Проектирование привода конвейера

2 - открытая цепная передача.

Схема привода показана на рисунке ниже.

Цель курсового проектирования - систематизировать, закрепить, расширить теоретические знания, а также развить расчетно-графические навыки студентов. Основные требования, предъявляемые к создаваемой машине: высокая производительность, надежность, технологичность, минимальные габариты и масса, удобство в эксплуатации и экономичность. В проектируемом редукторе используются зубчатые передачи.

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине.

Назначение редуктора - понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим.

1.2 Расчет значений крутящих моментов на всех валах привода

Крутящий момент на выходном валу:

Крутящий момент на входном валу:

Крутящий момент двигателя:

Допускаемые контактные напряжения:

Допускаемые напряжения для проверки на прочность передачи при действии кратковременной максимальной нагрузки;

2.2 Проектировочный расчет на контактную выносливость

Проектный расчет.

Где

Условие подрезания выполняется :

Предварительное значение модуля передачи:

Коэффициент диаметра червяка:

Полученные значения округляем до стандартных:

Данное значение совпадает с исходным.

Определяем основные размеры червяка и червячного колеса.

Делительный диаметр:

Диаметр окружности вершин зубьев:

Диаметр окружности впадин зубьев:

Длина нарезанной части червяка:

Ширина червячного колеса:

Окружная сила на колесе, равная осевой силе на червяке:

Условие прочности по изгибу выполняется.

Проверочный расчет на контактную выносливость.

Условие прочности:

Условие выносливости выполняется.

Данный расчет необходим в связи с пониженным, по сравнению с зубчатыми передачами, коэффициентом полезного действия.

Определяем рабочую температуру масла и сравниваем с допускаемой:

Поверхность теплоотдачи корпуса редуктора:

Дополнительные меры по отводу тепла не требуются.

2.3 Проектирование валов редуктора

Наименьший диаметр вала определяется по формуле:

Увеличиваем размер вала до стандартного =16 мм;

Таблица 2.1

3.Проектирование открытой цепной передачи

1. Определяем числа зубьев звездочек:

Максимальное число зубьев ведущей звездочки находим по эмперической формуле:

Поскольку заданная частота вращения ближе к низкой принимаем . Тогда:

2. Задаемся шагом цепи t с учетом частоты вращения малой звездочки:

3. Намечаем межосевое расстояние а:

4. Определяем длину цепи:

;

5. Уточняем межосевое расстояние:

6. Для обеспечения необходимого провисания холостой ветви цепи, значение а надо уменьшить, т.е. принять фактическое а равным:

7. Определяем диаметры делительных окружностей звездочек:

8. Вычисляем среднюю окружную скорость цепи:

9. Определяем полезную нагрузку, равную окружной силе:

10. Намечаем тип цепи:

Цепь ПР-38,1

11. Определяем натяжение от силы тяжести и центробежную силу:

Принимаем коэффициент =3 при угле наклона к горизонту

12. Вычисляем натяжение ведущей и ведомой ветвей цепи:

;

;

13. Проверяем выбранную цепь на прочность по условию:

;

;

Цепь удовлетворяет условию прочности.

14. Проверяем цепь на износостойкость по условию:

укладывается в допустимые пределы 2…3

15. Определяем нагрузку на вал от цепной передачи:

;

4.Подбор соединительной муфты

Выбираем фланцевую муфту 5-16-1-16-1 ГОСТ 20761-80

5. Проверочный расчет валов редуктора

5.1 Разработка расчетных схем

Составим силовую схему валов редуктора, для того чтобы определить истинное направление всех действующих на валы редуктора активных сил.

Окружная ;

Радиальная ;

Осевая ;

Силы консольные:

От муфты =280Н;

От открытой передачи ;

1-й быстроходный вал:

Из условия равенства суммы моментов сил относительно точки В:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

5.3 Проверочный расчет подшипников на динамическую грузоподъемность

Выбранный подшипник должен удовлетворять условию:

Где С_р - расчетная динамическая грузоподъемность;

С_r - каталожная динамическая грузоподъемность.

Расчет подшипников на 1-м валу:

;

Где - эквивалентная динамическая радиальная нагрузка;

Р - степенной показатель, для роликоподшипников равен 3,3;

L - долговечность подшипника;

;

Где X и Y - коэффициенты радиальной и осевой нагрузок, X=0,45, Y=1,46;

V - коэффициент вращения кольца подшипника, 1;

К_б - коэффициент безопасности, 1,4;

;

Где n - частота вращения вала, 2850 мин^-1;

t - срок службы подшипника, 9800 ч;

;

Подшипники подобраны правильно.

Расчет подшипников на 2-м валу:

;

Где - эквивалентная динамическая радиальная нагрузка;

Р - степенной показатель, для роликоподшипников равен 3,3;

L - долговечность подшипника;

)

Где X и Y - коэффициенты радиальной и осевой нагрузок, X=0,45, Y=1,22;

V - коэффициент вращения кольца подшипника, 1;

К_б - коэффициент безопасности, 1,4;

;

Где n - частота вращения вала, 142,5 мин^-1;

t - срок службы подшипника, 9800 ч;

;

Подшипники подобраны правильно.

5.4 Проверка валов в опасных сечениях на усталостную выносливость

1-е сечение:

Где и - коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям.

Где и пределы выносливости гладких образцов

;

Коэффициенты концентрации напряжений:

;

Где и - эффективные коэффициенты концентрации напряжений;

и - коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения вала;

и - коэффициенты влияния поверхностного упрочнения;

;

;

и - осевой и полярный моменты сопротивления опасного сечения вала;

;

;

;

Условие прочности вала в сечении 1 соблюдено.

2-е сечение:

Диаметр вала в данном сечении D = 20 мм. Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом.

Коэффициент запаса выносливости в опасном сечении

Где и - коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям.

;

Где и пределы выносливости гладких образцов

;

Коэффициенты концентрации напряжений:

;

;

Нормальное и касательное напряжение в опасном сечении вала:

;

Где М - изгибающий момент в опасном сечении;

и - осевой и полярный моменты сопротивления опасного сечения вала;

;

;

;

Условие прочности вала в сечении 1 соблюдено.

2-е сечение:

Диаметр вала в данном сечении D = 48 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шестерни.

Коэффициент запаса выносливости в опасном сечении

Где и - коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям.

;

Где пределы выносливости гладких образцов

;

Коэффициенты концентрации напряжений:

;

;

Нормальное и касательное напряжение в опасном сечении вала:

;

Где М - изгибающий момент в опасном сечении;

и - осевой и полярный моменты сопротивления опасного сечения вала;

;

;

;

Условие прочности вала в сечении 2 соблюдено.

5.5 Проверка прочности шпоночных соединений

5.5.1 Шпонка под фланцевую муфту

Для данного элемента подбираем шпонку призматическую со скруглёнными торцами 5x6. Размеры сечений шпонки и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78.

Напряжение смятия и условие прочности:

5.5.2 Шпонка крепления выходного вала и ступицы колеса

Для данного элемента подбираем шпонку призматическую со скруглёнными торцами 14x9. Размеры сечений шпонки и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78.

5.5.3 Шпонка крепления звездочки на концевой участок выходного вала редуктора

6.Расчет приводного вала

6.1.1 Определение диаметра вала под звездочку:

,

Где - диаметр вала под звездочку, мм;

- допускаемые напряжения из расчёта на кручение, МПа, 20;

- крутящий момент приводного вала, , .

мм.

Принимаем мм.

6.1.2 Определение диаметра вала под подшипник

,

Где - высота заплечика вала, мм, 2,

мм.

6.1.3 Определение диаметра вала под звездочку

мм,

мм.

6.1.4 По диаметру вала под подшипник выбираем по ГОСТу подшипник шариковый радиальный сферический (самоустанавливающийся). Обозначение 1218

мм мм мм

кН кН

7. Проектирование корпуса редуктора

7.1 Конструктивные размеры корпуса редуктора

Для редукторов толщину стенки корпуса, отвечающую требованиям технологии литья, необходимой прочности и жёсткости корпуса, вычисляют по формуле:

Так как должно быть d ? 8 мм, принимаем d = 8 мм.

Диаметр винтов крепления редуктора к плите (раме):

dф = 1,25 x d = 1,25 x 8 = 10 мм. Принимаем dф = 10 мм.

7.2 Выбор сорта масла

Смазывание элементов передач редуктора производится окунанием нижних элементов в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение элемента передачи примерно на 10-20 мм.

Hm=0.3d1=0.3 40=12мм.

Выбираем масло индустриальное И-Т-Д-100.

Заключение

При выполнении курсового проекта по дисциплине “Детали машин” были закреплены знания, полученные за прошедший период обучения в таких дисциплинах как: теоретическая механика, сопротивление материалов, материаловедение.

Целью данного проекта является проектирование привода конвейера, который состоит как из простых стандартных деталей, так и из деталей, форма и размеры которых определяются на основе конструкторских, технологических, экономических и других нормативов.

В ходе решения поставленной передо мной задач, была освоена методика выбора элементов привода, получены навыки проектирования, позволяющие обеспечить необходимый технический уровень, надежность и долгий срок службы механизма.

Можно отметить, что спроектированный редуктор обладает хорошими свойствами по всем показателям.

По результатам расчета на контактную выносливость действующие напряжения в зацеплении меньше допускаемых напряжений.

По результатам расчета по напряжениям изгиба действующие напряжения изгиба меньше допускаемых напряжений.

Расчет вала показал, что запас прочности больше допускаемого.

Необходимая динамическая грузоподъемность подшипников качения меньше паспортной.

При расчете был выбран электродвигатель, который удовлетворяет заданным требованиям.

Список использованной литературы

1. В.К. Еремеев, Ю.Н. Горнов «Детали машин. Курсовое проектирование»Методическое пособие для студентов дневной и вечерней формы обучения. - М.: Машиностроение 2004. - 136 с.

2. Л.В. Курмаз, А.Т. Стойкбеда «Детали машин. Проектирование» - М.: Высшая школа, 2005. - 309 с.

3. С.А. Чернавский «Курсовое проектирование деталей машин: Учебное

пособие для техникумов».- М.: Машиностроение, 1980.-351 с.

4. М.Н. Иванов «Детали машин» М.: Высшая школа, 2000 - 382 с.

5. П.Ф. Дунаев «Конструирование узлов и деталей машин» М.: Высшая школа, 2000 - 446 с.

6. К.П. Жуков, Ю.Е. Гуревич «Атлас конструкций механизмов, узлов и деталей машин» (в 2-х частях) - м.: Изд. «Станкин», 2000.

Размещено на Allbest.ru