Механические вибраторы строительных и дорожных машин (стр. 1 из 2)
Федеральное агентство по образованию
Пермский государственный технический университет
Курсовая работа
Механические вибраторы строительных и дорожных машин
1 Задание на проектирование
Спроектировать виброблок с дискретно-регулируемой (от minдо max) возбуждающей (возмущающей) силой, имеющей следующие параметры:
1.1 Максимальная возбуждающая сила Pmax=4000 H =4 kH
1.2 Конструктивная схема виброблока № Г
1.3 Тип корпуса подшипника виброблока Ц
1.4 Форма дебалансного элемента № 6
1.5 Привод виброблока – асинхронный электродвигатель. Синхронная
частота вращения ротора электродвигателя 3000 об/мин
1.6 Частота вращения дебалансного вала виброблока n=2000об/мин
1.7 Глубина регулирования возмущающей силы виброблока Грег=80%
Грег=
Pmin=Pmax(1-Грег)=4(1-0.80)=0.8 kH1.8 Время необходимое для изменения (регулирования)возмущающей силы виброблока не менее 5 минут
1.9 Дебалансный вал виброблока должен быть закрыт быстросъемным защитным кожухом
1.10 Опоры дебалансного вала расположить на общей соединительной пластине, предназначенной для крепления виброблока на объекте использования
2 Принципиальная схема и расчет элемента виброблока
Форма дебалансного виброблока
Принципиальная схема элемента виброблока
2 Расчеты
2.1 Выбор материала деталей. Вал виброблока и дебалансный элемент выполняем из стали 45.
2.2 Определить размеры поперечного сечения вала виброблока
Fвал=πd2/4=РmaxnE/[Tср] – площадь сечения вала
nE–суммарный коэффициент запаса прочности (nE 
2.5)
[Tср]–допускаемые напряжения при срезе [Tср] <65МПа=650 ктс/см2
Fвал=4000·2.5/65·106=0.0001538 м2 =1.538 см2
Диаметр расчетного сечения d=
= 1,4см = 14 мм2.3 Выбрать подшипники качения опор виброблока из расчета³3000часов непрерывной работы.
Ln-долговечность работы подшипника Ln=106/60n(c/Rэ) γ
n-число оборотов вала виброблока (n=2000об/мин)
Rэ - эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник, которая в первом приближении Rэ =(1…1,5)Рmax=1.2·4000=4800 Н
γ-показатель степени (γ=3 для шариковых подшипников)
с- табличная грузоподъемность подшипника.
В результате подбора удовлетворяющим условию оказывается подшипник 1311, средняя серия:
| Шарики | nпред,об/мин,при смазке | Масса,кгтипов | d2,наим. | D2,наиб. | |||||||||
| dк | D | B | r | α0 | Dw | z | C | Co | плас-тичной | жид-кой | 1000 или 111000 | ||
| 55 | 120 | 29 | 3,0 | 9 | 15,08 | 15 | 40600 | 22900 | 4000 | 5000 | 1,58 | 64,4 | 111 |
2.4 Определить мощность приводного электрического двигателя
N= kн.п*fРmaxπdкn/η , [Вт]
kн.п = (1÷1,5) – коэффициент неучтенных потерь, f = 0,01 – коэф. трения качения, dк –диаметр отверстия внутреннего кольца (d=0.055 м; η=0.94; π=3.14; Pmax=4000 H; n=2000об/мин=50об/с)
N=0.01*4000*3.14*0.055*50/0.94=294 Вт=0.294 кВт
Возьмем электродвигатель асинхронный трехфазной серии 4А с синхронной частотой вращения 3000 об/мин
4А63А2У N=0.37 кВт n=2770 об/мин
2.5 Спроектировать дебалансный элемент, имеющий, при данной форме и размерах, максимальную величину радиальной координаты центра масс. При проектировании считаем Rd/d0 
3,
где d0- диаметр вала в месте установки дебаланса
d0=65 мм Rd=75 мм
Координату центра масс определяем с помощью подвеса натуральной модели дебаланса на оси, не совпадающей с центром масс: Rц=12мм
2.6 Спроектируем опоры качения виброблока, состоящие из корпуса подшипника и уплотнительных устройств. Корпус подшипника цельный, имеет лапы для крепления.
Уплотнительные устройства - резиновые армированные манжеты ГОСТ 8752-85 (без пыльника).
dВ = dк + 5=60 мм
| диаметр вала, dВ мм | наружный диаметр, мм | ширина, В мм |
| 60 | 85 | 12 |
Смазку для подшипников возьмем солидол жировой (ГОСТ 1033- 79).
2.7 Составим расчетную схему.
Определим расстояние между опорами L
(20 
30) 
.L
(20 30) = (20 30) 
=383,2 мм.Расстояние м/у опорами L=220мм.
Определить реакции опор :
МВ=0 : Р1*l1 - RВ *(l1+l2) + Р2*(l1+l2+ l3) =0RВ= (Р2*(l1+l2+ l3) +Р1*l1 )/ (l1+l2) =(3,2*(l1+l2+ l3) +Р1*l1 )/ (l1+l2)=
=(3,2*0,3+0,8*)/0,22=4,76кН
МА=0: RА *(l1+l2)- Р1*l2 + Р2* l3 =0RА=( Р1*l2 -Р2* l3)/ (l1+l2) =(0.8*0.11-3.2*0.08)/0,22=-0,76 кН
Проверка: Рmax+ RА+RB=0
-4000+4760-760=0
0=0 , то есть реакции определены верно.
Выполняем проверку долговечности подшипников Rэ=V*R*kб*kt
V=1- коэф. вращения, kб=(1÷1,2) – коэф. безопасности, kt – температурный коэф.
Rэ=1*4760*(1÷1,2)*1 ≈4800
Повторим расчет подшипников на долговечность:
Ln=106/60·2000(40600/4800)3=5042.8 часов
Подобранный подшипник подходит, так как полученная долговечность больше требуемой (
3000 часов).2.8 Спроектируем фрагмент клиноременной передачи.
Подбираем ведомый шкив, зная диаметр ведущего шкива и число оборотов в минуту электродвигателя и виброблока, т.к. линейная скорость ремня приводного и ведущего шкива одинаковы, =>
; 
; 
; 
; 
мм, 
мм, => диаметр ведомого шкива равен 140 мм.2.9 Рассчитаем, подберем и установим крепежные болты (4шт.)
Рассчитаем наиболее нагруженный болт из условия, что нагрузка на него не будет превышать Pmax=4000 H
σ=P/F
[σ], где[σ]=160мПаF=4000/160·106=25·10-6м2= 25 мм2
d=
=5,7 мм , тогда принимаем болты М102.10 Рассчитываем массу дебалансного элемента.
Pmax=mω2R=> m= Pmax/ω2R- масса дебаланса.
Угловая скорость вращения дебаланса
ω=πn/30=3.14·2000/30≤209,34 рад/мин
Rц - расстояние от оси вращения дебалансного вала до центра масс дебаланса (R=12мм).
кг, 
кг.Площадь дебаланса F=117 см2 , плотность материала дебаланса ρ=7800кг/м3. Зная площадь дебалансного элемента, его массу и плотность стали, определим толщину диска:
, 
, 
, 
.2.11 Составим график величины и направления возмущающей силы виброблока в зависимости от углового положения сменных дебалансных элементов.
| Q1=Pmin | Q2 | Q3 | Q4 | Q5= Pmax |
| 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 |
Q= F1+F2*cosα;
, где F1=F2=2400 Н 
, 
,