Федеральное агентство образования РФ
Санкт-Петербургская Государственная
Лесотехническая академия
Кафедра теории механизмов, деталей машин
и подъемно-транспортных устройств.
Дисциплина:
“Детали машин и основы конструирования”
курсовой проект
На тему:
расчет и проектирование
привода ленточного конвейера
расчетно-пояснительная записка
Факультет МТД
Курс III группа 3
Студент Афанасьев А.В.
Санкт-Петербург
Содержание
Введение
1. Расчетная схема привода. Исходные данные
2. Определение требуемой мощности электродвигателя 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 и основы конструирования” и включает кинематический расчет, проектирование и выбор основных узлов привода ленточного конвейера.
В пояснительной записке приводится последовательность кинематического расчета привода с выбором типоразмеров стандартных узлов: электродвигателя, редуктора, а также расчет дополнительной клиноременной передачи с клиновым ремнем нормального сечения.
Выходной вал редуктора соединяется с валом приводного барабана при помощи компенсирующей зубчатой муфты. Выбор зубчатой муфты осуществляется по каталогу.
Регулирование скорости конвейера в процессе работы не предусмотрено.
Курсовой проект состоит:
пояснительная записка
чертеж привода конвейера в двух проекциях.
Расчетная схема привода. Исходные данные
Схема привода ленточного конвейера представлена на рисунке 1.
/>
Рисунок 1 — Схема привода ленточного конвейера.
Асинхронный электродвигатель серии АИР 132 М4
Клиноременная передача
Одноступенчатый редуктор с цилиндрическими зубчатыми колесами типа ЦУ
Зубчатая муфтатипа МЗ
Вал приводного барабанного конвейера
Данные по заданию на курсовой проект:
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
Определение требуемой мощности электродвигателя приводной станции конвейера
Выбор электродвигателя.
Мощность на валу приводного 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 в формулу (1) имеем:
РБ = 3,8 ∙ 2,1 = 7,98 кВт
Значение общего КПД приводной 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--PAGE_BREAK--
КПД муфты
hБ = 0,98
КПД барабана
Подставляя значения в формулу (2) имеем:
hобщ = 0,95 ∙ 0,98 ∙ 0,99 ∙ 0,98 = 0,90
Требуемая мощность электродвигателя (кВт) определяется по формуле (3).
Ртреб.эл. = РБ / hобщ (3)
Подставляя значения в формулу (3) имеем:
Ртреб.эл. = 7,98 / 0,90 = 8,87 кВт
Синхронная частота вращения вала электродвигателя (мин -1) определяется по формуле (4).
nc = (60 ∙ f) / р (4)
где:
f =50Гц
частота промышленного тока
р =2
число пар полюсов электродвигателя
Подставляя значения в формулу (2) имеем:
nc = (60 ∙ 50) / 2 = 1500 мин -1
Исходя из вышеприведенных расчетов принимаем типоразмер двигателя – АИР 132 М4 (n = 1500 мин -1; Рдв = 11 кВт). При выборе электродвигателя учитывалось, что асинхронные двигатели самые распространенные в промышленности и могут допускать длительную перегрузку не более 5 –10 %. А также номинальная мощность электродвигателя должна быть – Рдв³ Ртреб.эл.
С учетом коэффициента скольжения двигателя S (%), определяем частоту вращения вала электродвигателя по формуле (5).
nэл = nc – (nc ∙ S) / 100 (5)
Подставляя значения в формулу (5) имеем:
nэл = 1500 – (1500 ∙ 3,5) / 100 = 1447,5 мин -1
Определение кинематических, силовых и энергетических параметров механизмов привода
Частота вращения вала приводного 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 передаточное отношение привода определяется по формуле (7).
Uпр = nэл / nБ (7)
Подставляя значения в формулу (7) имеем:
Uпр = 1447,5 / 134 = 10,8
Предварительно примирим передаточное 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 значение передаточного отношения зубчатого редуктора Uред.ст = 5,6. Уточним полученное значение передаточного отношения клиноременной передачи:
Uкл.рем.ст. = Uпр / Uред.ст. = 10,8 / 5,6 = 1,93
Определим значения мощности на каждом из валов привода конвейера.
Мощность на выходном валу электродвигателя (кВт) определяется по формуле (9).
Ртреб.эл. = Ррем1 = 8,87 кВт (9)
Мощность на входном валу редуктора (кВт) определяется по формуле (10).
Р1ред. = Р2рем. = Ртреб. ∙ hкл.рем. (10)
Подставляя значения в формулу (10) имеем:
Р1ред. = Р2рем. = 8,87 ∙ 0,95 = 8,43 кВт
Мощность на выходном валу редуктора (кВт) определяется по формуле (11).
Р2ред. = Р1ред. ∙ hред. (11)
Подставляя значения в формулу (11) имеем:
Р2ред. = 8,43 ∙ 0,98 = 8,26 кВт
Мощность на валу барабана определена ранее по формуле (1) и равна:
РБ = 7,98 кВт
Определяем частоту вращения на каждом из валов редуктора.
nэл = n1рем. = 1447,5 мин -1
Частота вращения на входном валу редуктора (мин -1) определяется по формуле (12).
n1ред = n2рем. = nэл. / Uкл.рем.ст. (12)
Подставляя значения в формулу (12) имеем:
n1ред = 1447,5 / 1,93 = 750 мин -1
Частота вращения на выходном валу редуктора (мин -1) определяется по формуле (13).
n2ред. = n1ред. / Uред.ст. (13) продолжение
--PAGE_BREAK--
Подставляя значения в формулу (13) имеем:
n2ред. = 750 / 5,6 = 134мин -1
Частота вращения вала барабана равна:
nБ = n2рем. = 134мин -1
Определяем крутящие моменты на каждом из валов редуктора.
Крутящий момент (Нм) электродвигателя находится по формуле (13).
Тэл. = Т1рем = 9550 ∙ (Ртреб.эл / nэл.) (13)
Подставляя значения в формулу (13) имеем:
Тэл. = Т1рем. = 9550 ∙ (8,87 / 1447,5) = 58,52 Нм
Крутящий момент (Нм) на входном валу редуктора определяется по формуле (14).
Т1ред. = Т2рем. = Тэл. ∙ Uкл.рем.ст. ∙ hкл.рем. (14)
Подставляя значения в формулу (14) имеем:
Т1ред. = 58,52∙ 1,93 ∙ 0,95 = 107,3 Нм
Крутящий момент (Нм) на входном валу редуктора определяется по формуле (15).
Т2ред. = Т1ред. ∙ Uред.ст. ∙ hред (15)
Подставляя значения в формулу (15) имеем:
Т2ред. = 107,3∙ 5,6 ∙ 0,98 = 588,86Нм
Крутящий момент (Нм) на приводном барабане определяется по формуле (16).
ТБ. = Т2ред. ∙ hмуф. ∙ hБ (16)
Подставляя значения в формулу (16) имеем:
ТБ. = 588,82 ∙ 0,99 ∙ 0,98 = 571,31 Нм
Расчет клиноременной передачи.
Расчетная схема клиноременной передачи представлена на рис. 2.
/>
Рисунок 2 — Расчетная схема клиноременной передачи.
Исходные данные для расчета:
Т1рем. = Тэл.
= 58,52 Нм
Uкл.рем.
= 1,93
nэл = n1рем.
= 1447,5 мин -1
hБ = 0,98
КПД барабана
Расчет проводим для клиноременной передачи нормального сечения.
Осуществим выбор сечения ремня 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 в формулу (17) имеем:
d1 = 40 ∙ 3,89 = 155,6 мм
Принимаем стандартный диаметр шкива по ГОСТ 17383-73
d1ст. = 160 мм.
Скорость ремня (м/с) определяется по формуле (18).
U1 = p ∙ d1ст. ∙ (n1рем. / 60) (18)
Подставляя значения в формулу (18) имеем:
U1 = 3,14 ∙ 0,16 ∙ (1447,5 / 60) = 12,12 м/с
Диаметр d2 (мм) большего (ведомого) шкива ременной передачи определяется по формуле (19).
d2 = d1 ∙ Uкл.рем ∙ (1 – ε) (19)
где:
ε – коэффициент упругого проскальзывания, ε = 0,01…0,02. Для расчетов принимаем значениеε равное 0,015
Подставляя значения в формулу (19) имеем:
d2 = 160 ∙ 1,93 ∙ (1 – 0,015) = 304,17 мм.
Принимаем стандартный диаметр шкива по ГОСТ 17383-73 d2ст.= 315 мм.
Уточенное значение передаточного отношения клиноременной передачи определяется по формуле (20).
Uкл.рем.ут. = d2ст. / [d1ст. х (1 – ε)] (20)
Подставляя значения в формулу (20) имеем:
Uкл.рем.ут. = 315 / [160 х (1 – 0.015)] = 2,0
Уточненное значение частоты вращения (мин -1) на входном
валу редуктора рассчитываем по формуле (21).
n2рем.ут. = n1рем. / Uкл.рем.ут. (21)
Подставляя значения в формулу (21) имеем:
n2рем.ут. = 1447,5 / 2,0 = 723,75 (мин -1)
Рекомендации по выбору межосевого расстояния ременной передачи имеют вид отображенный в формуле (22).
0,6 х (d1ст. + d2ст.) £ а¢рем. £ 1.5 х (d1ст. + d2ст.) (22) продолжение
--PAGE_BREAK--
Предварительно принимаем а¢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 в формулу (23) имеем:
L¢рем. = 2 х 380 + 745,75 + 15,80 = 1541,55 мм
Полученное значение согласовываем со стандартным.
Lрем.ст. = 1600 мм
Находим уточненное значение межосевого расстояния по формуле (24).
/>/>
арем. =0,25 ∙ [(Lрем.ст. – w) + √( Lрем.ст. – w)2–8 y] (24)
Где:
w,y– вспомогательные параметры и находятся по формулам (25) и (26) соответственно.
w= 0,5p∙ (d1ст.+ d2ст.) (25)
y= 0,25 ∙ ((d2ст.– d1ст.) 2) (26)
Подставляя соответствующие 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 значения в формулу (24).
а рем.= 0,25∙(854,25 + 825,65) = 420 мм
Число пробегов ремня в секунду определяется по формуле (27).
n= U1/ Lр.ст. (27)
Подставляя значения в формулу (27) имеем:
n= 12,12/ 1,60 = 7,58
Угол охвата ремнем меньшего шкива (град) определяется по формуле (28).
a1= 180°— 57°∙ [(d2ст.– d1ст.) / арем] (28)
Подставляя значения в формулу (28) имеем:
a1= 180°— 57°∙ [(315 – 140) / 510] = 159°
Значение расчетной мощности, передаваемой одним ремнем сечением “В” с учетом действительных условий эксплуатации передачи (кВт) определяется по формуле (29).
Ррасч. = Р∙ Ca∙ CL∙ Cp(29)
где:
Р– номинальная мощность (кВт) передаваемая одним ремнем. Находится по таблице П19 приложения и равна 2,89 кВт.
Cp– коэффициент учитывающий режим работы ременной передачи в приводе конвейера. В соответствии с условием задания режим работы легкий, число смен принимаем равной двум, тогда Cp= 1,1.
Ca— коэффициент, учитывающий действительный угол охвата ремнем меньшего шкива. Ca= 0,95.
CL– коэффициент длины ремня. Зависит от отношения Lрем.ст. / L0.Где L– базовая длина ремня в зависимости от типа ремня. Для типа ремня “В” L= 2,24. Lрем.ст. / L= 1,60 / 2,24 = 0,71 Тогда CL= 0,84
Подставляя значения в формулу (29) имеем:
Ррасч. = 2,89 ∙ 1,1 ∙ 0,95 ∙ 0,84 = 2,54 кВт
Предварительное количество ремнейв комплекте определяется по формуле (30).
Z¢рем.= Р1рем./ Ррасч.(30)
Подставляя значения в формулу (29) имеем:
Z¢рем.= 8,87 / 2,54 = 3,49
В зависимости от полученного значения Z¢рем.принимаем значение коэффициента Cz, учитывающего неравномерность распределения нагрузки по ремням. Cz= 0,90.
Расчетное число ремнейс учетом неравномерности распределения нагрузки между ремнями определяется по формуле (31).
Zрем.= Р1рем./ (Ррасч.∙ Cz) (31)
Подставляя значения в формулу (31) имеем:
Zрем.= 8,87 / (2,54 ∙ 0,95) = 3,88
Принимаем число ремней равной 4.
Сила предварительного натяжения одного ремня(Н) сечением “В” определяется по формуле (32).
F01 = [(850 ∙ Р1рем.∙ CL) / (U1 ∙ Ca ∙ Cp ∙ Zрем.)] + q ∙ U12 (32)
где: продолжение
--PAGE_BREAK--
q – масса одного метра длины клинового ремня, q = 0,3 кг / м
Подставляя значения в формулу (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 = 169,0 Н
Сила, действующая на валы со стороны ременной передачи (Н) определяется по формуле (33).
Fв = 2 F01 ∙ Zрем. ∙ sin (a1 / 2) (33)
Подставляя значения в формулу (32) имеем:
Fв = 2 х 169 ∙ 4 ∙ sin 79,5° = 1326,96 Н
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 в формулу (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 шкивов осуществляется:
малого шкива с помощью концевой гайки;
большого шкива с помощью гайки и стопорной шайбы с лапкой и носиком
Выбор редуктора
Выбор стандартного редуктора с цилиндрическими зубчатыми колесами осуществляется на основании передаточного отношения Uред. и при выполнении условия:
Т2ред. £ Тред.ном.
где Тред.ном. =1000Н∙м — значение номинального вращающего момента на выходном валу для редукторов ЦУ–160.
Т2ред.= 588,86 Н∙м
Вращающий фактический момент на выходном валу редуктора не превышает значение номинального (допустимого) вращающего момента на выходном валу для редуктора, следовательно, возможен выбор одноступенчатого редуктора ЦУ–160-5.6.
Выбор зубчатой муфты
Жесткая компенсирующая муфта (зубчатая муфта типа М3) позволяет компенсировать несоостность и угловые перемещения вала барабана по отношению к валу редуктора.
Диаметр расточки втулки муфты предварительно примем равным диаметру выходного вала редуктора dвых. = 55 мм.
Из справочной таблицы по выбору зубчатой муфты выпишем значение вращающего момента передаваемого этой муфтой:
Мк = 1,6 кНм
Расчетный момент на выходном валу редуктора (Нм) определяется по формуле (36):
Трасч. = Т2ред. ∙ Кр (36)
Где Кр – коэффициент, учитывающий режим работы привода конвейера Кр = 1,1.
Подставляя значения в формулу (36) имеем:
Трасч. = 588,86 ∙ 1.1 = 647,75 Нм
Условие Мк³ Трасч. выполняется.
Справочное значение, передаваемое муфтой МЗ55Ц–1600 момента значительно больше расчетного момента, следовательно, данная муфта может быть принята к установке в приводе.
Число зубьев зубчатой муфты Z =40
Модуль зацепления m=3
Диаметр делительной окружности зубчатой муфты (мм) определяется по формуле (37):
dw = m ∙ z (37)
Подставляя значения в формулу (37) имеем:
dw = 3 ∙ 40 = 120 мм
Окружное усилие на делительной окружности муфты (Н) определяется по формуле (38):
Ft = 2 ∙ Т2ред. / dw (38)
Подставляя значения в формулу (38) имеем:
Ft = 2 ∙ 588,86/ 0,12 = 9814,3 Н
Список используемой литературы
В.Е. Воскресенский. “Расчет приводов конвейеров. Детали машин и основы конструирования.”
П.Г. Гузенков “Курсовое проектирование по деталям машин и подъемно – транспортным машинам”. Москва Высшая Школа 1990
Н.А. Грубе, Г.И. Яковлев, Т.Г. Бочарова. “Проектирование и расчет приводов технологического и транспортного оборудования. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию.”