Курсовая работа: Проект ленточного конвейера

Введение

Согласно заданию требуется разработать привод ленточного конвейера, состоящий из электродвигателя, червячного редуктора.

Требуется выбрать электродвигатель, рассчитать зубчатые и червячную передачи, спроектировать и проверить пригодность шпоночных соединений, подшипников, разработать общий вид редуктора, разработать рабочие чертежи деталей.

Электродвигатель выбирается исходя из потребной мощности и частоты вращения. Зубчатая передача рассчитывается по условиям контактной выносливости зубьев, проверяется на статическую прочность. 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. Пригодность подшипников оценивается долговечностью по динамической грузоподъёмности. Типовой размер муфты определяется исходя из передаваемого момента, частоты вращения соединяемых валов и условий эксплуатации.

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 расчёт привода

1.1 Схема привода

Рисунок 1. Схема привода и график нагрузки

На схеме обозначены:

1-электородвигатель,

2-муфта,

3-редуктор,

4-муфта,

5-барабан. Движение от электродвигателя через муфту передается на входной вал редуктора, далее, через цилиндрическую косозубую передачу 1-2 на промежуточный вал 2-3 редуктора и, затем, через червячную передачу 3-4 на выходной вал 4 редуктора, затем через муфту на приводной барабан.

1.2 Выбор электродвигателя

Определение требуемой мощности электродвигателя

Рэд = Рвых / hобщ ,

где Рвых - общая мощность на выходе, кВт.

hобщ - общий КПД привода;

hобщ= h3×hч×h4п×hм ,

где hз - КПД зубчатой передачи 1-2;

hч - КПД червячной передачи 3-4;

hп - КПД пар подшипников;

hм - КПД муфты

hобщ = 0,89 ×0,94×0.98 ×0,99= 0,81

Рвых = Ft × V, где Ft - окружное усилие на барабане, кН ;

V - скорость ленты конвейера, м/с;

Рвых = 3650∙0,9 = 3285Вт = 3,285 кВт;

Рэд = ,

Определение требуемой частоты вращения вала

nэ.тр = nвых×i12×i34

где, i12 -передаточное отношение передачи 1-2

i34 - передаточное отношение передачи 3-4

nвых - требуемая частота вращения на выходе привода

nэ.тр= 28,648·3·18=1546,9 об/мин.

nвых = ,

где Dб - диаметр барабана;

nвых = об/мин

nэ.тр= 34,4*28*2,95=2841,4 об/ми

1.3 Уточнение передаточных отношений

Общее передаточное отношение равно: iобщ = nэд / nвых

где, nэд- асинхронная частота вращения электродвигателя;

nвых- число оборотов выходного вала;

iобщ=

i34 = iобщ / i12 = 82,84 / 28= 2,95

2. Кинематический и силовой расчёт

2.1 Определение мощностей на валах

P1= Pэд ×hм Р1 = 4,056·0,98·= 3,966 кВт

Р23 = Р1 ×hч ×hп Р23 = 3,966 × 0,89 × 0,99 = 3,529 кВт

Р = Р23*×hц Р =3,529*0,94 = 3,318 кВт

Рб = Рв × hп Рб = 3,318 × 0,99 = 3,285кВт

где Р1, Р23, Рв, Рб - мощности на соответствующих валах.

2.2 Частота вращения валов привода

n1 = nэд n1 = 2850 об/мин

n23 = n1/i12 n23 = 2850/ 28 = 101,78 об/мин

n45 = n23/i34 n45 = 101,78/ 2,95 = 34,5 об/мин

2.3 Скорость вращения валов

w i= π×ni / 30

w1 = 3,14× 2850 / 30 = 298,3 рад/с

w23 = 3,14× 101,78 / 30 = 10,65 рад/с

w45 = 3,14× 34, 5 / 30 = 3,611 рад/с

где, i - индекс вала согласно принятому обозначению.

2.4 Крутящие моменты на валах

Тi = Рi×103/wi

Т1 = 4,056×103 / 298,3 = 13,29 Н×м,

Т23 = 3,529×103 / 10,65 = 331,36 Н×м

Т45 = 3,285×103 / 3,611 = 917,1 Н×м

Таблица 2.1

Результаты кинематического и силового расчёта:

Вал	Передат. отношение	Р кВт	n об/мин	w рад/с	Т Н × м
1	i12 =28	P1 = 3,966	n1 = 2850	w1 = 298,3	T1 = 13,29
2 - 3	i12 =28	P23 = 3,529	n23 =101,78	w23 = 10,65	T23 = 331,36
2 - 3	i34 = 2,95	P23 = 3,529	n23 =101,78	w23 = 10,65	T23 = 331,36
4 - 5	i34 = 2,95	P45 = 3,318	n45 = 34, 5	w45 = 3,611	T45 = 917,1

3. Расчёт зубчатых передач

3.1 Схема передачи; цель расчёта

Рисунок 3.1 Зубчатые передачи

Цель расчёта:

1) Выбор материала зубчатых колёс

2) Определение основных параметров и размеров зубчатых венцов

3) Назначение степени точности зубчатых колёс

3.2 Критерий работоспособности и расчёта передачи

Зубчатые передачи выходят из строя в основном по причине:

- Усталостного выкрашивания рабочих поверхностей зубьев

- По причине усталостной поломки зуба

- Возможны статические поломки

Если передача закрытая (работает в редукторе), с не очень высокой твёрдостью рабочих поверхностей зубьев HRC < 45 HRC, то наиболее вероятной причиной выхода передачи из строя будет усталостное выкрашивание рабочих поверхностей зубьев, и основной (проектный) расчёт следует вести из условия ограничения контактных напряжений.

sН < [sН]

А если передача открытая или закрытая, но с высокой твёрдостью рабочих поверхностей зубьев HRC > 55, то наиболее вероятной причиной выхода из строя следует считать усталостную поломку зубьев, и основной (проектный) расчёт следует вести из условия ограничения напряжений у ножки зуба (изгибных напряжений).

sF < [sF]

Во всех случаях необходима проверка на статическую прочность.

3.3 Выбор материалов зубчатых колёс

Таблица 3.1

Звено	Марка	Dзаг, мм	ТО	Твёрдость		sт, МПа
Звено	Марка	Dзаг, мм	ТО	Сердцевина	пов-сть	sт, МПа
Шестерня	Сталь 40Х	до 125	Улучшение + ТВЧ	269..302	269..302	640
Колесо	Сталь 45	до 125	Улучшение	235..262	235..262	540

3.4 Определение допускаемых контактных напряжений для обеих передач

Допускаемые контактные напряжения определим отдельно для шестерни и для колеса.

где - допускаемое контактное напряжение;

, МПа - предел контактной выносливости;

- коэффициент запаса прочности;

- коэффициенты долговечности, влияния шероховатости, влияния окружной скорости.

Предел контактной выносливости определим по эмпирической формуле в зависимости от твердости материала и способа химико-термической обработки. В данном случае: