ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

Курсовой проект

РАСЧЁТНО Пояснительная записка

По дисциплине: «Детали машин и основы конструирования»

На тему: «Проектирование привода ленточного конвейера»

 

Задание №____, вариант_____

 

Д 11-07.00.00 ПЗ

 

 

Выполнил:________________ _____ студент______курса, группа

(ФИО)

 

Руководитель: ___________________________________________

(ученая степень, ученое звание, ФИО)

 

 

Работа допущена к защите «___» _________20..... г. ______________

(подпись)

 

Работа защищена «___» ___________20….. г. ____________________

(оценка, подпись)

 

Магнитогорск, 2019

 

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова

 

 

Кафедра механики

 

ЗАДАНИЕ НА Курсовой проект

Тема: «Проектирование привода ленточного конвейера»

 

Задание №____, вариант_____

 

Студенту:______________________________________________

(ФИО)

 

Исходные данные:

Окружная сила на барабане	Ft = 5000 Н;
Скорость ленты транспортера	V = 0,8 м/с;
Диаметр барабана	D б= 600 мм;
Срок службы привода	L г = 5 лет;
Коэффициент суточного использования	К сут = 0,7;
Коэффициент годового использования	К год = 0,6.

 

Срок сдачи «___»_________20..... г.

 

Руководитель _____________________/_____________________/

(подпись) (расшифровка подписи)

 

Задание получил __________________/_____________________/

(подпись) (расшифровка подписи)

 

 

Магнитогорск, 2019

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………..... 5

ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ

РАСЧЕТ ПРИВОДА…………………………………………………… 8

1.1.Выбор электродвигателя……………………………………………...8

1.2.Кинематические расчёты………………………………………….....11

1.3.Определение вращающих моментов на валах редуктора……….. 13

2. РАСЧЁТ ЗУБЧАТЫХ КОЛЁС РЕДУКТОРА……………………… 14

2.1.Расчёт цилиндрической передачи…………………………………...14

2.1.1. Выбор материала, термической обработки

и расчёт допускаемых напряжений…………………………...14

2.1.2. Расчёт геометрических параметров цилиндрической

зубчатой передачи……………………………………………...17

2.1.3. Определение сил в зацеплении…………………………………22

2.1.4. Проверка зубьев передачи по контактным напряжениям

и напряжениям изгиба………………………………………… 23

2.2.Расчёт конической передачи…………………………………………27

2.2.1. Выбор материала, термической обработки

и расчёт допускаемых напряжений…………………………...27

2.2.2. Расчёт геометрических параметров конической передачи......29

2.2.3. Определение сил в зацеплении конической

передачи с тангенциальными зубьями…………………………31

2.2.4. Проверка зубьев конической передачи по контактным

напряжениям и напряжениям изгиба…………………………32

3. РАСЧЁТ ВАЛОВ РЕДУКТОРА……………………………………… 35

3.1. Проектный расчёт быстроходного (ведущего) вала……………...35

3.2. Проектный расчёт промежуточного вала………….……………...37

3.3. Проектный расчёт тихоходного (ведомого) вала………………... 40

3.4. Уточнённый расчёт тихоходного (ведомого) вала

на усталостную прочность…………………………………………43

ВЫБОР И ПРОВЕРКА ДОЛГОВЕЧНОСТИ

ПОДШИПНИКОВ……………………………………………………… 50

4.1.Выбор и проверка долговечности подшипников

быстроходного вала…………………………………………………50

4.2.Выбор и проверка долговечности подшипников

промежуточного вала………………………………………………55

4.3.Выбор и проверка долговечности подшипников

тихоходного вала……………………………………………………60

5. ВЫБОР МУФТ………………………………………………………….. 69

6. ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ…… 72

7. ВЫБОР ПОСАДОК СОЕДИНЕНИЙ………………………………... 75

8. ВЫБОР СМАЗОЧНОГО МАТЕРИАЛА…………………………….. 76

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ…………………………………………… 81

БИЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………. 82

ВВЕДЕНИЕ

 

Курсовой проект по деталям машин является первой самостоятельной конструкторской работой студента, в результате которой обучаемый приобретает навыки и понимание правил, норм и методов конструирования. Выполнение проекта базируется на знаниях физико-математических и общетехниче­ских дисциплин: математики, механики, сопротивления материа­лов, технологии металлов, машиностроительного черчения, взаимозаменяемости и др. При его выполнении закрепляются знания по курсу «Детали машин и основы конструирования», раз­вивается умение использовать для практических приложений сведения из ранее изученных дисциплин, приобретаются навыки работы со справочной литературой, государственными и отрас­левыми стандартами.

Объектами курсового проектирования являются приводы различных машин и механизмов - конвейеров и элеваторов, ле­бёдок и подъёмных механизмов, приводы транспортных и испы­тательных машин и т.д., в которых используются большинство деталей и узлов общемашиностроительного применения: зубча­тые и червячные передачи, передачи с гибкой связью, валы, оси, подшипники, соединительные муфты, соединения резьбовые, штифтовые, вал-ступица, корпусные детали, уплотнительные и смазочные устройства и т.д.

В общем случае проектирование какого-либо устройства состоит из тесно связанных между собой двух разделов: расчёта устройства в целом и его составляющих частей, и выполнения сборочных чертежей и рабочих чертежей деталей разработанно­го устройства.

Расчетную часть проекта оформляют в виде пояснительной записки. Пояснительная записка в общем случае должна содержать следующие элементы и разделы:

- Титульный лист;

- Содержание;

- Задание на проектирование;

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчёт привода

2. Расчёт зубчатых колёс редуктора

3. Предварительный расчёт валов. Выбор подшипников

4. Конструктивные размеры вала-шестерни, ведомого ва­ла и

зубчатого колеса

5. Основные конструктивные размеры корпуса редуктора

6. Эскизная компоновка редуктора

7. Проверка долговечности подшипников

8. Проверка прочности шпоночных соединений

9. Выбор муфт

10. Выбор посадок основных соединений

- Список литературы

По решению руководителя курсового проектирования те или иные разделы могут быть исключены из данного перечня.

Все технические расчёты оформляют следующим образом: вначале записывают формулу в символическом виде, затем вместо каждого символа записывают его чи­словое значение, после этого записывают результат вы­числений. Рекомендуется придерживаться данного прави­ла и в черновиках. Это дисциплинирует и способствует быстрому нахождению ошибок.

При расчётах используют как специальную и учебно-методическую литературу, так и нормативные документы: стандарты, технические конструкторские справочники.

Данное пособие выполнено в виде численного примера проектирования привода ленточного конвейера и со­держит все разделы курсового проекта по деталям машин.

Кроме того, каждый раздел сопровождается краткими тео­ретическими сведениями и комментариями.

В приложении представлен необходимый справочный ма­териал.

 

 

ПРИМЕР РАСЧЁТА ПРИВОДА ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Спроектировать двухступенчатый коническо-цилинд­рический редуктор общего назначения для привода ленточного конвейера.

 

Рис.1.1 Кинематическая схема привода ленточного конвейера.

1- двигатель; 2 - клиноременная передача; 3- двухступенчатый редуктор; 4- коническая передача; 5 -цилиндрическая передача; 6 - муфта; 7 - барабан; 8 - лента конвейера; 9 - опоры барабана (подшипники).

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

 

Окружная сила на барабане	Ft = 5000 Н;
Скорость ленты транспортера	V = 0,8 м/с;
Диаметр барабана	D б= 600 мм;
Срок службы привода	L г = 5 лет;
Коэффициент суточного использования	К сут = 0,7;
Коэффициент годового использования	К год = 0,6.

ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

 

Выбор электродвигателя

Двигатель является одним из основных элементов машинного агрегата. От типа двигателя, его мощности, частоты вращения и других параметров зависят конст­руктивные и эксплуатационные характеристики рабочей машины и её привода.

Электродвигатель выбирают после определения его мощ­ности и частоты вращения вала. Как правило, в задании на про­ектирование сообщают окружную силу F_t (Н) на барабане привода ленточного конвейера (или звёздочке привода пластинчатого конвейера), скорость движения ленты или цепи V (м/с), диаметр барабана D_б (мм) или число зубьев z_зв и шаг р_зв (мм) тяговых звёздочек.

По этим данным определяют потребляемую мощность (Вт) привода (мощность на выходе):

.

(1.1)

Для учёта потерь определяют общий КПД привода η_общ, как произведение частных значений КПД отдельных составляющих элементов, входящих в кинематическую схему привода (см. рис. 1.1). Значения КПД конического и цилиндрического зубчатых за­цеплений, а также отдельных звеньев кинематической цепи при­вода, можно принимать по табл. 1.1. как средние между предель­ными значениями интервалов изменения этих параметров.

Общий КПД привода:

 

(1.2)

 

где η _рем = 0,96 - КПД ремённой передачи;

η _кон = 0,96 - КПД конической передачи;

η _цил = 0,97 - КПД цилиндрической передачи;

η _муф = 0,98 - КПД муфты;

η _подш = 0,98 - КПД одной пары подшипников качения (опоры барабана)

i – число пар подшипниковых опор.

 

Требуемая мощность электродвигателя:

.

(1.3)

Частота вращения приводного вала (барабана ленточного транспортера):

 

,

(1.4)

 

где D_б - диаметр барабана, (м).

Если в исходных данных вместо диаметра барабана зада­ны шаг цепи (мм) и число зубьев звёздочки , то в знаме­натель дроби (см. формулу 1.4) подставляют диаметр звёздочки D_зв (мм), в свою очередь определяемый по формуле:

 

(1.5)

 

Таблица 1.1

Рекомендуемые значения КПД и передаточных чисел механических передач

Тип передачи	η	u
Зубчатая в закрытом корпусе (редуктор): -цилиндрические колеса -конические колеса	0,96…0,98 0,96…0,97	2…6 1…5
Зубчатая открытая	0,95…0,96	2…5
Червячная в закрытом корпусе при числе витков (заходов) червяка: Z1=1 Z1=2 Z1=4	0,70…0,75 0,80…0,85 0,85…0,95	16…50 16…50 16…50
Цепная закрытая	0,95…0,97	1,5…5
Цепная открытая	0,90…0,95	1,5…5
Ременная: -плоским ремнем -клиновыми ремнями	0,96…0,98 0,95…0,97	2…3 2…3
Муфта соединительная	0,98	-
Подшипники качения (одна пара)	0,98	-

 

 

Определяем требуемую частоту вращения вала электродвигателя (число оборотов на входе):

.

(1.6)

Для определения общего передаточного числа привода из табл. 1.1 выбираем передаточное число клиноремённой переда­чи = 2,5; передаточное число конической передачи ; передаточное число цилиндрической передачи

Определяем общее передаточное число привода:

 

; (1.7) .

 

Полученное значение должно находиться в интервале:

 

.

(1.8)

Если число оборотов вала электродвигателя не попадает в указанный интервал (1.8), то необходимо скорректировать , изменяя общее передаточное, путём подбора передаточных чисел составляющих ступеней в формуле (1.7). При этом рекомендуется передаточные числа ступеней и редуктора оставлять неизменными.

Из табл. 1.2 выбираем электродвигатель мощностью и частотой вращения, наи­более близкой к рассчитанной.

После выбора электродвигателя следует отдельно написать его полное условное обозначение, табличную мощность и асинхронную частоту вращения вала (си. табл. 1.2, параметр после условного обозначения электро­двигателя, за косой чертой).