КУРСОВАЯРАБОТА
подисциплине
«Основыпроектирования и конструирования»
«Разработкацепной передачи для механического привода ленточного транспортера»
Работувыполнил:
студентгр. ЭО-03
ОжерельевС.М.
Работупринял:
доцент,КТН
КопыловО.А.
Королев
2010
/>Введение
Техническое задание на разработкуцепной передачи к механическому приводу ленточного транспортера
Спроектировать цепную передачу вприводе ленточного транспортера. Мощность на ведущей звездочке N1=9,94 кВт при угловой скорости ω1=23,5рад/сек. Нагрузка спокойная, работа двухсменная. Смазка цепи периодическая.Наклон линии центров звездочек к горизонту θ=30o.Регулирование натяжения цепи производится периодически. Угловая скорость валатранспортера ω2=4,7 рад/сек.
Цепная передача относится кпередачам зацеплением с гибкой связью. Она состоит из ведущей и ведомойзвездочек, огибаемых цепью. Параметрам ведущей-звездочки приписывается индекс1, а ведомой — индекс 2, В отличие от ременной, цепная передача работает безпроскальзывания.
Достоинства:
1. По сравнению с зубчатымипередачами цепные передачи могут передавать движение между валами призначительных межосевых расстояниях (до 8 м).
2. По сравнению с ременнымипередачами:
а) более компактны;
б) могут передавать большиемощности (до 3000 квт);
в) силы, действующие на валы,значительно меньше, так как предварительное натяжение цепи мало;
г) могут передавать движениеодной цепью нескольким звездочкам.
Недостатки:
1. Значительный шум вследствиеудара звена цепи при входе в зацепление, особенно при малых числах зубьевзвездочек и большом шаге. Этот недостаток ограничивает возможность примененияцепных передач при больших скоростях.
2. Сравнительно быстрый износшарниров цепи вследствие затруднительного подвода смазки.
3. Удлинение цепи из-за износашарниров, что требует натяжных устройств.
4. Необходимость точногоизготовления цепи и высококачественного монтажа передачи.
5. Высокая стоимость.
Применение. Цепныепередачи применяют в станках, транспортных и других машинах для передачидвижения между параллельными валами, расположенными на значительном расстоянии,когда зубчатые передачи непригодны, а ременные ненадежны. Наибольшее применениеполучили цепные передачи мощностью до 120 квт при окружных скоростях до 15м/сек.
Приводная цепь.
Главный элемент цепной передачи — приводная цепь, которая состоит из соединенных шарнирами звеньев (тяговые игрузовые цепи не рассматриваются).
Основными типами приводных цепейявляются втулочные, роликовые и зубчатые, которые стандартизированы иизготовляются специализированными заводами.
Роликовые цепи. (ГОСТ 10947 — 64). Состоят из двух рядов наружных и внутренних пластин (рис. Ц.2). В наружныепластины запрессованы валики, пропущенные через втулки, на которые напрессованывнутренние пластины. Валики и втулки образуют шарниры. На втулки свободнонадеты закаленные ролики. Зацепление цепи со звездочкой происходит через ролик,который перекатывается по зубу и уменьшает его износ. Кроме того, роликвыравнивает давление зуба на втулку и предохраняет ее от износа.
Роликовые цепи имеют широкоераспространение, рекомендуются при скоростях v
Втулочные цепи (ГОСТ 10947 — 64). Эти цепи по конструкции аналогичны предыдущим, но не имеют роликов, чтоудешевляет цепь, уменьшает ее массу, но увеличивает износ. Втулочные цепиприменяют в неответственных передачах при v
В зависимости от передаваемоймощности втулочные и роликовые цепи изготовляют однорядными и многорядными.
Соединение концов цепи причетном числе ее звеньев производят соединительным звеном, при нечетном — переходным.
Зубчатые цепи по сравнению сдругими работают более плавно, с меньшим шумом, лучше воспринимают ударнуюнагрузку, но тяжелее и дороже. Рекомендуются при скоростях v
Материал цепей.Цепи должны быть износостойкими и прочными. Пластины цепей изготовляют из стали50 с. закалкой до твердости HRC 38 — 45, оси, втулки, ролики, вкладыши и призмы- из цементуемых сталей, например, 15; 20 с закалкой до твердости HRC52-60.
/>1.ШАГ ЦЕПИ
Шаг tцепи является основным параметром цепной передачи и принимается по ГОСТУ. Чембольше шаг, тем выше нагрузочная способность цепи, но сильнее удар звена о зубв период набегания на звездочку, меньше плавность, бесшумность и долговечностьпередачи. При больших скоростях принимают цепи с малым шагом. В быстроходныхпередачах при больших мощностях рекомендуются также цепи малого шага: зубчатыебольшой ширины или роликовые многорядные. Максимальное значение шага цепиограничивается угловой скоростью малой звездочки./>2.ЗВЕЗДОЧКИ ЦЕПИ
Звездочки по конструкцииотличаются от зубчатых колес лишь профилем зубьев, размеры и форма которыхзависят от типа цепи.
Методы расчета и построенияпрофиля зубьев для роликовых и втулочных цепей указаны в ГОСТ 591 — 69, а длязубчатых — в ГОСТ 13576 — 68.
Делительная окружность звездочекпроходит через центры шарниров цепи и определяется по формуле
/>, (1)
где z — число зубьев звездочки.
Для увеличения долговечностицепной передачи принимают по возможности большее число зубьев меньшейзвездочки. При малом числе зубьев в зацеплении находится небольшое числозвеньев, что снижает плавность передачи и увеличивает износ цепи из-за большогоугла поворота шарнира.
Однако при вытягивании цепьстремится подняться по профилю зубьев, причем тем больше, чем больше числозубьев звездочки. При весьма большом числе зубьев даже у мало изношенной цепи врезультате радиального сползания по профилю зубьев нарушается зацепление созвездочкой. Поэтому максимальное число зубьев большой звездочкиограничено: для втулочной цепи z2
Предпочтительно приниматьнечетные числа зубьев звездочек, что в сочетании с четным числом звеньев цеписпособствует более равномерному ее износу.
Материал звездочек долженбыть износостойким и хорошо сопротивляться ударным нагрузкам. Звездочкиизготовляют из сталей 45, 40Х и др. с закалкой или из цементуемых сталей 15,20Х и др. Перспективным является изготовление зубчатого венца звездочек изпластмасс, что понижает шум при работе передачи и износ цепи. />3.ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ
Цепь за один оборот звездочкипроходит путь tz, следовательно, средняя скорость цепи
/> (2)
где t — шаг цепи в мм;
z1 и z2 — числа зубьев ведущей и ведомой звездочек;
ω1 и ω2 — угловые скорости ведущей и ведомой звездочек в рад/сек.
Из равенства скоростей цепи назвездочках
/> . (3)
Передаточное число цепной передачипеременно в пределах поворота звездочки на один зуб, что практически заметнопри малом числе z1. Непостоянство i вызываетнеравномерность хода передачи. Среднее передаточное число за оборот постоянно.Для цепных передач рекомендуется i />4.ОСНОВНЫЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ В ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧАХ
1. Оптимальное межосевоерасстояние передачи (см. схему чертежа 1) принимают из условия долговечностицепи:
А =(30…50) t, (4)
где t — шаг цепи.
2. Длину цепи Lt вычисляют по формуле, аналогичной формуле дляопределения длины ремня:
/> (5)
где Lt — длина цепи в шагах или число звеньев цепи.
Значение Ltокругляют до целого четного числа, что в сочетании с нечетным числом зубьевзвездочек способствует более равномерному износу цепи.
3. Межосевое расстояние передачипри окончательно выбранном числе шагов
/>, (6)
Для нормальной работы передачиведомая ветвь должна иметь небольшое провисание f, для чего расчетное межосевоерасстояние уменьшают на (0,002…0,004) А'./>5.УСИЛИЯ В ВЕТВЯХ ЦЕПИ
Окружное усилие, передаваемоецепью,
Р=2М /dд, (7)
где dд — диаметр длительной окружности звездочки.
Предварительное натяжение цепиот провисания ведомой ветви
S0=kf·q ·А (8)
где q — вес 1 м цепи в н (см.табл. 10.1 /1/);
А — межосевое расстояние в м;
Kf — коэффициент провисания.
Для горизонтальных передач kf=6, для наклоненных к горизонту до 400– kf=3, для вертикальных — kf=1.
Натяжение цепи от центробежныхсил
Sv=v2·q/g.(9)
Сила Svнагружает звенья цепи по всему ее контуру, но звездочками не воспринимается.
Натяжение ведущей ветви цепейработающей передачи (см. эпюру напряжений в звеньях цепи — чертеж 1)
S1 =Р+S0+Sv. (10)
Натяжение ведомой ветви цепи
S2 =S0+Sv. (11)
Благодаря тому, что шарнирсбегающего звена цепи впивается в зуб, усилие S2 не передается назвенья, расположенные на звездочке.
Нагрузка на валы звездочек.Цепь действует на валы звездочек с силой
Q=kB·P+2S0(12)
где kВ коэффициентнагрузки вала (табл. 10.4 /1/).
Направление силы Q принимают полинии центров валов./>6.ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ НА ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ
Критерии работоспособности.Основным критерием работоспособности цепных передач является долговечностьцепи, определяемая износом шарниров. В соответствии с этим за основнойпринят расчет цепных передач, обеспечивающий износостойкость шарниров. Цепи,выбранные из условия износостойкости, обладают, как правило, достаточнойпрочностью.
Расчет передачи.Нагрузочная способность цепи определяется из условия, чтобы среднее давление рв шарнире звена не превышало допускаемого [р], указанного в табл. 10.5 /1/.
/>, (13)
где Р — окружное усилие,передаваемое цепью;
F — площадь проекции опорнойповерхности шарнира;
для роликовых и втулочных цепей F=dB;
для зубчатых цепей с шарниромтрения скольжения F=0,76dB,
d — диаметр оси;
В — длина втулки или шириназубчатой цепи;
К — коэффициент эксплуатации;
К=Кдин·КА·КС·Кθ·Кр·Крег(14)
Кдин — коэффициентдинамичности нагрузки;
при спокойной нагрузке Кдин= 1; при толчках Кдин =1,2 — 1,5;
КА — коэффициентмежосевого расстояния;
КА =1 — при А =(30…50) t;
КА = 1,25 — при А
КА = 0,8 — при А =(60 … 80) t;
КС — коэффициентспособа смазки;
при непрерывной смазке КС=0,8; при капельной КС = 1; при периодической КС = 1,5;
Кθ — коэффициентнаклона линии центров звездочек к горизонту (см. рис. Ц.8);
при θ60o Кθ =1,25;
Кр — коэффициентрежима работы;
при односменной работе Кр=1; при двухсменной Кр = 1,25; при трехсменной Кр =1,5;
Крег — коэффициентспособа регулирования натяжения цели;
при регулировании отжимнымиопорами Крег = 1; при регулировании нажимными роликами или оттяжнымизвездочками Крег = 1,1; для нерегулируемой передачи Крег= 1,25.
Выразив в формуле (13) окружноеусилие через момент М1 на малой звездочке, шаг цепи t и число зубьевz, а площадь проекции опорной поверхности шарниров через шаг t, получим формулудля предварительного подбора шага цепи:
роликовой и втулочной
/> (15)
зубчатой с шарниром скольжения
/> (16)
где ν — число рядовроликовой или втулочной цепи;
φt=B/t — коэффициент ширины цепи;
для зубчатых цепей φt=2…8.
/>7.РАСЧЕТ ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ МЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА ЛЕНТОЧНОГОТРАНСПОРТЕРА
1. Учитывая небольшуюпередаваемую мощность N1 при средней угловой скорости малойзвездочки, принимаем для передачи однорядную роликовую цепь.
2. Передаточное число
i= ω1 / ω2 =23,5/4,7=5.
3. По табл. 10.3 /1/ принимаемчисло зубьев малой звездочки z1=21. По формуле (3) число зубьевбольшой звездочки
z2 = z1 ·i = 21· 5 = 105.
Условие z2
4. Вращающий момент на малойзвездочке
/>9,94·103/23,5=423Н·мм
5. По табл. 10.5 /1/интерполированием находим [р] =27,1 н/мм2, которое соответствуетменьшему табличному значению для заданной ω1 =23,5 рад/сек.
6. Согласно условиям работыпринимаем: Кдин=1; КА=1, при А=(30…50)t;КС=1,5; Кθ=1; Кр,=1,25; Крег =1,1/1/.
При принятых коэффициентахвычисляем коэффициент эксплуатации [формула 14]
К=Кдин·КА·КС·Кθ·Кр·Крег= 1· 1·1,5·1·1,25·1,1 = 2,06.
7. Шаг цепи [формула (15)]
/>2,8(423·103·2,06/1·21·27,6)1/3=32,3 мм
По ГОСТ 13568-75 принимаем цепьс шагом t=38,1 мм, для которой d=11,12 мм, В =25,4 мм, q=5,5кг=53,9 Н.
8. Для выбранной цепи с t=38,1мм по табл. 10.2 /1/ интерполированием определяем ω1мах=82,6рад/сек, следовательно, условие ω1
9. Средняя скорость цепи[формула 2]
/>38,1·21·23,5/2·3,14·1000=3мм/с.
Окружное усилие, передаваемоецепью,
/>9,94·103/2,5=3313 Н.
10. Расчетное давление вшарнирах принятой цепи [формула (Ц.13)]
/>3313·2,06//>11,12·25,4=24,2 Н/мм2
11. Межосевое расстояниепринимаем по формуле 4
А= 40t = 40 ·38,1 = 1524 мм.
Длина цепи в шагах [формула 5]
/>(2·1524/38,1)+(21+105)/2+((105-21)/2·3,14)2·38,1/1524=147,5
Принимаем Lt= 148.
Межосевое расстояние,соответствующее окончательно принятой длине цепи Lt,не пересчитываем, так как передача имеет натяжное устройство.
Диаметры делительных окружностейзвездочек формула 1:
/>38,1/sin(180/21)=255,6мм;
/>38,1/sin(180/105)=1273,6мм.
12. Нагрузка на валы звездочек(формула 12)
Q=kB·P+2S0
где kВ коэффициентнагрузки вала (табл. 10.4 /1/). Принимаем kВ=1,15
S0 — предварительное натяжение цепи от провисания ведомой ветви (формула 8)
S0=kf ·q ·А, где kf – коэффициентпровисания, принимаем kf=3. q – вес 1м цепи в Н, А –межосевое расстояние в метрах.
ОтсюдаQ= kB·P+2· kf ·А·q =1,15·3313+2·3·1,524·53,9=4303 Н.
Направлениесилы Q принимают по линии центров валов./> 8. НАТЯЖЕНИЕ И СМАЗКА ЦЕПИ. К.П.Д.ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ
Натяжение цепи. По мереизноса шарниров цепь вытягивается, стрела провисания f ведомой ветвиувеличивается, что вызывает захлестывание звездочки цепью. Для передач с угломнаклона θ40o[f]
Регулирование натяжения цепиосуществляется устройствами, аналогичными применяемым для натяжения ремня, т.е. перемещением вала одной из звездочек, нажимными роликами или оттяжнымизвездочками.
Натяжные устройства должныкомпенсировать удлинение цепи в пределах двух звеньев, при большей вытяжке цепидва ее звена удаляют.
Смазка цепи. Смазкацепи оказывает решающее влияние на ее долговечность. При скорости цепи vпериодическую смазку ручноймасленкой примерно через каждые 7 ч. При vкапельницами. Наиболее совершенна непрерывная смазка окунаниемв масляную ванну: ведомую ветвь цепи погружают в ванну на глубину высотыпластин. В мощных быстроходных передачах применяют циркуляционнуюструйную смазку от насоса.
К.п.д. передачи. К.п.д.передачи зависит от потерь на трение в шарнирах цепи, на зубьях звездочек и наперемешивание масла при смазке окунанием. При нормальных условиях работысреднее значение к.п.д. η =0,92 — 0,97.
/>Заключение
По заданию главногоконструктора СКБ Федотова А. был произведен расчет цепной передачи ленточноготранспортера. В ходе работы были рассчитаны геометрические параметры передачи иее основные характеристики.
В результате анализаполученных данных выяснилось, что принятое решениевыбрать цепную передачу,оказалось верным.
Данная передача более компактна, она может передаватьбольшие мощности (до 3000 квт), силы передачи, действующие на валы,сравнительно малы, так как мало предварительное натяжение цепи.
Итак, можно сделать следующей вывод, она наиболее оптимальнадля данной конструкции с технологической и экономической точки зрения.
/>Список использованной литературы
1. Куклин Н.Г., Куклина Г.С. Детали машин. Учебник для ВУЗов, М. «Высшаяшкола», 1973.
2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. Учебноепособие для ВУЗов, М. «Высшая школа», 1985.
3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. — М.: Машиностроение,1982.
4. Детали машин: Атлас конструкций / Под ред. д-ра техн. наук, проф. Н.Решетова — М.: Машиностроение, 1979.
5. Иванов М.Н. Детали машин. — М.: Высшая школа, 1991.
6. Методические указания по самостоятельной работе студентов специальностей17.07, 26.02 Детали машин и ПТУ. Раздел «Кинематический и силовой расчетпривода М.: МТИ – 1989.
7. Методические указания и задания на выполнение курсового проекта длястудентов специальности 2304 «Детали машин и основы конструирования», МТИ, 1992.
8. Кудрявцев В.И. Курсовое проектирование деталей машин. — Л.:Машиностроение, 1983.
9. Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин. — М:Машиностроение, 1989.
10. ГотовцевА.А., Котенок И.П. Проектирование цепных передач. Справочник. — М.: Машиностроение,1982.
/>Приложение
/>
/>
/>
/>
/>