Привод цепного транспортёра
Содержание
Введение
1 Кинематический расчет привода
2 Предварительный расчет валов
3 Уточненный расчет валов
4 Расчет подшипников на долговечность
5 Выбор смазки редуктора
6 Проверка прочности шпоночного соединения
7 Расчёт соединения с натягом
8 Подбор муфты
9 Список используемой литературы
1 Кинематический расчет.
Выбор электродвигателя
Нахождение мощности на выходе
РВЫХ = ТJ /10 3=6300*0,8/10 3=5.04кВт
1.2 Определение общего КПД привода
hобщ = h3зуб× h3подш× hмуфты,
где: hзуб – КПД зубчатой передачи;
hподш – КПД подшипников;
hмуфты – КПД муфты.
hмуфты = 0,98; hзуб = 0,97; hподш = 0,99;
hобщ = 0,973× 0,993× 0,98 = 0,867.
1.3 Определение требуемой мощности электродвигателя
/>
1.4 Определение частоты вращения вала электродвигателя
/>
/>
nвх = nв× u,
где: u = uбыстр× uтих;
Из таблицы 1.2 [1] выбраны передаточные отношения тихоходной и быстроходной передачи:
uтих = (2,5…5,6); uбыстр =8
nвх = nв× u = 48 × (2,5…5,6) ×8= 960…1445 об/мин.
Исходя из мощности, ориентировочных значений частот вращения, используя табл. 24.9 (уч. П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов) выбран тип электродвигателя:
АИР 132S6/960 (dвала эл.=38мм.)
1.5 Определение вращающего момента на тихоходном валу
/>
1.6 Определение действительного фактического передаточного числа
/>
Uд = Uред = 20.1
Предварительный расчет валов
Крутящий момент в поперечных сечениях валов
Быстроходного Tб= 50.8 H×м
Промежуточного Tпр= 210.46 H×м
Тихоходного Tт= 1002.8 H×м
Предварительные значения диаметров (мм) различных участков стальных валов редуктора определяют по формулам:
Для быстроходного:
/>
/>
/>
Для промежуточного:
/>
/>
/>
/>
Для тихоходного:
/>
/>
/>
Выбираем шариковые радиальные однорядные подшипники лёгкой серии.
Для быстроходного вала: 207 d=35мм, D=72мм, В=17мм, r=2мм;
Для промежуточного: 207 d=35мм, D=72мм, В=17мм, r=2мм;
Для тихоходного: 213 d=65мм, D=120мм, В=23мм, r=2,5мм;
Уточнённый расчёт валов
3.1 Расчёт быстроходного вала
/>
Ft=1848.3 Н; Fr=697.6 Н; Fa=507.7 Н; Т=50.8 Н·м
/>/>
Находим реакции опор А и Б:
/>
/>
/>
/>
Реакции опор от действия консольной нагрузки
/>
/>
Нормальные и касательные напряжения при действии максимальных нагрузок:
/>; />;
/>-суммарный изгибающий момент, где />-коэффициент перегрузки(для асинхронных двигателей />=2,2 );
/>-крутящий момент.
/>
/>-осевая сила;
/>-момент сопротивления сечения вала;
/>-площадь поперечного сечения;
/>
/>-момент сопротивления сечения вала;
/>--PAGE_BREAK--
Так как />, то вал выдерживает заданную нагрузку.
3.2 Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность)
/>
Изгибающий момент от осевых сил:
/>
/>
Находим реакции опор А и Б:
/>
/>
/>
/>
Определяем нормальные и касательные напряжения при действии максимальных нагрузок:
/>
/>-суммарный изгибающий момент, где /> — коэффициент перегрузки(для асинхронных двигателей />=2,2 ).
/>
/>-осевая сила;
/>-момент сопротивления сечения вала;
/>-площадь поперечного сечения;
/>/>
/>-крутящий момент;
/>-момент сопротивления сечения вала;
/>
Так как />, то вал выдерживает заданную нагрузку.
3.3 Тихоходный вал (расчёт на статическую прочность)
Ft=8622 Н; Fr=3379.5 Н; Fa= 3446.2Н; Т=1002.75 Н·м
Fк=Сp·Δ=5400·0,1=540 Н;
Находим реакции опор А и Б:
/>
/>
/>
/>
Определяем нормальные и касательные напряжения при действии максимальных нагрузок:
/>
/>— суммарный изгибающий момент, где />-коэффициент перегрузки (для асинхронных двигателей />=2,2 ).
/>
/>-осевая сила;
/>-момент сопротивления сечения вала;
/>-площадь поперечного сечения;
/>
/>
/>-крутящий момент;
/>-момент сопротивления сечения вала;
/>
Так как />, то вал выдерживает заданную нагрузку.
Расчёт на сопротивление усталости:
Вычислим коэффициент запаса прочности S для опасного сечения О.О.
/>,
[S]=1.5-2.5-допустимое значение коэф. Запаса прочности.
/>
/>
Напряжения в опасных сечениях
/>
/>
/>
/>; />
/>; />
/>
/>-коэффициенты снижения
/>предела выносливости;
/>-эффективные коэффициенты концентрации напряжений;
/>-коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения;
/>
/>-коэффициенты влияния качества поверхности;
/>-коэффициент влияния поверхностного упрочнения;
/>
/>
/>
/>
/>; />
/>
3.4 Приводной вал (расчёт на статическую прочность)
/>
/>
Находим реакции опор А и Б:
/>
/>
/>
Определяем нормальные и касательные напряжения при действии максимальных нагрузок:
/>; />; продолжение
--PAGE_BREAK--
/>-суммарный изгибающий момент, где />-коэффициент перегрузки(для асинхронных двигателей />=2,2 ).
/>
/>-осевая сила;
/>-момент сопротивления сечения вала;
/>-площадь поперечного сечения;
/>
/>-крутящий момент;
/>-момент сопротивления сечения вала;
/>
Так как />, то вал выдерживает заданную нагрузку.
Расчет сварного соединения:
Вид сварки: выбираем сварку ручную электродами повышенного качества.
Данный способ соединений применен в конструкции приводного вала, в частности сварных звездочек. В данном случае примененяются специальные втулки к которым привариваются звездочки, образуя единую конструкцию, что обеспечивает нам удобство сборки узла и простоту точения самого приводного вала при его изготовлении.
Имеем тавровое соединение угловыми швами.
Соединение рассчитывается по касательным напряжениям, опасное сечение находится по биссектрисе прямого угла.
t = (Тз/2)/Wк£ [t’],
где [t’] – допускаемое напряжение при статической нагрузке для сварных швов. Определяется в долях от допускаемого напряжения растяжения соединяемых деталей;
Тз – вращающий момент на звездочке, Тз = 443,72 Нм;
Wк – момент сопротивления при кручении.
Для полого круглого сечения
Wк = (p*D2*0,7*k)/4,
к – катет сварного шва, он находится в пределах 0,5*d £ k £ d ,
d – толщина меньшей из свариваемых заготовок, d = 8 мм;
к = 5мм;
Wк = 3,14*662*0,7*5/4 =14368,6 мм3;
Так как сварка ручная электродами повышенного качества, то
[t’] = 0,65*[s]р,
[s]р = sт / S,
где S – коэффициент безопасности.
S = 1,35…1,6
В качестве материала используем сталь 3:
sт = 220 МПа, S = 1,4.
Тогда [s]р =220/1,4 = 157,14 МПа,
[t’] = 0,65*157,14 = 102,14 МПа.
t = (443,75*103/2)/14368,6 = 15,44 МПа.
Получили, что t = 15,44 МПа £ [t’] = 102,14 МПа.
4 Расчёт подшипников на долговечность
Быстроходный вал: Подшипники шариковые однорядные лёгкой серии
207: d=35мм, D=72мм, В=17мм, Сor=13.7 кН, Сr=25.5 кН.
/>
/>
/>
V=1.0 – при вращении внутреннего кольца подшипника
/>
/>
/>/>
/>
Данный подшипник годен, т.к. расчётный ресурс больше требуемого.
Промежуточный вал: Подшипники шариковые однорядные лёгкой серии
207: d=35мм, D=72мм, В=17мм, Сor=13.7 кН, Сr=25.5 кН
/>
/>
/>
V=1.0 – при вращении внутреннего кольца подшипника
/>
/>
/>/>
/>
Данный подшипник годен, т.к. расчётный ресурс больше требуемого.
Тихоходный вал: Подшипники шариковые однорядные лёгкой серии
213: d=65мм, D=120мм, В=23мм, Сor=34 кН, Сr=56.0 кН.
/>
/>
/>
V=1.0 – при вращении внутреннего кольца подшипника
/>
/>
/>/>
/>
Данный подшипник годен, т.к. расчётный ресурс больше требуемого.
Приводной вал: Подшипники радиальные сферические двухрядные
1213: d=65мм, D=120мм, В=23мм, Сor=17.3 кН, Сr=31 кН.
/>
/>
/>
V=1.0 – при вращении внутреннего кольца подшипника
/>
/>
/>/>
/> продолжение
--PAGE_BREAK--
Данный подшипник годен, т.к. расчётный ресурс больше требуемого.
5 Выбор смазки редуктора
Для уменьшения потерь мощности на трение и снижения интенсивности износа трущихся поверхностей, а также для предохранения их от заедания, задиров, коррозии и лучшего отвода теплоты трущиеся поверхности деталей должны иметь надежную смазку.
В настоящее время в машиностроении для смазывания передач широко применяют картерную систему. В корпус редуктора или коробки передач заливают масло так, чтобы венцы колес были в него погружены. При их вращении масло увлекается зубьями, разбрызгивается, попадает на внутренние стенки корпуса, откуда стекает в нижнюю его часть. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, которая покрывает поверхность расположенных внутри корпуса деталей.
Картерную смазку применяют при окружной скорости зубчатых колес и червяков от 0,3 до 12,5 м/с. При более высоких скоростях масло сбрасывается с зубьев центробежной силой и зацепление работает при недостаточной смазке. Кроме того, заметно увеличиваются потери мощности на перемешивание масла, и повышается его температура.
Выбор смазочного материала основан на опыте эксплуатации машин. Принцип назначения сорта масла следующий: чем выше окружная скорость колеса, тем меньше должна быть вязкость масла, чем выше контактные давления в зубьях, тем большей вязкостью должно обладать масло. Поэтому требуемую вязкость масла определяют в зависимости от контактного напряжения и окружной скорости колес. Предварительно определяют окружную скорость, затем по скорости и контактным напряжениям находят требуемую кинематическую вязкость и марку масла.
По табл. 11.1 и 11.2 (П.Ф.Дунаев, О.П. Лелиликов) выбираем масло
И-Г-А-32 ТУ38-1001451-78.
В соосных редукторах при расположении валов в горизонтальной плоскости в масло погружают колеса быстроходной и тихоходной ступеней. Если глубина погружения колеса окажется чрезмерной, то снижают уровень масла и устанавливают специальное смазочное колесо.
Hmax=120мм, Hmin=70мм.
6 Проверка прочности шпоночного соединения
Все шпонки редуктора призматические со скругленными торцами, размеры длины, ширины, высоты, соответствуют ГОСТ 23360-80. Материал шпонок – сталь 45 нормализованная. Все шпонки проверяются на смятие из условия прочности по формуле:
/>
Допускаемое напряжение смятия [dсм]=200МПа
Быстроходный вал: 50.8 Н·м;
Выходной конец вала =Ø35мм; b·h·l =6·6·42;
/>
Промежуточный вал: 210.5 Н·м;
Диаметр вала: Ø42мм; b·h·l =12·8·40;
/>
Тихоходный вал: 1002.75 Н·м;
Выходной конец вала: Ø63мм; b·h·l =16·10·78;
/>
7 Расчёт соединения с натягом
/>
Т=1002Н·м; Fa=3446.2Н; Ft=8622Н;
Вал-Ст45, />
Шестерня-Ст40X, />
1 Условие работоспособности
/>
к — коэффициент по сцеплению;
/>-необходимое давление для обеспечения работоспособности;
/>
/>
Это давление будет создаваться натягом, который мы рассчитываем по формуле Ламе:
/>
/>µ=0,3
/>/>
/>
Стандартную посадку подбираем по измеренному натягу, который будет отличаться от расчётного на величину
/>
/>/>
/>
Проверим посадку по условию прочности:
/>
/>
/>
/>
/>посадка пригодна.
/>
8 Подбор муфты
Муфта комбинированная(упругая и предохранительная) с разрушающимся элементом .
Предохранительная муфта отличается компактностью и высокой точностью срабатывания. Обычно применяется в тех случаях, когда по роду работы машины перегрузки могут возникнуть лишь случайно. Может работать только при строгой соосности валов. В качестве разрушающегося элемента обычно используют штифты, выполняемые из стали или из хрупких материалов (серый чугун, бронза).В момент срабатывания штифт разрушается и предохранительная муфта разъединяет кинематическую цепь.Для удобства эксплуатации муфты в гнезде ставят комплект втулок вместе со штифтом. В этом случае сопряжение втулок с полумуфтами H7/js6, штифта с втулками H7/k6.Одну из полумуфт устанавливают при посадке Н7/f7, предусматривая по торцам минимальный зазор 0.05…0.10 мм.Чтобы торцы втулок не задевали друг за друга, следует предусматривать зазор на 0.05…0.10 мм больший, чем между торцами полумуфт.
Муфта упругая втулочно-пальцевая по ГОСТ 21424–75.
Отличается простотой конструкции и удобством монтажа и демонтажа. Обычно применяется в передачах от электродвигателя с малыми крутящими моментами. Упругими элементами здесь служат гофрированные резиновые втулки.Из-за сравнительно небольшой толщины втулок муфты обладают малой податливостью и применяются в основном для компенсации несоосности валов в небольших пределах (/>3 мм; />0.10…0,15 мм; />0,6/100 мм/мм ).
Материал полумуфт – чугун СЧ20.
Материал пальцев – сталь 45.
Для проверки прочности рассчитывают пальцы на изгиб, а резину – по напряжениям смятия на поверхности соприкасания втулок с пальцами. При этом полагают, что все пальцы нагружены одинаково, а напряжения смятия распределены равномерно по длине втулки:
/>
где z – число пальцев, z = 8. Рекомендуют принимать />= 1,8...2 МПа.
Тогда />
Пальцы муфты изготовляют из стали 45 и рассчитывают на изгиб:
/>
Допускаемые напряжения изгиба />, где /> — предел текучести материала пальцев, МПа. Зазор между полумуфтами С=6мм
/>
9 Список используемой литературы
М.Н. Иванов. Детали машин. М.: «Машиностроение», 1991.
П.Ф. Дунаев, О.П.Леликов – Конструирование узлов и деталей машин. М.: «Высшая школа», 1985.
Д.Н. Решетов – Детали машин. Атлас конструкций в двух частях. М.: «Машиностроение», 1992.