Курсовой проект1

Подбираем манжетные уплотнения по диаметру вала ГОСТ 8752-79

Рис.7. Манжетные уплотнения.

d	D	h1	h2
65	90	10	14

4) На этом этапе конструируется барабан. Он состоит из обода, на который надевается лента, ступицы (ступиц) для установки барабана на вал и диска или спиц, с помощью которых обод и ступица собираются в одно целое.

Конструкции барабана такая же, как у шкива ременной передачи (только ширина барабана больше, чем у шкива), и в процессе разработки барабана ис­пользуют те же рекомендации (приведенные ниже), что и при конструировании шкивов ременных передач:

а) конструкция барабана зависит от его размеров, материала и условий ра­боты;

б) наибольшее распространение получили барабаны литые из чугуна марки СЧ 20 (т.к. окружная скорость барабанов обычно менее 30 м/с, нет опас­ности разрыва от действия центробежных сил). В ряде случаев по условиям режима эксплуатации барабаны изготавливают из легких сплавов, из пласт­масс или сварными из стали. При одинаковой прочности толщина почти всех элементов сварной конструкции меньше, чем литой чугунной, что позволяет облегчить конструкцию;

Обод сваривают из стального листа или выполняют из труб, последнее ве­сомо упрощает изготовление, так как позволяет использовать готовую стан­дартную трубу (при этом трубу выбирают с учетом припуска на обработку обода по наружному диаметру);

КП.2069889.15.Д5.14.12.00.000ПЗ

ЛЛист

3

23

ИИзм.

ЛЛист

№ документа

ППодпись

Ддата

в) барабаны малых диаметров (до 350 мм) выполняют сплошными или с отверстиями, а барабаны больших диаметров для уменьшения массы и удобст­ва крепления - со спицами.

г) обод барабана имеет цилиндрическую поверхность. Для предотвраще­ния сбегания ленты с барабана его внешнюю поверхность выполняют выпуклой или с двумя конусами;

д) возможны конструкции барабана с одной удлиненной или двумя ступицами. Конструкция с одной удлиненной ступицей более технологична, но её использование возможно только при нешироких барабанах, т.е. когда ширина барабана меньше его длины (Bб<Dб).

е) последовательность изготовления барабана в общем случае сле­дующая: к ступицам барабана приваривают диски и спицы, закрепляют ступицы на валу, надевают завальцованный обод, стягивают его на дисках и завари­вают продольные швы, сваривают обод с дисками (можно только одним наруж­ным швом) и спицами, устанавливают барабан на станок по центрам вала и об­рабатывают наружную поверхность барабана.

КП.2069889.15.Д5.14.12.00.000ПЗ

ЛЛист

3

24

ИИзм.

ЛЛист

№ документа

ППодпись

Ддата

Из стандартного ряда диаметр ступицы принимаем: dст=71 мм.

L2=1.8· dп=1.8·55=99 мм. Принимаем: L2=100 мм.

Lст=(0.7…1.0)· dст – для посадки барабана.

Lст=71 мм.

Для привода вала с барабаном принимаем:

L3= L6= L2+Bб/4;

L3= L6=100+430/4=207.5 мм. Принимаем: L3= L6=200 мм.

L5= Bб/2=430/2=215 мм. Принимаем: L5=210 мм.

При конструировании барабана будем использовать следующие соотношения:

наружный диаметр ступицы:

;

где d – диаметр вала под ступицу.

мм. Принимаем Dст=125 мм.

толщина:

;

где Dб – диаметр барабана, мм; В – ширина барабана.

мм.

толщина:

мм;

толщина:

мм.

Т.к. по условию: ; ; то ; .

мм;

мм. Принимаем: h=26

мм.

Толщина элементов в сварной конструкции по выше приведённым формулам с введением поправочного коэффициента.

мм;

мм;

мм;

мм.

КП.2069889.15.Д5.14.12.00.000ПЗ

ЛЛист

3

25

ИИзм.

ЛЛист

№ документа

ППодпись

Ддата

Рис. 8. Конструкция вала с барабаном.

КП.2069889.15.Д5.14.12.00.000ПЗ

ЛЛист

3

26

ИИзм.

ЛЛист

№ документа

ППодпись

Ддата

5. ВЫБОР МУФТЫ.

Муфты предназначены для продольного соединения вращающихся валов и передачи вращающего момента (для некоторых муфт возможно также выполнение ряда дополнительных функций, например, компенсация осевых, радиальных или угловых смещений).

Основные показатели при выборе муфты: номинальные диаметры соединяемых валов, расчетный вращающий момент, частота вращения и условия эксплуатации.

На практике для определения расчетного вращающего момента Т_р пользуются формулой:

;

где Кр - коэффициент перегрузки, учитывающий режим работы и ответственность конструкции, Т- вращающий момент на соответствующем валу, Тном - номинальный вращающий момент, указанный в каталоге.

Принимаются значения К_р для транспортеров ленточных – 1.25...1.5, транспортеров цепных, винтовых, скребковых – 1.5...2.0; воздуходувок и вентиляторов – 1.25...1.5; насосов центробежных – 1.5...2.0; насосов и компрессоров поршневых – 2.0...3.0; станков металлорежущих: с непрерывным движением 125.. 1.5, с возвратно-поступательным движением – 1.5...2.5; станков деревообделочных – 1.5...2.0; мельниц шаровых, дробилок, молотов, ножниц 2.0...3.0; кранов подъемных, элеваторов – 3.0...4.0.

Для соединения выходных концов двигателя и быстроходного вала редуктора (располагаемых обычно на общей раме) применяются упругие втулочно-пальцевые муфты и муфты со звездочкой. У них небольшие размеры и масса, хорошие упругие свойства и минимальный маховый момент, что уменьшает пусковые нагрузки на соединяемые валы.

Для соединения выходных концов тихоходного вала редуктора приводного вала применяются цепные муфты и муфты с торообразной оболочкой. Эти муфты способны компенсировать значительную несоосность валов. Величина муфты не имеет здесь практического значения, т. к. приведенный к валу двигателя маховый момент уменьшается в равное квадрату передаточного отношения число раз. Стандартные муфты выпускаются двух типов: с цилиндрическими и коническими посадочными отверстиями (кроме муфты со звёздочкой, у нее только цилиндрическое посадочное отверстие), причем каждый тип имеет два исполнения - для длинных и коротких концов валов. Возможно использование полумуфт с различными диаметрами посадочных отверстий при передаче одного и того же вращающего момента.

КП.2069889.15.Д5.14.12.00.000ПЗ

ЛЛист

3

27

ИИзм.

ЛЛист

№ документа

ППодпись

Ддата

Цепная муфта. Упрощенной конструкцией зубчатых муфт являются цепные, состоящие из двух полумуфт, замыкаемых бесконечной однорядной или двухрядной втулочно-роликовой цепью. Цепные муфты изготавливают по ГОСТ 20742-93 в диапазоне диаметров валов d = 20...100 мм с номинальным вращающим моментом от 63 до 16000 Нм.

По вращающему моменту выбираем муфту. Нм

Эскиз цепной муфты приведен на рис. 9.

Рис. 9. Муфта цепная.

КП.2069889.15.Д5.14.12.00.000ПЗ

ЛЛист

3

28

ИИзм.

ЛЛист

№ документа

ППодпись

Ддата

6. РАСЧЁТ ВАЛА НА СТАТИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ.

Исходные данные:

Ft = 3.5 кН;

D = 225 мм;

V = 2.0 м/с;

Α = 3.14 рад;

Lh = 8000 часов.

a = 135 мм;

с = 130 мм;

b = 190 мм.

Диаметр вала под ступицу барабана dст = 71 мм.

1). Рассчитываем значение крутящего момента на валу редуктора:

Нм.

2). Крутящий момент на валу барабана:

Нм.

3). Нагрузка на вал со стороны ленты:

;

где рад; F1 – натяжение ведущей ветви ленты;

F2 – натяжение ведомой ветви ленты.

; ;

где Kб – коэффициент безразмерности, Kб=1.1; f=0.3.

кН.

кН.

КП.2069889.15.Д5.14.12.00.000ПЗ

ЛЛист

3

29

ИИзм.

ЛЛист

№ документа

ППодпись

Ддата

кН.

Нагрузки на вал со стороны каждой ступицы на вал барабана:

кН.

4). Для совершенствования редуктора и барабана выбрали муфту цепную с однорядной цепью с номинальным моментом 500 Нм. Цепь муфты ПР-31.75-89000 ГОСТ 135668-75.

4.1. Делительный диаметр звёздочки полумуфты:

мм.

4.2. Окружное усилие на звёздочку полумуфты:

кН.

4.3. Усилие со стороны муфты на вал:

кН

Для дальнейшего расчёта принимаем: Fм = 1.0 кН.

5). Построение эпюр внутренних силовых факторов.

КП.2069889.15.Д5.14.12.00.000ПЗ

ЛЛист

3

30

ИИзм.

ЛЛист

№ документа

ППодпись

Ддата

5.1. Изгибающие моменты:

Нм;

Нм;

Нм.

5.2. Суммарные изгибающие моменты:

в сечении I Нм;

в сечении II Нм.

5.3. Эквивалентные моменты:

в сечении I Нм;

в сечении II Нм.

6). Расчёт вала на статическую прочность.

Для изготовления вала применяем сталь 45. Сталь 45 ГОСТ 1050-88.

6.1. Допускаемые напряжения:

для сечения I МПа;

для сечения II МПа.

6.2. Расчётный диаметр вала:

сечение I мм;

сечение II мм.

Принятые значения диаметра вала в обоих сечения больше рассчитанных, прочность вала обеспечена, берём сталь 45.

КП.2069889.15.Д5.14.12.00.000ПЗ

ЛЛист

3

31

ИИзм.

ЛЛист

№ документа

ППодпись

Ддата

7. РАСЧЁТ ПОДШИПНИКОВ ПО ДИНАМИЧЕСКОЙ ГРУЗОПОДЪЁМНОСТИ.

1). Частота вращения вала барабана:

об/мин.

2). Радиальная нагрузка на опоры вала:

2.1. В связи с симметричным расположением барабана, его опоры испытывают одинаковую нагрузку от натяжения ленты.

.

2.2. Нагрузка на опоры вала от силы муфты:

;

;

.

.

2.3. Суммарные нагрузки на опоры вала:

;

.

Расчёт подшипника вала ведём наиболее нагруженной опере А.

.

2.4. Эквивалентная нагрузка на опору А:

;

где FOA=0 (нет осевой нагрузки); Х=1 при вращающимся внутреннем кольце подшипника относительно нагрузки коэффициент смещения

V=1.

КП.2069889.15.Д5.14.12.00.000ПЗ

ЛЛист

3

32

ИИзм.

ЛЛист

№ документа

ППодпись

Ддата

Для ленточного конвейера принимаем коэффициент безразмерности: Кб=1.2.

При температуре до 100 С Кt=1.

2.5. Ресурс принятого по компоновке подшипника:

;

где Сr=27000 Н – динамическая радиальная грузоподъёмность подшипника 1211 из таблицы ГОСТ 28428-90.

Определяем потребную грузоподъёмность подшипника:

.

Подшипник 1211 подходит по динамической грузоподъёмности.

КП.2069889.15.Д5.14.12.00.000ПЗ

ЛЛист

3

33

ИИзм.

ЛЛист

№ документа

ППодпись

Ддата

8. РАСЧЁТ ШПОНКИ.

Выбираем для конца вала призматическую шпонку по ГОСТ 23360-78.

Диаметр конца вала dк=42 мм, поэтому параметры шпонки следующие:

Ширина b=12 мм;

Высота h=8 мм;

Глубина паза t1=3.3 мм;

Глубина паза вала t=5 мм;

Длина Lш=Lв-10=70 мм.

Т.к. шпонка передаёт вращающий момент необходим расчёт на смятие и на срез.

Расчёт шпонки на смятие.

;

МПа.

Расчёт шпонки на срез.

;

МПа.

Как видно из расчётов на смятие и на срез данная шпонка подходит.

КП.2069889.15.Д5.14.12.00.000ПЗ

ЛЛист

3

34

ИИзм.

ЛЛист

№ документа

ППодпись

Ддата

Литература

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя. М.:

Машиностроение. В 3-х т. 1977. т.1. 728 с.; т.2. 559 с.; т.3. 557 с.

2.Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. М.:

Высшая школа, 2003, 496 с.

3. Иванов М.Н.. Детали машин. М.: Высшая школа, 1991, 383 с.

4. Предварительный расчет привода. Методическое указание к курсовому проектированию по деталям машин. Составитель Мехаев М.Б. Омск : ОмГТУ 1996. 30 с.

5. Основы конструирования деталей и сборочных единиц мамин. Составители

Бельков В.Н. Захарова Н.В. Омск 2007. 256 с.

КП.2069889.15.Д5.14.12.00.000ПЗ

ЛЛист

3

35

ИИзм.

ЛЛист

№ документа

ППодпись

Ддата