ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ, СИЛОВЫХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЗМОВ ПРИВОДА

Федеральное агентство по образованию

Санкт – Петербургский государственный лесотехнический университет

                            Кафедра  механики

                            Дисциплина «ДЕТАЛИ МАШИН»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему: РАСЧЁТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИВОДА КОНВЕЙЕРА

ленточного

 (Пояснительная записка)

 

(№ зачётной книжки)

Институт___________________          Студент_____________________

Специальность________________

Курс              Группа                               Руководитель_________________

Дата защиты "___"____________     

Оценка_____________________________   

 

Санкт – Петербург 2018

 

 

                                      ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

Спроектировать электромеханический привод ленточного конвейера, включающего электродвигатель, клиноременную передачу, двухступенчатый цилиндрический редуктор и соединительную муфту. Приводной (рабочий) вал конвейера смонтирован на двух опорах симметричных относительно приводного барабана.

 

 

 

Рис.1. Структурная и кинематическая схема привода:

1 – электродвигатель, 2 – клиноременная передача, 3 – редуктор, 4 – муфта, 5 – приводной барабан конвейера.

 

Данные для расчетов:

Тяговое усилие на барабане, кН	Ft	4,8
Скорость ленты конвейера, м/с	v	0,5
Диаметр приводного барабана, м	D б	0,45
Число пар полюсов электродвигателя	p	3
Режим работы привода
Срок службы привода, ч.	Lh	13000

 

 

Институт________________    Студент _____________________

Курс______ Группа_______   Руководитель _________________

Выдано _________________   Срок сдачи ____________________

 

 

                                       ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение......................................................................................... 8

1. Расчётная схема привода.................................................................. 9

2. Определение требуемой мощности электродвигателя, выбор электродвигателя                                                                                                        10

3. Определение кинематических, силовых и энергетических параметров механизмов привода.............................................................................................. 11

4. Выбор редуктора.............................................................................. 12

5. Расчёт клиноременной передачи...................................................... 13

6. Выбор цепной муфты ...................................................................... 18

7. Разработка конструкции вала приводного барабана конвейера.... 19

8. Выбор подшипников вала приводного барабана........................... 24

9. Расчёт соединения вал – ступица...................................................... 25

Выводы по работе.................................................................... 26

Библиографический список............................................................... 26

 

ВВЕДЕНИЕ

Ленточные конвейеры относятся к транспортирующим машинам с гибким тяговым органом. Они используются для перемещения опилок, щепы, стружки, пылящих и штучных грузов, а также других мелкогаба­ритных материалов и изделий. Устанавливаются ленточные конвейеры, в основном, внутри производственных цехов.

Курсовой проект на тему «Расчёт и проектирование привода ленточ­ного конвейера» выполняется по дисциплине «Механика» и включает ки­нематические, силовые, энергетические и прочностные расчёты, проекти­рование и выбор основных узлов привода ленточного конвейера.

В пояснительной записке приводится последовательность кинемати­ческих, силовых и энергетических расчётов привода с выбором типа и раз­меров стандартных агрегатов: электродвигателя, редуктора, а также расчёт дополнительной клиноремённой передачи с клиновым ремнём нормально­го сечения. Выходной вал редуктора соединяется с ведущим валом с по­мощью компенсирующей цепной муфты. Выбор цепной муфты осуществ­ляется по каталогу. Регулирование скорости конвейера в процессе работы не предусмотрено. В пояснительной записке также приводится разработка конструкции вала приводного барабана, расчет соединения вал - ступица барабана, выбор и определение расчётного базового ресурса подшипников вала приводного барабана. Курсовой проект состоит из пояснительной за­писки и чертежа общего вида конвейера в двух проекциях.

Пояснительная записка по расчёту и проектированию привода лен­точного конвейера выполнена в соответствии с рекомендациями по вы­полнению курсовых проектов, представленных в методических указаниях [2] «Проектирование и расчёт приводов технологического и транспортного оборудования».

РАСЧЁТНАЯ СХЕМА ПРИВОДА

В задании на курсовой проект предусматривается проектирование и расчёт электромеханического привода ленточного конвейера, включающе­го электродвигатель, клиноременную передачу, двухступенчатый цилинд­рический редуктор и соединительную муфту. Приводной (рабочий) вал конвейера смонтирован на двух опорах, симметричных относительно при­водного барабана. Блок – схема для расчёта электромеханического привода конвейера с обозначениями рассчитываемых параметров приведена на рис.1.

Рис. 1. Блок – схема электромеханического привода

Обозначения на блок-схеме:1 – электродвигатель, 2 – клиноремен-ная передача, 3 – редуктор, 4 – муфта, 5 – приводной барабан ленточного конвейера.

п, w– кинематические параметры валов: частота вращения и угловая скорость соответственно;

Р, Т – энергетические и силовые параметры валов: мощность и вращающий момент соответственно;

эл – вал электродвигателя;

клр – вал клиноременной передачи;

вх – входной вал редуктора;

вых – выходной вал редуктора;

б – приводной вал барабана.

F_t    – тяговое усилие на барабане;

υ – скорость ленты конвейера.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБУЕМОЙ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Мощность на валу приводного барабана, затрачиваемая при работе конвейера, кВт

                         P_б = F_t ·υ = 4,8 • 0,5= 2,4;кВт
где  F_t  –  тяговое усилие на барабане,  кН;                                                  

   υ  –  скорость ленты конвейера, м/с.

Определим значение общего коэффициента полезного действия (КПД) привода конвейера

ƞ_общ = ƞ_клр · ƞ_ред · ƞ_муф· ƞ_б  = 0,95 · 0,93 · 0,97 · 0,98 = 0,84

КПД клиноремённой передачи принимаем ƞ_клр = 0,95;

КПД редуктора принимаем ƞ_ред = 0,93;

КПД цепной муфты принимаем ƞ_муф = 0,97;

КПД барабана принимаем ƞ_б = 0,98.

Определим значение расчётной мощности электродвигателя, кВт

Р_тр.эл = Р_б / ƞ_общ =2,4/0,84=2,86

Определим значение синхронной частоты вращения вала элек­тродвигателя, об/мин

 

       где:  f – частота переменного тока, равная 50 Гц;

             р – число пар полюсов.

 По условию задания р =3.

     Выбор электродвигателя из каталога осуществляется по значениям синхронной частоты вращения вала электродвигателя n_c и расчетной мощ­ности электродвигателя Р_тр.эл на основании выполнения условия Р_эл ≥ Р_тр.эл. При выборе электродвигателя по условию Р_эл ≤ Р_тр.эл перегрузка по мощно­сти не должна превышать 5 %.

Исходя из вышеприведённых расчётов принимаем по табл. П1, П [3] следующие параметры двигателя серии АИР:

тип двигателя АИР 112 МА6;

мощность Р_эл  =3кВт;

число оборотов n_эл  =950 об/мин;

диаметр посадочного участка вала электродвигателя d₁ = 32мм;

длина посадочного участка вала электродвигателя l₁ = 80мм;

расстояние между осями болтов для крепления двигателя к натяжному
устройству b₁₀ = 190мм;

ширина опорной поверхности лапок двигателя при креплении к раме

b_о = b₁₀+ 5 d₁₀ =190+5•12=250мм.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ, СИЛОВЫХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЗМОВ ПРИВОДА

Частота вращения приводного барабана, об/мин

где υ– скорость ленты конвейера из задания, м/с;

D_б – диаметр приводного барабана конвейера из задания, м.

Определим общее передаточное отношение привода конвейера и произведем его разбивку по ступеням механических передач.

i_пр= n_эл/ n_б =950/23,9=39,75

i_пр= u_пр

Привод включает два передаточных механизма: клиноременную пе­редачу и зубчатый редуктор. Предварительно примем передаточное число клиноременной передачи u_клр = 2, тогда передаточное число редуктора будет равно

u_ред = u_пр/ u_клр =39,75/2=19,88

Стандартное передаточное число двухступенчатого редуктора принимаем из номинального ряда передаточных чисел по табл. П5 [3]:

u_ред.ст. = 20,0

Приняв u_ред. = u_ред.ст., уточним значение передаточного числа клино­ременной передачи.

u_клр = u_пр/ u_ред.ст =39,5/20=1,98

Определим значения мощности на валах привода конвейера. Мощность на валу двигателя, кВт

Р₁ = Р_тр.эл =2,86

Мощность на входном валу редуктора, кВт

Р_вх = Р_тр.эл·ƞ_клр =2,86•0,95=2,72

Мощность на выходном валу редуктора, кВт

Р_вых = Р_вх·ƞ_ред =2,72•0,93=2,53

Мощность на валу приводного барабана, кВт

Р_б = Р_вых·ƞ_муф·ƞ_б =2,53•0,97•23,9=58,66

Определим значения частоты вращения валов привода конвейера.     

Частота вращения вала электродвигателя, об/мин

n₁ = n_эл =950

Частота вращения входного вала редуктора, об/мин

n_вх = n_эл / u_клр =950/1,98=479,80

Частота вращения выходного вала редуктора, об/мин

n_вых = n_б = n_вх / u_ред.ст =479,80/20,0=23,99

 

Определим значения вращающих моментов на валах привода. Вращающий момент на валу электродвигателя, Н·м

Т₁ = Т_эл. = 9550 · P_тр.эл / n_эл =9550•2,86/950=28,75

Вращающий момент на входном валу редуктора, Н·м

Т_вх = Т₁ · u_клр · ƞ_клр =28,75•1,98•0,95=54,08

Вращающий момент на выходном валу редуктора, Н·м

Т_вых = Т_вх · u_ред · ƞ_ред =54,08•19,88•0,93=999,85

Вращающий момент на валу приводного барабана, Н·м

Т_б = Т_вых · ƞ_муф · ƞ_б =999,85•0,97•0,98=950,46

4. ВЫБОР РЕДУКТОРА

Выбор редуктора осуществляется последовательно, начиная с наи­меньшего типо-размера редуктора. Редуктор выбирается из каталога по ве­личине номинального вращающего момента на выходном валу Т_ном и но­минального передаточного числа u_ред.ст. (табл. П5 [3]) при выполнении ус­ловия T_вых ≤ T_ном.

Согласно кинематическим расчётам (см. выше), принятое номиналь-
ное передаточное число редуктора u_ред.ст =20. Вращающий момент на выходном валу редуктора Т_вых. =999,85 Н·м.

Согласно техническим характеристикам цилиндрических двухсту­пенчатых горизонтальных редукторов типа Ц2У, выбираем редуктор
Ц2У -160 с номинальным вращающим моментом на выходном валу T_ном..=1000Н·м , что больше T_вых =999,85Н·м (табл. П5 [3]).

Для выбранного редуктора из табл. П6 [3] выписываем габаритные и присоединительные размеры, мм:

• межосевое расстояние быстроходной ступени............... a_wБ =100;

• межосевое расстояние тихоходной ступени................... a_wТ =160;

• длина корпуса редуктора .............................................. L₃ =545;

• ширина корпуса редуктора............................................ В₁ =206;

• ширина редуктора с выступающими концами валов

• быстроходного (входного)............................................. L₁ = 170;

• тихоходного (выходного)............................................... L₂ = 224;

• расстояние по длине редуктора от края корпуса

до оси выходного вала.................................................... L₄ = 195;

• расстояние по длине редуктора между осями болтов

крепления редуктора к раме........................................... А = 425;

• расстояние по ширине редуктора между осями болтов

крепления редуктора к раме........................................... А₁ = 140;

• диаметр входного вала редуктора ............................... d₁  = 25;

• диаметр выходного вала редуктора............................... d₂ = 55;

• высота корпуса редуктора............................................. H₁ = 335.

• l(мал)1=42

5. Расчет клиноременной передачи

Рис. 2. Схема клиноременной передачи

Исходные данные для расчёта клиноременной передачи (рис.2):

T_{1 клр} = Т_эл = 9550Н·м, n_{1 клр} = n_эл =950об/мин, u_клр =1,98.

Расчёт клиноременной передачи проводим для клиновых ремней нормального сечения.

Выбираем тип сечения ремня.

В соответствии со значением вращающего момента на входном валу ременной передачи Т₁=28,75Н·м по табл. П18[3] выбираем тип сечения ремня А.

Если значение Т₁ соответствует двум типам ремня, следует вы­бирать большее значение сечения.

Определяем расчётный диаметр ведущего шкива, мм

d₁* = (30 …40)

Принимаем из нормализованного ряда диаметров (табл. П16 [3]) диаметр ведущего (меньшего) шкива d₁ =112мм.

Диаметры в скобках выбирать не рекомендуется.

Расчётный диаметр ведомого шкива, мм

d₂* = d₁ · u_клр =112•1,98=221,80

Принимаем из нормализованного ряда диаметров (табл. П16 [3]) диаметр ведомого шкива d₂ =224мм. Можно выбирать диаметры в скоб­ках.

Фактическое передаточное число ременной передачи с учётом проскальзывания ремня определяем в соответствии с зависимостью:

u_клр^факт =

гдеɛ – коэффициент упругого проскальзывания ремня, ɛ = 0,01... 0,02.

Расхождение фактического передаточного числа и ранее принятого при условии ∆u_клр ≤ 4% не требует в дальнейшем уточнения значений скоростей.

∆u_клр = ( ) · 100% =2,02-1,98/1,98=0,04/1,98=02,02

Межосевое расстояние клиноременной передачи принимается в со­ответствии с рекомендуемым диапазоном, мм:

0,6(d₁ + d₂) ≤ а ≤ l,5(d₁ + d₂)

Первоначально принимаем значение межосевого расстояния, мм:

а = 0,7 (d₁ + d₂) =0,7(25+55)=56

Предварительно принятое значение межосевого расстояния должно отвечать конструктивным условиям компоновки привода. В фор­мулу подставляются значения величин со страниц 10 и 12 данной поясни­тельной записки, мм:

а ≥ b₀/2 + 150 + (L₃ – L₄ – a_wT – a_wБ) =365

 

Принимаем большее значение а, мм,  а^* = 365

Определяем значение расчётной длины ремня, мм

 

L_p^* = 2 а^* + 0,5 π (d₁ + d₂) + (d ₂ – d ₁)² /4a^* =855,62

 

 

Некоторые слагаемые формулы рассчитываются предварительно:

X = 0,5 π ( d ₁ + d ₂ ) =1,57•80=125,6

У = 0,25 ( d ₂ – d ₁ )² = 0,25•60=225

В соответствии со стандартным рядом длин клиновых ремней при­нимаем (табл. П17 [3]) значение расчётной длины ремня вне зависимости от типа сечения, мм: L_p = 900

Уточняем значение межосевого расстояния ременной передачи, в связи с принятым значением длины ремня из номинального ряда длин, мм:

 

 

Проверка ремня на долговечность проводится по условию допус­каемого числа пробегов ремня, 1/с:

ν = υ / L_р =1242,92/855,62< [ν],

где υ  –  скорость ремня,м/с.

 

                      υ = π d ₁ n ₁ / 60 =3,14•0,12•950/60=6,02

 

[v] – допускаемая частота пробега ремня в секунду.

Для клиновых ремней [v] = 15; 1/с.

Если условие ν < [ν] не соблюдается, необходимо увеличить L_p и со­ответственно а.

 Условие соблюдается: ν = 6,69 < [ν] 1/с.

 

Определяем угол охвата ремнём меньшего шкива, °:

α₁ =180° – 57° (  ) = 180°-57°(55-25)/56=149,46°

что больше рекомендуемого α ≥ 120° для клиноременных передач.

Условие выполняется.

Если условие не выполняется, следует увели­чить ранее принятые значения межосевого расстояния а и длины ремня L_p.

     Определим значение расчётной допускаемой мощности, переда­ваемой одним ремнём сечения А, с учётом действительных условий экс­­плуатации передачи, кВт:

P_расч= P₀ · С_α · C_L / C_P =1,1•0,92•1/1=1,01

где: P₀ – номинальная мощность, передаваемая одним ремнём, кВт;
табл. 19 [4]. P₀ =1,1

 С_α –  коэффициент, учитывающий действитель­ный угол охвата ремнём меньшего шкива. Из табл. П20 [3] С_α = 0,92

C_L – коэффициент длины ремня. Из табл. П20 [3] в зависимости от отношения L_p / L₀ = __________ =____→ C_L = 1

Здесь L_p – расчётная длина ремня, принятая раньше ( стр.14 записки),  L₀ – базовая  длина ремня, принимает­ся из табл. П19 [2] значение в скобках в столбике обозначения сечения ремня.

В соответствии с условием задания – режим работы ленточного кон­вейера легкий, число смен работы принимаем равное 2. В этом случае ко­эффициент, учитывающий режим работы конвейера, С_р = 1,1.

Ориентировочное значение числа ремней в комплекте:

Z '= Р₁ / Р_расч  = 2,68/1,01=3

Число ремней с учётом неравномерного распределения нагрузки ме­жду ремнями:

Z '= Р₁ / (Р_расч  · С_Z)=2,68/(1,01•0,95)=3

 

где С_Z   –  коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между ремнями. Принимается из табл. П20 [2] С_Z =0,95

Окончательно принимаем, округляя в большую сторону число ремней Z =3.

Усилие предварительного натяжения одного ремня сечения А, Н:

F₀ =  +q · υ ² =780•2,68•1/(6,02•1•3•0,92)+0,105•6,02(2)=

=129,6

 

где q – масса одного метра длины ремня, кг/м. Принимается из таблицы

Тип сечения ремня	Z	А	в	С	D	Е
q	0,06	0,105	0,18	0,3	0,62	0,92

Для ремня сечения А q =0,105

Радиальная нагрузка на вал от натяжения ремней, Н:

 

F_r = 2 F₀ · Z · sin α₁/ 2 =2•129,6•3•0,25=194,4

---

Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 2001; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!