Определение вращающих моментов на валах привода

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Детали машин»

Тема: «Проектирование привода скребкового конвейера»

 

 

Выполнил

студент группы А-14-1Б

шифр 23.03.03

Вятчанин А. И.

«____» ______________ 2016 г.

_________________________

(подпись студента)

 

Проверил

преподаватель Сошина Т.О.

Оценка _____________________

____________________________

(подпись преподавателя)

«___» ____________ 2016 г.

 

 

Лысьва 2016 г.

Содержание

 

Техническое задание………………………………………………………..

Введение…………………………………………………………………….

1. Определение ресурса приводного устройства…………………………

2. Выбор двигателя. Кинематический расчет привода…………………..

3. Выбор материалов зубчатых передач. Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений…………………………………..

4. Расчет закрытой передачи………………………………………………

5. Нагрузки валов редуктора……………………………………………….

6. Проектный расчет валов. Эскизная компоновка редуктора……………

7. Расчетная схема валов редуктора……………………………………….

8. Проверочный расчет подшипников…………………………………….

9. Проверочный расчет шпонок……………………………………………

10. Проверочный расчет валов………………………………………………

11. Тепловой расчет редуктора………………………………………………

12. Выбор муфт……………………………………………………………….

13. Определение массы технического уровня редуктора…………………

Список использованной литературы

 

 

Введение

Техническое задание

 

Рис.1 Кинематическая схема привода ленточного конвейера

 

1 – Электродвигатель;

2 – Муфта

3 – Редуктор червячно-цилиндрический;

4 – Муфта;

5 – Барабан;

6 – Плита (рама).

 

Заданные величины:

- окружная сила на барабане;

- скорость движения ленты;

- диаметр барабана;

- ширина транспортерной ленты

Срок службы - лет

К_сут=0,29; К_год=0,8

Нагрузка умеренные колебания.

1. Определение ресурса приводного устройства

 

1.1. Определяем ресурс привода L_h, ч:

L_h = 365´L_r´t_c´L_c

 

где L_r- срок службы привода

t_c- продолжительность смены

L_c- число смен

L_h = 365*5*8*2 ч.

 

1.2. Принимаем время простоя машинного агрегата 15% ресурса, тогда

 

L_h = 24820 ч.

 

Место установки	Lr	tc	Lc	Lh	Характер нагрузки	Режим работы
-					Умеренные колебания	нереверсивный

 

2. Выбор двигателя. Кинематический расчет привода

Выбор электродвигателя

2.1.1. Потребляемая мощность на выходе привода

2.1.2. Потребляемая мощность электродвигателя

=2/0,791=2,52

=0,98*0,99*0,96*0,85=0,791

где η_зп=0,96-0,97 – КПД закрытой передачи

η_м=0,98 – КПД муфты

η_пк=0,99 – КПД подшипников качения

η_пс=0,98-0,99 – КПД подшипников скольжения

/1,стр.42, табл 2.2./

0,791

Зная общий кпд, рассчитаем потребляемую мощность электродвигателя

3,0

2.1.3. По рассчитанной потребляемой мощности выбираем электродвигатель по таблице /1, стр.406 табл. К9/.

Ближайшие значения мощности электродвигателя кВт.

По данным таблицы подходят электродвигатели четырех марок: с частотой вращения 3000, 1500, 1000, 750 об/мин. При выборе первого из указанных двигателей возникнут затруднения в реализации большого передаточного числа, а двигатели с большой частотой вращения имеют низкий рабочий ресурс. Двигатели с низкими частотами (синхронными 750 об/мин) имеют большие габариты и массу.

Принимаем двигатель номинальной мощностью Р_эд.ном= 3,0 кВт, с номинальной частотой вращения ротора n_эд.ном=1435 об/мин.

 

2.2. Определение общего передаточного числа привода
и разбивка его по ступеням

2.2.1. Частота вращения выходного вала редуктора

=60*100*0,50/8*100=37,50

2.2.2. Общее передаточное число привода

1435/37,5=38,2

 

 

2.2.3. Разбивка передаточного числа по ступеням

,

где - передаточное число

Передаточное число быстроходной передачи:

10

Предаточное число тихоходной передачи:

Проектный расчет валов

6.1.1. Для валов редуктора выбираем сталь _____ с термообработкой ____________.

6.1.2. Выберем допускаемые напряжения.

Проектный расчет валов будем выполнять по напряжениям кручения (как при чистом кручении), то есть, не учитывая напряжения изгиба, концентрацию напряжений и цикличность нагрузок. По этому для компенсации приближенности этого метода расчета допускаемые напряжения на кручение будем принимать заниженными:

для быстроходного вала ;

для промежуточного вала ;

для тихоходного вала .

6.1.3. Определим геометрические параметры ступеней валов.

 

Быстроходный вал

 

Диаметр вала под полумуфту

,

где М_к – вращающий момент на быстроходном валу М_к= Н×м;

Округлим до стандартного значения d₁= мм;

Длина выходного конца вала под полумуфту

l₁=1,5d₁; l₁= мм;

Размеры шпонки для полумуфты: b= мм, h= мм, глубина паза на валу t₁= мм, на ступице t₂= мм, длина шпонки l = мм. /1, стр. 449/

Диаметр вала под уплотнение крышки с отверстием и подшипник

, где t – высота буртика, t = мм;

;

Длина вала под уплотнение крышки с отверстием и подшипник

; ;

Диаметр вала под резьбу принимаю /1 табл. 10.11./

Длина вала под резьбу

мм;

Диаметр вала под подшипник

мм,

Принимаем диаметр мм.

Длина вала под подшипник определяется графически.

 

 

Диаметр под червяк

мм,

где r – размер фаски подшипника, для подшипника с внутренним диаметром ______ мм r = мм;

 

Длина бурта

мм.

где t – высота буртика, для диаметра ______ мм r = мм;

Длину вала под червяк определим графически.

 

Рис. 6.1.

 

 

Промежуточный вал

 

Шестерню будем нарезать на валу, а колесо устанавливать на шпонке.

Диаметр под колесо ,

, округлим до ближайшего стандартного значения d₃ = мм.

Длина участка под колесо и шестерню l₃ определяется графически.

Диаметр буртика для базирования колеса на валу

,

где f – фаска на колесе f = мм;

,

Округлим до стандартного значения d_б = мм.

Размеры шпонок: b = мм, h = мм, глубина паза на валу t₁ = мм, на ступице t₂ = мм, длина шпонки l = мм.

Диаметр вала под подшипник

;

,

Округлим до стандартного значения диаметра подшипника d₂ = мм.

 

Рис. 6.2.

Длина участка под подшипник определяется шириной подшипника

l₂ = +2 = мм.

Диаметр вала под подшипник

.

Длина под подшипник

l₄ = l₂ = мм.

 

Тихоходный вал

Вал будем точить отдельно, а колесо насаживать на вал.

Диаметр вала под полумуфту

,

Округлим до стандартного значения d₁ = мм.

Длина вала под полумуфту

,

.

Диаметр вала под уплотнение крышки и подшипник

,

где t = мм;

,

Принимаю ближайшее значение по внутреннему диаметру подшипника .

 

Рис. 6.3.

Длина вала под уплотнение крышки и подшипник со стороны полумуфты

l₂ = 1,25d₂;

l₂ = мм.

Диаметр вала под колесо

мм,

где r – размер фаски подшипника, для подшипника с внутренним диаметром _______ мм r = мм;

Длину вала под шестерню определим графически.

Диаметр вала под подшипник

,

Длина вала под подшипник

l₄ = В+с = мм.

Размеры шпонки для колеса: b= мм, h= мм, глубина паза на валу t₁= мм, на ступице t₂= мм, длина шпонки l = мм.

Размеры шпонки для полумуфты: b = мм, h = мм, глубина паза на валу t₁= мм, на ступице t₂ = мм, длина шпонки l = мм.

 

 

6.2. Предварительный выбор подшипников

Для быстроходного вала в качестве опор возьмем роликовые конические однорядные подшипники ________ ГОСТ27365–87 _________ серии. Размеры подшипника d = мм, D = мм, Т=, b = мм, с= мм, r= мм, α= ° C_r= Н, C_0r= Н, е=, Y=, Y₀=. Схема установки – в распор. /2, стр. 436 таблица К29/

Промежуточный вал выполним плавающим. В качестве опор для него возьмем роликовые конические однорядные подшипники _________ ГОСТ 27365–87_______ серии. Размеры подшипников: d = мм, D = мм, Т=, b = мм, с= мм, r= мм, α= ° C_r= Н, C_0r= Н, е=, Y=, Y₀=. Схема установки – в распор.

Для тихоходного вала редуктора возьмем роликовые конические однорядные подшипники_________ ГОСТ27365–87_________ серии. Данный подшипник имеет размеры: d = мм, D = мм, Т=, b = мм, с= мм, r= мм, α= ° C_r= Н, C_0r= Н, е=, Y=, Y₀=. Схема установки – в распор. Схема установки – в распор.

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Детали машин»

Тема: «Проектирование привода скребкового конвейера»

 

 

Выполнил

студент группы А-14-1Б

шифр 23.03.03

Вятчанин А. И.

«____» ______________ 2016 г.

_________________________

(подпись студента)

 

Проверил

преподаватель Сошина Т.О.

Оценка _____________________

____________________________

(подпись преподавателя)

«___» ____________ 2016 г.

 

 

Лысьва 2016 г.

Содержание

 

Техническое задание………………………………………………………..

Введение…………………………………………………………………….

1. Определение ресурса приводного устройства…………………………

2. Выбор двигателя. Кинематический расчет привода…………………..

3. Выбор материалов зубчатых передач. Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений…………………………………..

4. Расчет закрытой передачи………………………………………………

5. Нагрузки валов редуктора……………………………………………….

6. Проектный расчет валов. Эскизная компоновка редуктора……………

7. Расчетная схема валов редуктора……………………………………….

8. Проверочный расчет подшипников…………………………………….

9. Проверочный расчет шпонок……………………………………………

10. Проверочный расчет валов………………………………………………

11. Тепловой расчет редуктора………………………………………………

12. Выбор муфт……………………………………………………………….

13. Определение массы технического уровня редуктора…………………

Список использованной литературы

 

 

Введение

Техническое задание

 

Рис.1 Кинематическая схема привода ленточного конвейера

 

1 – Электродвигатель;

2 – Муфта

3 – Редуктор червячно-цилиндрический;

4 – Муфта;

5 – Барабан;

6 – Плита (рама).

 

Заданные величины:

- окружная сила на барабане;

- скорость движения ленты;

- диаметр барабана;

- ширина транспортерной ленты

Срок службы - лет

К_сут=0,29; К_год=0,8

Нагрузка умеренные колебания.

1. Определение ресурса приводного устройства

 

1.1. Определяем ресурс привода L_h, ч:

L_h = 365´L_r´t_c´L_c

 

где L_r- срок службы привода

t_c- продолжительность смены

L_c- число смен

L_h = 365*5*8*2 ч.

 

1.2. Принимаем время простоя машинного агрегата 15% ресурса, тогда

 

L_h = 24820 ч.

 

Место установки	Lr	tc	Lc	Lh	Характер нагрузки	Режим работы
-					Умеренные колебания	нереверсивный

 

2. Выбор двигателя. Кинематический расчет привода

Выбор электродвигателя

2.1.1. Потребляемая мощность на выходе привода

2.1.2. Потребляемая мощность электродвигателя

=2/0,791=2,52

=0,98*0,99*0,96*0,85=0,791

где η_зп=0,96-0,97 – КПД закрытой передачи

η_м=0,98 – КПД муфты

η_пк=0,99 – КПД подшипников качения

η_пс=0,98-0,99 – КПД подшипников скольжения

/1,стр.42, табл 2.2./

0,791

Зная общий кпд, рассчитаем потребляемую мощность электродвигателя

3,0

2.1.3. По рассчитанной потребляемой мощности выбираем электродвигатель по таблице /1, стр.406 табл. К9/.

Ближайшие значения мощности электродвигателя кВт.

По данным таблицы подходят электродвигатели четырех марок: с частотой вращения 3000, 1500, 1000, 750 об/мин. При выборе первого из указанных двигателей возникнут затруднения в реализации большого передаточного числа, а двигатели с большой частотой вращения имеют низкий рабочий ресурс. Двигатели с низкими частотами (синхронными 750 об/мин) имеют большие габариты и массу.

Принимаем двигатель номинальной мощностью Р_эд.ном= 3,0 кВт, с номинальной частотой вращения ротора n_эд.ном=1435 об/мин.

 

2.2. Определение общего передаточного числа привода
и разбивка его по ступеням

2.2.1. Частота вращения выходного вала редуктора

=60*100*0,50/8*100=37,50

2.2.2. Общее передаточное число привода

1435/37,5=38,2

 

 

2.2.3. Разбивка передаточного числа по ступеням

,

где - передаточное число

Передаточное число быстроходной передачи:

10

Предаточное число тихоходной передачи:

Определение вращающих моментов на валах привода

2.3.1. Частота вращения валов

Примем индексацию скоростей согласно номерам валов на рисунке 1.

 

2.3.2. Угловая скорость валов

=150,2/10=15,02

15,02/3,82=3,93

=3,93

 

2.3.3. Мощность на валах

=2,2*0,98*0,98=2,11

 

2.3.4. Вращающие моменты на валах привода

2,52/150,2=0,016

где Т_эд вращающий момент на валу электродвигателя номинальный, кВт

=0,016

 

Полученные в данном разделе результаты приведены в таблицах 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1.
Вал №	Частота вращения, об/мин.	Угловая скорость, рад/с.	Мощность на валу, кВт.	Вращающий момент на валу, Нм.
		150,2	2,52	16,7
	143,5	150,2	2,44	15,5
	143,5	15,02	2,32
	37,57	3,93	2,2
	37,57	3,93	2,11

 

Таблица 1.2.
Элемент привода	Передаточное число
Быстроходная ступень редуктора
Тихоходная ступень редуктора	3,82

 

3. Выбор материалов зубчатых передач. Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений