124253 (Расчёт ленточного транспортёра)

ВЯТСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

ИНЖЕНЕРНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра сопротивления материалов и деталей машин

Курсовой проект

Расчёт ленточного транспортёра

Студент Бузмаков А.С.

Группа ИМ - 311

Проверил Черемисинов В.И.

Киров 2005

Содержание

Введение

1. Энергетический и кинематический расчет привода

1.1 Выбор электродвигателя

1.2 Определение общего передаточного числа и разбивка его по ступеням

1.3 Определение мощности на валах

1.4 Определение частоты вращения валов

1.5 Определение крутящего момента на валах

2. Расчет червячной передачи

3. Расчет валов

3.1 Расчет червяка тихоходного вала

3.2 Расчет быстроходного вала червяка

4. Расчет и подбор подшипников

4.1 Расчет подшипников быстроходного вала

4.2 Расчет подшипников тихоходного вала

5. Расчет шпоночных соединений

5.1 Расчёт шпоночного соединения на входном валу

5.2 Расчёт шпоночного соединения на выходном валу

5.3 Расчёт шпоночного соединения червячного колеса с валом

6. Подбор муфты

7. Выбор и обоснование способа смазки передачи и подшипников

Литература

Введение

В задании на данный курсовой проект приведёна схема ленточного конвейера с натяжным устройством, а также схема приводной станции к нему. Приводная станция включает в себя электродвигатель, червячный редуктор и установочную платформу. В данном случае в качестве платформы будет применяться сварная рама.

Электродвигатель крепиться непосредственно к редуктору, это снижает габариты станции и её металлоёмкость.

В требовании перечислены основные технические характеристики: окружное усилие на барабане, скорость ленты конвейера, график нагрузки, срок службы, которые должны быть обеспечены при проектировании.

Ленточные конвейеры являются весьма распространённые транспортирующими машинами, применяемые в самых различных областях народного хозяйства для перемещения разнообразных штучных и насыпных грузов.

Широкое применение ленточные конвейеры получили для межоперационного транспортирования грузов в поточном производстве, для транспортирования в линейных целях (подача земли), в шахтном хозяйстве, для подачи топлива и зерна на элеватор и т. п.

Ленточные конвейеры отличаются высокой производительностью, простотой конструкции, малой массой, надёжностью в работе, относительно небольшим расходом энергии.

1. Энергетический и кинематический расчёт привода

1.1 Выбор электродвигателя

Определение потребляемой мощности электродвигателя

Р_э = F_t·V / ף_об , (1.1)

где Р_э - потребляемая мощность электродвигателя;

F_t – усилие на цепи конвейера, кН;

V – скорость движения цепи, м/с;

ף_об – общий КПД привода, определяемый как произведение КПД отдельных передач и муфт.

ף_об= ף_м ּ ף_ч (1.2)

где ף_ч – КПД червячной передачи ף_ч = 0,8;

ף_м – КПД муфты, ף_м = 0,98

ף_об= 0,8•0,98=0,78

Р_э =3,0·0,25/0,78=0,96 кВт

Определение предполагаемой частоты вращения вала электродвигателя

n_э= n_вּ u_черв(1.3)

где u_черв- рекомендуемое значение передаточного отношения червячной передачи ;

n_в - частота вращения приводного вала, мин.^-1

n_э – предполагаемая частота вращения вала электродвигателя, мин^-1

, (1.4)

Где D-диаметр барабана ленточного конвейера, м;

мин^-1

u_черв= 16…50

Принимаем значения передаточного числа:

u_черв= 32

n_э=21,23ּ32=679?36 мин.^-1

По найденным значениям Р_э и n_э выбираем электродвигатель:

Электродвигатель АИР 90LB8. ТУ 16-525564-84

Исполнение IM3081, P_э = 1,1 кВт, n_э = 695 об./мин.

1.2 Определение общего передаточного отношения привода и разбивка его по ступеням

После выбора электродвигателя определяем общее передаточное число привода:

u_общ= n_э/ n_в (1.5)

где n_э - номинальная частота вращения вала выбранного электродвигателя, мин.^-1

u_общ= 695/21,23= 32,74

Т.к. в приводе нет ремённой или цепной передачи, то:

Выбираем стандартное придаточное отношение:

ГОСТ 2144-76

Передаточное число не превышает допускаемого отклонения.

1.3 Определение мощности на валах

Мощности на валах определяют через мощность электродвигателя

P₁ = P_э=1,1 кВт (1.7)

P₂ = P₁ ּ ף_ред (1,8)

P₂ = 1,1·0,8 = 0,88 кВт

1.4 Определение частоты вращения валов

Частоты вращения валов могут быть определены через частоту вращения вала электродвигателя.

n₁ = n_э =695мин^-1

n₂ = n₁/U_ред (1,9)

n₂ = 695/31,6=22,06 мин^-1

1.5 Определение крутящего момента на валах

Крутящие моменты на валах определяются по формуле:

T_i = , Н ּ м(1.10)

где T_i - крутящий момент на i-ом валу, Н • м;

Р_i - мощность на i-ом валу, кВт;

n - частота вращения i-ого вала, мин^-1

T₁ = 9550 ּ P₁/n₁ = 9550 ּ 1,1/695 = 15,12 Н ּ м

T₂ = 9550 ּ P₂/n₂ = 9550 ּ 0,88/22,06 =380,96 Н ּ м

Результаты произведенных расчетов, в соответствии с таблицей 1 являются исходными данными для последующих расчетов передач.

Таблица 1.

2. Расчёт червячной передачи

Выбор материала и термической обработки червяка и колеса

Червяк: Сталь 40Х, Термообработка: цементация и закалка ТВЦ, твёрдость 45 HRC, шлифование и полирование.

Червячное колесо:

, (2.1)

где V₅ – скорость скольжения, м/с.

Назначаем материал II группы БрА9Ж3Л. Способ отливки ц – центробежный

σ_Т=200МПа. σ_в=500МПа

Колесо менее прочное, следовательно по нему и определяем напряжения.

Определение срока службы передачи

t_Σ = L·365·K_r·24·K_c, (2.2)

где t_Σ – срок службы передачи.

t_Σ = 5·365·0,80·24·0,29=10161,6 час.

Определение допускаемых напряжений на контактную прочность

=(300 – 275) – 25V_S (2.3)

=275-25·2,26=218,5 Мпа

Определение допускаемых напряжений на изгиб

(0,25σ_т+0,08σ_в)· , (2,4)

где σ_т – предел текучести, Мпа;

σ_в – предел выносливости на растяжение, Мпа;

N_FE – эквивалентное число циклов нагружения.

N_FE = 60·n₁·t_Σ·(a₁b₁⁹+ a₂b₂⁹+…+ a_ib_i⁹), (2.5)

где a_i,b_i – коэффициенты с графика нагрузки.

N_FE = 60·22,06·10161,6·(0,0005·1,5⁹+ 0,5·1⁹+0,5∙0,5⁹)=8,7·10⁶

(0,25·200+0,08·500)· =70,74МПа

Назначение числа заходов червяка и числа зубьев колеса

Z₁=1 – число заходов червяка,

Z₂=Z₁·U_ч

Z₂=2·31,5=32 – число зубьев колеса.

Назначение коэффициента диаметра червяка q

q_опт=0,25·Z₂=0,25·32=8 (2,6)

Назначаем из стандартного ряда q=14. ГОСТ 19672-74.

Определение межосевого расстояния a_w

, (2.7)

где К – коэффициент нагрузки;

q₁ – коэффициент диаметра червяка, для передачи без смещения q₁=q=8

К=0,5(К_β+1), (2.8)

где К_β0 – начальный коэффициент концентрации нагрузки.

К_β = 1,07

К=0,5(1,07+1)=1,04

Принимаем из стандартного ряда по ГОСТ 2144-76 а_w = 125мм.

Определение модуля передачи

m=2a_w/(Z₂+q) (2.9)

m=2·125/(32+8)=6,25мм

Согласуем со стандартным рядом ГОСТ 2144-76 m=6,3мм.

x=a_w/m-0,5(q+Z₂), (2.10)

где х – коэффициент смещения.

x=125/6,3-0,5(32+8)=-0,16

принадлежит допустимому интервалу 0,7.

Определение геометрических размеров червяка и колеса

Червяк:

Делительный диаметр d₁=m·q (2.11)

d₁=6,3·8=50,4мм

Начальный диаметр d_w1=m(q+2x) (2.12)

d_w1=6,3·(8+2·(-0,16))=48,4мм

Диаметр вершин витков d_a1=d₁+2m (2.13)

d_a1=50,4+2·6,3=63мм

Диаметр впадин d_b1=d₁-2,4m (2.14)

d_b1=50,4-2,4·6,3=35,28мм

Длина нарезной части червяка b₁ (11+0,06Z₂)m (2.15)

b₁ (11+0,06·32)·6,3=81,4 принимаем b₁=82мм.

Угол подъема линий витков червяка

Червячное колесо:

Делительный диаметр d₂= m·Z₂ (2.16)

d₂= 6,3·32=201,6мм

Диаметр вершин зубьев в среднем сечении d_a2=m(Z₂+2+2x) (2.17)

d_a2=6,3·(32+2+2·(-0,16))=212,2мм

Наибольший диаметр колеса d_am2 d_a2+6m/(Z₁+2) (2.18)

d_am2 212,2+6·6,3/(1+2)=224,8мм

Диаметр впадин в среднем сечении d_b2=m(Z₂-2,4+2x) (2.19)

d_b2=6,3·(32-2,4+2·(-0,16))=184,5мм

Ширина колеса b₂ 0,75 d_a1 (2.20)

b₂ 0,75·63=47,25мм

принимаем b₂=47мм.

Определение скорости скольжения и КПД червячной передачи

, (2.21)

где V₁ – окружная скорость червяка, м/с.

(2.22)

КПД червяка: , (2.23)

где приведённый угол трения, φ' = 2,3˚

Проверочный расчёт передачи на контактную прочность

, (2.24)

где q₁ = q+2x; (2.25)

q₁=8+2∙(-0,16)=7,68

K – коэффициент нагрузки,

К=К_β·К_V , (2.26)

где К_β – коэффициент концентрации нагрузки;

К_V – коэффициент динамической нагрузки.

К_β=1+(Z₂/Θ)³·(1-x), (2.27)

где Θ – коэффициент деформации червяка, Θ=72;

х – коэффициент режима работы червячной передачи.

х=(a₁b₁+a₂b₂+…+a_ib_i) (2.28)

x=(0,0005·1,5+0,5·1+0,5∙0,5)=0,75

К_β = 1+(32/72)³·(1-0,75)=1,02

Для нахождения К_V определяют окружную скорость колеса V₂, м/с:

V₂= (2.29)

V₂=