Расчет привода пластинчатого конвейера

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВА РОБОТА

Предмет: «Детали машин»

Тема: «Расчет привода пластинчатого конвейера»

Содержание

привод пластинчатый конвейер

Введение

Задание курсового проекта

1 .Выбор элетродвигателя

2. Скорость вращения, мощность и крутящий момент для каждого вала редуктора

3. Расчет цепной передачи

Вывод

Список литературы

Приложение

Введение

Задача конструктора состоит в создании машин, полно отвечающих потребностям народного хозяйства, дающих наибольший єкономический эффект и обладающих наиболее высокими технико - экономическими и эксплуатационными показателями.

Главными показателями являются: высокая производительность, экономичность, прочность, надёжность, малая маса и металоёмкость, обьём и стоимость ремонтных робот, расходы на оплату труда операторов, высокий технический ресурс и степень автоматизации, простота и безопасность обслуживании, удобство управления, сборкки и разборки.

В конструкции машин необходимо соблюдать требования технической эстетики. Машины должны иметь красивый внешний вид, изящную, строгую отделку.

Проектируя машину, конструктор должен добится всемерного увеличения её рентабельности и повышения экономического эффекта за весь период работы.

В данной курсовой работе необходимо спроектировать привод для пластинчатого конвейера. Данный привод состоит из электродвигателя, муфты, двухступенчатого редуктора с коническо-цилиндрической зубчатой передачей и цепной передачи.

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепную или ременную передачу.

Назначение редуктора -- понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим, понижение числа оборотов. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами.

Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи - зубчатые колеса, валы, подшипники и т. д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазки зацеплений и подшипников (например, внутри корпуса редуктора может быть помещен шестеренчатый масляный насос) или устройства для охлаждения (например, змеевик с охлаждающей водой в корпусе червячного редуктора).

Редуктор проектируют либо для привода по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и определенной машины, либо передаточному числу без указания конкретного назначения. Второй случай характерен для специализированных заводов, на которых организовано серийное производство редукторов.

Цепная передача -, механизм, в котором передача механической энергии на расстояние осуществляется цепью,охватывающей звёздочки (цепные зубчатые колёса).

Цепная передача состоит из ведущей и ведомой звездочек и цепи, охватывающей звездочки и зацепляющейся за их зубья. Применяют также цепные передачи с несколькими ведомыми звездочками. Кроме перечисленных основных элементов, цепные передачи включают натяжные устройства, смазочные устройства и ограждения.

Цепные передачи различаются по конструкции применяемых цепей, количеству звёздочек (простые - с двумя, сложные - с тремя и большим числом звёздочек, в том числе одна или несколько ведомых и натяжных); направлению вращения ведомых звёздочек (прямое и обратное); расположению контура цепи в пространстве (вертикально-замкнутые, горизонтально-замкнутые, пространственные - со скрещивающимися осями звёздочек); расположению линии, соединяющей центры звёздочек (горизонтальные, вертикальные, наклонные); расположению ведущей (рабочей) ветви (верхнее и нижнее); способу преобразования частоты вращения ведущего вала (понижающие и повышающие; количеству параллельных контуров цепей; способу регулирования натяжения цепи; способу защиты цепей от загрязнения (открытые и закрытые кожухом, картером, чехлом); способу смазки (с ручной смазкой - при скорости до 2 м/сек, с капельной смазкой - при скорости до 6 м/сек, с масляной ванной - при скорости до 8 м/сек, с циркуляционной смазкой при скорости свыше 8 м/сек).

Цепная передача началось с появлением втулочных и прецизионных втулочно-роликовых цепей, обеспечивающих передачу мощности до 5000 квт при высоких скоростях движения (до 35 м/сек), больших усилиях (до 70 000 кгс, или 700 Мн в цепной передаче с несколькими параллельными контурами многорядных цепей), значительных передаточных отношениях (до 12 в одной) и высоком кпд (до 0,99). При особо лёгких режимах работы (малые скорости и нагрузки) применяют крючковые цепи.

Цепная передача состоит из ведущей и ведомой звездочек и цепи, охватывающей звездочки и зацепляющейся за их зубья. Применяют также цепные передачи с несколькими ведомыми звездочками. Кроме перечисленных основных элементов, цепные передачи включают натяжные устройства, смазочные устройства и ограждения.

Цепные передачи универсальны, просты и экономичны. По сравнению с зубчатыми передачами они менее чувствительны к неточностям расположения валов, ударным нагрузкам, допускают практически неограниченные межцентровые расстояния, обеспечивают более простую компоновку. В сравнении с ремёнными передачами они характеризуются следующими достоинствами: отсутствие проскальзывания и постоянство среднего передаточного отношения; отсутствие предварительного натяжения и связанных с ним дополнительных нагрузок на валы и подшипники; передача большой мощности как при высоких, так и при низких скоростях; сохранение удовлетворительной работоспособности при высоких и низких температурах; приспособление к любым изменениям конструкции удалением или добавлением звеньев.

К достоинствам цепных передач относят: возможность применения в значительном диапазоне межосевых расстояний; меньшие, чем у ременных передач, габариты; отсутствие скольжения; высокий КПД; малые силы, действующие на валы, так как нет необходимости в большом начальном натяжении; возможность легкой замены цепи; возможность передачи движения нескольким звездочкам.

Недостатки цепной передачи : неравномерность хода, возрастающая по мере уменьшения числа зубьев звёздочек и увеличения шага звеньев; повышенный шум и износ цепи при неправильном выборе конструкции, небрежном монтаже и плохом уходе; необходимость в смазке и устранении провисания холостой ветви по мере износа цепи.

Задание курсового проекта

Для схемы привода пластинчатого конвейера, изображённой на рис.1 решить следующие задачи:

1.Выбрать асинхронный электродвигатель

2.Вычислить скорость вращения, мощность и крутящий момент для каждого из валов редуктора

3.Рассчитать цепную передачу и сделать чертёж ведущей звёздочки

Исходные данные:

Ft = 1400 Н - круговое усилие на двух тянущих звёздочках

Ft = S1 - S2, где S - натяжение веток ; S = 0,2 S1

V = 0,45 м/с - скорость ленты конвейера

t = 125 мм - шаг зубьев тянущих звёздочек конвейера

Zзв = 11 - число зубьев на тянущих звёздочках конвейера

Kсут = 0,29

- коэффициент нагрузки

Kгод = 0,8

Выпуск мелкосерийный

Зубы на шестернях улучшить и закалить в среде Т.В.Ч.

Срок эксплуатации 5 лет.

1. Выбор электродвигателя

Определяем общий КПД привода (1, стр. 5)

H = з м * (з з)2* (з п)4 * (з ц)2

где з м = 0,98 - КПД муфты

з = 0,98 * (0,97

зз = 0,97 - КПД зубчатой цилиндрической передачи

зп= 0,99 - КПД пары подшипников качения

зц = 0,97 - КПД цепной передачи

H = 0,98 * (0,97) 2* (0,99) 4*(0,97)2 = 0,83

Определяем требуемую мощность привода (1, стр.4)

Pпр = Ft * V / з = 14000 * 0,45 / 0.83 = 7,59 кВт

С учётом требуемой мощности Рпр = 7,59 кВт рассмотрим возможность выбора асинхронных двигателей серии 4А с номинальными мощностями Рн.дв = 7,5 кВт и Рн.дв = 5,5 кВт.

Для первого перегрузка Pпр. = Ft * V / h = 14000 * 0,45 / 0,83 = 7, 59 кВт составляет:

(7, 59-7,5)*100% / 7,59=1,18%

Для второго:

(7,59-5,5)*100% / 7,59= 27, % что не приемлемо при допустимой нагрузке 5%

Тогда рассматриваем первый двигатель Рн.дв = 7,5 кВт с учётом графика нагрузки.

Для ориентировки в выборе двигателя по частоте вращения оценим передаточное

отношение привода iср, вычисленное по примерно средним значениям рекомендуемых передаточных отношений отдельных передач. Возьмем (1, стр.7) эти значения для зубчатой конической цилиндрической, цепной передач соответственно:

i(ср.з.т.) = (3-6), i(ср.з.б) = (3-6), i(ср.ц) =( 3-6)

После перемножения получим в результате:

i(ср) = (3-6)* (3-6)* ( 3-6) = 27-216

Интервал возможных значений частоты вращения электродвигателя ( об/мин) :

n.е(потр) = (imin - imax) * n.пр = ( 27-216)* n.e , где n.в.пр - частота вращения ведущего вала привода :

n.пр. = 60 * V/ р * DЗв. где DЗв. - диаметр ведущей звёздочки конвейера

DЗв = T*(KHz + 0, 7)-0,3dр, где dр - диаметр ролика цепи, который можно определить согласно ГОСТ 13568-75 (1, стр.147);

dp = 8,5 мм

Тогда KHz = ctg 180 / z = ctag 180 / 10 = -0,88

Dт.зв. = (125*(0, 88+0, 7) - 0, 3*8,5)*100=172 мм

Тогда nв.зв.= 60 * V/ р Dзв = 60 * 0,45 / 3,14 * 0,172 = 49, 8 об/ мин

n.в.зв.= n.пр

Интервал возможных значений частоты вращения электродвигателя (об/мин):

n.пр =( imin - imax)n.пр = ( 27 - 216) * 49,8 = ( 1344,6 - 10756,8) об/мин

Для более точного подсчёта необходимой частоты вращения ведукщего вала привода находим ОБЩЕЕ ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО ПРИВОДА ( согласно рекомендациям) :

i(ср) = 33=27

При таком передаточном числе потребуется двигатель с частотой вращения:

n = i(ср) * n.пр = 49,8 * 27= 1344 об/мин.

Итак, по расчётным данным по таб.1 (1, стр.390)

Pдв=7,5 кВт

n = 1344 об/мин

Выбираем асинхронный трёхфазный двигатель серии 4А :

4А132S4УЗ с параметрами

- номинальная мощность Ne = 7,5 кВт

- синхронная частота вращения nc = 1500 об/мин

- скольжением S = 3%

- Tп / Тн = 2 - отношение пускового момента к номинальному

- номинальная частота вращения nн = nc* (1-S/100)=1500(1-2/100) = 1470 об/мин

Передаточное отношение привода и отдельных его передач при частоте вращения входного вала привода :

iобщ = nн / nпр=1470/49,8 = 29,51 - общее передаточное число редуктора.

Примем по рекомендации (1.стр.6) передаточные отношения

- Для зубчатой ( быстроходной ) i(з.б) = 3

- Для зубчатой ( тихоходной ) i(з.т) = 3

Тогда передаточное отношение цепной передачи :

i(ц) = iобщ / i(з.б) * i(з.т) = 29, 51 / 9 = 3, 28

2.Скорость вращения, мощность, и крутящий момент для каждого из валов редуктора

Частоты вращения валов:

n 1 = nн = 1470 об/мин

n2 = n2/i(з.б) = 1470/ 3 = 490 об/мин

n3 = n2/i(з.т) = 490/ 3 = 163 об/ мин

n4=n3/i(ц)=163/3,28=49,69об/мин

Примечание: здесь и далее параметры, относящиеся к валам привода, обозначены числовыми индексами, соответствующими нумерации валов на схеме привода

Угловые скорости валов

щ 1 = р * n1/30 = 3,14*1470/ 30 = 153 рад/с

щ 2 = щ 1/i(з.б) = 153, 86/ 3 = 51, 29 рад/с

щ 3 = щ 2/i(з.т) = 51,29/3=17,09 рад/с

щ 4 = щ 3/i(ц) = 17,09/3,28 = 5,21 рад/с

Мощности на валах привода:

Р1 = Ртр = 7,59 кВт

Р2 = Р1 * hп * hм = 7,59*0,98*0,99 = 7, 36 кВт

Р3 = Р2 * hз * hп = 7,36*0,97*0,99 = 7,07 кВт

Р4 = Р3 * hз * hп = 7, 07*0,97*0,99 = 6,78 кВт

Моменты на валах привода

Т1 = Р1/ щ 1 = 7, 59 * 1000/ 153,86 = 49,3 Нм

Т2 = Р2/ щ 2 = 7,36 *1000/ 51,29 = 143,49 Нм

Т3 = Р3/ щ 3 = 7,07 * 1000/ 17,09 = 413,69 Нм

Т4 = Р4/ щ 4 = 6,78*1000/ 5,21 = 1301 Нм

Максимальные моменты при перегрузках на валах

Т1max = T1 * 1,4 = 49,3* 1,4=69,2 Нм

Т2max = Т2 * 1,4 = 143,49 * 1,4 = 200,88 Нм

T3max = Т3 * 1,4 = 413, 69 *1,4 = 579, 16 Нм

T4max = Т4 * 1,4 = 1301,3* 1,4 = 1821,4 Нм

Результаты расчетов, сведены в таблицу

Частоты вращения, угловые скорости, мощности и моменты на валах привода

N вала.	n,об/мин	щ,рад/с	Р, кВт	T, Н*м м	Тmax, Н*м
1	1470	153,86	7,59	49,3	69,02
2	490	51,29	7,36	143,49	200,88
3	163	17,09	7,07	413,69	579,16
4	49,3	5,21	6,78	1303,3	1821,82

3. Расчёт цепной передчи

Цепные передачи - это передачи зацеплением и гибкой связью, состоящие из ведущей и ведомой звездочек и охватывающей их цепи. Цепь состоит из соединенных шарнирно звеньев, за счет чего обеспечивается гибкость цепи. Применяемые в машиностроении цепи по назначению делятся на три основные группы: приводные, грузовые и тяговые.

Исходные данные

Т3 = 413, 69 Н*м - крутящий момент на валу ведущей звёздочки

n3 = 163 об/мин - частота вращения вала ведущей звёздочки

i(ц) = 3,28

Lh = Kсут * Kгод * 16 * 365 = 5 * 16 * 365 * 0,29 * 0,8 = 6774,4 часов

Тип цепи - однорядная

Расположение цепи в пространстве ( угол наклона) Ш = 45°

Кинематический и силовой расчёт цепной передачи (3)

Назначим однорядную роликовую цепь типа ПР по ГОСТ 13568-97.

Выбор предварительного значения шага однорядной цепи

t = 4,5 = 30,50, подбираем по таблице А1 (3) ближайшее по значению t = 31,75мм с площадью проекции шарнира А = 260 мм2, для цепи ПР-31,75-8850

Определение числа зубьев звёздочек у которых ?5 :

- малой (ведущей) : z1 = 29 - 2 * i(ц) = 29 - 2*3,28 = 22,44 округляем до ближайшего целого числа z1 = 23;

- большой (ведомой): z2 = z1* i(ц) < 120 = 23* 3,28 = 75,44 округляем до ближайшего целого числа z2 = 75

Фактическое передаточное число :

i(ф) = z2 / Z1 = 75 / 23 = 3,26

Отклонение Д i = i(ц) - i(ф) * 100 / i(ц) = (3,28 - 3, 26) * 100 / 3,28 = 0,6 % что допустимо.

Определение числа зубьев Z'1 из условия , что делительный диаметр ведомой звёздочки не должен превышать 650 мм.

Z'1 = рd'g2/u*P = 3,14*650/3,26*31,75 = 19,72 - условие не выполняется, тогда по рекомендации уменьшаем передаточное число u = 2,28.

Z'1 = 3,14*650/2,28*31,75= 28,2 - условие выполняется.

Z1 = 23 < Z'1

Определяем коэффициент эксплуатации (2, таб.А2)

Кэ=Кд*Ка*Кн*Крег*Ксм*Креж , где :

Кд = 1 - спокойная нагрузка без толчков и ударов (конвейер)

- принимаем оптимальное межосевое расстояние в пределах (30…50)P;

- угол наклона передачи 45°;

- смазывание передачи нерегулярное: цепь будут смазывать при помощи кисти;

- работа односменная

Кэ=1*1,25*1,25 = 1,56 <3

Определяем допустимое давление в шарнире цепи [p]. По рекомендации (1, стр.299) оно определяется ориентировочно по таблице в зависимости от величины частоты вращения ведущей звёздочки Z1 = 163 об/ мин и шага t

Среднее значение допускаемого давления [p] = 23 мПа
t > 2,8 * (T3 * Kэ/ Z1 * [p]) 1/3 = 2,8*(413,69*1.85) / 23 * 23)1/3= 31,6 - цепь выбрана правильно.

Скорость цепи v = z1*t*n1 / 60*1000 =23 * 31,75 *163/60 *1000= 1,98 м/с

Окружная сила Ft = 2 р * T3 * 103 / (Z1 * t)

Ft = 3,14* 2 * 413,69*1000 / (23 * 31,75) = 3557,64 кН

Давление в шарнире проверяем по формуле p = Ftц*Kэ/262,

p = 3557,64 *1,85/262=24,9мПа

Где Аон то таблице = 262 мм

Уточняем допускаемое давление:

[p] = 22*[1+0,01*(Z1-17) ] = 22*[1+0,01(23-17) ] = 23,32 МПа - условие не выполняется.

Тогда подбираем среднее значение pcр = 24,9 + 23,32 / 2 = 24,11 мПа

Определяем число звеньев цепи :

Lt = 2at + 0,5 + Д2 / at ; где at = aц / t = 50 ( 1.стр 48)

Z У = Z1 + Z2 =23 + 75 = 98

Д = Z1 - Z2 / 2 р = 75 - 23 / 2 * 3,14 = 8,28

Тогда Lt = 2*50 + 0,5*98+8,282 / 50 = 100 + 49 + 1,37 = 150,37 ~ 150

Уточняем межосевое расстояние цепной передачи по формуле :

ац = 0,25t * [Lt - 0,5 Z У + ( Lt - 0,5 Z У)2 - 8 Д2] = 0,25* 31,6*[150 - 0,5*98 +(150 - 0,5 * 0,98)2 - 8*( 8,28)2 = 1930 мм.

Для свободного провисания цепи предусматриваем возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,4% , т.е. на 1930 * 0,004 ~ 7,72 мм.

Частота вращения вала ведомой звездочки

n 2 = n 1 / i(ц) = 163 / 3,28 = 49,69 об/ мин

Геометрический расчёт звёздочки (4. стр.437)

Диаметр делительной окружности звёздочек:

- ведущей : D01 = t / sin 180/z1 = 31,75 / sin 180/23 = 31,75 / 0,136 = 233,45 ~ 234 мм.

- ведомой : D02 = (t / sin 180/z2 = 31,75 / sin 180/75)/2 = 31,75 / 0,041 =

= 774,39 мм /2 ~ 387 мм.

Диаметр окружности выступов (наружный наибольший) :

Dвыст. = D0 + 0,8dр , где диаметр ролика цепи по таб.1 dр = 19,05 для звёздочек с z > 16

- ведущей : Dвыст.1 = D0 1 + 0,8dр = 235 + 0,8 * 19,05 = 250, 24 ~ 250 мм.

- ведомой : Dвыст.2 = D02 + 0,8dр = (775 + 0,8 * 19,05) / 2= 790,24 / 2 ~ 396 мм.

Диаметр окружности впадин зуба звёздочки:

- ведущей : Dвп1 = D0 1 - dр = 251 - 19,05 = 231,95 ~ 230 мм.

- ведомой : Dвп2 = D02 - dр / 2= (791 - 19,05) / 2 = 771,95 / 2 ~ 386 мм.

Межосевой угол радиусов впадин

- ведущей : б1 = 2*р / z1 = (2*3,14/ 23)*100 = 27°

- ведомой : б2 = 2*р / z2 = (2*3,14/ 75)*100 = 8,5 °

Радиус впадины зуба :

R = 0,503* dр = 0,503 * 19,05 = 9,58 ~ 10 мм.

Радиус сопряжения впадины с боковой стороной зуба :

R1 = 1,3 * dр = 1,3*19,05 = 24,76 ~ 25 мм.

Высота основания зуба до точки сопряжения дуг радиусов R1 и R - h

h = 0,18* dр = 0,18*19,05 = 3,43 ~ 4 мм

Ширина зуба Внаиб для однорядной цепи

Внаиб = 0,93В - 0,15 , где В = 19,05 - расстояние между внутренними пластинами цепи

Внаиб = 0,93*19,05 - 0,15 = 17,56 ~ 18 мм

Ширина вершины зуба :

В1 = В - 0,4*dр = 19,05 - 0,4 * 19,05 = 11,43 ~ 12 мм.

Радиус закругления зуба :

R2 наименьш = 0,7*dр= 0,7*19,05 = 13,33 ~ 13 мм.

Расстояние между вершинами зуба и линией центров радиусов его закругления :

К = 0,8* dр= 0,8*19,05 = 15,24 ~ 15 мм.

Диаметр венца :

Dнаиб1 = t * ctg 180/z1 - 1,3* В1 = 31,75* (ctg(180/23)*10)- 1,3*11,43 =

= 31,75* 0.279 - 14,86 = 25,74 ~ 26 мм.

Вывод

В данной учебной курсовой работе мы рассчитали привод пластинчатого конвейера. По заданию необходимо было разбить общее передаточное отношение так, что бы i(ср) = 27 . При расчете каждой передачи двухстепенного коническо - цилиндрического редуктора получили, что передаточное отношение быстроходной передачи составило 3, быстроходной - 3; цепной - 3,27. Фактическое общее передаточное отношение составит i общ=3*3*3,27= 29,4 .

Таким образом рассчитанное общее передаточное отношение отличается от заданного на 3 %, что допустимо при расчетах.

Рассчитанная выходная мощность отличается от заданной на 1%, что так же не превышает допустимого значения.

Также были рассчитаны частоты вращения, угловые скорости, мощности и моменты на валах привода и цепная передача привода.

Список литературы

1. Курсовое проектирование деталей машин. С.А. Чернавский и др. М.: Машиностроение, 2004 .-352 с.

2. , Детали машин: М. Н. Иванов Учебник для студентов втузов /Под ред.

В. А. Финогенова. - 6-е изд., перераб. - М.: Высш.шк., 1998.-383 с.

3. Расчёт цепных передач. Методические указания к разделу курсового проекта по дисциплинам «Детали машин» и «Прикладная механика» для студентов технических специальностей дневной и заочной форм обучения. Севастополь, 2008.

4. Справочник машиностроителя в 6-ти томах. Т.4. /Под ред. Ачеркан Н.,С. Изд. второе.

Исп.доп. Машгиз 1956. - 572 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Рис. 1.Привод конвейера



Рис.2 Кинематическая схема привода

1 - Привод

2 - Цепная передача

1 - Электродвигатель

2 - Упругая сцепная муфта

3 - Редуктор

4 - Цепная передача

5 - Направляющие звёздочки конвеера

6 - Станина редуктора



Рис.2 Схема натяжного устройства пластинчатого конвейера



Рис.3 График нагрузки пластинчатого ковейера

Рис.4 Характеристика асинхронного двигателя постоянного тока



Рис.5 Параметры цепной передачи

Где :

n1 - ведущая звёздочка

n2 - ведомая звёздочка

Z1 и Z2 - количество зубьев звёздочки

а - межоcевое расстояние центра звёздочек

t - расстояние между центрами радиусов впадин

da1,2 - наружный диаметр звёздочки

dg1,2 - делительный диаметр звёздочки

р 2 / Z1,2 - межосевой угол радиусов впадин

Размещено на Allbest.ru