125799 (Расчет привода ленточного конвейера с цилиндрическим одноступенчатым редуктором и цепной передачей)

ФГОУ ВПО БЕЛГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра общетехнических дисциплин

КУРСОВАЯ РАБОТА

по механике

ТЕМА

«Расчет привода ленточного конвейера с цилиндрическим одноступенчатым редуктором и цепной передачей»

(Курсовое задание №1. Вариант №2)

Выполнил студент

инженерного факультета

36 группы

Дёмин Денис.

Научный руководитель:

Мамедов Ариф Алиевич

Белгород 2008

Содержание

Исходные данные

Введение

1. Классификация приводов машин

2. Условия эксплуатации, ресурс приводного устройства

3. Энергетический расчет привода

4. Выбор стандартного редуктора

5. Выбор муфты

6. Расчет цепной передачи

7. Расчет вала ведомой звездочки цепной передачи

8. Расчет шпоночного соединения

9. Технико-экономическая характеристика и стоимость проекта

Список используемой литературы

Приложение

Введение

Значительная часть потребностей человека связана с техникой. Этим объясняется необходимость грамотного обращения при оказании услуг с механизмами, приборами, аппаратами и сооружениями, являющимися составной частью систем сервиса.

Большинство этих устройств входит в состав машин, которые преобразуют энергию, материал и информацию с целью облегчения физического и умственного труда человека. Поэтому, изучение элементов этих машин, их взаимодействия в рамках курсовой работы по дисциплине «Механика» позволяет охватить существующий спектр вопросов, возникающих на практике при использовании современной техники.

Курсовая работа оформлена в виде расчетно-пояснительной записки общим объемом 31 страниц машинописного текста, выполненной на листах формата А4, в соответствии с ЕСКД и графической части (лист формата А4х4), которая является Приложением А к расчетно-пояснительной записке.

Курсовая работа выполнялась по индивидуальному заданию по рекомендациям, изложенным в учебно-методическом пособии [1], в соответствии с планом курсовой работы, который приведен в Приложении Б.

1. Классификация приводов машин

Классификация приводов машин производится по виду энергии, используемой для создания рабочего усилия или момента. В зависимости от типа, назначения и характера работы машины механизмы ее могут иметь в основном два вида привода: машинный и ручной. Машинный привод имеет следующие разновидности: электрический, от двигателя внутреннего сгорания, гидравлический, пневматический и, в настоящее время - реже, паровой. Кроме того, в ряде машин находит применение комбинированный привод, как, например, дизель электрический, электрогидравлический и электропневматический.

В современных машинах в основном применяется электрический привод, который имеет ряд преимуществ:

1) постоянная готовность к действию;

2) возможность установки самостоятельного электропривода к каждому механизму, что упрощает конструкцию и управление механизмами;

3) высокая экономичность;

4) легкость регулирования скорости в значительных пределах;

5) надежность работы предохранительных устройств;

6) возможность работы со значительными кратковременными перегрузками.

Определение рациональности применения различных типов приводов следует производить на основе анализа экономических и конструктивно-эксплуатационных показателей, из которых основными являются себестоимость транспортирования, энергетические показатели, надежность работы и независимость от действия условий окружающей среды, удобство управления, технологичность конструкции.

2. Условия эксплуатации, ресурс приводного устройства

Выбор элементов привода, материалов для их изготовления, значений различных коэффициентов при проведении расчетов и многое другое обуславливается условиями эксплуатации и предполагаемым сроком службы привода.

К условиям эксплуатации относятся различные производственные и климатические параметры, такие как: состав и концентрация пыли, влажность и температура воздуха в течение года, насыщение парами различных химических веществ, пожаро- и взрывобезопасность, характер действующих нагрузок (статических и динамических), вибрация, продолжительность безостановочной работы и сменность, частота включений, особенности монтажа и смазки элементов привода и многое другое.

Для стандартизованных элементов привода машин требования к устойчивости при внешних воздействиях установлены в соответствующей нормативно-технической документации (ГОСТах). При проведении расчетов условия эксплуатации учитываются путем использования рекомендованных значений различных коэффициентов, численные значения которых принимаются из справочной литературы.

Ресурс приводного устройства ограничивается ресурсом его наиболее слабого элемента. В связи с этим, при проведении расчетов необходимо определять срок службы проектируемой передачи или другого элемента привода.

Существенно повысить ресурс вновь разрабатываемого привода можно, используя принцип унификации и блочности, который заключается в применении стандартизованных (имеющих высокие технико-экономические показатели) узлов, соединенных между собой посредством легкоразъемных элементов.

3. Энергетический расчет привода

3.1 Определение мощности и частоты вращения электродвигателя

При заданной схеме привода ориентировочная мощность двигателя с учетом потерь в приводе равна:

,

где N_дв.тр – требуемая мощность двигателя, кВт;

N_ном – номинальная мощность на выходим валу проектируемого привода, кВт

η_общ – общий коэффициент полезного действия (к.п.д.) привода

где F – сила на ленте конвейера, Н;

V – скорость движения ленты, м/с.

Общий к.п.д. привода вычисляется как произведение частных к.п.д. отдельных элементов:

где η_з – к.п.д. пары зубчатых колес,

η_н – к.п.д. пары подшипников,

η_в – к.п.д. опоры вала барабана,

η_ц – к.п.д. цепной передачи,

Так как при установке двигателя и редуктора на общей раме допуски на соосность валов незначительные, то для упругих быстроходных муфт следует принимать к.п.д. ближе к верхнему пределу.

Подставляем значения величин в формулу:

Для определения угловой скорости вала электродвигателя находят пределы угловой скорости вала двигателя по заданной угловой скорости выходного вала привода или ведущего вала рабочей машины и ориентировочным значением передаточных передач, входящих в рассчитываемый привод.

где ω_дв.тр. – требуемая угловая скорость вала электродвигателя, рад/с

ω_в – угловая скорость вала ведомой звездочки цепной передачи, рад/с

U_{общ.мин.} и U_{общ.макс.} – соответственно минимальное и максимальное общее передаточное число привода.

Общее придаточное число равно произведению передаточных чисел частных передач, входящих в привод и соединенных последовательно.

где U₁,U₂…U_i – рекомендуемые передаточные числа отдельных передач, входящих в привод.

Вычисляем угловую скорость вала ведомой звездочки цепной передачи:

Находим требуемые угловые скорости вала электродвигателя для максимального и минимального значений.

После вычисления пределы угловой скорости получились больше или меньше угловых скоростей магнитного поля статора существующих электродвигателей. В этом случае ориентируемся на двигатель, у которого угловая скорость наиболее близка к средним расчетным значениям ω_дв.тр.

После определения требуемой мощности и угловой скорости двигателя выбираем электродвигатель, наиболее полно удовлетворяющий этим требованиям по мощности N_дв.тр=4,268кВт.

Наиболее подходящим оказался электродвигатель 4А100S4 с N_н=4,0кВт и ω_ном=157 рад/с (1420об/мин).

Определяем недогрузку или перегрузку двигателя, величину которой определяем по формуле:

где ∆ – процент недогрузки двигателя;

N_н – номинальная мощность выбранного двигателя, кВт;

N_дв.тр. – требуемая мощность двигателя, кВт

Подобный уровень перегрузки допускается.

Рис.4.1 Электродвигатель 4А100S4

Таблица 4.1

3.2 Определение передаточного числа привода

После выбора электродвигателя и установления его исполнения следует вычислить фактическое значение общего передаточного числа привода. При этом используют такую зависимость:

где U_общ. – фактическое значение общего передаточного числа привода;

ω_ном – угловая скорость вала ротора электродвигателя при номинальной нагрузке, рад/с;

n_ном – частота вращения вала ротора электродвигателя при номинальной нагрузке, об/мин.

Общее передаточное число необходимо распределить между отдельными передаточными входящими в состав привода. но так как общее передаточное число равно произведению частных передаточных чисел, то задаются значениями их кроме одного.

В практике расчета приводов конструкторы обычно производят в нескольких вариантах распределение передаточных чисел после анализа их стоимости, габаритных размеров и технологичности конструкции останавливаются на одном из них. При выполнении курсового проекта обычно делают одно вычисление, причем выбор передаточных чисел можно считать удовлетворительным, если общее передаточное число равномерно распределено между редуктором и цепной передачей.

Значения передаточных чисел уточняются при окончательном расчете передач, в частности, при определении числа зубьев шестерни и колеса зубчатых передач или при определении расчетных диаметров шкивов ременных передач, а так же числа зубьев звездочек цепных передач.

В последующих расчетах определяется момент на каждом валу привода с учетом потерь в передачах и других элементах трансмиссии, которые должны произойти до тех пор, пока обеспечится вращение рассматриваемого вала. При этом в расчет принимается требуемая мощность двигателя.

3.3 Определение силовых и кинематических параметров привода

Считаем, что двигатель привода обладает существенно жесткой механической характеристикой и поэтому частота вращения его вала постоянна и равна номинальной при любом изменении нагрузки.

Угловая скорость вала ротора электродвигателя при номинальной нагрузке равна,

Угловая скорость каждого ведущего вала привода определяется по формуле:

где U_i=U₁,U₂…U_n – произведение передаточных чисел передач от двигателя до данного вала.

Угловая скорость выходного вала редуктора:

Угловая скорость ведомого колеса цепной передачи:

Мощность на ведущих валах передач привода определяется по формуле:

где η_iобщ – произведение к.п.д. отдельных элементов привода от выходного вала до данного ведущего вала.