Разработка привода цепного транспортера

3. Расчёт ременной передачи

По графику рис.12.23 [3] выбираем сечение ремня. Рекомендуют сечение А. По графику рис.12.25 [3], учитывая рекомендацию 12.31 [3], принимаем d_р1=190 мм и находим Р₀=3 кВт. Рассчитываем геометрические параметры передачи: d_р2= d_р1i_рем=1902=380 мм, по ряду Ra40 принимаем d_р2=400 мм. По рекомендации 12.29[3] предварительно принимаем а= d_р2 =400 мм. По формуле: l=2a+0.5р(d₁+d₂)+(d₁-d₂)²/4•a (3.1)

находим: l=2400+0.5р(400+190)+(400-190)²/4•400=1753,8 мм.

По таблице 12.2 принимаем l=1800 мм.

По формуле:

, (3.2)

где l - длинна ремня, l=1800 мм,

d₁ и d₂ - диаметры соответствующих шкивов, d₁=400 мм и d₂=190 мм,

а - межосевое расстояние,

уточняем:

По формуле: =180-57(d₂-d₁)/a=180-57(400-190)/423,8=151,8 (3.3)

вычисляем угол обхвата ремня малого шкива. Значение находится в допускаемых пределах (см.рекомендации.12.29[3]).

По формуле: P_p=P₀CC_lC_i/C_p, (3.4), где С - коэффициент угла обхвата. Здесь С=0.925 (см. стр.272[3]),

С_l - коэффициент длинны ремня, по рис.12.27[3] С_l=1,03,

C_i - коэффициент передаточного отношения, по рис.12.28[3] C_i=1.125,

C_p - коэффициент режима нагрузки, учитывая, что нагрузка с умеренными колебаниями, принимаем C_p=1.2, определяем мощность Р_р передаваемую одним ремнем: P_p=30.9251,031.125/1.2=2,7 кВт

По формуле: Z=P/P_pC_z, (3.5), где P - мощность на ведущем валу передачи, C_z - коэффициент числа ремней, C_z=1, так как 1 ремень, определяем число ремней. Z=3,84/2,71=1,42,условие z6 выполняется.

По формуле: F₀=0.85PC_PC_l(ZCC_i)+F, (3.6), где F=A² - центробежная сила, А - площадь сечения, А=13810^-6 м², =1250 кг/м³, - скорость ремня при расчетной частоте вращения: =рd_p1n₁/60=3.140.191430/60=14,4 м/с, F=125013810^-614,4²35,6 H, находим предварительное натяжение ремня: F₀=0.853,8410³1.21,03(114,40.9251.125)+35,6=304,8 H.

По формуле:

, (3.7)

сила, действующая на вал при /2=(180-)/2=(180-151,8)/2=14,1, в статическом состоянии передачи: F_r=2304,8cos14,1591,2 H,

при n1430 мин^-1 F_r=591,2-2F_vZ=591,2-235,61=520 H

В нашем случае влияние центробежных сил мало.

Ресурс наработки ремней находим по формуле: T=T_cpk₁k₂, (3.8)

где k₁ - коэффициент режима нагрузки, k₁=1,

Т_ср - ресурс наработки для эксплуатации при среднем режиме нагрузки, Т_ср=2000ч.,

k₂ - коэффициент климатических условий, k₂=1.

Т= Т_ср=2000ч.

Расчёт ременной передачи в «APM WinMachine».

рис. 11 Ввод данных для расчёта ременной передачи

рис. 12 Результаты расчёта ременной передачи

рис. 13 Результаты расчёта ременной передачи

рис. 14 Результаты расчёта ременной передачи

рис. 15 Результаты расчёта ременной передачи

Вывод

Как видно, основные геметрические параметры передачи, расчитанные вручную и автоматизированно практически схожи. Различие лежит в переделах 10%, что доказывает правильность ручного расчёта.

4. Подбор, проверка и эскизная компоновка муфт

Так как в нашем случае муфта соединяет выходной вал редуктора с исполнительным органом, то по рекомендации (стр.472[1]) выбираем сцепную управляемую муфту. Выбор муфты обусловлен тем, что в процессе эксплуатации может понадобиться отключение исполнительного органа от редуктора без остановки электродвигателя. Кроме того, данная муфта предохраняет конструкцию в целом от перегрузок.

Муфта допускает смещение осей валов: радиальное - от 0,5 до1,2 мм.и угловое - до 1

Диаметр в месте посадки муфты принимаем равным диаметру выходного вала d=55 мм.

Рассчитаем момент муфты между редуктором и исполнительным органом

(4.1)

где N-мощность электродвигателя,

К-коэффициент,

-общий К.П.Д. привода

n-частота вращения

К=, определяем по таблице 1[5], К=2. Отсюда по формуле (4.1): . Диаметр вала d=55 мм. Для этих значений по таблице 11.6 [6] принимаем фрикционную многодисковую механическую муфту МН 5664 - 55. Для d=55 мм число дисков - 8.

На рис. 16 изображен эскиз муфты

Рис. 16 Эскиз управляемой сцепной фрикционной муфты

5. Расчет и проектирование тяговой звёздочки

Определяем размеры вала и выбираем тип подшипников. В пункте 2.2 рассчитан диаметр тихоходного вала привода d=49,2 мм. По рекомендациям (стр. 223 [1]) на вал звёздочки транспортёра устанавливаем шариковые подшипники радиальные двухрядные сферические. Диаметр под подшипник принимаем d₁=50 мм. Предварительно принимаем шарикоподшипники лёгкой серии №1210: d =50мм, D=90мм, В=20мм, которые на валу закрепляются в осевом направлении. По таблице 18.19[1] выбираем корпус узкой серии УМ140.

Крутящий момент на валу Т=596,7 Н•м, по условию усилие на транспортёре F=5000 Н, сила действия звёздочки на вал F_З=250 По условию принимаем расстояние между опорами 210 мм. По рис. 17 находим реакции опор, для определения нагружения подшипника:

Рис. 17 Схема нагрузки тихоходного вала привода

F+F_З=R_a+ R_b (5.1)

R_a•(b+c)-F•c-F_З•(a+b+c) =0 (5.2)

По формуле (5.2) Н. Тогда по (5.1) R_b= F-F_З- R_а=5000-6106,9-12256,5= -13363,4Н

Знак означает, что реакция R_b направлена в противоположную сторону.

Определим реакции опор:

Для опоры А:

Для опоры B:

Левый подшипник (опора В) нагружен больше, поэтому выполняем только его расчет. Определяем эквивалентную нагрузку по формуле:

(5.3)

где P_r-условная постоянная радиальная нагрузка,

X, Y-коэффициенты радиальной и осевой нагрузок,

F_r, F_a-радиальная и осевая нагрузка,

V- коэффициент вращения,

K_б-коэффициент безопасности,

K_t-температурный коэффициент.

Отношение , находим по таблице 16.5[3] значения коэффициентов радиальной и осевой нагрузок: x=1, y=0. По рекомендации к формуле 16.29[3] принимаем коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки К_б = 1(спокойная нагрузка); температурный коэффициент К_t =1, V = 1(вращается внутреннее кольцо подшипника).

Тогда по формуле (5.3) .

По таблице 8.10[3] для II режима нагружения находим коэффициент К_HE = 0,25. Находим эквивалентную долговечность по формуле:

(5.4)

Находим ресурс работы:

(5.5)

где n - частота вращения тихоходного вала привода.

По таблице 16.3[3] находим значение коэффициента надежности а₁=1, обобщенный коэффициент совместного влияния качества металла и условий эксплуатации а₂=0,8.

Динамическая грузоподъемность:

(5.6)

Условие С < С_r , т.е 21732,5Н<22900Н выполняется.

Проверяем подшипник по статической грузоподъемности:

x₀ = 0,6, y₀ = 0,5(т.к. подшипники радиальные); тогда по формуле

Условие Р0 С0 соблюдается.

Цепной конвейер не обладает способностью самопредохранения от перегрузки, поэтому он нуждается в предохранительном устройстве. Предохранительное устройство встроено в конструкцию приводной звёздочки. Оно выполнено по нормали. В целях устранения износа и задиров поверхностей скольжения при срабатывании предохранительного устройства в конструкции установлена подшипниковая втулка из антифрикционного чугуна.

Определим основные параметры звёздочки для тяговых пластинчатых цепей. Для заданного шага цепи t=100 мм и числа зубьев z=9, по таблице 7.11[1] определим:

Диаметр ролика D=44мм,

Ширина пластины В=50мм,

Расстояние между внутренними пластинами цепи В_вн=44мм,

Разрушающая нагрузка цепи =200000 Н,

Диаметр делительной окружности D₀=292 мм (рассчитано в пункте 1.1) расстояние между центрами дуг впадин зубьев:

Радиус впадин зубьев r =0,5•D=0,5•44=22 мм,

Диаметр вспомогательной окружности D_R=D₀-0,2•t=292-0,2•100=272 мм,

Радиус головки зуба: R= t-(e+ r)=100-(21,1+22)=56,9 мм,

Диаметр наружной окружности D_e=D₀+0,25D+10=292+0,25•44+10=313 мм,

Диаметр окружности впадин D_i=D₀-D=292-44=248 мм,

Ширина основания зуба b₁=0,9•B_вн=0,9•44=39,6 мм,

Ширина вершины зуба: b₂=0,75•b₁=0,75•39,6=29,7 мм.

Список используемой литературы

1. Иванов М. Н. и Иванов В.Н. Детали машин. Курсовое проектирование. Учеб. пособие для машиностроит. вузов. М.,Высш. школа, 1975 - 551с.

2. Савин Л.А., Борисенков В.А., Куликов Р.Н. Кинематический расчёт механических приводов: Методическое пособие к курсовому проектированию по основам конструирования и деталям машин. Орёл ГТУ. Каф. “ТММ”. - Орёл, 1997. - 16с.: ил.

3. Иванов М. Н. Детали машин: Учеб. для студентов высш. техн. учеб. заведений - 5-е изд., перераб.-М.:Высш. шк., 1991. - 383с. ил.

4.Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин:Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов-4-е изд., перераб. и доп.-М.:Высш. шк., 1985 - 416с., ил.

5.Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-ёх т. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1978. -559 с., ил.

6. Кузьмин А.В. и др. Расчеты деталей машин: Справочное пособие. - Мн.: Высш. шк., 1986.