Проектирование привода ленточного конвейера

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИВОДА  ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА.

Пояснительная записка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Задание на курсовое проектирование. 4

1.1 Определение  недостающих геометрических размеров  исполнительного механизма. 5

1.2 Определение  потребной мощности и выбор  электродвигателя. 5

1.3 Таблица  исходных данных. 7

1.4 Выбор редуктора 8

2 Конструирование  и расчет исполнительного механизма. 11

2.1 Составление  схемы, определение опорных точек  и предварительных размеров. 11

2.3 Определение  диаметра буртика подшипника, разработка  посадочного места под ступицу. 13

3 Конструирование  подшипникового узла. 14

3.1 Подбор  корпуса подшипника. 14

3.2 Торцевая  крышка с отверстием. 14

3.3 Подбор  глухой крышки. 15

3.4 Подбор  манжетных уплотнителей. 16

3.5 Подбор  концевых шайб. 17

4 Подбор муфт 18

4.1 Подбор  цепной муфты 18

4.2 Определение  силы на вал рабочего органа  из-за смещения валов, соединенных  муфтой. 19

5 Проектирование  барабана 20

5.1 Определение  силы на приводной барабан  со стороны тяговой ленты 20

5.2 Выбор тяговой  ленты: 20

5.3 Конструирование  приводного барабана. 21

 

6 Расчет вала. 22

6.1 Расчет  вала на статическую прочность. 22

6.2 Расчет  вала на усталостную прочность 23

7 Расчет подшипников  вала по динамической грузоподъемности. 26

8 Расчет шпонок 28

8.1 Расчет  шпонок на смятие. 28

8.2 Расчет  шпонок на срез. 28

9 Расчет болтов 29

10 Конструирование  рамы. 30

Библиографический список. 31

 

 

 

Задание на курсовое проектирование.

Курсовой проект по основам  проектирования деталей машин

Шифр КП.Д3.09.04.08

 

Студент: Клычникова А.Н.

Произвести расчет привода  ленточного конвейера

 

Срок службы - 5 лет

К  = 0,8; К  = 0,6.

1. Окружное усилие на  барабане,  Ft, кН                                         2

2. Скорость цепи конвеера, V, м/с                                                    2

3. Диаметр барабана Dб  , мм                                                              315

4. Ширина барабана В,  мм                                                                 400

5. Высота установки ведущего  вала, Н, мм                                       350

6. α, рад                                                                                                   3,8

Разработать

Привод ленточного конвейера

 

Задание получил  ___________  разработчик: Клычникова А.Н._____

Руководитель разработки  Казаков А.Ю._________________________   

 

 

 

1 Предварительный расчет привода.

Цель предварительного расчета  заключается в составлении и  уточнении кинематической схемы  установки, выборе основных элементов  привода и проведении его кинематического  и силового анализа.

1.1 Определение недостающих геометрических размеров исполнительного механизма.

 На этапе предварительного  расчета определяем недостающие  размеры, которые будут необходимы  для выполнения чертежа вала  исполнительного механизма. В  данном случае исполнительным  механизмом является барабан.  Недостающий размер - ширина барабана:

 Вб = В + (50...100) мм. Вб = 400 + 100 = 500 мм.

1.2 Определение потребной  мощности и выбор электродвигателя.

Номинальный вращающий момент на валу ИМ: Т = Ft

T = 2= 0,315кНм;

Эквивалентный вращающий  момент: Т_Е = Т

T_Е = Т = 0,218 кНм;

Угловая скорость вращения вала ИМ:

ω=   =    = 12,7 рад/с;

 

Общий КПД привода: η₀ = η₁ · η₂ · η_3… η_n = η_р · η_ч · η³_пп · η_м = 0,95 · 0,8 · 0,99³ · 0,98 = 0,723;

Расчетная мощность двигателя: Р_р =  

Р_р = = 3,84 кВт.

 

Мощность расчетная номинальная:

Р_рн = ₌ = 5,53 кВт;

Частота вращения вала ИМ: n_ИМ = = = 127 об/мин;

Для однозначного выбора электродвигателя необходимо также знать расчетную  частоту вращения вала электродвигателя или возможный диапазон её изменения.

Общее передаточное число  определяется как произведение передаточных чисел отдельных передач, входящих в схему:

U_0min = 2 · 8 = 16;  U_0max = 4 · 80 = 320;

Диапазон изменения частоты  вращения вала двигателя:

n _min = n_им · U_0min;  n_max = n_им · U_0max;  

n _min = 127· 16 = 2032 об/мин;  n_max = 127 · 320 = 40460 об/мин;

Из таблиц характеристик  стандартных электродвигателей  единой серии 4А выбираем электродвигатель 112М2:

n_таб = 2900 об/мин    ψ_n = 2     Р = 7,5 кВт

 

Далее производим проверку двигателя на перегрузку при возможных  неблагоприятных условиях эксплуатации, когда напряжение в электросети  понижено на 10 %, а нагрузка достигает  максимального значения.

Общее передаточное отношение: U₀ = ₌ = 22,8

 

Передаточное отношение  редуктора: Uр = где Uрп – передаточное отношение ременной передачи. Для его расчета необходимо рассчитать диаметры шкифов: ведущий D1 = 1200 ³ = 132 мм ведомый D2 = 317 мм

По ГОСТу: D1 = 140 мм; D2 = 320 мм; U_рп = = 2,286

Uр = = 9,97 принимаем значение Uр =10

 

 

Отклонение:

ΔU = = = 0,0035 < 0,04

 

Проверка на перегрузку: Р_таб ≥ 0,13

 

Р_таб  ≥ 0,13 = 3,6 кВт;

 

7,5 кВт > 3,6 кВт. Двигатель  подходит.

Эскиз выбранного электродвигателя с указанием его основных характеристик:

 

 

1.3 Таблица исходных данных.

Таблица исходных данных позволяет  начать проектирование с любого элемента кинематической схемы привода. После  составления таблицы исходных данных производится проверка правильности расчетов. Должны выполнятся два равенства:  n₃ ≈ n_ИМ;  Т₃ ≈ Т.

 

 

 

N валов	ni, об/мин	Pi, кВт	Ti, Нм
1	n1 = nтаб/Uрп = 1268,75	Р1 = Ррн ηрп ηпп = 5,53 · 0,95 · 0,99 = 5,2	Т1 = 9550 P1/n1 = 39,17
2	n2  = n1/Uр = 126,88	Р2 = Р1 ηч ηпп = 5,2 · 0,8 · 0,99  = 4,12	Т2 = 9550 P2/n2 = 310,25
3	n3 = n2 = 126,88	Р3 = Р2 ηм ηпп = 4,12 · 0,98 · 0,99 = 4	Т3 = 9550 P3/n3 = 301

 

 

Проверка:

n₃ = 126,88 об/мин          n_им  = 127об/мин

Т₃  = 301 Нм                    Т = 300 Нм

1.4 Выбор редуктора

Редуктор - передача зацеплением, заключенная в геометрический корпус, предназначенная для повышения  крутящего момента и понижения  частоты вращения валов кинематической цепи от двигателя к рабочему органу. Выбираем редуктор по следующим параметрам:

а) по типу;

б) по передаточному числу;

в) по крутящему моменту  на тихоходном валу.

В данной схеме используется редуктор типа РЧУ. U_р=10. T₂ = 310,25 Hм.

Всем параметрам удовлетворяет  редуктор РЧУ-100-10.

 

 

Эскиз выбранного редуктора  и его характеристики:

 

 

 

 

Конец быстроходного вала редуктора:

Конец тихоходного вала редуктора:

 

 

 

 

2 Конструирование и расчет исполнительного механизма.

2.1 Составление схемы,  определение опорных точек и  предварительных размеров.

       Конструирование  приводного вала конвейера начинаем  с составления его схемы, на  который показываем характерные точки. Нужно сконструировать приводной вал с барабаном.

 

1 - середина конца вала;

2 - середина левого подшипника;

3 - середина левой опоры  барабана;

4 - середина правой опоры  барабана;

5 - середина правого подшипника.

Определение размера  конца вала

Диаметр конца вала равен  диаметру тихоходного вала редуктора:

d_к = d_тих = 40 мм.

 

Эскиз выбранного конца вала и его основные характеристики:

 

Подбор шпонок

Для принятого конца вала, по ГОСТу, размеры шпоночного соединения:

 

2.2 Определение диаметра вала под подшипник. Подбор подшипника.

Определяем диаметр вала в точке 2 под подшипником из условия, что на конце вала находится призматическая шпонка, которая устанавливается  на валу по посадке с натягом и  после установки не должна удаляться.  При сборке и разборке узла, подшипник  должен свободно одеваться и сниматься  через шпонку, т. е. должно выполняться  следующее условие:

d_п > d_к + 2(h – t₁); d_п > 40 + 2(8 - 5); d_п > 46.    

d_п = 50 мм .

Выбираем подшипник шариковый  радиальный сферический 1310.

2.3 Определение диаметра буртика подшипника, разработка посадочного места под ступицу.

d_бп ≥ d_п + 3r; d_бп ≥ 50 + 3 · 3; d_бп ≥ 59 мм. Выбираем d_бп = 60 мм.

Диаметр ступицы: d_ст  ≥ d_п +(2...5); d_ст = 65 мм.

 

3 Конструирование подшипникового узла.

3.1 Подбор корпуса подшипника.

Наружный диаметр подшипника 110 мм. Выбираем корпус подшипника УМ 110.

3.2 Торцевая крышка с отверстием.

Наружный диаметр подшипника 110 мм. Диаметр буртика 60 мм. Выбираем крышку типа МН 110×60.

3.3 Подбор глухой  крышки.

Выбираем высокую крышку. Так как  D = 110, то выбираем крышку  ГВ 110.

 

Эскиз выбранной крышки и ее основные характеристики.

3.4 Подбор манжетных  уплотнителей.

Подбираем манжеты по диаметру буртика под подшипник:60×85.

 

Эскиз выбранной манжеты  и ее характеристики:

3.5 Подбор концевых шайб.

Концевые шайбы служат для обеспечения неподвижности  вала.

4 Подбор муфт

Тип муфты зависит от того, какие валы она соединяет. Для  соединения выходного вала двигателя  и быстроходного вала редуктора  используется упругая муфта, а для  соединения тихоходного вала и приводного - цепная.

4.1 Подбор цепной  муфты

Подбираем муфту по диаметру вала и по передаваемому крутящему  моменту.

Диаметр вала 40 мм, крутящий момент 310,25 Нм.

Выбираем муфту МЦ-500-40-1-40-1-У3.

 

Эскиз муфты и ее характеристики:

4.2 Определение силы на вал рабочего органа из-за смещения валов, соединенных муфтой.

Делительный диаметр окружности: d_д = = 142,68 мм.

Окружное усилие: F_tm = _{= 4219,23 Н.}

F_м =(0,15-0,25)F_tm = (623-1055) Н. Среднее значение: F_м = 843,85 Н. Эта сила считается приложенной в точке, совпадающей с серединой длины конца вала.

 

5 Проектирование барабана

5.1 Определение силы на приводной барабан со стороны тяговой ленты

 

 

F_сум =  

β= α- π= 3,8 - 3,14 = 0,66 рад

F₁ = F₂ e^f·a ; F₂=    K=1,2; f=0,3.

F₂= 1128 Н;  F₁ = 3527 Н; F_сум =4473 Н.

Суммарная сила прикладывается в середине длины ступицы опоры.

5.2 Выбор тяговой ленты:

≥ i ≥

D - диаметр барабана, 300 мм;

F₁ -натяжение ведущей ветви ленты, 3527 Н;

B - ширина ленты, 400 мм;

S_p1  - прочность тканевой прокладки, 200 Н/мм;

K₁ - коэффициент, учитывающий свойство ткани прокладок, 180;