Расчет ленточного конвейера
Курсовая
работа
по
дисциплине: Детали машин
на
тему: Расчет ленточного конвейера
Оглавление
Введение
. Подбор электродвигателя
. Расчет кинематических и
энергетических характеристик привода
. Расчет передачи с приводной
роликовой цепью
. Конструирование ведущей звездочки
. Расчет закрытой цилиндрической
зубчатой передачи
. Конструирование зубчатого колеса
. Расчет и конструирование
тихоходного вала
. Подбор подшипников качения
. Подбор шпонок
. Подбор муфты
. Выбор смазочного материала редуктора
Список используемых источников
Введение
Центральное место при создании новой техники
отводится конструированию. Конструктор должен знать технологию производства,
способы обработки деталей, методы контроля; уметь выполнять расчеты для
нахождения оптимальных технических решений; иметь навыки разработки
конструкторской документации, полностью отвечающей требованиям производства.
Результатом конструкторской работы является
разработка рабочей документации создаваемого изделия, в которой центральное
место занимают сборочные чертежи, рабочие чертежи деталей и спецификации.
1. Подбор электродвигателя
Общий кпд привода
, (1)
где 
- кпд зубчатой передачи; 
- кпд цепной передачи;
- кпд муфты; 
- кпд подшипника качения;
.
Потребная мощность привода
, (2)
где 
- мощность на рабочем валу привода;
.
Предварительное передаточное число
, (3)
где 
- общее передаточное отношение; 
- передаточное отношение редуктора;
- передаточное отношение цепной
передачи;
.
Частота вращения вала электродвигателя
, (4)
.
Окончательно выбираем двигатель АИР 160 М 8 ТУ
16-525.564-84
Мощность электродвигателя 
Частота вращения вала 
. Расчет кинематических и
энергетических характеристик привода
Фактическое общее передаточного отношение
, (5)
.
Фактическое передаточного отношение цепной
передачи
, (6)
.
Частота вращения на валах
, (7)
;
;
.
Угловые скорости на валах
, (8)
;
;
.
Мощности на валах
, (9)
;
;
;
.
Момент на валах
, (10)
;
;
;
;
Подбор стандартного редуктора 1ЦУ-160-4 12У 2,
ТУ 2-056-243-86
. Расчет передачи с приводной
роликовой цепью
Коэффициент эксплуатации
, (11)
где 
- коэффициент, учитывающий характер
нагрузки;
- коэффициент, учитывающий угол
наклона передачи;
- коэффициент, учитывающий способ
смазки цепи;
.
Число зубьев малой звездочки
, (12)
.
принимаем 
Шаг цепи
, (13)
где 
- допускаемое давление в шарнирах
цепи;
- коэффициент, учитывающий число
рядов цепи;
;
.
принимаем t = 31,75 мм
ПР-31,75-89; S = 262 мм²; FP = 89 кн; q = 3,8 кг
Скорость цепи
, (14)
.
Окружная сила
, (15)
.
Центробежная сила
, (16)
где 
- масса одного метра цепи;
.
Межосевое расстояние
, (17)
.
Сила от провисания цепи
, (18)
где 
- коэффициент провисания,
учитывающий расположение цепи;
.
Натяжение ведущей ветви цепи
, (19)
.
Расчет давление в шарнирах цепи, МПа
, (20)
где 
- площадь шарнира;
.
Расчетная нагрузка на вал, н
, (21)
где 
- коэффициент нагрузки вала;
.
Число зубьев ведомой звездочки
, (22)
.
Принимаем 
Число звеньев цепи
, (23)
.
Принимаем 
Фактическое межосевое расстояние
, (24)
;
.
Частота ударов цепи, 
, (25)
.
. Конструирование ведущей звездочки
Размеры обода
Диаметр элемента зацепления цепи 
.
Диаметр делительной окружности
, (26)
.
Диаметр окружности выступов
, (27)
.
Геометрическая характеристика зацепления
, (28)
.
Радиус впадины
, (29)
.
Диаметр окружности впадин
, (30)
.
Ширина зуба звездочки
, (31)
.
Радиус закругления зуба
, (32)
.
Расстояние от вершины зуба до линии центров дуг
закругления
, (33)
.
Размеры диска
Толщина диска
Вариант а: 
Ступица
Расчет диаметра вала под ступицу
, (34)
где
- касательные напряжения; 
- крутящий момент; 
- полярный момент сопротивления;
, (35)
; 
.
, (36)
.
Принимаем 
Диаметр ступицы
, (37)
.
Длина ступицы
, (38)
.
Шпонка
Ширина шпонки b
= 14 мм;
Глубина паза ступицы t2
= 3,8.
5. Расчет закрытой цилиндрической
зубчатой передачи
Выбор материала зубчатых колес
Сталь 40 Х улучшенная; HB1
= 260 ; HB2 = 240.
Определение числа циклов награждения зубьев
Срок службы механизма
, (39)
где 
- Срок службы привода, лет; 
- число рабочих смен в сутки;
- продолжительность смены, ч; 
- коэффициент использования времени
в течении смены; 
- коэффициент использования времени
в течении года;
.
Число циклов нагружения
, (40)
.
, (41)
.
Определение допускаемых напряжений
Предел выносливости зубьев при контактном
нагружении
, (42)
;
.
Допускаемые напряжения при контактном нагружении
, (43)
где 
- коэффициент безопасности; 
- коэффициент долговечности;
;
.
Предел выносливости зубьев при изгибном
нагружении
, (44)
;
.
Допускаемые напряжения при изгибном нагружении
, (45)
- коэффициент долговечности; 
- коэффициент реверсивности; 
- коэффициент безопасности;
;
.
Эквивалентные допускаемые напряжения
, (46)
.
Межосевое расстояние
, (47)
где 
- коэффициент; 
- передаточное число; 
- коэффициент ширины зубчатого
венца; 
- коэффициент, учитывающий
неравномерность распределения нагрузки по длине зуба; 
- крутящий момент;
.
Принимаем 
Модуль зуба
, (48)
.
Принимаем 
Суммарное число зубьев шестерни и колеса
, (49)
.
Принимаем 
Число зубьев шестерни
, (50)
.
Число зубьев колеса
, (51)
.
Фактическое передаточное число
, (52)
.
Угол наклона зубьев
, (53)
.
Делительный диаметр
, (54)
;
.
Межосевое расстояние
, (55)
.
Диаметр окружности вершин зубьев
, (56)
;
.
Диаметр окружности впадин зубьев
, (57)
;
.
Ширина зубчатых венцов
, (58)
.
, (59)
.
Окружная скорость зубчатых колес
, (60)
.
- степень точности
Силы в зацеплении
Окружные силы
, (61)
.
Радиальные силы
, (62)
где 
- угол линии зацепления; 
- угол наклона зубьев;
.
Осевые силы
, (63)
.
Контактные напряжения
, (64)
где 
- коэффициент зубчатых передач; 
- передаточное число;
- коэффициент, учитывающий
неравномерность распределения нагрузки между зубьями; - коэффициент, учитывающий
неравномерность распределения нагрузки по длине зуба; 
- коэффициент динамической
нагрузки;
.
Условия порочности по контактным
напряжениям выполняется
Изгибные напряжения
, (65)
где 
- коэффициент, зависящий от числа
зубьев; 
- коэффициент, учитывающий
неравномерность распределения нагрузки между зубьями;
- коэффициент, учитывающий
неравномерность распределения нагрузки по длине зуба; 
- коэффициент динамической
нагрузки.
Коэффициент, учитывающий угол наклона зубьев
, (66)
.
Эквивалентное число зубьев
, (67)
; 
;
; 
.
Проверка прочности зубьев на изгиб
;
.
;
.
Прочность зубьев на изгиб
выполняется
6. Конструирование зубчатого колеса
Толщина обода
, (68)
.
Внутренний диаметр зубчатого венца
, (69)
.
Фаска на торце зубчатого колеса
, (70)
.
Внутренний диаметр ступицы
, (71)
где 
- допускаемые напряжения кручения;
.
Принимаем
Длина ступицы
, (72)
.
Наружный диаметр ступицы
, (73)
.
Диаметр центровой окружности
, (74)
.
Принимаем 
Толщина диска колес
, (75)
.
Шпонка
Глубина паза ступицы t2
= 5,4 мм; ширина сечения шпонки b
= 22 мм.
. Расчет и конструирование
тихоходного вала
конвейер электродвигатель подшипник
редуктор
Назначаем материал для изготовления вала - Сталь
40 Х
Допускаемое напряжение изгиба
, (76)
где 
- предел выносливости вала при
симметричном цикле нагружения; 
- коэффициент концентрации
напряжения; 
- коэффициент запаса прочности;
.
Допускаемое напряжение кручения
, (77)
.
Выполняем предварительную компоновку редуктора
Рисунок 1 - Компоновка редуктора
, (78)
.
, (79)
.
, (80)
.
.
Определяем реакции опор и изгибающие моменты
Рисунок 2 - Схема сил, действующих в передачах
привода
Горизонтальная плоскость
Рисунок 3 - Схема сил, действующих в
горизонтальной плоскости
, (82)
, (83)
.
, (84)
, (85)
.
Проверка:
, (86)
;
;
;
;
.
Рисунок 4 - Эпюра изгибающих
моментов в горизонтальной плоскости
Вертикальная плоскость
Рисунок 5 - Схема сил, действующих в
вертикальной плоскости
, (87)
, (88)
.
, (89)
, (90)
.
Проверка:
;
;
;
;
.
Рисунок 6 - Эпюра изгибающих
моментов в вертикальной плоскости
, (91)
;
;
;
.
Рисунок 7 - Эпюра изгибающих
моментов
Строим эпюру эквивалентных моментов
Рисунок 8 - Эпюра крутящих моментов
, (92)
;
;
;
;
.
Рисунок 9 - Эпюра эквивалентных
моментов
Вычисляем диаметры вала
, (93)
где 
- осевой момент сопротивления.
, (94)
, (95)
;
;
;
;
, (96)
.
По ГОСТ 12080-66 назначаем диаметр 
; 
.
Диаметр под подшипник
, (97)
.
Принимаем 
(кратен 5)
Диаметр вала под зубчатое колесо
, (98)
.
Назначаем по ряду размеров Ra 40 по ГОСТ
6636-69; 
.
Диаметр буртика
, (100)
.
Принимаем 
. Подбор подшипников качения
Тип подшипника
, (101)
где 
- реакция в опоре; 
- составляющая реакции по оси x;
- составляющая реакции по оси y;
;
.
, (102)
.
Проверяем подшипник 410
Вычисляем отношение
, (103)
Грузоподъемность: С = 81700 н; С0 =
52000 н;
.
,
X = 1; Y = 0.
Вычисляем эквивалентную динамическую нагрузку
, (104)
где 
- коэффициент вращения; 
- реакция в опоре b; 
- осевая нагрузка; 
- коэффициент безопасности; 
- коэффициент, учитывающий влияние
температуры; 
- коэффициенты радиальной и осевой
нагрузок;
.
Вычисляем долговечность подшипника
, (105)
.
Подшипник 410 ГОСТ 8338-75
. Подбор шпонок
Под зубчатое колесо
Рабочая длина шпонки
, (106)
где 
- длина шпонки; 
- ширина шпонки;
.
Окружная сила смятия
, (107)
.
Площадь смятия
, (108)
где 
- высота шпонки; 
- глубина паза вала;
.
Напряжения смятия
, (109)
.
Условие прочности на смятие
выполняется
исполнение: Шпонка 22х 14х 63ГОСТ
23360-78
Под звездочку
Рабочая длина шпонки
.
Окружная сила смятия
.
Площадь смятия
.
Напряжения смятия
.
Условие прочности на смятие выполняется
исполнение: Шпонка 14х 9х 60ГОСТ 23360-78
. Подбор муфты
Расчетный вращающий момент
, (110)
где - вращающий момент вала;
.
Присоединительные размеры концов валов
Электродвигателя: d
= 48мм, l = 110 мм;
Редуктора: Коническое исполнение d
= 45мм, l = 82мм.
Выбираем муфту: Втулочно-пальцевая
муфта 
;
Муфта 55-1-45-3 У 2 ГОСТ 21424-93.
. Выбор смазочного материала
редуктора
; 
;
Марка смазочного масла И-Г-А-46 ГОСТ
17479.4.
Список используемых источников
. СТО 01. 04- 2005
. Прокофьев, Г.В. Конструирование
приводов технологических машин [Текст]: учебное пособие для вузов / Г.В.
Прокофьев, Н.И Дундин, Н.Ю. Микловцик. - Архангельск: Издательство АГТУ, 2010.
- 506 с.
. Сметанин, А.С. Энергетические и
кинематические параметры приводов машин [Текст]: методические указания и
справочные материалы к курсовому проектированию/ А.С. Сметанин, Е.О. Орленка,
Е.О. Богданов, Т.В. Цветкова. -2-е издание - Архангельск: Издательство АГТУ,
2009. - 61 с.