Федеральноеагентство образования РФ
Санкт-ПетербургскаяГосударственная
Лесотехническаяакадемия
Кафедратеории механизмов, деталей машин
иподъемно-транспортных устройств.
Дисциплина:
“Детали машин и основы конструирования”
курсовойпроектНа тему:расчет ипроектированиеприводаленточного конвейера
расчетно-пояснительнаязаписка
Факультет МТД
Курс III группа 3
Студент Афанасьев А.В.
Санкт-Петербург
Содержание
Введение
1. Расчетная схема привода. Исходныеданные
2. Определение требуемой мощностиэлектродвигателя приводной станции конвейера
3. Определение кинематических,силовых и энергетических параметров механизмов привода
4. Расчет клиноременной передачи
5. Выбор Редуктора
6. Выбор зубчатой муфты
Список используемой литературы
Приложение А
Введение
Курсовой проект выполняется по дисциплине “Детали машин иосновы конструирования” и включает кинематический расчет, проектирование и выборосновных узлов привода ленточного конвейера.
В пояснительной записке приводится последовательностькинематического расчета привода с выбором типоразмеров стандартных узлов:электродвигателя, редуктора, а также расчет дополнительной клиноременной передачис клиновым ремнем нормального сечения.
Выходной вал редуктора соединяется с валом приводного барабанапри помощи компенсирующей зубчатой муфты. Выбор зубчатой муфты осуществляетсяпо каталогу.
Регулирование скорости конвейера в процессе работы непредусмотрено.
Курсовой проект состоит:
1. пояснительная записка
2. чертеж привода конвейера в двух проекциях.
1. Расчетная схемапривода. Исходные данные
Схема привода ленточногоконвейера представлена на рисунке 1.
/>
Рисунок 1 — Схема приводаленточного конвейера.
1. Асинхронныйэлектродвигатель серии АИР 132 М4
2. Клиноременнаяпередача
3. Одноступенчатыйредуктор с цилиндрическими зубчатыми колесами типа ЦУ
4. Зубчатая муфта типа МЗ
5. Вал приводногобарабанного конвейера
Данные по заданию на курсовойпроект:Тяговое усилие на барабане Ft, кН 3.8 Скорость ленты конвейера V, м/с 2,1 Диаметр приводного барабана
ДБ, м 0,30 Число пар полюсов электродвигателя 2 Режим работы двигателя легкий Срок службы привода
Zh, часов 10 000
2. Определениетребуемой мощности электродвигателя приводной станции конвейера
Выбор электродвигателя.
Мощность на валуприводного барабана определяется по формуле (1).
РБ = Ft∙V (1)
где:
Ft =3,8 кН тяговое усилие на барабане V =2,1 м/с скорость ленты конвейера
Подставляя значения вформулу (1) имеем:
РБ = 3,8 ∙ 2,1 = 7,98 кВт
Значение общего КПДприводной станции конвейера определяется по формуле (2).
hобщ = hкл.рем. ∙ hред. ∙ hмуф. ∙ hБ (2)
где:
hкл.рем. = 0,95 КПД клиноременной передачи
hред. = 0,98 КПД редуктора
hмуфт. = 0,99 КПД муфты
hБ = 0,98 КПД барабана
Подставляя значения вформулу (2) имеем:
hобщ = 0,95 ∙ 0,98 ∙ 0,99 ∙0,98 = 0,90
Требуемая мощностьэлектродвигателя (кВт) определяется по формуле (3).
Ртреб.эл. = РБ / hобщ (3)
Подставляя значения вформулу (3) имеем:
Ртреб.эл. = 7,98 / 0,90 = 8,87 кВт
Синхронная частотавращения вала электродвигателя (мин -1) определяетсяпо формуле (4).
nc = (60 ∙ f) / р (4)
где:f =50Гц частота промышленного тока р =2 число пар полюсов электродвигателя
Подставляя значения вформулу (2) имеем:
nc = (60 ∙ 50) / 2 = 1500 мин -1
Исходя из вышеприведенныхрасчетов принимаем типоразмер двигателя – АИР 132 М4 (n = 1500 мин -1; Рдв = 11 кВт). При выборе электродвигателяучитывалось, что асинхронные двигатели самые распространенные в промышленностии могут допускать длительную перегрузку не более 5 –10 %. А также номинальнаямощность электродвигателя должна быть – Рдв ³ Ртреб.эл.
С учетом коэффициентаскольжения двигателя S (%),определяем частоту вращения вала электродвигателя по формуле (5).
nэл = nc – (nc ∙ S) / 100 (5)
Подставляя значения вформулу (5) имеем:
nэл = 1500 – (1500 ∙ 3,5) / 100 = 1447,5 мин -1
3. Определениекинематических, силовых и энергетических параметров механизмов привода
Частота вращения валаприводного барабана (мин-1) определяется по формуле (6).
nБ = (60 ∙V) / (p ∙ ДБ) (6)
где:V = 2,1 м/с Скорость ленты конвейера
ДБ = 0,3 м Диаметр приводного барабана
Подставляя значения в формулу(6) имеем:
nБ = (60 ∙2,1) / (3,14 ∙ 0,3) = 134 мин -1
Общее передаточноеотношение привода определяется по формуле (7).
Uпр = nэл / nБ (7)
Подставляя значения вформулу (7) имеем:
Uпр = 1447,5 / 134 = 10,8
Предварительно примиримпередаточное отношение клиноременной передачи равным 2, тогда используя формулу(8) найдем передаточное отношение редуктора.
Uпр = Uкл.рем. ∙Uред. (8)
Имеем:
Uред. = Uпр / Uкл.рем.= 10,8 / 2 = 5,4
Стандартное значениепередаточного отношения зубчатого редуктора Uред.ст = 5,6. Уточним полученное значение передаточного отношенияклиноременной передачи:
Uкл.рем.ст. = Uпр / Uред.ст.= 10,8 / 5,6 = 1,93
Определим значениямощности на каждом из валов привода конвейера.
Мощность на выходном валуэлектродвигателя (кВт) определяется по формуле (9).
Ртреб.эл. = Ррем1 = 8,87 кВт (9)
Мощность на входном валуредуктора (кВт) определяется по формуле (10).
Р1ред. = Р2рем. = Ртреб. ∙ hкл.рем. (10)
Подставляя значения вформулу (10) имеем:
Р1ред. = Р2рем. = 8,87 ∙ 0,95 = 8,43 кВт
Мощность на выходном валуредуктора (кВт) определяется по формуле (11).
Р2ред. = Р1ред. ∙ hред. (11)
Подставляя значения вформулу (11) имеем:
Р2ред. = 8,43 ∙ 0,98 = 8,26 кВт
Мощность на валу барабанаопределена ранее по формуле (1) и равна:
РБ = 7,98 кВт
Определяем частотувращения на каждом из валов редуктора.
nэл = n1рем. = 1447,5 мин -1
Частота вращения навходном валу редуктора (мин -1) определяется по формуле (12).
n1ред = n2рем. = nэл./ Uкл.рем.ст. (12)
Подставляя значения вформулу (12) имеем:
n1ред = 1447,5 / 1,93 = 750 мин -1
Частота вращения на выходномвалу редуктора (мин -1) определяется по формуле (13).
n2ред. = n1ред. / Uред.ст. (13)
Подставляя значения вформулу (13) имеем:
n2ред. = 750 / 5,6 = 134мин -1
Частота вращения валабарабана равна:
nБ = n2рем. = 134мин -1
Определяем крутящиемоменты на каждом из валов редуктора.
Крутящий момент (Нм)электродвигателя находится по формуле (13).
Тэл. = Т1рем = 9550 ∙ (Ртреб.эл / nэл.) (13)
Подставляя значения вформулу (13) имеем:
Тэл. = Т1рем. = 9550 ∙ (8,87 / 1447,5) = 58,52 Нм
Крутящий момент (Нм) навходном валу редуктора определяется по формуле (14).
Т1ред. = Т2рем. = Тэл. ∙ Uкл.рем.ст.∙ hкл.рем. (14)
Подставляя значения вформулу (14) имеем:
Т1ред. = 58,52∙ 1,93 ∙ 0,95 = 107,3Нм
Крутящий момент (Нм) навходном валу редуктора определяется по формуле (15).
Т2ред. = Т1ред. ∙Uред.ст. ∙ hред (15)
Подставляя значения вформулу (15) имеем:
Т2ред. = 107,3∙ 5,6 ∙ 0,98 = 588,86Нм
Крутящий момент (Нм) наприводном барабане определяется по формуле (16).
ТБ. = Т2ред. ∙hмуф. ∙hБ (16)
Подставляя значения вформулу (16) имеем:
ТБ. = 588,82 ∙ 0,99 ∙ 0,98 = 571,31Нм
4. Расчет клиноременнойпередачи.
Расчетная схема клиноременнойпередачи представлена на рис. 2.
/>
Рисунок 2 — Расчетнаясхема клиноременной передачи.
Исходные данные длярасчета:
Т1рем. = Тэл. = 58,52 Нм
Uкл.рем. = 1,93
nэл = n1рем.
= 1447,5 мин -1
hБ = 0,98 КПД барабана
Расчет проводим дляклиноременной передачи нормального сечения.
Осуществим выбор сеченияремня по величине крутящего момента. Так как (50
Диаметр d1 (мм) меньшего (ведущего) шкива определяем по формуле(17).
/>
d1 = kd3√ Трем.1 = (30…40)3√ Трем.1 (17)
Подставляя значения вформулу (17) имеем:
d1 = 40 ∙ 3,89 = 155,6 мм
Принимаем стандартный диаметршкива по ГОСТ 17383-73
d1ст. = 160 мм.
Скорость ремня (м/с)определяется по формуле (18).
U1 = p ∙ d1ст. ∙ (n1рем./ 60) (18)
Подставляя значения вформулу (18) имеем:
U1 = 3,14 ∙ 0,16 ∙ (1447,5 / 60) = 12,12 м/с
Диаметр d2 (мм) большего (ведомого) шкива ременной передачи определяетсяпо формуле (19).
d2 = d1 ∙ Uкл.рем ∙(1 – ε) (19)
где:
ε – коэффициентупругого проскальзывания, ε = 0,01…0,02. Для расчетов принимаем значениеε равное 0,015
Подставляя значения вформулу (19) имеем:
d2 = 160 ∙ 1,93 ∙ (1 – 0,015) = 304,17 мм.
Принимаем стандартный диаметршкива по ГОСТ 17383-73 d2ст. = 315 мм.
Уточенное значениепередаточного отношения клиноременной передачи определяется по формуле (20).
Uкл.рем.ут. = d2ст. / [d1ст. х (1 – ε)] (20)
Подставляя значения вформулу (20) имеем:
Uкл.рем.ут. = 315 / [160 х (1 – 0.015)] = 2,0
Уточненное значениечастоты вращения (мин -1) навходном
валу редуктора рассчитываемпо формуле (21).
n2рем.ут. = n1рем. / Uкл.рем.ут. (21)
Подставляя значения вформулу (21) имеем:
n2рем.ут. = 1447,5 / 2,0 = 723,75 (мин -1)
Рекомендации по выбору межосевогорасстояния ременной передачи имеют вид отображенный в формуле (22).
0,6 х (d1ст. + d2ст.) £ а¢рем. £ 1.5 х (d1ст. + d2ст.) (22)
Предварительно принимаема¢рем. = 0,8 х (d1ст. + d2ст.).
а¢рем. = 0,8 х (160 + 315) = 380 мм.
Длина клинового ремня(мм) определяется по формуле (23).
L¢рем. = 2а¢рем + [p(d1ст. + d2ст.)]/ 2 + [(d2ст. – d1ст.) 2] / 4а¢рем (23)
Подставляя значения вформулу (23) имеем:
L¢рем. = 2 х 380 + 745,75 + 15,80 = 1541,55 мм
Полученное значениесогласовываем со стандартным.
Lрем.ст. = 1600 мм
Находим уточненноезначение межосевого расстояния по формуле (24).
/>/>
арем. =0,25 ∙ [(Lрем.ст. – w) + √( Lрем.ст. – w)2 –8 y] (24)
Где:
w,y – вспомогательные параметры инаходятся по формулам (25) и (26) соответственно.
w = 0,5p ∙(d1ст. + d2ст.) (25)
y = 0,25 ∙ ((d2ст. – d1ст.) 2) (26)
Подставляясоответствующие значения в формулы (25) и (26) имеем:
w = 0,5 ∙ 3,14 ∙ (160 +315) = 745,75
y = 0,25 ∙ ((315 – 160)2)= 6006,25
Сводим получившиеся значенияв формулу (24).
а рем. = 0,25∙(854,25 + 825,65) = 420 мм
Число пробегов ремня в секундуопределяется по формуле (27).
n = U1 / Lр.ст. (27)
Подставляя значения вформулу (27) имеем:
n = 12,12/ 1,60 = 7,58
Угол охвата ремнемменьшего шкива (град) определяется по формуле (28).
a1 = 180° — 57° ∙ [(d2ст. – d1ст.) / арем] (28)
Подставляя значения вформулу (28) имеем:
a1 = 180° — 57° ∙ [(315– 140) / 510] = 159°
Значение расчетноймощности, передаваемой одним ремнем сечением “В” с учетом действительныхусловий эксплуатации передачи (кВт) определяется по формуле (29).
Ррасч. = Р0∙ Ca ∙ CL ∙Cp (29)
где:
Р0– номинальная мощность (кВт) передаваемая однимремнем. Находится по таблице П19 приложения и равна 2,89 кВт.
Cp – коэффициент учитывающий режимработы ременной передачи в приводе конвейера. В соответствии с условием заданиярежим работы легкий, число смен принимаем равной двум, тогда Cp = 1,1.
Ca — коэффициент, учитывающийдействительный угол охвата ремнем меньшего шкива. Ca = 0,95.
CL – коэффициент длины ремня. Зависитот отношения Lрем.ст. / L0. Где L0– базовая длина ремня в зависимостиот типа ремня. Для типа ремня “В” L0= 2,24. Lрем.ст. / L0= 1,60 / 2,24 = 0,71 Тогда CL = 0,84
Подставляя значения вформулу (29) имеем:
Ррасч. = 2,89 ∙ 1,1 ∙ 0,95 ∙0,84 = 2,54 кВт
Предварительноеколичество ремней вкомплекте определяется по формуле (30).
Z¢рем. = Р1рем. / Ррасч. (30)
Подставляя значения вформулу (29) имеем:
Z¢рем. = 8,87 / 2,54 = 3,49
В зависимости отполученного значения Z¢рем. принимаем значение коэффициента Cz, учитывающего неравномерность распределения нагрузкипо ремням. Cz = 0,90.
Расчетное число ремней с учетом неравномерностираспределения нагрузки между ремнями определяется по формуле (31).
Zрем. = Р1рем. / (Ррасч. ∙ Cz) (31)
Подставляя значения вформулу (31) имеем:
Zрем. = 8,87 / (2,54 ∙ 0,95) = 3,88
Принимаем число ремней равной4.
Сила предварительногонатяжения одного ремня(Н) сечением “В” определяется по формуле (32).
F01 = [(850 ∙ Р1рем.∙ CL) / (U1 ∙ Ca ∙ Cp ∙Zрем.)] + q ∙ U12 (32)
где:
q – масса одного метра длины клиновогоремня, q = 0,3 кг / м
Подставляя значения вформулу (32) имеем:
F01 = [(850 ∙ 8,87 ∙ 0,86) /(12,12 ∙ 0,95 ∙ 1,1 ∙ 4)] + 0,3 ∙ 12,122
F01 = (6333,18 / 50,66) + 44,07 = 169,0Н
Сила, действующая на валысо стороны ременной передачи (Н) определяется по формуле (33).
Fв = 2 F01 ∙ Zрем. ∙ sin (a1 / 2) (33)
Подставляя значения вформулу (32) имеем:
Fв = 2 х 169 ∙ 4 ∙ sin 79,5° = 1326,96Н
Ширина шкива (мм) определяется по формуле (34).
М = (Zрем. – 1)∙e + 2f (34)
где:
e и f – параметры ремня по справочным таблицам e = 19, f = 12,5
Подставляя значения вформулу (34) имеем:
М = (4 – 1) ∙ 19 +2 ∙ 12,5 = 82 мм.
Так как М=82 мм >l1 = 80 мм, то выбираем для шкивов тип 2.
Осевая фиксация шкивовосуществляется:
· малого шкива спомощью концевой гайки;
· большого шкива спомощью гайки и стопорной шайбы с лапкой и носиком
5. Выбор редуктора
Выбор стандартногоредуктора с цилиндрическими зубчатыми колесами осуществляется на основаниипередаточного отношения Uред.и при выполнении условия:
Т2ред. £ Тред.ном.
где Тред.ном. =1000Н∙м — значение номинального вращающего момента навыходном валу для редукторов ЦУ–160.
Т2ред.= 588,86 Н∙м
Вращающий фактическиймомент на выходном валу редуктора не превышает значение номинального (допустимого)вращающего момента на выходном валу для редуктора, следовательно, возможенвыбор одноступенчатого редуктора ЦУ–160-5.6.
6. Выбор зубчатой муфты
Жесткая компенсирующаямуфта (зубчатая муфта типа М3) позволяет компенсировать несоостность и угловыеперемещения вала барабана по отношению к валу редуктора.
Диаметр расточки втулкимуфты предварительно примем равным диаметру выходного вала редуктора dвых. = 55 мм.
Из справочной таблицы повыбору зубчатой муфты выпишем значение вращающего момента передаваемого этоймуфтой:
Мк = 1,6 кНм
Расчетный момент навыходном валу редуктора (Нм) определяется по формуле (36):
Трасч. = Т2ред. ∙Кр (36)
Где Кр – коэффициент, учитывающий режим работы приводаконвейера Кр = 1,1.
Подставляя значения вформулу (36) имеем:
Трасч. = 588,86 ∙ 1.1 = 647,75 Нм
Условие Мк ³ Трасч. выполняется.
Справочное значение,передаваемое муфтой МЗ55Ц–1600момента значительнобольше расчетного момента, следовательно, данная муфта может быть принята к установкев приводе.
Число зубьев зубчатоймуфты Z =40
Модуль зацепления m=3
Диаметр делительнойокружности зубчатой муфты (мм) определяется по формуле (37):
dw = m ∙z (37)
Подставляя значения в формулу(37) имеем:
dw = 3 ∙ 40 = 120 мм
Окружное усилие наделительной окружности муфты (Н) определяется по формуле (38):
Ft = 2 ∙ Т2ред./ dw (38)
Подставляя значения вформулу (38) имеем:
Ft = 2 ∙ 588,86/ 0,12 = 9814,3 Н
Список используемойлитературы
1. В.Е.Воскресенский. “Расчет приводов конвейеров. Детали машин и основы конструирования.”
2. П.Г. Гузенков“Курсовое проектирование по деталям машин и подъемно – транспортным машинам”.Москва Высшая Школа 1990
3. Н.А. Грубе, Г.И.Яковлев, Т.Г. Бочарова. “Проектирование и расчет приводов технологического итранспортного оборудования. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию.”