125336 (Разработка привода цепного транспортера)

Содержание

Введение

1 Кинематический расчёт привода

1.1 Выбор электрического двигателя

1.2 Расчёт кинематических, силовых и энергетических параметров на отдельных валах .

1.3 Расчёт привода в Автоматизированный системах «Восход», «Кинематик».

1.4 Сравнительный анализ результатов и выбор рационального варианта

2 Расчет и проектирование зубчатого редуктора

2.1 Выбор материалов зубчатых колес. Определение допускаемых напряжений

2.2 Проектировочный расчет зубчатых передач и валов.

2.2.1 Проектировочный расчёт быстроходной ступени в системе «Восход».

2.3 Эскизная компоновка редуктора.

2.4 Проверочный расчет зубчатых передач.

2.5 Результаты расчетов напряжений, геометрических параметров выходной ступени с использованием автоматизированных систем расчета «АРМ» и «Восход».

2.6 Расчет (выбор) подшипников и уплотнений

2.6.1 Подшипники выходного вала

2.6.2 Подшипники входного вала

2.6.3 Подшипники промежуточного вала

2.7 Проверочные расчеты валов на прочность, жесткость и колебания

2.8 Результаты расчёта выходного вала в системе «APM WinMachine».

2.9 Расчет и конструирование корпуса и крепежных деталей

2.10 Тепловой расчет и смазка редуктора

3 Расчёт ременной передачи

4 Подбор, проверка и эскизная компоновка муфт

5 Расчет и проектирование тяговой звёздочки

Список используемой литературы

Введение

Целью данного курсового проекта является разработка привода цепного транспортера. Для этого были проделаны необходимые подсчёты с применением справочной литературы, методических указаний и автоматизированных методов выполнения проектно-проверочных расчётов.

Для приведения в движения привода цепного транстпортёра необходим двигатель.

Стандартные асинхронные двигатели переменного тока имеют простую прочную конструкцию и высокую степень защиты. Благодаря этому, даже при длительной эксплуатации в самых сложных условиях они обеспечивают безопасность и надежность приводной системы. Однако в любом случае решающим фактором успеха являются точное знание и соблюдение условий эксплуатации.

Стандартные двигатели переменного тока могут годами работать исправно, не нуждаясь в техническом обслуживании.

Руководствуясь вышесказанным, в начале проекта выбран, с учетом графика нагрузки, асинхронный двигатель 4A100L4Y3, для которого N_ном.=4.0(кВт) n_ном.=1430(об/мин).

Дальнейшей разработкой привода является определение, как передаточного отношения самого привода, так и передаточного отношения редуктора. В свою очередь передаточное отношение редуктора, в соответствии с методическими указаниями, разбивается на передаточное отношение ступеней редуктора.

При проектировочном расчете зубчатых передач определяем межосевое расстояние, модуль и т.д. Для оптимизации зубчатой передачи, а вследствие и редуктора, то есть уменьшения габаритных размеров, нормальное соотношение размеров ступеней редуктора можно варьировать значением модуля, крутящим моментом, передаточным отношением, коэффициентом ширины колеса. В нашем случае будем выбирать минимальные ближайшие, стандартные значения величин.

Ручной расчет ведём только быстроходной ступени, а остальные ступени рассчитываем с применением автоматизированного варианта.

Дальнейшее проектирование сводится к проверочному расчёту зубчатой передачи. Выполняем проверочный расчёт на усталость по контактным напряжениям, проверочный расчёт по напряжениям изгиба, проверочный расчёт на заданную перегрузку.

Для выполнения эскизной компоновки редуктора необходимо знать геометрические параметры элементов. Находим диаметры валов в зависимости от крутящего момента и - допустимое касательное напряжение. Находим диаметры валов, заплечики под колесо и подшипник. Для того, что бы колесо ни скользило по валу и передавало на вал крутящий момент, рассчитываем шпонку. И для того, что бы колесо сидело на валу и при вращении никуда не смещалось, надеваем колесо на вал с натягом, для чего проводим соответствующий расчет.

Для вращения вала с минимальными потерями энергии в опорах, применяются подшипники. Подшипники рассчитываем на статическую С_о и динамическую грузоподъемность С_r, для этого определяем реакции опор на действие окружной и радиальной силы, в некоторых случаях также учитывается действие силы от муфты или шкива. Выбираем большую силу реакции опоры, учитывая коэффициент безопасности, требуемый ресурс работы, коэффициент надежности, тип подшипника, температурный коэффициент, коэффициент вращения, и т.д. находим динамическую грузоподъемность. После чего сравниваем расчетную грузоподъемность с табличным значением для данного подшипника. Если расчетная грузоподъемность оказывается меньше табличной, то такой подшипник принимаем, если оказывается больше табличной, то этот подшипник отбраковываем, а рассматриваем подшипник более тяжелой серии.

При проверочном расчете вала определяем два опасных сечения, в которых вал испытывает значительные нагрузки. Выявляем то, которое нагружено больше всего. Проверяем статическую прочность при перегрузках, жёсткость вала, расчёт на колебания. Находим критическую частоту вращения вала. Для нормальной работы необходимо, чтобы вал вращался в докритической области, иначе вся конструкция придет в негодность.

Для уменьшения трения в зубчатом зацеплении необходимы смазочные материалы, в нашем случае масло. Объем масла должен быть такой, чтобы колесо быстроходной ступени было погружено на высоту зуба.

В зависимости от окружной скорости вращения колеса и от _в выбирается вязкость масла, а по вязкости выбирается подходящая марка масла.

Для соединения выходного вала с исполнительным органом используем управляемую муфту, которая позволяет скомпенсировать несоосность валов. При ее расчете учитываем к.п.д. привода, частоту вращения, мощность двигателя, крутящий момент на тихоходном валу. В зависимости крутящего момента и диаметра вала из справочника выбираем подходящую муфту.

Для дальнейшей разработки и изготовления редуктора необходимо наглядное представление о нем. Для этого чертятся чертежи, по которым можно точно определить месторасположения каждой детали. По необходимости выполняются местные разрезы, выноски, тем самым улучшают представление о данном участке.

На завершающей стадии проектирования вычерчивается сборочный чертеж, по которому судят о расположении и взаимодействии отдельных элементов привода.

По выполнении проектирования делается анализ всех произведённых действий, рассматриваются желаемые, но не учтённые по техническим причинам параметры.

1 Кинематический расчёт привода

1.1 Выбор электрического двигателя

Определяем мощность на барабане по формуле:

N =F∙V, (1.1)

где F= 5000 Н – усилие на транспортёре;

V = 0.9 м/с – скорость цепи транспортёра.

Данные значения подставляем в формулу (1.1): N=5000∙0.9=4,5 (кВт)

Потребную мощность двигателя определяем по формуле:

, (1.2)

где - суммарный КПД привода (значения берутся из таблицы - в ней КПД передач даны с учётом потерь энергии в опорах валов этих передач на подшипниках качения, т.е. при вычислении суммарного КПД привода, КПД пар подшипников не учитываются), вычисляемый по формуле:

(1.3)

где = - КПД муфты; = - КПД редуктора;

_{рем.пер.}=0.96 - КПД клиноремённой передачи.

Подставляем эти значения в формулу, получаем:

Тогда мощность двигателя равна:

(кВт)

Определяем среднеквадратичную мощность двигателя, используя график нагрузки:

,

где N_n – значение мощностей в определенный момент цикла; t- время цикла.

.

Частоту вращения ведомого вала определяем по формуле:

, (1.4)

где D₀ –диаметр тяговой звёздочки, равный

(мм) (1.4^а)

где t =100 мм – шаг тяговой звездочки, z =9 – число зубьев на звёздочке.

Данные значения подставляем в формулу (1.4^а):

Из формулы (1.4) находим:

n_ВЫХ (об/мин)

Оцениваем возможное передаточное отношение привода

U_общ=U_рU_рем (1.5)

Задаем передаточное отношение ременной передачи: U_рем.=2, передаточное отношение редуктора:

U_р=U₂₃∙U₃₄; (1.5^а)

где U₂₃ – передаточное отношение быстроходной ступени редуктора (между валами 2 и 3); U₃₄ – передаточное отношение тихоходной ступени редуктора (между валами 3 и 4).

Назначаем U_р равным 16. Определяем U₂₃ по соотношению [Дунаев П.Ф., стр. 11]. По ряду стандартных значений U₂₃=5, тогда .

Отсюда, по формуле (1.5) определим U_общ=16∙2=32.

Тогда требуемая частота вращения вала электродвигателя определяется по формуле:

n_дв.н= n_вых∙U_общ. = 58,932 = 1884,8 (об/мин)

N_ср.кв.дв.дв.н. (1.6)

(1.6^а)

Из соотношений (1.6) и (1.6^а) выбираем двигатель 4A100L4Y3, для которого N_дв.= 4 (кВт), n_дв.= 1430 (об/мин).

1.2 Расчёт кинематических, силовых и энергетических параметров на отдельных валах

Уточняем передаточные отношения:

Определяем U₂₃ по соотношению [Дунаев П.Ф., стр. 11]. По ряду стандартных значений U₂₃=4, тогда .

Определение кинематических, силовых и энергетических параметров на отдельных валах_.

На первом валу (быстроходный вал привода):

N₁=N_дв.=4 (кВт) n₁=n_дв.=1430 (об/мин)

(Н^.м)

На втором валу (быстроходный вал редуктора):

N₂=N₁∙ =4∙0,96=3,84(кВт)

n₂= =715(об/мин)

(Н^.м)

На третьем валу (промежуточный вал редуктора):

N₃=N₂∙ =3,84^. 0,97=3,72(кВт)

n₃= =180,6 (об/мин)

(Н^.м)

На четвёртом валу (тихоходный вал редуктора):

N₄=N₃∙ =3,72∙0,97=3,61(кВт)

n₄ = =57,3(об/мин)

(Н^.м)

На пятом валу (тихоходный вал привода):

N₅ =N₄∙ =0,99∙3,61=3,58(кВт)

n₅ = =57,3(об/мин)

(Н^.м)

Кинематические, cиловые и энергические параметры элементов привода занесём в таблицу 1.

Таблица 1

1.3 Расчёт привода в Автоматизированный системах «Восход», «Кинематик»

В системе «Восход»

Исходные данные

Цилиндр.горизонтальный соосный редуктор

Мощность тихох.вала привода,квт 4.5

Частота вращения тихох.вала привода,мин-1 58.9

Общее передаточное число привода 32

Перед.число ременной передачи 2

Результаты расчета

Тип выбранного эл./двиг. 4a112m4y3

Мощность выбранного эл./двиг. 5.5 квт

Частота вращения эл./двиг. 1445 мин-1

Действ.перед.число редуктора 12.60

Перед.число быстрох.ступени 4.00

Перед.число тихоходной ступени 3.15

Перед.число ременной передачи 2.00

В системе «Кинематик».

Таблица расчетных значений

Приблизительное общее передаточное отношение