Курсовая работа: Расчет привода ленточного конвейера

Рисунок 3. Эскиз шкива для клиноременной передачи

3. ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Виды разрушения зубьев.

Решающее значение на работоспособность зубьев оказывают 2 вида напряжений, контактные и изгибные напряжения.

Поломка звеньев. Чаще носит усталостный характер и возникает под действием подменных изгибных напряжений. Она является особо опасным видом напряжений. Напряжения при изгибе превысившие предел выносливости вызывают микротрещины, которые возникают в зоне максимальной концентрации напряжений.

Выкрашивание. Возникает под действием переменных контактных напряжений. Большое значение имеет смазка.

Амброзивный износ зубьев. Происходит в передачах недостаточно защищенных от загрязнения амброзивными веществами.

Отслаивание поверхностных слоев наблюдается в тех случаях, когда под упрочненным поверхностным слоем контактные напряжения максимально велики.

Заедания зубьев высокоскоростных передач.

Расчет конической прямозубой передачи

3.1 Выбор материала

Шестерня Сталь 45  У

Колесо Сталь 45  H

3.2 Выбор допускаемых напряжений

Допускаемое напряжение при расчете зубьев на усталостную контактную прочность:

Для шестерни

 МПа

=1.1 - коэффициент запаса прочности

Для колеса

 МПа

 МПа

 МПа

Берем меньшее значение  МПа

Допускаемое напряжение при расчете зубьев на усталостную изгибную прочность:

Для шестерни

 МПа

=

=1.5,

 МПа

Для колеса

 МПа

=1.5

 МПа

Берем меньшее значение  МПа

4. РАСЧЕТ КОНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ

электродвигатель вал привод редуктор

4.1 Исходные данные:

4.2 Углы делительных конусов

4.3 Внешний делительный диаметр колеса

 мм

4.4 Внешнее конусное расстояние

 мм

4.5 Среднее конусное расстояние в=45 (по таблице 1.8)

 мм

4.6 Внешний окружной модуль

 мм

Принимаем ;

4.7 Средний модуль

 мм

4.8 Делительный диаметр шестерни

Средний:  мм

Внешний:  мм

4.9 Внешний диаметр окружности вершин зубьев

Шестерни:  мм

Колеса:  мм

4.10 Внешний диаметр окружности впадин зубьев

Шестерни:  мм

Колеса:  мм

4.11 Окружная скорость зубчатых колес

 м/c

4.12 Угол головки зуба

4.13 Угол ножки зуба

4.14 Углы конусов вершин зубьев (углы обточки)

Шестерни:

Колеса:

4.15 Окружная сила на шестерне и колесе

 кH

4.16 Осевая сила на шестерне, радиальная сила на колесе

 H

4.17 Радиальная сила на шестерне, осевая сила на колесе

 H

4.18 Расчетное контактное напряжение (проверочный расчет), МПа

МПа

4.19 Расчет напряжения изгиба (проверочный расчет), МПа

Для шестерни:

 определяем по табл.1.6 для шестерни и колеса по эквивалентному числу их зубьев

Для колеса:

Выбор стандартного редуктора

Конический редуктор

Тип редуктора k-200

Рисунок 4. Эскиз конического одноступенчатого редуктора типа К-200

5. ВАЛЫ

На валах устанавливают вращающие детали: зубчатые колеса, шкивы, звездочки и т.д. Вал передает вращающий момент и поддерживает сидящие на нем детали, поэтому работает на кручение и изгиб. Валы должны быть прочными, жесткими, упругими и хорошо обрабатываться. Их изготовляют из углеродистых и легированных сталей. Валы при работе испытывают циклически изменяющиеся напряжения. Основными критериями работоспособности валов является усталостная прочность, жесткость и виброустойчивость. Прочность – способность детали сопротивляться разрушению (при хрупких материалах, например чугун) или возникновению пластичных деформаций (при пластичных материалах, например сталь) под действием приложенных к ней нагрузок. Жесткость – способность детали сопротивляться изменению ее размеров и формы под действием нагрузки.

Недостаточная изгибная жесткость валов нарушает надежную работу передач и приводит к снижению работоспособности механизма. Виброустойчивость - способность детали или конструкции работать в заданном диапазоне режимов без недопускаемых колебаний. Вибрация валов снижает качество работы механизма, создает шум, уменьшает долговечность подшипников и передач.

Расчет валов

5.1 Компоновка валов.

Рисунок 5. Предварительная компоновка валов.

мм

мм

мм

мм

 мм

 мм

в=45 мм

шкив

муфта

Рисунок 6. Пространственная система сил.

Рисунок 7. Схема вала, с указанием приложенных нагрузок.

Fb=673 H

Ft1=4100 H

Fa1=362 H

Fr1=1451 H

Вертикальная плоскость. Определяем реакции опор:

 H

 H

Проверка:

0 = 0 - проверка сошлась

M3=Ra*l2=2740*33=90.4 Н*м

M2=0

M4=0

Горизонтальная плоскость. Определяем реакции опор:

 H

H

Проверка:

0=0- проверка сошлась

М1=0 Нм

M2=-Fв*l1=-47.1 Нм

M3=-Fb*(l1+l2)+Ral2=22.5 Нм

M4=-Fa1*d/2=-9.5 Нм

Суммарные реакции опор определяем:

 H

 H

Строим эпюру суммарных изгибающих моментов:

M1=0 Нм

M2=47.1 Нм

M3=93,2 Нм

M4=9,5 Нм

Строим эпюру крутящих моментов:

 H*м

Строим эпюру эквивалентных моментов:

 H*м

 H*м

 H*м

Определяем диаметры вала в сечениях:

 Сталь 45  МПа

 МПа

 мм;  мм

 мм;  мм

 мм;  мм

 мм  мм

Рисунок 8. Конструкция быстроходного вала.

6. МУФТЫ

Муфты – это устройства, служащие для соединения соостных деталей, например труб, валов, стержней и т.д. В курсе деталей машин рассматриваются муфты, соединяющие концы валов и служащие для передачи вращающего момента от одного вала к другому без изменения его величины и направления. Наряду с основным назначением муфт – передавать вращающий момент – муфты отдельных типов могут выполнять и другие функции (компенсировать погрешности изготовления и монтажа валов, обеспечить соединение и разъединение валов во время работы механизма, передавать вращающий момент только в одном направлении и т.д.

6.1 Выбор муфты по расчетному вращаемому моменту.

Т - действующий момент, K –коэффициент режима работы

При спокойной нагрузке k=1…1.2

При вибрационной нагрузке k=1.5…2

При сильных толчках k=2…2.5

 - номинальный крутящий момент для муфты

 H*м

 H∙м < Tн

d2ред= 30 мм, Тн=400 Н∙м

Муфта, компенсирующая кулачково-дисковая 400-40-3 УЗ ГОСТ 20720-93

Рисунок 9. Эскиз муфты, компенсирующей кулачково-дисковой.

7. ШПОНКИ

Шпоночные соединения представляют собой шпонку, входящую в продольные пазы вала и ступицы, вращающейся детали (шкива, звездочки, зубчатого или червячного колеса полумуфты). Она служит для передачи вращающего момента от вала к ступице, вращающейся детали или наоборот.

Достоинства: простота конструкции и низкая стоимость, легкость монтажа и демонтажа.

Недостаток: шпоночные пазы ослабляют вал и ступицу детали, насаживаемой на вал.

Шпоночные соединения бывают: ненапряженные и напряженные. Ненапряженные с помощью призматических и сегментных шпонок. Напряженные с помощью клиновых и тангенциальных шпонок. Выбираем призматические шпонки, так как они представляют собой стержни прямоугольного сечения.

7.1 Проверяем шпонку на смятие.

 - глубина паза на валу;

 - высота шпонки;

 - толщина.

 МПа

;  Н*м; мм; ;

 МПа

lшп=26 мм

Рисунок 10. Конструкция призматической шпонки с двумя скругленными торцами.

Рисунок 11. Соединение вала и ступицы детали с помощью призматической шпонки

9.  ПОДШИПНИКИ

10.   

Опоры валов и вращающихся осей называют подшипниками. Они воспринимают нагрузки, приложенные к валу или оси, и передают их на корпус машины. В зависимости от направления воспринимаемой нагрузки подшипники бывают:

1)  радиальные, воспринимающие в основном радиальные нагрузки, перпендикулярные оси цапфы;

2)  радиально-упорные, воспринимающие радиальные и осевые нагрузки;

3)  упорные, воспринимающие осевые нагрузки.

В зависимости от вида трения подшипники делятся на подшипники скольжения и подшипники качения.

8.1 Выбор подшипника

- принимается радиально шариковый подшипник 306

8.1 Выписываем динамическую грузоподъемность

 H

 H

8.2 По условиям эксплуатации подшипников принимаем:

коэффициент вращения

коэффициент безопасности

температурный коэффициент(при )

коэффициент надежности

8.3 Определяем соотношение

и находим путем линейной интерполяции значение e

8.4 Принимаем  

8.5 Вычисляем эквивалентную динамическую нагрузку:

 H

8.6 Определяем долговечность наиболее нагруженного подшипника:

ч

Рисунок 12. Эскиз шарикового радиального однорядного подшипника

Шариковые однорядные подшипники не требуют высокой точности в установке, обладают наименьшим коэффициентом трения и наиболее приспособлены для высоких частот вращения. Они самые дешевые и просты в эксплуатации.

9. РЕДУКТОР

Выбираем редуктор конический одноступенчатый типа K-200

Рисунок 13. Редуктор конический одноступенчатый типа К-200

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.  A.C.Сметанин, Н.И.Дундин, Н.Н.Костылева. Энергетические и кинематические расчеты привода: Задания и методические указания к курсовому проектированию. Архангельск: РИО АЛТИ,1990.-32c.

2.  Е.А.Богданов, Е.О.Орленко, А.С.Сметанин. Расчет и конструирование механических передач с гибкой связью: Методические указания и справочные материалы к курсовому и дипломному проектированию.-2-е изд.,перер. и доп.-Архангельск:Изд-во Арханг.гос.техн.ун-та,2004.-73c.

3.  Г.Ф.Прокофьев, Н.И.Дундин, Н.Ю.Микловцик. Зубчатые и червячные передачи: Учебное пособие. Архангельск:Изд-во Арханг.гос.техн.ун-та,2002.-116c.

4.  Г.Ф.Прокофьев, Н.И.Дундин, Н.Ю.Микловцик. Валы и оси. Муфты. Шпоночные и шлицевые соединения: Учебное пособие. Архангельск:Изд-во Арханг.гос.техн.ун-та,2003.-104c.

5.  Г.Ф.Прокофьев, Н.И.Дундин, Н.Ю.Микловцик. Подшипники. Смазка и смазочные соединения.Уплотнения: Учебное пособие. Архангельск:Изд-во Арханг.гос.техн.ун-та,2004.-140c.