Согласно заданию требуется разработать привод ленточного транспортера, состоящий из электродвигателя, клиноременной передачи и двухступенчатого цилиндрического зубчатого редуктора.
Требуется выбрать электродвигатель, рассчитать зубчатые передачи, спроектировать и проверить пригодность шпоночных соединений, подшипников, разработать общий вид редуктора, разработать рабочие чертежи деталей: выходного вала, зубчатого колеса, крышек подшипников, шкива.
Электродвигатель выбирается исходя из потребной мощности и частоты вращения. Зубчатая передача рассчитывается по условиям контактной и изгибной выносливости зубьев, проверяется на статическую прочность. Параметры ременной передачи принимаются по результатам расчета на тяговую способность. Валы проектируются из условия статической прочности (ориентировочный расчет) и проверяются на выносливость по коэффициенту запаса прочности.
Шпоночные соединения проверяются на смятие, и размеры принимаются в зависимости от диаметра соответствующего участка вала. Типовой размер муфты определяется исходя из передаваемого момента, частоты вращения соединяемых валов и условий эксплуатации.
Форма и размеры деталей редуктора и плиты привода определяются конструктивными и технологическими соображениями, а также выбором материалов и заготовок.
При расчёте и проектировании ставится цель получить компактную, экономичную и эстетичную конструкцию, что может быть достигнуто использованием рациональных материалов для деталей передач, оптимальным подбором передаточного числа передач, использованием современных конструктивных решений, стандартных узлов и деталей при проектировании привода.
1 Кинематический расчет привода
1.1 Схема привода
Рисунок 1-Схема привода
Привод состоит из электродвигателя, клиноременной передачи и 2-х ступенчатого циллиндрического редуктора. Движение от электродвигателя через клиноременную передачу 1-2 передается на входной вал редуктора 2-3. Через косозубую цилиндрическую передачу 3-4 передается движение на промежуточный вал 4-5 и далее через косозубую цилиндрическую передачу 5-6 на выходной вал редуктора – 6, который упругой муфтой соединен с валом барабана транспортера.
1.2 Выбор электродвигателя
1.2.1 Требуемая мощность электродвигателя
Рэд = Рвых / hобщ ,
где Рвых - общая мощность на выходе, кВт.
hобщ - общий КПД привода;
hобщ= h12×h34×h56×h4п×hм где,
h12 - КПД ременной передачи 1-2;
h34 - КПД косозубой цилиндрической передачи 3-4;
h56 - КПД косозубой цилиндрической передачи 5-6;
hп - КПД пар подшипников;
hм - КПД муфты
hобщ = 0,95 ×0,97×0,97 ×0.994 ×0,98= 0,841
Рвых = Ft × V, где Ft - окружное усилие на барабане, кН ;
V - скорость ленты конвейера, м/с;
Рвых = 8700∙0,45 = 3915Вт = 3,9 кВт;
Рэд =
,1.2.2 Требуемая частота вращения
nэ.тр = nвых×i12×i34 × i56
где, i12 -передаточное отношение передачи 1-2
i34 - передаточное отношение передачи 3-4
i56 - передаточное отношение передачи 5 - 6
nвых - требуемая частота вращения на выходе привода
nвых =
,где Dб - диаметр барабана,мм
nвых =
об/минnэ.тр= 1000 об/мин
1.2.3 Выбор электродвигателя
выбирается электродвигатель 132S6.
Параметры: P = 5,5 кВт, nэд = 960 мин-1.
Рисунок 2-Электродвигатель 132S6.
1.3 Уточнение передаточных чисел
Общее передаточное число
где Uред – передаточное число редуктора;
U12 – передаточное число ременной передачи (U12 =3).
1.4 Кинематический и силовой расчет
1.4.1 Мощность, передаваемая на валы привода
, , , ,где P1 – мощность на 1-ом валу, Вт;
P23 – мощность, передаваемая на вал 2-3, Вт;
P45 – мощность, передаваемая на вал 4-5, Вт;
P6 – мощность, передаваемая на выходной вал редуктора, Вт.
1.4.2 Частота вращения валов привода
, , , .1.4.3 Угловые скорости вращения валов
, , , ,1.4.4 Крутящие моменты на валах
, , , ,2 Расчет зубчатых передач
Рисунок 3-Схема зубчатой передачи
2.1 Критерии работоспособности и расчета
Критериями работоспособности зубчатой косозубой цилиндрической передачи являются:
1. износ;
2. усталостное выкрашивание;
3. усталостные поломки зубьев;
4. статические поломки.
Расчет на прочность ведется от определения допускаемых контактных напряжений и определения допускаемых значений напряжений при расчете зубьев на усталостный изгиб.
уН < [уН]
уF < [уF]
2.2 Выбор материала зубчатых колес
Таблица 2 Выбор материала зубчатых колес.
Звено | Марка стали | Термообработка | Твердость зубьев НВ | ут, МПа |
Шестерни 3,5 | сталь 40Х | улучшение | 260..300 | 650 |
Колеса 4,6 | сталь 40Х | улучшение | 230..260 | 650 |
2.4 Расчет допускаемых напряжений
2.4.1 Допускаемые контактные напряжения
В соответствии с ГОСТ 21354-75 допускаемые контактные напряжения равны
,где уHlimB – предел контактной выносливости поверхности зубьев, соответствующий базовому числу циклов перемены напряжений, Н/мм2;
KHL – коэффициент долговечности;
SH – коэффициент безопасности (для зубчатых колес с однородной структурой материала (улучшение) SH = 1.1).
При способе термической обработки, как улучшение, для сталей 45 и 40Х предел контактной выносливости поверхности зубьев