Разработка привода ленточного конвейера

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

 

Государственное образовательное учреждение

 высшего  профессионального образования

«Вятский государственный университет»

(ВятГУ)

Факультет автоматизации  машиностроения

Кафедра основ конструирования машин

 

 

 

Разработка привода ленточного конвейера

 

 

Пояснительная записка

 

Курсовой проект по дисциплине

«Детали машин»

ТПЖА.303100.27.01 ПЗ

 

 

 

 

 

 

Разработал студент  гр.  10 СПу             __________________/Рыболовлев И.Ю./

                                                                              (подпись)

 

Руководитель к. т. н., доцент                  __________________/Власов В.А./

                                                                              (подпись)

 

Проект защищен с оценкой        «_________» «__»________________2012 г.

 

Члены комиссии                          ___________/_______________________/

                                                          (подпись)

                                                      ___________/_______________________/

                                                          (подпись)

 

 

 

 

 

 

Киров 2012

 

Введение

«Детали машин» является первым из расчётно-конструкторских  курсов, в которых изучают основы проектирования и расчёта машин и механизмов.

Выполнение курсового проекта по деталям машин – первая самостоятельная творческая работа студентов, в ходе которой возникает много трудностей и противоречий. К ним относятся: установление последовательности выполнения работы, правильность конструирования узлов и деталей, выбор материалов и конструкции в целом, выбор системы смазки, выполнение условий сборки.

В курсовом проекте необходимо спроектировать привод ленточного конвейера. Для этого  необходимо выбрать и рассчитать на прочность и изгиб основные узлы и детали, также необходимо разработать рабочие чертежи. Целью проекта является разработка наиболее эффективной конструкции привода с экономической и технологической точек зрения. Конструкция привода должна как можно ближе подходить к заданным условиям работы.

 

 

1 Кинематический расчет

1.1 Подбор электродвигателя  по мощности

Вычисляется значение частоты  вращения на выходе привода:

;

Вычисляется значение крутящего  момента на выходе привода:

;

Вычисляется значение угловой  скорости на выходе привода:

;

Вычисляется выходная мощность привода:

;

Вычисляется КПД привода:

, где

КПД муфты ([2]/табл. 1.1);

КПД пары подшипников ([2]/табл. 1.1);

КПЛ червяной передачи ([2]/табл. 1.1);

КПД цилиндрической прямозубой передачи ([2]/табл. 1.1);

Вычисляется входная  мощность:

;

По каталогу выбирается ближайший больший по мощности электродвигатель.

1.2 Подбор электродвигателя по частоте вращения

Определяется общее  передаточное отношение привода:

Принимается:  и ([2]/табл. 1.3);

 

Определяется частота  вращения входного вала:

;

По каталогу выбирается ближайший по частоте вращения электродвигатель.

Необходимые параметры двигателя:

;

Выбирается двигатель 112М2 с параметрами ([1]/табл. П62):

;

Определяется действительное общее передаточное отношение:

;

Уточняются передаточные отношения отдельных ступеней:

Принимается  , тогда

;

.

Принимается по СТ СЭВ 221–75 ([1]/стр. 302)

 

 

 

 

 

1.3 Определение крутящих моментов и частот вращения отдельных валов

На валу электродвигателя:

;

;

На входном валу редуктора:

;

На втором валу:

;

;

;

На третьем валу:

;

;

;

На выходном валу (действительные значения):

;

Выполняется проверка погрешности:

;

 

2 Силовой расчет

2.1 Расчет червячной  передачи

2.1.1 Выбор материала червяка, венца червячного колеса и определение допускаемых напряжений

Для червяка назначается  нормализованная сталь 45 с поверхностной  закалкой токами высокой частоты (ТВЧ) до твердости  и последующей шлифовкой витков червяка.

Предел прочности для  стали 45 (нормализация) ([1]/табл. П3).

Находится допускаемое  напряжение изгиба для вала – червяка  при симметричном цикле напряжений:

Предел выносливости и коэффициенты в формуле:

, где

требуемый коэффициент запаса прочности, ;

эффективный коэффициент концентрации напряжений, ;

коэффициент режима нагрузки при  расчете на изгиб,

Принимая  , , ([1]/стр. 195), вычисляется:

Принимается для венца  червячного колеса безоловянную бронзу марки АЖ9–4, отливка в землю:

([1]/табл. П38);

Определяется скорость скольжения червяка:

Ориентировочно принимая , находится допускаемое контактное напряжение для зубьев червячного колеса:

 ([1]/табл. П38);

.

 

 

 

2.1.2 Определение основных параметров передачи и сил, действующих в зацеплении

Определяется число  зубьев червячного колеса и значение коэффициента диаметра червяка:

;

;

, принимается  по СТ СЭВ 267–76 ([1]/табл. П33)

Из первой части расчета:

Вычисляется межосевое  расстояние:

;

Находится расчетный модуль:

;

Выбирается стандартный  модуль по СТ СЭВ 267–76 ([1]/табл. П33).

Вычисляются делительные диаметры, диаметры вершин витков и зубьев, а также диаметры впадин червяка и червячного колеса:

;       ;

     

;      ;

    

;      ;

    

Уточняется межосевое  расстояние:

;

Принимается по СТ СЭВ 229–75 ([1]/стр. 302).

Определяется ширина венца и наибольший диаметр червяного  колеса:

;

;

Уточняется скорость скольжения червяка:

;

Уточняется допускаемое  контактное напряжение:

;

Вычисляется угол трения:

  ([1]/табл. П34);

Угол подъема витка  червяка ([1]/табл. П36):

 при  и

Уточняется КПД червячной передачи:

;

 

Определяются силы, действующие  в зацеплении.

Определяется окружная сила на колесе и осевая сила на червяке:

;

Определяется окружная сила на червяке и осевая сила на колесе:

;

 

Определяется радиальная (распорная) сила:

;

угол профиля в осевом сечении  червяка ([1]/стр. 153);

 

2.1.3 Проверка зубьев червячного колеса на контактную и изгибную выносливость

Проверочный расчет на контактную выносливость выполняется по формуле:

Определяются коэффициенты:

для стали–бронзы ([1]/табл. П22);

коэффициент нагрузки:

;

 коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине венца колеса ([1]/стр. 155);

 динамический (скоростной) коэффициент  ([1]/табл. П35);

;

коэффициент, учитывающий условный угол обхвата червяка колесом и угол подъема линии витков червяка:

, где

;

Подставляется в формулу:

Сравнивается:

 

 

 

Проверочный расчет на выносливость зубьев при изгибе выполняется по формуле:

Определяются коэффициенты:

;

коэффициент формы зуба

Для определения  вычисляется эквивалентное число зубьев:

;

При коэффициент ([1]/табл. П27).

Подставляется в формулу:

Сравнивается:

 

2.1.4 Расчет на теплостойкость

Для червячной передачи определяется рабочая температура  масла и сравнивается с допускаемой:

,

температура окружающего воздуха, ([5]/стр. 83);

КПД червячной передачи, ;

мощность на валу червяка:

;

коэффициент теплопередачи корпуса, ([5]/стр. 83);

площадь свободной поверхности  охлаждения корпуса, ;

коэффициент, учитывающий теплоотвод в станину, ([5]/стр. 83);

коэффициент, учитывающий уменьшение тепловыделения в единицу времени цикла работы червячной передачи за счет перерывов и снижения нагрузки, ([5]/стр. 83);

допускаемая рабочая температура, ([5]/стр. 83).

Подставляется в формулу:

,

.

Условие выполняется.

 

2.2 Расчет цилиндрической  прямозубой передачи

2.2.1 Выбор марки  материала, назначение химико–термической  обработки зубьев и определение  допускаемых напряжений

Выбирается для колеса ([1]/табл. П28): сталь 45, нормализация, , , , , .

Выбирается для шестерни ([1]/табл. П28): сталь 45, улучшение, , , , , .

Назначается ресурс передачи  .

Находится число циклов перемены напряжений:

;

Так как  и , то значения коэффициентов долговечности принимаются и ([1]/стр. 97).

Находятся допускаемые напряжения для колеса:

;

;

Находятся допускаемые  напряжения для шестерни:

;

.

 

2.2.2 Определение параметров передачи

Вычисляется межосевое  расстояние по формуле: