Министерство общего и профессионального образования
Российской ФедерацииТомский политехнический университетКафедра теоретическойи прикладной механики
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИВОДА К ЛЕНТОЧНОМУ КОНВЕЙЕРУ
Пояснительная записка к курсовому проекту
Выполнил: ст-т гр.2Б01
Герасимов А.
Преподаватель:
Снегирёв Д. П.
2004
Задание напроектирование
Спроектироватьпривод к ленточному конвейеру. Окружное усилие на барабане Fб; окружная скорость барабана Vб; диаметр барабана Dб; срок службы привода h.
Исходныеданные
Fб=4кН;
Vб=60м/мин;
Dб=0,3м;
h=8лет.
Расчети конструирование
SHAPE * MERGEFORMAT
Т
0,5Т
ТП=1,8Т
t
tп=0.003t
0.3t
0.7t
Т
1 – электродвигатель;
2 – муфта;
3 – редуктор зубчатый цилиндрическийдвухступенчатый горизонтальный;
4 – муфта;
5 – барабан.
I – валэлектродвигателя;
II –быстроходный вал;
III –промежуточный вал;
IV – тихоходныйвал;
V – валконвейера.
(Z1–Z2) – быстроходная пара;
(Z3 – Z4) – тихоходная пара.
1 Выборстандартного электродвигателя
Выборстандартного электродвигателя проводят по трём признакам:
1) требуемоймощности;
2) типу;
3) частотевращения.
1.1 Определение требуемой мощностиэлектродвигателя
При выборемощности электродвигателя необходимо соблюдать следующее неравенство:
(1.1)
где N – паспортная мощность электродвигателя;
Nтр.ЭД – требуемаямощность электродвигателя.
(1.2)
где Nраб.зв. – мощность на рабочем звене;
ηпр – коэффициентполезного действия (КПД) привода.
В нашем случаеNраб.зв. = Nv.
Определиммощность на рабочем звене по выражению:
Вт (1.3)
где F – усилие натяжения ленты конвейера, Н;
– линейная скорость перемещения лентыконвейера, м/с.
Вт.
Определим КПДпривода:
(1.4)
где — КПД муфты,связывающей I и II валы;
— КПД редуктора;
— КПД муфты,связывающей IV и V валы;
— КПД опор звёздочки.
КПД редукторарассчитываем по следующей формуле:
(1.5)
где — КПД пары подшипниковкачения;
— КПД зубчатойпередачи.
Определим КПДредуктора:
Определим КПДпривода, принимая КПД муфт и
Зная мощностьна рабочем звене и КПД привода, определим требуемую мощность электродвигателя:
Вт.
На основаниивыражения 1.1 принимаем ближайшее стандартное значение мощностиэлектродвигателя:
N= 5,5 кН.
1.2 Выбор типа электродвигателя
Учитываяусловия работы конвейера (большие пусковые нагрузки, запыленность рабочейсреды), среди основных типов асинхронных электродвигателей трёхфазного токавыбираем двигатель типа АОП2 – электродвигатель закрытый обдуваемый сповышенным пусковым моментом. Исполнение закрытое, на лапах, без фланца.
1.3 Выбор частоты вращения вала электродвигателя
Выбор частотывращения вала электродвигателя производят с учетом средних значенийпередаточных отношений отдельных передач. Определим передаточное отношениепривода по разрешающей способности:
(1.6)
где — передаточныеотношения зубчатых передач.
На основаниирекомендаций [1,7] принимаем:
В нашемслучае:
Тогда
(1.7)
где — частота вращениярабочего звена, об/мин. Она равна:
(1.8)
где -окружная скорость барабана, м/с;
— делительныйбарабана, мм.
об/мин.
Зная частотувращения рабочего звена и передаточное отношение редуктора по разрешающейспособности, определим возможные частоты вращения вала ЭД:
об/мин.
Принимаемчастоту вращения вала двигателя при известной мощности и типе двигателя, равной965 об/мин.
Габаритные размеры, мм
Установочные размеры, мм
L
B1
B4
B5
H
L3
l
2C
2G
d
d4
h
468
318
238
165
361
108
80
254
178
38
14
160
Типо-размер АОП2
Nном,
кВт
n, об/мин при Nном
Мпуск/Мном
51-6
5,5
965
1,8
2 Кинематический расчёт
2.1 Определение общего передаточного отношенияпривода и разбивка его по ступеням
По известным частотам вращения электродвигателяи вала рабочего звена определим передаточное отношение редуктора:
По имеющимся рекомендациям влитературе разбиваем передаточное отношение по ступеням. Для зубчатогоцилиндрического двухступенчатого редуктора:
(2.1)
Найдем передаточное отношение дляпервой (быстроходной) ступени:
Найдем передаточное отношение длявторой ступени:
2.2Определение частот вращения на валах двигателя
об/мин;
об/мин;
об/мин;
об/мин;
об/мин.
3Определение крутящих моментов на валах привода
Крутящий момент на валу I рассчитываем по следующей формуле:
(3.1)
где — угловая скоростьвала двигателя, 1/с.
Переход от частоты вращения вала к егоугловой скорости осуществляется по нижеприведенной формуле, если частота имеетразмерность об/мин, а угловая скорость – 1/c:
(3.2)
В нашем случае угловая скорость валадвигателя равна:
c.
Определим крутящий момент на валу I:
При определении крутящего момента навалу II следует учитывать потери мощности на муфте и пареподшипников качения на втором валу. Таким образом, рассчитыавть крутящий моментна валу II следует по формуле:
(3.3)
где — КПД пары подшипниковкачения на втором валу.
Крутящий момент на валу III рассчитываем по нижеприведенной формуле:
(3.4)
где — КПД зубчатойпередачи первой ступени;
— КПД пары подшипниковкачения на третьем валу.
(3.5)
где — КПД зубчатойпередачи второй ступени;
— КПД пары подшипниковкачения на четвертом валу.
(3.6)
где — КПД опор пятоговала.
4Расчёт цилиндрических косозубых передач редуктора
4.1Расчёт быстроходной ступени
4.1.1Определение межосевого расстояния для быстроходной ступени
Межосевое расстояние определяется последующей формуле, см. [1, стр. ]:
(4.1)
где — коэффициентнагрузки; при несимметричном расположении колёс относительно опор коэффициентнагрузки заключён в интервале 1,1
— коэффициент ширинывенцов по межосевому расстоянию; для косозубых передач принимаем равным 0,25, см. [1,стр. 27].
4.1.2Выбор материалов
Выбираем материалы со среднимимеханическими характеристиками: согласно [1, стр.28] принимаем для шестернисталь 45 улучшенную с твёрдостью НВ 260; для колеса – сталь 45 улучшенную ствёрдостью НВ 280.
4.1.3Определение допускаемых контактных напряжений
Допускаемые контактные напряженияопределяются при проектном расчёте по формуле [1, стр.27]:
(4.2)
где — предел контактнойвыносливости при базовом числе циклов. Значения определяются взависимости от твердости поверхностей зубьев и способа термохимическойобработки. Согласно [1, стр.27] при средней твёрдости поверхностей зубьев послеулучшения меньше НВ350 предел контактной выносливости рассчитывается поформуле:
(4.3)
— коэффициентдолговечности; если число циклов нагружения каждого зуба колеса большебазового, то принимают меньше базового по формуле:
(4.4)
Базовое число циклов определяют взависимости от твёрдости стали: по [1, стр.27] при твёрдости стали НВ 200-500значение возрастает полинейному закону от 107 до =
— коэффициентбезопасности; согласно [1, стр.29] для колёс из улучшенной стали принимают
4.1.4Определение эквивалентного числа циклов перемены напряжений
Эквивалентное число циклов переменынапряжений будем рассчитывать по формуле:
(4.5)
где — частота вращениявала, мин-1;
t – общее календарное время работы привода с учётомкоэффициента загрузки привода в сутки Kсут = 0,5 и год Kгод = 0,7, атакже срока службы привода h = 8 лет;
часов;
T – момент, развиваемый на валу.
Применительно к нашему графикунагрузки: Т1 = Т при t1 =
Т2 = при t2 = 0,7t.
Определим по формуле 4.4 эквивалентныечисла циклов перемены напряжений для валов II,III, IV:
=
=
=
Так как во всех трёх случаях числоциклов нагружения каждого зуба колеса больше базового, то принимаем
4.1.5Определение допускаемых напряжений для шестерни
Определяем допускаемые напряжения дляшестерни Z1 по выражению 4.2:
Н/мм2.
4.1.6Определение допускаемых напряжений для колеса
Определяем допускаемые напряжения дляколеса Z2 по выражению 4.2:
Н/мм2.
4.1.7Определение расчётного допускаемого контактного напряжения для косозубых колёс
Согласно [1, стр. 29] для непрямозубыхколёс расчётное допускаемое контактное напряжение определяют по формуле:
(4.6)
где и — допускаемыеконтактные напряжения соответственно для шестерни Z1иколеса Z2.
Найдём расчётное допускаемоеконтактное напряжение, после чего стоит проверить выполняемость условия
Н/мм2;
2 Н/мм2, то проверочное условиевыполняется.
4.1.8Расчёт межосевого расстояния для быстроходной ступени
По выражению 4.1 рассчитаем межосевоерасстояние, принимая
= мм.
Округляем до стандартного значения поСТ СЭВ 229-75 = 125 мм, см. [1, стр.30].
4.1.9Определение модуля
Согласно [1, стр. 30] модуль следуетвыбирать в интервале
мм;
по СТ СЭВ 310-76, см. [1, стр. 30],принимаем
4.1.10Определение числа зубьев шестерни Z1 и колеса Z2
Определим суммарное число зубьевшестерни и колеса по формуле, предложенной в [1, стр. 30]:
(4.7)
где — угол наклона линиизуба; для косозубых передач принимают в интервале
Принимаем предварительно 0и рассчитываем число зубьев шестерни иколеса:
принимаем
Определяем число зубьев шестерни поформуле [1, стр. 30]:
(4.8)
Принимаем
Рассчитаем
По полученным значениям оределяемпередаточное отношение:
расхождение с ранее принятым не должнопревышать 2,5%. Вычислим погрешность:
Определим уточнённое значение угланаклона зуба:
отсюда = 10,260.
После всех округлений проверимзначение межосевого расстояния по следующей формуле, см. [1, стр. 31]:
(4.9)