1064 / DETMASh_08_06
.pdfРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Московский политехнический университет»
Кафедра Техническая механика_
________________________________________________________________
РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ СТУДЕНТА
для выполнения курсового проекта
по дисциплине «Основы проектирования деталей и узлов машин»
_________________________________________________________________
Студент |
Колесова Н.Б. |
Группа |
181-201 |
Руководитель работы |
к.т.н., доцент |
|
Петракова Екатерина |
|
Алексеевна |
Оценка работы |
_____________ |
Руководитель работы |
________ |
Дата |
«___» ___________ |
МОСКВА 2020
1
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Московский политехнический университет»
Кафедра Техническая механика
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Расчетно-пояснительная записка
ПО ДИСЦИПЛИНЕ: «Основы проектирования деталей и узлов машин»
НА ТЕМУ: «Привод ленточного конвейера (транспортера)»
Студент |
Колесова Н.Б. |
Группа |
181-201 |
Руководитель проекта. |
к.т.н., доцент |
|
Петракова Екатерина Алексеевна |
|
|
ДОПУСКАЕТСЯ К ЗАЩИТЕ |
Руководитель проекта |
___________________________ |
|
Оценка работы |
____________________________ |
|
Дата |
«____»______________ |
|
МОСКВА 2020
2
СОДЕРЖАНИЕ |
|
Исходные данные для расчета привода ленточного конвейера с прямозубым |
|
цилиндрическим редуктором и клиноременной передачей………………........4 |
|
Введение…………………………………………………………………………...5 |
|
Кинематический и силовой расчет привода. Выбор электродвигателя……....5 |
|
Расчет редуктора……………………………………………………………..……7 |
|
Проверочный расчет передачи на контактную прочность…………………....13 |
|
Проверочный расчет зубьев на изгиб…………………………………………..14 |
|
Расчет на кратковременные перегрузки.............................................................. |
16 |
Проектирование быстроходного вала……………………………………..…...17 |
|
Проектирование тихоходного вала………………………………………..…....19 |
|
Выбор материалов для изготовления валов……………………………………21 |
|
Составление расчетных схем валов…………………………………….……....23 |
|
Проверочный расчет тихоходного вала на статическую прочность |
|
и усталостную выносливость ………………………………………….…….....24 |
|
Определение внутренних геометрических размеров зубчатого колеса...…....35 |
|
Расчет клиноременной передачи……………………………………………….37 |
|
Расчет подшипников качения для валов редуктора…………………….…..…45 |
|
Расчет подшипников тихоходного вала………………………………..….…...49 |
|
Расчет подшипников быстроходного вала…………………………….……..... |
50 |
Подбор шпонок и их проверочный расчет……………………………..….…...52 |
|
Выбор смазки и уплотнительных устройств……..……………………………53 |
|
Корпусные детали……………………………...………………………………..54 |
|
Ориентировочные размеры привертных крышек подшипников……………..56 |
|
Список литературы……………………………………………………………...57
3
Исходные данные для расчета привода ленточного конвейера (транспортера)
с прямозубым цилиндрическим редуктором и клиноременной передачей
Задание: Рассчитать привод ленточного конвейера (транспортера) с прямозубым цилиндрическим редуктором по следующим данным:
• Окружное |
усилие |
на ведущем барабане |
конвейера |
||||
Ft = |
1200 |
Н |
|
|
|||
• Скорость |
|
ленты |
конвейера (скорость на |
барабане) |
|||
V = 1,9 |
м/с |
|
|
||||
• Диаметр барабана Dбар = 0,3 м |
|
||||||
• Время работы в сутки: |
|
||||||
tсут= 10 час, |
|
|
|
||||
t = |
7 |
час, |
|
|
|||
t |
|
= tсут – t = 3 час. |
|
|
|||
|
|
|
|||||
•
Отношение
Т Т
=0,85
; Тпуск=1,5Т
(Кпуск =
T |
пуск |
|
|
|
Т |
)
Рис. 1. Суточный график нагрузки.
4
Введение
Привод ленточного конвейера состоит из электродвигателя, клиноременной передачи, одноступенчатого цилиндрического редуктора, комбинированной муфты и приводного барабана конвейера. В качестве электродвигателя чаще всего применяются трёхфазные асинхронные электродвигатели переменного тока серии АИР. Комбинированная муфта состоит из компенсирующей муфты (например, МУВП) и предохранительной муфты (например, муфта с разрушающимся элементом или фрикционная муфта).
Кинематический и силовой расчёт привода. Выбор электродвигателя
1. Частота вращения барабана конвейера:
nбар
=60 V
Dбар
= (60*1,9)/(3,14*0,3) = 121,1 мин-1
2. Мощность на приводном валу конвейера:
Рпотр =
FtV 1000
=1200*1,9/1000 = 2,28 кВт
3. Мощность на валу электродвигателя:
Рпотр 2,28
Рэл.двиг. потр = общ = = 0,89 = 2,6 кВт
где ηобщ = ηкл. рем ∙ η3подш ∙ ηзац ∙ ηмуфты
При средних значениях этих величин (ηкл. рем=0,96, ηподш=0,99,
ηзац=0,97, ηмуфты=0,99) можно принимать ηобщ=0,895.
Выбираем по каталогу (табл. 1) электродвигатель 4А100S4, удовлетворяющие по мощности , т.е. с мощностью Р=3 кВт.
Рекомендуется выбирать электродвигатель с синхронной частотой вращения пэл.двиг=1500 мин -1
5
Таблица 1
Технические данные электродвигателей серии АИР
Синхронная частота вращения вала двигателя, n мин1
Мощ- |
1500 |
|
1000 |
|
ность |
|
Асинх- |
|
Асинх- |
|
Типо- |
ронная |
Типо- |
ронная |
PкВт |
размер |
частота |
размер |
частота |
|
|
вращения, |
|
вращения, |
|
|
мин-1 |
|
мин-1 |
2,2 |
90L4 |
1395 |
100L6 |
945 |
|
|
|
|
|
3 |
100S4 |
1410 |
112МА |
950 |
4 |
100L4 |
1410 |
112МВ |
950 |
|
|
|
|
|
5,5 |
112М4 |
1432 |
132S6 |
960 |
|
|
|
|
|
7,5 |
132S4 |
1440 |
132М6 |
960 |
|
|
|
|
|
Примечание. Пример условного обозначения двигателя: «Двигатель АИР 100L4 »
4.Передаточные числа привода и редуктора.
Передаточное число привода (общее передаточное число): nэл.двиг.асинхр.
nбар где nэл.двиг.асинхр.- асинхронная частота вращения эл. двигателя мин-1.
Uпривода = Uред ∙ Uкл.рем
где Uред – передаточное число редуктора,
Uкл.рем– передаточное число клиноременной передачи.
Передаточное число одноступенчатого редуктора задают в пределах от 2 до 8 по стандартному ряду.
Стандартный ряд передаточных чисел редуктора:
…..3,15; 3,55; 4; 4,5; 5; 5,6; 6,3; 7,1; 8.
Задаем передаточное число редуктора из стандартного ряда Uред= 3,15 и вычисляем передаточное число клиноременной передачи:
6
Uкл.рем.=
U |
привода |
|
|
||
U |
ред |
|
|
|
|
=11,64/3,15=3,7
Передаточное число клиноременных передач должно быть в пределах 2…4.
Проверка:
при заданном передаточном числе редуктора Uред= 3,15 , передаточное число клиноременной передачи Uкл.рем находится в пределах 2….4.
5. Частоты вращения валов:
п0 = пэл.двиг.асинхр. = 1410 мин -1
п1 =
п0 Uкл. рем
= 1410/3,7 =381,081 мин -1
п2 = |
п1 |
381,081/3,15 = 120,978 |
|
|
-1 |
||||
|
= |
мин |
|
||||||
U ред |
|
||||||||
п3 = п2 = 120,978 |
мин -1 |
|
|
|
|||||
6. Мощности на валах: |
|
|
|
|
|||||
Р0 = Рэл.двиг.потр = 2,6 |
кВт |
|
|
|
|||||
Р1 |
= Р0 |
· ηкл.рем · ηподш = 2,6*0,96*0,99 |
= 2,47 |
|
кВт |
||||
Р2 |
= Р1 |
· ηзац · ηподш = 2,47*0,97*0,99 = 2,37 |
кВт |
||||||
Р3 |
= Р2 |
· ηмуф · ηподш = 2,37*0,99*0,99 = 2,32 |
|
кВт |
|||||
7. Вращающие моменты на валах: |
|
|
|
||||||
Т0 |
= 9550 Р0 |
= 9550*2,6/1410 = 17,6 |
Н∙м |
|
|
||||
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
Т1
= 9550
Р1 n1
= 9550*2,47/381,081= 61,9 Н∙м
Т2 |
= 9550 |
Р2 = 9550*2,37/120,978= 187,1 Н∙м |
|
|
|
n2 |
|
Т3 |
= 9550 |
Р3 |
= 9550*2,32/120,978= 183,1 Н∙м |
|
|
n |
|
|
|
3 |
|
7
Полученные результаты заносим в таблицу:
|
№ вала |
n, мин-1 |
Р, кВт |
Т, Н·м |
|
0 (вал двигателя) |
1410 |
2,6 |
17,6 |
1 |
(быстроход.вал редуктора) |
381,081 |
2,47 |
61,9 |
2 |
(тихоходн.вал редуктора) |
120,978 |
2,37 |
187,1 |
|
3 (вал барабана) |
120,978 |
2,32 |
183,1 |
8. Эквивалентное время работы передачи в сутки при расчете на контактную прочность (из циклограммы задания):
|
|
m |
|
|
Т |
2 |
= 7+3*0,853 = 8,84 |
tНЕ = t + t′ |
|
|
|
|
Т |
|
|
где m= 6 для сталей.
час
Эквивалентное время работы передачи в течение всего срока
службы: |
|
ТНЕ = tНЕ ∙ д ∙ L = 8,84*260*5 = 11495 |
час |
где д = 260 – число рабочих дней в году; |
|
L = 5 лет – срок работы передачи. |
|
9. Эквивалентное число циклов нагружения зубьев колеса и шестерни:
NНЕ 2 = 60 ∙ п2 ∙ ТНЕ = 60*381,081*11495 = 262831566 циклов
NНЕ 1 = NНЕ 2 ∙ Uред =262831566*3,15 = 827919432 |
циклов |
Расчёт редуктора |
|
10. Выбор материала для изготовления шестерни и колеса.
Для шестерни принимаем (по табл. 2) сталь 45 σв = 620 МПа; σт = 395 МПа; НВ = 189…229
Термообработка: нормализация
Для колеса в соответствии с рекомендациями:
НВ2min = HB1min – (15)(20…30)(50),
8
подбираем сталь 45 с σв = 590 МПа; σт = 345 МПа; НВ = 174…217
Термообработка: нормализация
11. Средняя твердость шестерни:
|
НВ |
+ HB |
|
НВ1 = |
1 min |
1 max |
= (189+229)*0,5 = 209 |
|
2 |
||
|
|
|
Средняя твердость колеса:
НВ2 =
НВ |
+ HB |
2 min |
2 max |
|
2 |
= (174+217)*0,5 = 195,5
|
При средней твердости шестерни НВ1 = 209 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
базовое число циклов нагружения NHG 1= 1,7 |
(табл. 3). |
|
|
|
|
|||||||||
|
Для зубчатого колеса при НВ2 = |
195,5 |
базовое число циклов |
|||||||||||
нагружения NHG 2= 1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Средняя |
НВср |
< 200 |
250 |
300 |
350 |
|
– |
– |
|
– |
|
– |
|
|
твердость |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
поверхности |
HRC |
– |
27 |
33 |
38 |
|
40 |
45 |
|
50 |
|
55 |
|
|
зубьев |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NHG циклов (·107) |
1,0 |
1,7 |
2,5 |
3,6 |
|
4,4 |
6,0 |
|
8,0 |
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При NHЕ > NHG (длительно работающие передачи), коэффициент долговечности ZN=1.
При NHЕ < NHG :
Z |
|
N |
N |
= 6 |
|
|
N |
|
|
|
HG HE
12. Предел контактной выносливости для колеса:
σН lim2 = 2НВ2 + 70 = 2*195,5+70 = 461 МПа
Допускаемое контактное напряжение для колеса: принимая коэффициент безопасности SH =1,1;
|
|
|
|
|
H lim 2 |
Z |
N = |
|
|
= |
|
|
|||||
|
|
H 2 |
|
|
||||
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(461*1) /1,1 = 419 МПа
Предел контактной выносливости для шестерни: σН lim1 = 2НВ1 + 70 = 2*209+70= 488 МПа
9
Допускаемое контактное напряжение для шестерни:
|
|
|
|
|
H lim1 |
Z |
N = |
|
|
|
H1 |
= |
|
|
|||
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
488*1/1,1= 443,6 МПа
За расчетное допускаемое контактное напряжение в прямозубых передачах принимается [σ]Н = [σ]Н2 = 419 МПа
13. Межосевое расстояние для прямозубой передачи.
Принимая предварительно КН = 1,3 и задаваясь значением коэффициента ширина относительно межосевого расстояния ψba=0,315, находим межосевое расстояние aw (мм) по формуле:
|
|
|
|
|
Т |
1 |
|
||
aw1 |
= 450 (U ред+ 1) |
3 |
|
|
|
|
|||
U |
|||||||||
|
|
|
|
|
.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
aw1 = 450*(3,15+1)* |
3 61,9 1,3 |
|
|
|
|
||||
√ |
|
|
|||||||
4192 3,15 0,315 |
|||||||||
К |
Н |
|
|
|
|
|
|
ред |
|
ba |
|
|
|||
= 144,36 мм
Найденное межосевое расстояние округляем до ближайшего стандартного значения из следующего ряда
aw ст = … 80;90;100;112;125;140;160;180;200… мм. aw ст = 140 мм
14. Ширина зубчатых колес:
b2 = bа ∙ aw ст = 0,315 * 140 = 45 мм
b1 = b2 + 5 мм = 45+5= 50 мм
15. Модуль передачи:
0,01 ∙ aw ст < тn < 0,02 |
∙ aw ст , мм |
|
Рекомендуется принимать значение модуля т ст=2 мм |
(или т |
|
ст=1 мм). |
|
|
Принимаем т ст = 2 |
мм |
|
16. Суммарное число зубьев прямозубой передачи :
10