Расчет привода ленточного конвейера
Проектирование привода ленточного конвейера по окружной скорости и усилию, диаметру барабана исполнительного органа. Параметры режима работы, срок службы и кратковременные пиковые перегрузки. Выбор электродвигателя, редуктора и компенсирующей муфты.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.01.2010 |
| Размер файла | 330,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
2
Содержание
- Введение
- 1. Кинематический и силовой расчет привода
- 1.1 Определение мощности на валу исполнительного органа
- 1.2 Определение расчетной мощности на валу двигателя
- 1.3 Определение частоты вращения вала исполнительного механизма и двигателя
- 1.4 Выбор электродвигателя
- 1.5 Определение передаточного отношения привода расчет силовых и кинематических параметров привода выбор редуктора
- 2. Выбор муфты
- 3. Проектирование открытой передачи
- 3.1 Результаты расчета клиноременной передачи на ЭВМ
- 4. Проектирование исполнительного органа
- 4.1 Проектный расчет вала
- 4.2 Подбор подшипников и шпонок
- 4.3 Проверочный расчет вала на статическую прочность по эквивалентному моменту
- 4.4 Проверочный расчет подшипников на долговечность
- 4.5 Проверочный расчет шпоночного соединения
- 4.5.1 Проверочный расчет шпонки вала под муфту
- 4.5.2 Проверочный расчет шпонки вала в месте соединения вала с барабаном
- Список использованных источников
Введение
В данной курсовой работе выполнено проектирование привода ленточного конвейера по заданным параметрам: окружной скорости, окружного усилия и диаметра барабана исполнительного органа, а также параметров режима работы, срока службы и кратковременных пиковых перегрузок в приводе. В ходе курсовой работы по расчетным вращающим моментам, частотам вращения и мощностям на волах были выбраны стандартные: электродвигатель, редуктор и компенсирующая муфта. Так же были выполнены проектировочные расчеты исполнительного органа, и расчет на ЭВМ клиноременной передачи.
1. Кинематический и силовой расчет привода
Выбор электродвигателя и редуктора
1.1 Определение мощности на валу исполнительного органа
Мощность P4, кВт, на валу исполнительного органа определяется по формуле:
,
где Ft - окружное усилие, Н;
vt - окружная скорость, м/с (см. рис.1).
1.2 Определение расчетной мощности на валу двигателя
Расчетная мощность на валу двигателя Р1, кВт, определяется с учетом потерь в приводе:
,
гдез - общий КПД привода равный
з1 - КПД открытой клиноременной передачи, з1 = 0,95 [1, табл.1] ;
з2 - КПД быстроходной ступени закрытой зубчатой конической передачи, з2 = 0,96;
з3 - КПД тихоходной ступени закрытой зубчатой цилиндрической передачи з3 = 0,97;
При этом:
1.3 Определение частоты вращения вала исполнительного механизма и двигателя
Частота n4, мин-1, вращения вала:
гдеD - диаметр барабана ленточного конвейера, мм;
Рисунок 1 - Кинематическая схема привода ленточного конвейера: 1 - электродвигатель; 2 - ременная передача; 3 - двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор; 4 - компенсирующая муфта; 5 - узел барабана.
Частота n1, мин-1, вращения вала электродвигателя вычисляется по формуле:
,
гдеi - передаточное отношение привода,
i1 - передаточное отношение открытой ременной передачи, i1=2…3 [1, табл.1] ;
i2 - передаточное отношение первой ступени закрытой зубчатой коническо-цилиндрической передачи, i2=2…3;
i3 - передаточное отношение второй ступени закрытой зубчатой цилиндрической передачи, i3=3…6;
По формуле (1.5) получим интервал оптимальных частот вращения вала двигателя:
1.4 Выбор электродвигателя
Исходя из необходимой мощности и интервала оптимальных частот вращения, выбираем электродвигатель - АИР100L2 (рис.2). Мощность РДВ = 5,5 кВт с синхронной частотой вращения равной 3000 мин-1. Номинальная асинхронная частота вращения n1 вала вычисляется по формуле:
Где nc - синхронная частота вращения, мин-1, nc=3000 мин-1 [2] ; S - относительное скольжение вала,%, S=5%;
Проверим условие работоспособности при пуске:
где - кратность пускового момента двигателя ;
- кратковременных пиковых перегрузок в приводе, =1,5;
2,31 > 1,5 - условие выполняется.
Рисунок 2 - Эскиз электродвигателя АИР100L2 IM1081
1.5 Определение передаточного отношения привода расчет силовых и кинематических параметров привода выбор редуктора
Передаточное отношение привода i вычисляется по формуле:
,
Подставив, значения получим:
Назначаем передаточное отношение i1 открытой передачи таким образом, чтобы оно делило табличное значение интервала передаточных отношений в том же соотношении, в каком частота вращения выбранного электродвигателя делит интервал оптимальных частот вращения. Для этого составим пропорцию:
Подставив значения, находим i1: i1=2,65.
Таким образом, передаточное отношение редуктора ip вычисляем следующим образом:
Округляем значение передаточного отношения редуктора до ближайшего значения в таблице стандартных коническо-цилиндрических редукторов по ГОСТ 27142-86 ip = 14. Тогда передаточное отношение клиноременной передачи равно:
Связь между мощностью предыдущего и последующего валов выражаются зависимостью:
j = 1, 2…k-1,где k - порядковый номер исполнительного механизма на кинематической схеме привода (см. Рисунок 1);
Связь между частотой вращения предыдущего и последующего валов выражаются зависимостью:
j = 1, 2…k-1,
Тогда частота вращения 2-го вала будет равна:
Вращающие моменты вычислим по формуле:
j = 1,2…k,
Вычислим вращающие моменты на всех валах:
Вычисленные параметры запишем в таблицу.
Таблица 1 - Силовые и кинематические параметры привода
|
Номер вала |
Мощность Р, кВт |
Частота вращения n, мин-1 |
Вращающий момент Т, Нм |
|
|
1 |
5.5 |
2850 |
18.43 |
|
|
2 |
5.22 |
989.58 |
50.38 |
|
|
4 |
4.86 |
72.79 |
638.94 |
Исходя из рассчитанных вращающего момента на выходном валу и частоты вращения на входном валу, выбираем стандартный коническо-цилиндрический редуктор по ГОСТ 27142-86 типоразмера КЦ1-200 Твых = 750 Нм при nвх = 1000 мин-1.
Рисунок 3 - Эскиз редуктора
2. Выбор муфты
Исходя из рассчитанных параметров вращающего момента на входном валу и технического задания, выбираем компенсирующую цепную однорядную муфту по ГОСТ 20742-81, рассчитанную на максимальный вращающий момент равный 1000 Нм, допускающая угловое смещение осей соединяемых валов до 1° и радиальное смещение от 0,5 до 1,2 мм.
Эти муфты отличает возможность использования серийно изготовленных цепей, небольшие габаритные размеры, простота монтажа без осевых смещений соединяемых валов, способность компенсировать радиальные и угловые смещения валов за счет взаимных перемещений деталей муфты и наличия зазоров. Из-за наличия в цепных муфтах значительных зазоров их не применяют в реверсивных приводах и приводах с большими динамическими нагрузками.
Рисунок 4 - Эскиз муфты.
3. Проектирование открытой передачи
3.1 Результаты расчета клиноременной передачи на ЭВМ
По сравнению с другими видами передач ременные имеют ряд существенных преимуществ: возможность передачи движения на сравнительно большие расстояния без особого увеличения массы передачи; простота конструкции и эксплуатации; плавность хода и бесшумность работы; эластичность привода, смягчающая колебания нагрузки и предохраняющая от значительных перегрузок за счет скольжения; меньшая начальная стоимость.
Следует отметить и недостатки, присущие ременным передачам: сравнительно небольшие передаваемые мощности (обычно до 50 кВт); непостоянство передаточного отношения; значительные габариты; повышенные нагрузки на валы и опоры; необходимость натяжения ремня в процессе эксплуатации; малая долговечность ремней, особенно быстроходных передачах.
4. Проектирование исполнительного органа
4.1 Проектный расчет вала
Принимаем минимальный диаметр вала равным диаметру выходного конца редуктора. d = 45 мм.
Диаметр цапф вала в местах установки подшипников dП, мм определяем по формуле:
где t2- глубина паза в ступице, мм, t2 = 3,8 мм.
для более лучшего торцевого фиксирования муфты примем: dП = 60 мм.
Диаметр буртика для подшипника № 1212 по ГОСТ 20226-82 (67,0 мм < dБП< 71,0 мм) примем dБП =70 мм:
Диаметр цапф вала в местах установки барабана примем: dВ = 65 мм.
4.2 Подбор подшипников и шпонок
Исходя из геометрических параметров муфты и вала под муфтой, определяем размеры шпонки вала под муфту:
Шпонка призматическая для диаметра вала d = 45 мм:
высота шпонкиh = 9 мм;
ширина шпонкиb = 14 мм;
длина шпонкиl = 70 мм;
глубина паза валаt1 = 6 мм;
глубина паза ступицыt2 = 3,8 мм.
Исходя из геометрических параметров вала, в месте соединения его с барабаном определяем размеры шпонки вала под барабаном.
Шпонка призматическая для диаметра вала d = 60 мм:
высота шпонкиh = 11 мм;
ширина шпонкиb = 18 мм;
длина шпонкиl = 100 мм;
глубина паза валаt1 = 7 мм;
глубина паза ступицыt2 = 4,4 мм.
Рисунок 6 - Эскиз шпоночного соединения.
Для опор вала исполнительного органа применим шариковые радиальные сферические двухрядные подшипники (ГОСТ 28428 - 90), из-за возможных перекосов опор подшипников. Назначаем подшипники легкой серии № 1212.
диаметр отверстияdП = 60 мм;
диаметр внешнего кольцаD = 110 мм;
ширина подшипникаВ = 22 мм;
координата фаскиr = 2,5 мм;
динамическая радиальная грузоподъёмностьCr = 30,0 кН;
статическая радиальная грузоподъёмностьC0r = 16,0 кН.
Рисунок 7 - Эскиз подшипника.
4.3 Проверочный расчет вала на статическую прочность по эквивалентному моменту
Окружная сила действующая на барабан со стороны ремня задана в техническом задании: Ft = 3500 Н
Сила натяжения ремня на ненагруженной стороне равна:
S2 = 0,25. Ft =0,25.3500 = 875 Н
Сила натяжения на нагруженной стороне равна:
S1 = Ft + S2 = 3500 + 875 = 4375 Н
Общая сила, действующая на барабан со стороны ремня:
Q = S1 + S2 = 875 + 4375 = 5250 Н
Из уравнения моментов найдем силы FA и FВ:
Так как схема нагружения симметричная то FA = FВ = 2625 Н.
В нашем случае на вал действуют сила натяжения ремня Q и крутящий момент Т, тогда формула для определения эквивалентного момента примет вид:
Из расчетной схемы (Рисунок 8) видно, что опасным сечением является сечение D, так как в этом сечении одновременно приложены максимальные крутящий и изгибающие моменты.
ТD = 638,94 Нм
МD = 0,111.2625 = 291,38 Нм
Тогда:
Максимальное эквивалентное напряжение равно:
где dD - Диаметр вала в сечении D, мм.
Тогда:
Рисунок 8 - Расчетная схема вала исполнительного органа
Допускаемое напряжение [у], МПа:
где Kр- коэффициент режима работы, Kр = 1,8;
[уи] - допускаемое напряжение изгиба, МПа.
где уТ- предел текучести материала (Сталь 40Х), уТ = 640 МПа;
[n] - коэффициент запаса, [n] = 2.
Тогда:
25,57 МПа ? 177,78 МПа, - условие выполняется.
4.4 Проверочный расчет подшипников на долговечность
Fr = FA = FВ = 2625 Н;
Х- коэффициент радиальной нагрузки, Х = 1;
е- коэффициент осевого нагружения, е = 0, 19;
Определим эквивалентную динамическую нагрузку:
Pr = VXFrKБKТ,
гдеV- коэффициент внутреннего кольца, V = 1;
КТ- температурный коэффициент, КТ = 1;
КБ- коэффициент безопасности, КБ = 1,3.
Pr = 1.1.2625.1,3.1 = 3412,5 Н.
Определяем по уровню надёжности и условиям применения расчётный ресурс подшипника:
гдеa1- коэффициент долговечности, a1 = 1;
a23- коэффициент, учитывающий влияние на долговечность особых свойств материала, a23 = 0,3;
Сравниваем с требуемым ресурсом= 9500, ч:
Условие выполняется, следовательно подшипник 1212 - годен.
4.5 Проверочный расчет шпоночного соединения
4.5.1 Проверочный расчет шпонки вала под муфту
Условие работоспособности шпонки вала:
гдеТ- передаваемый момент, Т = 638.94Нм;
d- диаметр вала, d = 45 мм;
lр- рабочая длина шпонки, мм: lр = l - b = 70 - 14 = 56 мм;
k- глубина врезания шпонки, мм: k = h - t1 = 9 - 5,5 = 3,5 мм.
[усм] -допускаемое напряжение смятия, [усм] <180 МПа.
144,5 МПа < 180 МПа
условие выполняется.
4.5.2 Проверочный расчет шпонки вала в месте соединения вала с барабаном
Условие работоспособности шпонки вала:
гдеТ- передаваемый момент, Т = 638.94Нм;
d- диаметр вала, d = 60 мм;
lр- рабочая длина шпонки, мм: lр = l - b = 100 - 18 = 82 мм;
k- глубина врезания шпонки, мм: k = h - t1 = 11 - 7 = 4 мм.
[усм] -допускаемое напряжение смятия, [усм] <180 МПа.
64,9 МПа < 180 МПа - условие выполняется.
Шпоночное соединение показано на рисунке 6.
Список использованных источников
1. Устиновсий Е.П., Шевцов Ю.А., Яшков Ю.К., Уланов А.Г. Многовариантное проектирование зубчатых цилиндрических, конических и червячных передач с применением ЭВМ: Учебное пособие к курсовому проектировании по деталям машин. - Челябинск: ЧГТУ, 1992.
2. Справочник конструктора - машиностроителя: В 3 т. - 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001.
3. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. конструирование узлов и деталей машин: Ученое пособие для техн. спец. вузов. - 6-е изд., исп. - М.: Высш. шк., 2000. - 477с., ил.
4. Ряховский О.А., Иванов С.С. Справочник по муфтам. - Л.: Политехника, 1991. - 384 с.: ил.
5. Сохрин П.П., Устиновский Е.П., Шевцов Ю.А. Техническая документация по курсовому проектировании по деталям машин и ПТМ: Ученое пособие. - Челябинск: Ид. ЮУрГУ, 2001. - 67 с.
6. Чурюкин В.А., Яшков Ю.К. Обозначение конструкторской документации: Ученое пособие. - Челябинск: ЧГТУ, 1986. - 61 с.
7. Сохрин П.П., Кулешов В.В. Проектирование валов: Учебное пособие. Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2000. - 94 с.
8. Сохрин П.П. Проектирование ременных передач: Ученое пособие: Челябинск: ЧГТУ, 1997. - 94 с.
Подобные документы
Определение мощности электродвигателя приводной станции конвейера; кинематических, силовых и энергетических параметров механизмов привода. Расчет клиноременной передачи. Выбор основных узлов привода ленточного конвейера: редуктора и зубчатой муфты.
курсовая работа [272,5 K], добавлен 30.03.2010Разработка конструкторской документации ленточного конвейера. Расчет кинематических и энергетических характеристик привода. Подбор электродвигателя, подшипников качения, шпонок и муфты. Компоновка редуктора, схема сил, действующих в передачах привода.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 30.12.2014Конструирование и расчет исполнительного механизма, подшипникового узла привода ленточного конвейера. Скорость ленты конвейера. Подбор муфт и конструирование барабана. Расчет вала, подшипников, шпоночных соединений, болтов. Конструирование рамы.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 03.02.2015Кинематическая схема привода ленточного конвейера. Кинематический расчет электродвигателя. Определение требуемуй мощности электродвигателя, результатов кинематических расчетов на валах, угловой скорости вала двигателя. Расчет зубчатых колес редуктора.
курсовая работа [100,3 K], добавлен 26.01.2010Проект горизонтального ленточного конвейера для транспортирования глины с винтовым натяжным устройством. Разработка конструкции привода. Подбор электродвигателя, муфты и редуктора. Расчет открытой цилиндрической передачи и приводного вала конвейера.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 05.05.2016Проектирование, последовательность силового и кинематического расчета привода ленточного конвейера с выбором типоразмеров стандартных узлов: электродвигателя, редуктора. Расчёт дополнительной клиноременной передачи с клиновым ремнем нормального сечения.
курсовая работа [580,4 K], добавлен 29.09.2013Определение частоты вращения двигателя для ленточного конвейера, моментов на всех валах и передаточного отношения редуктора. Геометрические параметры передач, редуктора и проверка на прочность несущих элементов. Расчет вала исполнительного механизма.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 28.12.2011Разработка привода ленточного транспортера, состоящего из электродвигателя, клиноременной передачи и двухступенчатого цилиндрического зубчатого редуктора. Кинематический и силовой расчет привода. Форма и размеры деталей редуктора и плиты привода.
курсовая работа [589,1 K], добавлен 18.12.2010Кинематический и силовой расчет привода ленточного конвейера. Выбор материалов и допускаемых напряжений, конструктивные размеры корпуса редуктора и червячного колеса. Расчет червячной передачи и валов, компоновка редуктора. Тепловой расчет редуктора.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.06.2014Анализ годовой производительности и временного ресурса ленточного конвейера, выбор его трассы и кинематическая схема. Расчет ширины ленты, параметров роликовых опор, приводного барабана. Подбор двигателя привода, стандартного редуктора, муфт и тормоза.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 26.12.2012
