Вращающий момент на валу барабана, Н·м, T б =
Радиальная сила, возникающая вследствие несоосности валов, соединяемых с помощью полумуфт, Н, F м =
Определим значение усилия F в, действующего на вал барабана в результате натяжения ветвей ленточного конвейера F 1 и F 2. Схема приведена на рис. 6.
Усилие F в, действующее на вал барабана в результате различного натяжения ветвей ленты конвейера определяется зависимостью, Н:
F в= F 1+ F 2,
где F 1 — усилие в набегающей ветви ленты конвейера, Н; F 2 — усилие в сбегающей ветви ленты конвейера, Н.
Рис. 6. Схема усилий, возникающих при натяжении ленты
Усилие в набегающей ветви определяем по формуле, Н:
F 1 = F 2 · ℮fα =
где ℮ — основание натурального логарифма. ℮ ≈ 2,71; f — коэффициент трения между лентой и барабаном. f = 0,2; α — угол охвата лентой барабана. α = 180° = π рад = 3,14.
℮fα = 2,710,2 ·3,14 = 1,87.
Усилие в сбегающей ветви определяем по формуле, Н:
F 2 = F 1 – Ft =
где Ft — тяговое усилие, полезная передаваемая нагрузка, Н. Из задания
F t = F тяг =
Выразив значение F 1через F 2, получим, Н:
F 2 = F 2 · ℮fα – Ft,
откуда F 2 = Ft / (℮fα – 1) = Ft / 0,87 =
Тогда усилие F в, действующее на вал барабана в результате различного натяжения ветвей ленты конвейера, составит, Н:
F в =F 1 +F 2 =
Определяем значение реакций опор в результате изгиба вала в горизонтальной плоскости, Н:
∑ М г 1 = 0.
– F г r 2 · (2 l 1 + l 2) + (F в/2) · (l 2 + l 1) + F в/2 · l 1 + F м · l 0 = 0.
Откуда, Н:
F г r 2 = [(F в/2) · (l 2 + l 1) + F в/2 · l 1 + F м · l 0] / (2 l 1 + l 2) =
∑ М г2 = 0.
– F в/2 · l 1 – (F в/2) · (l 1 + l 2) + F г r 1 · (2 l 1 + l 2) + F м · (l 0 + 2 l 1 + l 2) = 0.
Откуда, Н:
F г r 1 = [ F в/2 · l 1 +(F в/2) · (l 1+ l 2) – F м · (l 0 + 2 l 1 + l 2)] / (2 l 1 + l 2) =
Выполняем проверку:
∑ F г i = 0, (↑) +; F м + F г r 1 — F в /2 — F в/2 + F г r 2 =
Определяем изгибающие М изг и эквивалентные М экв моменты на границах участков, Н:
М изг 0–0 = 0
М изг I–I = F м · l 0 =
М изг II–II = F м· (l 0 + l 1) + F г r 1 · l 1 =
М изг III–III = F м · (l 0 + l 1 + l 2) + F г r 1 · (l 1 + l 2 ) – (F в /2) · l 2 =
М экв = 
,
где α = 0,6 — коэффициент нереверсивной работы конвейера
М экв0–0 =
М эквI–I =
М эквII–II =
М экв III–III =
На рис. 7 приведена расчётная схема вала для определения реакций Fr в опорах барабана с эпюрами изгибающего М изгг в горизонтальной плоскости, вращающего Т би эквивалентного М эквмоментов, Н·м.
Рис. 7. Эпюры моментов сил, воздействующих на вал
Определим расчётное значение диаметра приводного вала конвейера в наиболее нагруженном сечении, мм: 
Принимаем материал вала — сталь 45.
Термообработка — улучшение.
Предел прочности σв= 780 МПа. Предел текучести σт = 540 МПа.
Допускаемые напряжения при расчёте валов на совместное действие изгиба и кручения, МПа: [σ] = (0,05...0,08) σв = 0,06 · 780 = 46,8.
Диаметр вала в наиболее нагруженном опасном сечении с учётом ослабления вала шпоночным пазом (6 %) определяем согласно зависимости, мм:
d оп ≥ d расч + 0,06 d расч=
Для удобства монтажа и демонтажа деталей, установленных на приводном валу конвейера, проектируем ступенчатую конструкцию вала, пример эскиза которой представлен на рис. 8. Разница в диаметрах отдельных ступеней принимается конструктивно в пределах 5...10 мм с увеличением диаметра от входного участка вала до опасного сечения.
Рис. 8. Эскиз компоновки деталей на валу приводного барабана
Диаметр участка вала, где расположена полумуфта, соединяющая вал приводного барабана с выходным валом редуктора, примем d = ____ мм (стр. 19 записки).
Диаметр участка вала под подшипниками (цапфы) должен округляться до целого числа миллиметров, оканчивающегося на 0 или 5. Принимаем диаметр вала под подшипниками качения равным d цапфы =_____мм.
Диаметр последующего свободного участка вала назначаем таким образом, чтобы подшипник качения был зафиксирован в осевом направлении. Диаметр данного участка вала в соответствии с рядом линейных размеров принимаем d св =___ мм (табл. П30 [3]).
Диаметр вала в опасном сечении не должен быть меньше величины, полученной при расчёте вала на совместное действие изгиба и кручения с учетом ослабления шпонкой. Диаметр вала с учётом принятой эскизной компоновки согласовываем с нормальным рядом диаметров и окончательно принимаем, мм: d в = d оп =______ мм.
8. ВЫБОР ПОДШИПНИКОВ ВАЛА ПРИВОДНОГО БАРАБАНА
С учётом режима эксплуатации приводного вала конвейера, вал барабана конвейера устанавливается в радиальных двухрядных шариковых подшипниках (сферических), сохраняющих работоспособность при незначительных прогибах вала барабана ленточного конвейера.
Подшипники расположены симметрично относительно центра барабана. Согласно эскизной компоновке приводного вала барабана диаметр вала под подшипниками принимаем d цапфы =____мм.
Выбор подшипников производим, начиная с подшипников лёгкой серии.
Определим возможность установки вала в подшипниках лёгкой серии ______. Динамическая грузоподъёмность подшипника С = _____ кН. Статическая грузоподъемность подшипника С 0 = _____ кН (табл. П27 [3]).
Расчёт эквивалентной нагрузки Р эквна подшипник производим по наиболее загруженной опоре. Осевая нагрузка на подшипник, согласно расчётной схеме вала барабана, отсутствует, поэтому используем зависимость, Н:
Р экв = Fr max · ν · K Б · K Т =
где ν — коэффициент кольца. При вращении внутреннего кольца подшипника вместе с валом ν = 1. K Б — коэффициент безопасности. По условиям эксплуатации ленточных конвейеров принимаем K Б= 1,2. K Т — температурный коэффициент. При T < 100°С, что соответствует условиям эксплуатации, K Т = 1.
Определим значение скорректированного базового расчётного ресурса подшипников в часах:
где а 1 — коэффициент надёжности. Для подшипников с уровнем надёжности 90% а 1 = 1. а 23 — коэффициент влияния на долговечность условий эксплуатации и свойств материала подшипников. Для двухрядных сферических шариковых подшипников рекомендуется а 23 = 0,5…0,6 (раздел 3.1 [2]). Принимаем а 23 = 0,6. Для шариковых подшипников р = 3. п б — частота вращения вала приводного барабана. п б = ___ об/мин (стр. 11 записки).
Расчётный ресурс L 10 h подшипника ________ в результате расчётов оказался _____________ указанного в бланке задания Lh = ______ часов, следовательно, установка подшипника легкой серии _____________.
При Lh < L 10 h определим возможность установки приводного вала барабана в подшипниках средней серии ________ (табл. П27 [3]).
Динамическая грузоподъёмность подшипника С = _______ кН.
Статическая грузоподъёмность подшипника С 0=________кН.
В этом случае, расчёты базового ресурса составят:
Принимаем к установке подшипник __________.
9. РАСЧЁТ СОЕДИНЕНИЯ ВАЛ – СТУПИЦА
Значение диаметра вала приводного барабана, согласно его конструктивной разработке, в соединении со ступицей барабана (стр. 24 записки) d в = ____ мм. Соединение осуществляется с помощью призматической шпонки.
В соответствии с диаметром вала по ГОСТ 23360-78 выпишем размеры шпонки (табл. П29 [3]), мм:
b = _____ — ширина шпонки, h = ________ — высота шпонки,
t 1= _______ — глубина шпоночного паза вала.
Длину ступицы вала барабана принимаем согласно рекомендациям и согласовываем с нормальным рядом чисел R a 40 (табл. П30 [3]), мм:
l ст = (0,8…1,5) d =
Предварительная длина шпонки, определяется зависимостью, мм:
l шп = l ст – (5…10) мм =
Окончательно принимаем из табл. 34 [4], мм: l шп =
Назначаем материал шпонки — сталь ______.
Условие прочности шпоночного соединения на смятие σсм ≤ [σсм].
Определим напряжения смятия в призматической шпонке, МПа:
где Т б — вращающий момент на барабане, Н·м. Т б = ________. d в — диаметр вала на данном участке, мм. d в = _________. l р — расчётная длина шпонки, мм. l р = l шп — b = __________. [σсм] — допускаемое напряжение на смятие, МПа. При стальных ступицах для неподвижных соединений
[σсм] = (100…150) МПа.
Условие прочности ________. Для соединения достаточно одной шпонки.
Допуски и посадки в соединениях деталей и узлов конвейера приняты согласно рекомендациям [5] и в соответствии с практикой назначения посадок при соединении деталей и узлов.
ВЫВОДЫПО РАБОТЕ
В курсовом проекте спроектирован привод ленточного конвейера, состоящий из стандартных агрегатов: электродвигателя, редуктора, цепной муфты, а так же ременной передачи, которая рассчитана и установлена между электродвигателем и редуктором. Выходной вал редуктора соединён с валом приводного барабана конвейера цепной муфтой. Выполнен расчёт приводного вала конвейера по условиям изгиба и кручения. Вал устанавливается на радиальных сферических подшипниках качения, компенсирующих допускаемые пределы перекоса вала. Выбор подшипников проведён по диаметру вала и динамической грузоподъёмности с расчётом скорректированного базового ресурса. Диски жёсткости приводного барабана в местах соединения с валом имеют ступицы, одна из которых соединяется с валом посредством шпонки и стопорного винта. Соединения деталей с помощью посадок выполнены в соответствии с рекомендациями ЕСДП. Графический материал оформлялся в соответствии с требованиями ЕСКД. Таким образом, в работе над курсовым проектом приобретены навыки проектирования и расчёта привода технологической машины и конструирования узлов и деталей машин общего назначения.
Библиографический список
1. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. 7-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 2004.
2. Грубе Н. А., Яковлев Г. И., Бочарова Т. Г. Проектирование и расчёт приводов технологического и транспортного оборудования: метод. указ. по курсовому и дипломному проектированию. — СПб.: СПбГЛТА, 2006. — 64 с.: ил.
3. Грубе Н. А., Яковлев Г. И., Бочарова Т. Г. Проектирование и расчёт приводов технологического и транспортного оборудования: приложение к метод. указаниям по курсовому и дипломному проектированию. — СПб.: СПбГЛТА, 2006. — 43 с.: ил.
4. Воскресенский В. Е., Зарецкий В. В. Проектирование электромеханического привода конвейера: приложение к учебному пособию по курсовому проектированию. — СПб.: СПбГЛТА, 2006. — 92 с.: ил.
5. Зарецкий В. В. Детали машин. Выбор и применение допусков и посадок: метод. указания по курсовому и дипломному проектированию. — СПб.: СПбГЛТА, 2001. — 60 с.: ил.
6. Зарецкий В. В. Внутризаводский транспорт. Расчёт и проектирование механизма подъёма груза: метод. указания по выполнению лабораторных, расчётно-графических работ и контрольных заданий. — СПб.: СПбГЛТА, 2003. — 83 с.: ил.
Приложение
Образец спецификации к курсовому проекту
| Формат | Зона | Позиция | Обозначение | Наименование | Количество | Приме-чание | |||||||
| Документация | |||||||||||||
| Сборочные единицы | |||||||||||||
| Стандартные изделия | |||||||||||||
| Детали | |||||||||||||
| МТД.ДС.__.______. КП.ПЛК 00.00 | |||||||||||||
| Изм. | Лист | № документа | Подп. | Дата | |||||||||
| Разраб. | Привод ленточного конвейера | Литеры | Лист | Листов | |||||||||
| Провер. | |||||||||||||
| Руков. | СПбГЛТА, каф. ТМ, ДМ и ПТУ | ||||||||||||
| Н. контр. | Чертёж общего вида | ||||||||||||
| Утвержд. | |||||||||||||
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В методических указаниях по выполнению пояснительной записки к курсовому проекту «Расчёт и проектирование привода ленточного конвейера» составители постарались учесть рекомендации и требования, предъявляемые при выполнении курсовых проектов, изложенные в учебной литературе: Чернилевский Д. В. Детали машин. Проектирование приводов технологического оборудования: учебное пособие для студентов вузов. 3-е изд., исправл. (М.: Машиностроение, 2003. 560 с.: ил.); Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Детали машин. Курсовое проектирование: учебное пособие для машиностроит. спец. учреждений среднего профессионального образования. 3-е изд., перераб. и доп. (М.: Машиностроение, 2002. 536 с.: ил.) и др.
________________________
Оглавление
Предисловие. 3
Пример выполнения расчётно-пояснительной записки. 4
Заключение. 30
ДЛЯ ЗАМЕТОК
Составители:
Грубе Наталия Александровна
Бочарова Тамара Григорьевна
МЕХАНИКА
***
ПРИВОД
С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ РЕДУКТОРОМ
Методические указания
по выполнению пояснительной записки
к курсовому проекту
для студентов специальности 200503, направления 200500
Редактор Л. В. Лукьянчук
Компьютерная верстка Т. И. Балацкой
 |
Подписано в печать с оригинал-макета 03.08.09.
Формат 60´84/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная.
Уч.-изд. л. 2,0. Печ. л. 2,0. Тираж 200 экз. Заказ № 131. С 35.
 |
Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия
Издательско-полиграфический отдел СПбГЛТА
194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 5