что число необходимых ремней-5 шт.

Определяем силу предварительного натяжения ремня:

F₀ = = = 149,5[H]

F_tp – полезная передаваемая окружная сила;

F_tp = = 867,14[H];

Сила давления на валы:

F_B = 2*F₀*z*sin = 1420,5 [H].

Расчет зубчатой передачи.

Проектный расчет валов.

Ориентировочно определим диаметры хвостовиков:

[мм]. Получим, что

.

Принимаем подшипник легкой серии «36207»:

.

.

По [1] П17, в зависимости от крутящего момента на ведомом валу выбираем соединительную муфту типа МУВП:

Принимаем подшипник легкой серии «36214»:

.

.

Диаметр упорного бурта: .

Шпонка ведущего вала.

Учитывая, что то по [1] П18 имеем:

, где ;

Общая длина шпонки:

.

Шпонка ведомого вала.

Учитывая, что то по [1] П18 имеем:

, где ;

Общая длина шпонки:

; .

 

Эскизная компоновка.

[……………………………………………………………………………]

Проверочный расчет валов.

Ведущий вал.

Ft

F_t = 5525,78[H], F_r = 2098,66[H], F_a = 1647,08[H], T₁ = 144,14

Fa

YB

XB

B

T1

YA

Fr

dw1/2

A

Fb

XA

127,08

l2

l1

l2

147,02

46,7

 

 

144,14

 

T

 

 

Y_B

Y_a = = 4534,9[H];

Строим эпюры:

M₀^xz = 0;

M₁^xz = 0;

M₂^xz = x_al₂ = 127,09[Нм];

 

M₀^yz = 0;

M₁^yz = F_bl₁ = 147,02[Нм];

M₂^yz(-Δ) = F_b(l₁ + l₂) – Y₂l₂ = 3,76[Нм];

M₂^yz(+Δ) = F_b(l₁ + l₂) – Y₂l_{2 +} F_a = 46,7[Нм];

Определяем изгибающий момент в сечении 1:

M₁ = M₁^yz = 147,02[Нм];

M₁^Э = = 182,65[Нм];

=

M₂^э = = 166,89[Нм];

𝛔₂ =

 

 

5.1.2 Ведомый вал.

D

XD

XC

C

FM

Fr

-74,81

-74,81

M^xz, Нм

M^yz, Hм

-74,81

178,7

471,75

T2, H

l6

l5

l6

T2

YC

dw2/2

Fa

Ft

YD

 

X_D = = 7540,4[H];

X_C = = 9530,3[H];

Y_D

Y_C = = -1511,4[H];

Строим эпюры:

M₀^xz = 0;

M₁^xz = ;

M₂^xz = x_c2l₂ – F_tl₆ = 670[Нм];

 

M₀^yz = 0;

M₁^yz(-Δ) = Y_c l₆ = -74,81[Нм];

M₁^yz(+Δ) = Y_Dl₆ = 178,7[Нм];

Определяем изгибающий момент в сечении 1:

M₁ = = 477,6[Нм];

M₁^Э = = 766,9[Нм];

=

M₂^э = = 899,4[Нм];

𝛔₂ =

 

 

Расчет валов.

Ведущий вал.

Определяем коэффициент запаса прочности вала в опасном сечении:

n =

n_𝛔 – коэф. запаса прочности по напряжениям изгиба.

n_𝛕 – коэф. запаса прочности по напряжениям кручения.

т_𝛔 = 𝛔_-1/( +

n_𝛕 = 𝛕_-1/(

𝛔_-1 – предел выносливости материала вала по напряжениям,

𝛔_-1 = 0,35 𝛔_B = 315[МПа];

𝛕_-1 – предел выносливости материала вала по напряжениям кручения,

𝛕_-1 = 0,58𝛔_-1 = 182,7[МПа];

𝛃_𝛔 и 𝛃_𝛕 – коэф. учитывающие состояние поверхности вала в опасном сечении,

𝛃_𝛔 = 𝛃_𝛕 = 0,9

Ψ_𝛔 = 0,25

Ψ_𝛔 – коэф. учитывающий чувствительность материала вала к оссиметрии цикла.

 

В сечении 2:

M₂ = 127,15[Нм];

𝛔_a =

𝛕_a = 𝛕_a – амплитуда циклов кручения.

𝛔_m = 𝛔_m – среднее напряжение изгиба.

𝛕_m = 𝛕_a = 6,08 𝛕_m – среднее напряжение циклов при кручении.

K_𝛔 – эфф. коэф. концентраций напряжений изгиба. табл.П28

K_𝛕 – эфф. коэф. концентраций напряжений для кручения.

d =d_Б1 = 39[мм];

D = d_f1 = 45,92[мм];

r = 2[мм];

= 1,18

= 0,051

По табл. П20 выбираем:

K_𝛔 = 1,8

K_𝛕 = 1,37

По табл. П26 выбираем масштабный коэф.:

𝛆_𝛕 = 1

𝛆_𝛔 = 0,73

 

 

n_𝛔 =

 

 

n_𝛕 =

n =

 

В сечении 1:

M₁ = 147, 08[Нм];

𝛔_a =

𝛕_a = 𝛕_a – амплитуда циклов кручения.

𝛔_m = 𝛔_m – среднее напряжение изгиба.

𝛕_m = 𝛕_a = 8,42 𝛕_m – среднее напряжение циклов при кручении.

K_𝛔 – эфф. коэф. концентраций напряжений изгиба. табл.П28

K_𝛕 – эфф. коэф. концентраций напряжений для кручения.

d =d_п1 = 35[мм];

D = d_Б1 = 39[мм];

= 1,114

= 0,0571

По табл. П20 выбираем:

K_𝛔 = 1,8

K_𝛕 = 1,37

По табл. П26 выбираем масштабный коэф.:

𝛆_𝛕 = 1

𝛆_𝛔 = 0,75

 

 

n_𝛔 =

 

 

n_𝛕 =

n =

 

 

Ведомый вал.

Определяем коэффициент запаса прочности вала в опасном сечении:

n =

n_𝛔 – коэф. запаса прочности по напряжениям изгиба.

n_𝛕 – коэф. запаса прочности по напряжениям кручения.

т_𝛔 = 𝛔_-1/( +

n_𝛕 = 𝛕_-1/(

𝛔_B = 900[МПа];

𝛔_-1 – предел выносливости материала вала по напряжениям,

𝛔_-1 = 0,35 𝛔_B = 315[МПа];

𝛕_-1 – предел выносливости материала вала по напряжениям кручения,

𝛕_-1 = 0,58𝛔_-1 = 182,7[МПа];

𝛃_𝛔 и 𝛃_𝛕 – коэф. учитывающие состояние поверхности вала в опасном сечении,

𝛃_𝛔 = 𝛃_𝛕 = 0,9

Ψ_𝛔 = 0,2

Ψ_𝛔 – коэф. учитывающий чувствительность материала вала к оссиметрии.

 

В сечении 1:

M₁ = 477,2[Нм];

𝛔_a =

𝛕_a = 𝛕_a – амплитуда циклов кручения.

𝛔_m = 𝛔_m – среднее напряжение изгиба.

𝛕_m = 𝛕_a = 5,09 𝛕_m – среднее напряжение циклов при кручении.

K_𝛔 – эфф. коэф. концентраций напряжений изгиба. табл.П28

K_𝛕 – эфф. коэф. концентраций напряжений для кручения.

d =d_П2 = 70[мм];

D = d_k = 75[мм];

r = 2,5[мм];

= 1,07

= 0,036

По табл. П28 выбираем:

K_𝛔 = 1,9

K_𝛕 = 1,9

По табл. П23 выбираем масштабный коэф.:

𝛆_𝛕 = 1

𝛆_𝛔 = 0,64

 

 

n_𝛔 =

 

 

n_𝛕 =

n =

 

В сечении 2:

M₂ = 670[Нм];

𝛔_a =

𝛕_a = 𝛕_a – амплитуда циклов кручения.

𝛔_m = 𝛔_m – среднее напряжение изгиба.

𝛕_m = 𝛕_a = 5,83 𝛕_m – среднее напряжение циклов при кручении.

K_𝛔 – эфф. коэф. концентраций напряжений изгиба. табл.П28

K_𝛕 – эфф. коэф. концентраций напряжений для кручения.

d =d_П2 = 70[мм];

D = d_k = 75[мм];

r = 2,5[мм];

= 1,07

= 0,036

По табл. П28 выбираем:

K_𝛔 = 1,81

K_𝛕 = 1,29

По табл. П26 выбираем масштабный коэф.:

𝛆_𝛕 = 1

𝛆_𝛔 = 0,65

 

 

n_𝛔 =

 

 

n_𝛕 =

n =

 

Подшипник ведущего вала

С – динамическая грузоподъемность подшипника (таблици П21)

q – показатель степени (q=3)

a1 – коэффициент безотказности (а1=1)

а23 – коэффициент смазки и материала (а23=1)

RA

RB

Рэ – эквивалентная нагрузка

FAa

Fa

SB

FBa

SA

 

 

Ха, Хв, Уа, Ув – опорные реакции

Fа = 1647,08 Н; Ха=Хв=2762,89 Н; Ув=1015,8 Н; Уа=4534,9 Н

Sa=l*Ra=2177,2 Н

Sв=l*Rв=1206,9 Н

e – коэффициент осевого нагружения (таблица П30)

С=23,5; Со=17,8; e= 0,41

Для определения сил FАа и Fвn вводим дополнительное условие:

 

(1)

(2)

 

 

Используя условие 1 примем:

Sв=Fва Sв=Fва=1206,9 Н

FАа=Sв+Fa FАа=12.06+1647,1=2854 Н

И проверяем условие 2.

Если не выполняется:

FАа= Sa

Fва= FАа –FА

И проверяем условие 1.

 

Определение эквивалентной нагрузки действующей на подшипники А и В.

Н

V – коэффициент вращения

Если у подшипника вращается внутреннее кольцо, то V=1

- коэффициент нагрузки, определяющийся по таблице П27, страница 84 (1-1,2)

- температурный коэффициент

– коэффициент эквив. Нагрузки

Проверяем соотношение

Если соотнести выполняется, то принимаем Х=1; У=0

Если не выполняется, то Х и У по таблице П30, страница 88

 

Долговечность:

[час] ч

 

6.2 Подшипник ведомого вала

RC

RD

Fa

FDa

FCa

SD

Все как в 6.1

SC

 

 

Ха, Хв, Уа, Ув – опорные реакции

Fа = 1647,08 Н; Хd= 7540.4 Н; Хс=9530,3 Н; Уd=3610 Н; Уc=1511,4 Н

Sc=l*Rc=3280.8 Н

Sd=l*Rd=2842.4 Н

e – коэффициент осевого нагружения (таблица П30)

С=69,4; Со=65,9; e= 0,34

(1)

(2)

 

Из условия 1 принимаем:

И так же из условия 2

 

- коэффициент нагрузки, определяющийся по таблице П27, страница 84 (1-1,2)

- температурный коэффициент

– коэффициент эквив. Нагрузки

Х= 0,45; У= 1,16

ч

 

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

 

ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКИ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ