Проектирование привода вала ленточного конвейера (стр. 1 из 6)
Содержание
Введение
Задание на курсовой проект по деталям машин
I. Предварительный расчет привода
1.1 Определение недостающих геометрических размеров исполнительного механизма
1.2 Определение потребной мощности и выбор электродвигателя
1.3 Определение передаточного отношения привода и его разбивка по ступеням передач
1.4 Составление таблицы исходных данных
1.5 Выбор редуктора
1.6 Подбор муфт
II. Конструирование и расчет исполнительного механизма
2.1 Составление схемы определения опорных точек и предварительных размеров
2.1.1 Определение длины и диаметра конца вала
2.1.2 Подбор шпонок
2.1.3 Подбор подшипников
2.1.4 Определение диаметра и длины вала под ступицу барабана
2.1.5 Предварительный эскиз вала
2.2 Конструирование подшипникового узла
2.3 Конструирование барабана
2.4 Расчет вала на статическую прочность
2.5 Расчет шпоночного соединения
2.6 Расчет подшипников
2.7 Расчет болтов крепления опоры приводного вала к раме
Список используемой литературы
Введение
Заданием на курсовой проект по деталям машин является конструирование привода ленточного конвейера, который, как и любая другая машина, включает в себя три основных узла:
В качестве двигателя используется стандартный электромотор трехфазного тока. Передаточным механизмом является коничеко-цилиндрический редуктор. Исполнительным механизмом в данном проекте является приводной вал ленточного конвейера (вал приводного барабана).
В этой работе согласно заданию будут произведены предварительные расчеты привода и исполнительного механизма, а также будет проведено конструирование исполнительного механизма.
Задание на курсовой проект по деталям машин
Шифр КП.15.Д1.8.4.6
Студенту _________________ факультет ХМ гр. _______
Спроектировать привод ленточного конвейера
Кинематическая схема
График нагрузки
Срок службы – 5 лет; Кгод = 0,8; Ксут = 0,6.
Исходные данные
1. Окружное усилие на барабане - Ft , кН _____________________ 3,5
2. Скорость ленты конвейера – V , м/c ________________________1,8
3. Диаметр барабана - Дб , мм ______________________________ 500
4. Ширина ленты – В , мм _________________________________ 800
5. Высота установки ведущего вала – Н , мм _________________ 500
6. Угол обхвата барабана £ , рад ____________________________ 4,3
Разработать
1. Сборочный чертеж приводного вала
Проект предоставить к защите ______________________________
Задание получил __________ разработчик __________
(подпись)
Руководитель разработки __________
(подпись)
I. Предварительный расчет привода
Цель предварительного расчета заключается в уточнении кинематической схемы, установки, выборе основных элементов привода и проведении его кинематического и силового анализа. Этот этап заканчивается составлением таблицы исходных данных, необходимой для дальнейшего расчета отдельных узлов и деталей привода.
1.1 Определение недостающих геометрических размеров исполнительного механизма
На этапе предварительного расчета определяются недостающие размеры (не указанные в исходных данных), необходимые для выполнения чертежа вала ИМ. Так как в качестве ИМ задан вал приводного барабана ленточного конвейера, то дополнительно определяется длина барабана:
Вб = В + (50…100), мм (1)
где В – ширина ленты, мм
Тогда длина барабана
Вб = 800 + (50…100) = 850…900 мм
Принимаем Вб = 900 мм
1.2 Определение потребной мощности и выбор электродвигателя
Расчётная мощность электродвигателя в киловаттах определяется по зависимости
(2)где ТЕ – постоянный вращающий момент на валу ИМ, эквивалентный переменному моменту, заданному графиком нагрузки, кНм;
ω – угловая скорость вращения вала ИМ конвейера, рад/с;
– общий КПД привода.Эквивалентный вращающий момент рассчитывается следующим образом:
(3)где Тi, ti – ступени нагрузки (момента) и соответствующее ей время работы по графику нагрузки;
t – общее время работы под нагрузкой;
Т – номинальный вращающий момент на ИМ, кНм.
Номинальный момент находится по формуле:
(4)
где Ft – окружное усилие на рабочем элементе Им, кН;
D – диаметр барабана, мм.
Тогда эквивалентный вращающий момент:
ТЕ = 0,875 [(1,5)2 * 0,003 + 12 * 0,3 + (0,5)2 * 0,7]1/2 = 0,6073 кН м
Угловая скорость вращения вала ИМ определяется по формуле:
(5)Общий КПД привода находится как произведение КПД отдельных звеньев кинематической цепи:
η0 = η1 * η2 * … * ηn (6)
Значения КПД отдельных звеньев кинематической цепи принимаем по таблице 4 (см. [5,15]):
ηм = 0,98 – КПД муфты;
ηкп = 0,96 – КПД конической закрытой передачи;
ηцп = 0,98 – КПД цилиндрической закрытой передачи;
ηпп = 0,99 – КПД пары подшипников.
Тогда общий КПД привода в нашем случае будет:
η0 = (ηм)2 * ηкп * ηцп * (ηпп)4 = (0,98)2 * 0,96 * 0,98 * (0,99)4 = 0,87
Отсюда расчетная мощность электродвигателя будет:
Для однозначного выбора электродвигателя одной расчетной мощности недостаточно.
Необходимо также знать расчетную частоту вращения вала электродвигателя или возможный диапазон ее изменения:
nэmax = nим * U0max , (7)
nэmin = nим * U0min
где: nэmax, nэmin – соответственно максимальная и минимальная расчетная частота вращения вала электродвигателя, об/мин;
nим – частота вращения вала ИМ, об/мин;
U0max, U0min – соответственно максимальное и минимальное общее передаточное отношение кинематической схемы привода.
Частота вращения ИМ находится по формуле:
 |
(8)Отсюда
Общее передаточное отношение привода определяется как произведение передаточных отношений отдельных ступеней передач, входящих в кинематическую схему:
U0max = U1max * U2max , (9)
U0min = U1min * U2min.
где: Uimax , Uimin – соответственно максимальное и минимальное передаточное отношение i-й ступени передач, определяется по таблице 5 (см. [5,17]). Отсюда
U0max = 4 * 5 = 20
U0min =1 * 2,5 = 2,5
Тогда возможный диапазон изменения частоты вращения вала электродвигателя будет:
nэmax = 68,8 * 20 = 1376 об/мин
nэmin = 68,8 * 2,5 = 172 об/мин
Из таблиц характеристик стандартных электродвигателей единой серии АИР (см. табл.6 [5,27]) выбираем электродвигатель по условиям:
Рр < Ртаб , (10)
nэmin < nтаб < nэmax
где: Ртаб , nтаб – табличные значения соответственно мощности (кВт) и частоты вращения вала (об/мин).
В данном случае подходят два электродвигателя:
4А 132S6 УЗ/965 Ртаб1 =5,5 кВт nтаб = 965 об/мин
4А 132М8 УЗ/720 Ртаб2 = 5,5 кВт nтаб2 = 720 об/мин
1.3 Определение передаточного отношения привода и его разбивка по ступеням передач
Общее передаточное отношение привода определяется по формуле:
(11)Определяем общее передаточное отношение привода для двух вариантов электродвигателей:
Так как открытой передачи в приводе нет, то общее передаточное отношение привода будет примерно равняться передаточному числу редуктора. Принимаем передаточные числа редукторов, используя стандартный ряд чисел. Тогда:
Up1 = 16 и Up2 = 10.
Теперь делаем разбивку передаточного отношения редуктора по ступеням передач. Редуктор представляет собой коничеко-цилиндрический, поэтому разбивку производим, используя следующие формулы:
 |
(12)
(13)Отсюда передаточное число тихоходной передачи:
Uт1 = 1,1 √16 = 4,4
Принимаем Uт1 = 4,5
Uт2 = 1,1 √ 10 = 3,48
Принимаем Uт2 = 3,55
Передаточное число быстроходной передачи:
Uб1 = Uр1/Uт1 = 16/4,5 = 3,56
Принимаем Uб1 = 3,55
Uб2 = Uр1/Uт2 = 10/3,55 = 2,82
Принимаем Uб2 = 2,8
Учитывая, что быстроходные двигатели легче и дешевле тихоходных, но в то же время, выбор быстроходного электродвигателя приведет к увеличению общего передаточного отношения редуктора, а следовательно, к увеличению его габаритов, массы и стоимости, поэтому из двух вариантов выбираем второй электродвигатель 4А 132М8 УЗ/720. Принимаем передаточные отношения тихоходной и быстроходной передач: Uб = 2,8 и Uт = 3,55.