Энергетический и кинематический Расчёт привода

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.. 3

1 ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРИВОДА.. 5

2 Проектировочный расчет зубчатых передач.. 9

редуктора.. 9

3 Предварительный расчет диаметров валов.. 18

4 Расчёт ременной передачи.. 19

5 Подбор муфты... 22

6 Подбор подшипников качения.. 23

7 Расчет шпоночных соединений.. 25

8 Проверочный расчет валов на изгиб и кручение.. 26

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 29

Борский стекольный индустриально-экономический техникум

 

техническое задание

на курсовой проект по дисциплине «Детали машин»

 

Студент: Архипов Д. Ю. Группа: МР-31

 

Код задания: ДМ 02.06.02.02.00

 

Тема проекта: Привод винтового конвейера горизонтального

 

Состав привода: клиноременная передача с нормальным ремнем, редуктор цилиндрический одноступенчатый горизонтальный

 

Исходные данные по варианту 06 задания: диаметр шнека D_ш = 150 мм.; номинальный вращающий момент Т = 200; частота вращения n = 300 мин^-1;срок службы h = 4 года; коэффициент годового использования k_r = 0,8; коэффициент суточного использования k_c = 1,0; выпуск единичный.

 

 

1 – двигатель; 2 – ременная передача; 3 – редуктор цилиндрический одноступенчатый горизонтальный; 4 – муфта; 5 – шнек.

 

 

Рисунок 1 – Кинематическая схема

 

Ti/T

Lhi/Lh

0,2

0,6

1,0

1,4

 

Рисунок 2 – Циклограмма нагружения

 

Коэффициент использования:

годового; k_r = 0,8

суточного; k_c = 1,0

 

 

___________________________ Студент _______________

(дата выдачи) (подпись)

 

 

____________________________ Руководитель______________

(дата подписи) (подпись)

ВВЕДЕНИЕ

 

Винтовыми называют конвейеры, у которых транс­портирование груза осуществляется вращающимся винтом. При­меняют для транспортирования сыпучих пылевидных, зернистых и мелкокусковых грузов (цемента, извести, молотой глины, мела, гравия, песка, шлака, угольной пыли и т. д.), а иногда для влаж­ных, липких и слеживающихся грузов. По принципу действия различают следующие конвейеры: 1) горизонтальные и полого-наклонные; 2)крутонаклонные и вертикальные и 3) винтовые транспортирующие трубы.

Горизонтальный конвейер (рисунок 1) состоит из неподвижного желоба 7, нижняя часть которого имеет форму полуцилиндра, закрытого сверху крышкой 3. В желобе на концевых 2, 6 ипро­межуточных 4опорах размещен продольный вал 8 сзакреплен­ными на нем витками. Вал получает вращение от привода 1. Груз подается в желоб через одно или несколько отверстий 5 в его крышке и скользит вдоль желоба при вращении винта. Совме­стному вращению груза с винтом препятствуют сила тяжести груза и трение его о желоб подобно тому, как движется по винту гайка, удерживаемая от совместного с ним вращения. Разгрузка произ­водится через одно или несколько отверстий в днище 9, снабжен­ных затворами.

Винт конвейера выполняют с правым или левым направлением спирали, одно-, двух- или трехзаходным. Поверхность винта может быть сплошной для транспортирования неслеживающихся порош­ковых и мелкозернистых грузов (цемента, мела, гипса, золы, су­хого песка); ленточной — для мелкокусковых грузов (гравия, песчаника, известняка); фасонной — для тестообразных грузов (глины, бетона, цементного раствора) и с лопастями — для тестообразных грузов с одновременным ин­тенсивным их перемешиванием. Вал винта для удобства сборки выполнен из отдельных секций. Концевые подшипники закреплены в торцовых стенках желоба. Подшипник со стороны, в которую перемещается груз, выполнен упорным. Этот подшипник воспринимает действующую вдоль вала осевую растягивающую силу. В местах установки

промежуточных опор витки винта прерываются.

Рисунок 3

По направлению подачи груза конвейер может быть распределительным или собирательным

ГОСТ 2037—75 регламентирует следующие ряды диаметров винтов. D_в: 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630 и 800 мм. Шаг винта t— D_в, адля наклонных и трудноперемещаемых грузов его уменьшают до t= 0,8D_вили применяют двух- и трехзаходные винты. Частоту вращения винта выбирают в зависимости от вида перемещаемого груза и диаметра винта для обеспечения пере­движения груза без пересыпания через вал. Желоб винтового конвейера обычно изготовляют из листовой стали толщи­ной 2...8 мм.

Горизонтальные конвейеры применяют для транспортиро­вания груза на расстояние не более 40 м. Преимуществами этих конвейеров являются про­стота устройства и обслужива­ния, небольшие размеры; наличие промежуточной раз­грузки, герметичность. Про­изводительность горизонталь­ных конвейеров составляет не более 50 т/ч. К недостаткам относятся значительное исти­рание и измельчение груза, повышенное изнашивание вин­та и желоба, возможность об­разования внутри желоба скоп­ления (затора) груза при пере­грузке и повышенный удельный расход энергии.

Подбор двигателя

Мощность двигателя Р _дв. рассчитывается по формуле:

, (1)

где η₀ – КПД привода;

η₀ = η всех ступеней

, (2)

где η_рп – КПД ременной передачи 0,94…0,96 [1, с. 7 т.1];

η_з – КПД редуктора 0,96…0,98 [1, с. 7 т.1];

η_м – КПД муфты 0,98 [1, с. 7 т.1];

η_п – КПД подшипников 0,99 [1, с. 7 т.1].

(3)

эквивалентный вращающий момент Т_Е, Н×м определяется:

, (4)

где T_nom = 200 – нагрузка на рабочем органе;

K_E – коэффициент приведения заданного переменного режима нагружения к эквивалентному постоянному [1. с. 8] определяется:

(5)

n_ш =300 мин^-1 – скорость рабочего органа.

Возможные к применению двигатели [1. с.23,24 т. П1] приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристика двигателей

Вариант	Марка двигателя	Р ДВ, кВт	n ДВ,мин^-1	Т пуск/ Т	Т max/ Т	Масса, кг
	АИР 100L2У3	5,5		2,1	2,4
	АИР 112M4У3	5,5		2,0	2,5
	АИР 132S6У3	5,5		2,0	2,2	68,5
	АИР 132M8У3	5,5		1,8	2,2
Форма исполнения двигателей – IM 1081 (на лапах). Все двигатели удовлетворяют условиям пуска: Т пуск/ Т > 1,4 Перегрузка двигателя 2% в пределах допустимого.

 

Редуктора

Зубчатая передача закрытая. Основной характер разрушения – усталостное выкрашивание активных поверхностей зубьев под действием контактных напряжений. Проектировочный расчет следует начинать с определения межосевого расстояния a_W из условия сопротивления контактной усталости.

Усталости

Расчетное допускаемое контактное напряжение s _НР [3, c.10], МПа:

, (14)

где А = 1,25 – для цилиндрической передачи;

s _НРi (i = 1, 2) – допускаемые напряжения в прямых зубьях, МПа;

s _{НР min} - наименьшее из двух значений s _{НР 1} и s _{НР 2}.

Согласно [3, c.9]

, (15)

где s _{Н lim bi} – базовый предел контактной выносливости зубьев, МПа, [3, c.9]:

– для шестерен z ₁ (закалка ТВЧ)

s _{Н lim b 1} = 17 H_{HRC Э} + 200 = 17×47,5 + 200 = 1008 МПа;

– для колес z ₂ (улучшение)

s _{Н lim b 2} = 2 Н_НВ + 70 = 2×285 + 70 = 640 МПа;

Z_{N i} – коэффициент долговечности [3, c.10] в зависимости от отношения N_{H lim} / N_HE;

S_Hi – коэффициент запаса прочности [3, c.10]:

для z ₁ S_{H 1} = 1,2; для z ₂ S_{H 2} = 1,1;

произведение Z_RZ_VZ_LZ_X = 0,9.

Расчеты по формулам, представлены в таблице 6.

 

Таблица 6 – Допускаемые контактные напряжения s _НР, МПа

Зубчатое колесо	NH lim / NHE	ZN	s НРi (1.9)	А s НР min	s НР
z 1	0,09	0,89
z 2	0,07	0,89

 

 

Предварительный расчет диаметров валов

 

Рекомендуемые диаметры валов редуктора из условий прочности и жесткости [2, c.42], мм определяются:

­­ – на быстроходном валу, (22)

– на тихоходном валу, (23)

где К – расчетный коэффициент (7…8) – для быстроходного вала, (5…6) – для тихоходного вала;

Т – момент на валу, Н×м (таблица 3).

, (24)

где d_П – диаметр подшипника;

t_цил(t_кон) – высота заплечика.

, (25)

где d_БП – диаметр буртика подшипника;

r – фаска.

Таблица 10

Вал	К	Т, Н×м	d ¢, мм	d, мм	DП, мм	DБП, мм
быстроходный (входной)		94,98	31,94			46,5
тихоходный (выходной)		35,45	35,45			50,5

Расчёт ременной передачи

Исходные данные для расчёта: передаваемая мощность на ведущем шкиве в соответствии с таблицей 1, 1,2P = 6,6 кВт, частота вращения малого шкива n₁ = 1430 мин^-1,в соответствии с таблицей 3, u = 2,13 – передаточное число ременной передачи.

По графикам [4, ч.1, с. 24] в соответствии с исходными данными определяем сечение ремня – В(Б), в соответствии с крутящим моментом на шкиву выбираем сечение А.

В соответствии с [5 т. 20.27, с. 353] и исходными данными выбираем минимальный диаметр меньшего шкива d_1min = 90. Диаметр большего шкива . Необходимо выбрать диаметры шкивов из стандартного ряда, чтобы они обеспечивали минимальную погрешность u_р, коэффициент скольжения .

Выбор диаметров шкивов произведён в соответствии с таблицей 11.

Таблица 11 – Возможные диаметры шкивов

d1, мм	d2, мм	округление d2, мм
	191,70		2,03	4,69
	213,00		2,27	6,57
	238,56		2,27	6,57
	266,25		2,27	6,57

Примем диаметры шкивов d₁ = 90 мм., d₂ = 180 мм.

Предварительное значение межосевого расстояния.

Ориентировочное значение минимального и максимального межосевых расстояний определяются из условий [5, с.60].

(26)

т. е

Значение h выбирают по 5, т. 20.28 с. 354,

Выбираем значение межосевого расстояния a = 348, близкое к среднему.

Находим расчётную длину.

(27)

Принимаем уточнённое значение длины ремня L = 1120.

Уточнённое значение межосевого расстояния

(28)

Угол обхвата на малом шкиве

(29)

Скорость ремня

(30)

Частота пробегов ремня в секунду

(31)

Допускаемая мощность передаваемая одним ремнём с учётом условия эксплуатации.

(32)

В формулу необходимо подставить следующие числовые значения: P₀=1,11 кВт [5, с. 356 т. 20.30]; C_α = 0,97 [5, с. 357 т. 20.31]; C_L =0,92 [5, с. 357 т. 20.32] при базовой длине L₀ = 1700 мм клинового сечения A отношение L/L₀=0,66; L_i = 1,14 при u_р = 2,13 [5, с. 357 т 20.33]; принимаем тяжёлый режим работы, C_р = 1,5 [5, с.357 т. 20.34].

С учётом выбранных коэффициентов

(33)

Необходимое число ремней

(34)

Принимаем 6 ремней

Силы предварительного натяжения ременной передачи.

(35)

Значение массы единицы длины ремня q = 0,1 кг/м выбирают по 5 с. 358 т.20.36.

Сила действующая на валы

(36)

Подбор муфты

Для соединения выходного конца тихоходного вала редуктора с валом шнека принимаем зубчатую муфту по ГОСТ Р 50895-96.

Рабочий момент, передаваемый муфтой

Т_раб = К₁К₂К₃Т_Т £ [T_М], (37)

где К₁ – коэффициент, учитывающий степень ответственности привода: поломка вызывает останов машины – К₁ = 1;

К₂ – коэффициент условий работы: работа неравномерно нагруженных механизмов – К₂ = 1,2;

К₃ – коэффициент углового смещения валов: перекос до 0,50 – К₃ = 1,25;

Т_Т – момент на тихоходном валу редуктора; Н×м;

[Т_М] – допускаемый момент по паспорту муфты; Н×м;

Т_раб = 1×1,2×1,25×206,19 = 309,285 Н×м.

По ГОСТ на муфты при диаметре вала d = 40 мм имеем [Т_М] = 1000 Н×м;

габаритные размеры муфты D x L = 145 х 174 мм; модуль m = 2,5 мм; число зубьев z = 30; [ω] = 90 с^-1 > ω _Т = 13,6 с^-1; масса 6,7 кг.

Обозначение муфты (тип 1, исполнение 1):

МУФТА 1 – 100 – 40 – 1 У3 ГОСТ Р 50895-96.

 

Подбор подшипников качения

6.1 Нагрузка на опорах валов F_r и F_a приведена в таблице 12.

Таблица 12 – Силы F_r и F_a на подшипниках

Параметр	В а л
быстроходный	тихоходный
1 Внешняя нагрузка на опорах, Н
Fr I = R I
Fr II = R II
FA
2 Подшипник:	0,37	0,41
– параметр e [6, c.31]
– силы, Н:
S I = 0,83 Fr I
S II = 0,83 Fr II
3 Расчетная осевая нагрузка Fа,,Н
Расчетная схема
Условие равновесия	F A – Fa II + Fa I = 0
Условия сборки	Fa I ³ S I, Fa I I ³ S II
Допустим Fa I,
тогда Fa II	Fa II = F A + Fa I
Fa II	2675 > S II	2716 > S II
Условия сборки (регулирования) выполняются; силы Fa I и Fa II найдены верно.

 

Таблица 13 – формуляр для проверки долговечности подшипников качения

Параметры	Формулы, источник	Результаты расчёта по валам
наименование	обозначение	быстроход	тихоход
1 типоразмер подшипника – динамическая радиальная грузоподъёмность, Н	Cr
2 Расчётная нагрузка, Н	FrI FaI FrII FaII	Таблица 12
3 диаметр вала, мм Частота вращения вала, мин^-1	d n		671,36	299,79
4 Отношение: – опора I – опора II	Fa/VFr	FaI/VFrI FaII/VFrII	0,307 0,646> e	0,34 0,5> e
5 Коэффициенты нагрузки: – опора I – опора II	X1, Y1 X2 Y2		X1=1,0; Y1=1,0
0,4 1,62	0,4 1,46
6 Эквивалентная радиальная динамическая нагрузка, Н	Pr1 Pr2
7 коэффициент приведения переменной нагрузки	μ		0,77
8 Расчётная эквивалентная нагрузка, Н	Prv
9 Расчётная долговечность, ч	Lh	сравнение с [Lh]
10 запас по долговечности	S		0,96
11 Габаритные размеры	d*D*T		40*80*18	45*85*19

 

Расчет шпоночных соединений

 

Принимаем шпонки призматические по ГОСТ 23360–78 [7, c.432].

Рисунок 6 – Размеры шпонок

Напряжения смятия [7, c.128]: sсм = 2000 Т / dkl р £ [sсм], где l р = l – b – расчетная длина шпонки; l ст – длина ступицы насаживаемой детали; k = h – t 1– расчетная высота шпонки[sсм] = sТ / [ S ] – допускаемое напряжение смятия: для шпонок из стали 45 sТ = 650 МПа, [ S ] = 2 – коэф фициент запаса прочности [8, c.131]; [sсм] = 325МПа.

 

Таблица 14 – Расчет шпонок

Параметр	Место соединения	Примечание
наименование	обозн	шкив	колесо z 2Т	муфта
1 Диаметр вала, мм	d	32*
2 Момент, Н×м	Т	94,98	206,19	206,19
3 Шпонка ГОСТ 233–60 – размеры, мм	t 1 k l Р	10 ´ 8 ´ 36 5,0 2,0	14 ´ 9 ´ 40 5,5 4,0	10 ´ 8 ´ 36 5,0 2,0
4 Напряжения, МПа	sсм	78,6		78,6
Условие прочности выполняется sсм < [sсм]
Примечание – * размеры для конического конца вала по ГОСТ 12081–72 [7, c.431]

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1 Энергетический и кинематический расчеты приводов: Метод. указания по дисциплине «Детали машин», 2006.

2 Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин.- М.: Высш. шк., 2001.- 447 с.

3 Зубчатые и червячные передачи. Проектировочный расчет: Метод. указания к курсовому проекту по деталям, 2006.

4 Зубчатые и червячные передачи. Проектировочный расчет: Метод. указания к курсовому проекту по деталям

5 Гулиа Н. В. Детали машин / Н. В Гулиа, В. Г Клоков, С. А. Юрков. – М.: издательский центр «Академия», 2004. – 416 с.

6 Подбор подшипников качения: Метод. указания по дисциплине “Детали машин” для студентов машиностроительных спец. / НГТУ; Сост.: А.А.Ульянов.- Н.Новгород, 1993.- 33 с.

7 Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование.- М.: Высш. шк., 1984.- 336 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.. 3

1 ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРИВОДА.. 5

2 Проектировочный расчет зубчатых передач.. 9

редуктора.. 9

3 Предварительный расчет диаметров валов.. 18

4 Расчёт ременной передачи.. 19

5 Подбор муфты... 22

6 Подбор подшипников качения.. 23

7 Расчет шпоночных соединений.. 25

8 Проверочный расчет валов на изгиб и кручение.. 26

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 29

Борский стекольный индустриально-экономический техникум

 

техническое задание

на курсовой проект по дисциплине «Детали машин»

 

Студент: Архипов Д. Ю. Группа: МР-31

 

Код задания: ДМ 02.06.02.02.00

 

Тема проекта: Привод винтового конвейера горизонтального

 

Состав привода: клиноременная передача с нормальным ремнем, редуктор цилиндрический одноступенчатый горизонтальный

 

Исходные данные по варианту 06 задания: диаметр шнека D_ш = 150 мм.; номинальный вращающий момент Т = 200; частота вращения n = 300 мин^-1;срок службы h = 4 года; коэффициент годового использования k_r = 0,8; коэффициент суточного использования k_c = 1,0; выпуск единичный.

 

 

1 – двигатель; 2 – ременная передача; 3 – редуктор цилиндрический одноступенчатый горизонтальный; 4 – муфта; 5 – шнек.

 

 

Рисунок 1 – Кинематическая схема

 

Ti/T

Lhi/Lh

0,2

0,6

1,0

1,4

 

Рисунок 2 – Циклограмма нагружения

 

Коэффициент использования:

годового; k_r = 0,8

суточного; k_c = 1,0

 

 

___________________________ Студент _______________

(дата выдачи) (подпись)

 

 

____________________________ Руководитель______________

(дата подписи) (подпись)

ВВЕДЕНИЕ

 

Винтовыми называют конвейеры, у которых транс­портирование груза осуществляется вращающимся винтом. При­меняют для транспортирования сыпучих пылевидных, зернистых и мелкокусковых грузов (цемента, извести, молотой глины, мела, гравия, песка, шлака, угольной пыли и т. д.), а иногда для влаж­ных, липких и слеживающихся грузов. По принципу действия различают следующие конвейеры: 1) горизонтальные и полого-наклонные; 2)крутонаклонные и вертикальные и 3) винтовые транспортирующие трубы.

Горизонтальный конвейер (рисунок 1) состоит из неподвижного желоба 7, нижняя часть которого имеет форму полуцилиндра, закрытого сверху крышкой 3. В желобе на концевых 2, 6 ипро­межуточных 4опорах размещен продольный вал 8 сзакреплен­ными на нем витками. Вал получает вращение от привода 1. Груз подается в желоб через одно или несколько отверстий 5 в его крышке и скользит вдоль желоба при вращении винта. Совме­стному вращению груза с винтом препятствуют сила тяжести груза и трение его о желоб подобно тому, как движется по винту гайка, удерживаемая от совместного с ним вращения. Разгрузка произ­водится через одно или несколько отверстий в днище 9, снабжен­ных затворами.

Винт конвейера выполняют с правым или левым направлением спирали, одно-, двух- или трехзаходным. Поверхность винта может быть сплошной для транспортирования неслеживающихся порош­ковых и мелкозернистых грузов (цемента, мела, гипса, золы, су­хого песка); ленточной — для мелкокусковых грузов (гравия, песчаника, известняка); фасонной — для тестообразных грузов (глины, бетона, цементного раствора) и с лопастями — для тестообразных грузов с одновременным ин­тенсивным их перемешиванием. Вал винта для удобства сборки выполнен из отдельных секций. Концевые подшипники закреплены в торцовых стенках желоба. Подшипник со стороны, в которую перемещается груз, выполнен упорным. Этот подшипник воспринимает действующую вдоль вала осевую растягивающую силу. В местах установки

промежуточных опор витки винта прерываются.

Рисунок 3

По направлению подачи груза конвейер может быть распределительным или собирательным

ГОСТ 2037—75 регламентирует следующие ряды диаметров винтов. D_в: 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630 и 800 мм. Шаг винта t— D_в, адля наклонных и трудноперемещаемых грузов его уменьшают до t= 0,8D_вили применяют двух- и трехзаходные винты. Частоту вращения винта выбирают в зависимости от вида перемещаемого груза и диаметра винта для обеспечения пере­движения груза без пересыпания через вал. Желоб винтового конвейера обычно изготовляют из листовой стали толщи­ной 2...8 мм.

Горизонтальные конвейеры применяют для транспортиро­вания груза на расстояние не более 40 м. Преимуществами этих конвейеров являются про­стота устройства и обслужива­ния, небольшие размеры; наличие промежуточной раз­грузки, герметичность. Про­изводительность горизонталь­ных конвейеров составляет не более 50 т/ч. К недостаткам относятся значительное исти­рание и измельчение груза, повышенное изнашивание вин­та и желоба, возможность об­разования внутри желоба скоп­ления (затора) груза при пере­грузке и повышенный удельный расход энергии.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРИВОДА

 

Подбор двигателя

Мощность двигателя Р _дв. рассчитывается по формуле:

, (1)

где η₀ – КПД привода;

η₀ = η всех ступеней

, (2)

где η_рп – КПД ременной передачи 0,94…0,96 [1, с. 7 т.1];

η_з – КПД редуктора 0,96…0,98 [1, с. 7 т.1];

η_м – КПД муфты 0,98 [1, с. 7 т.1];

η_п – КПД подшипников 0,99 [1, с. 7 т.1].

(3)

эквивалентный вращающий момент Т_Е, Н×м определяется:

, (4)

где T_nom = 200 – нагрузка на рабочем органе;

K_E – коэффициент приведения заданного переменного режима нагружения к эквивалентному постоянному [1. с. 8] определяется:

(5)

n_ш =300 мин^-1 – скорость рабочего органа.

Возможные к применению двигатели [1. с.23,24 т. П1] приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристика двигателей

Вариант	Марка двигателя	Р ДВ, кВт	n ДВ,мин^-1	Т пуск/ Т	Т max/ Т	Масса, кг
	АИР 100L2У3	5,5		2,1	2,4
	АИР 112M4У3	5,5		2,0	2,5
	АИР 132S6У3	5,5		2,0	2,2	68,5
	АИР 132M8У3	5,5		1,8	2,2
Форма исполнения двигателей – IM 1081 (на лапах). Все двигатели удовлетворяют условиям пуска: Т пуск/ Т > 1,4 Перегрузка двигателя 2% в пределах допустимого.