Введение 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/мин
nэ.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
,
где NHO – базовое число циклов перемены напряжений, соответствующее длительному пределу выносливости;
NHE – эквивалентное число циклов перемены напряжений.
,
где ni – частота вращения того зубчатого колеса, для которого определяется допускаемое напряжение, мин-1;
c – число вхождений в зацепление зуба рассчитываемого колеса за один оборот (c = 1);
tУ – суммарное время работы;
Tn – максимальный из длительно действующих моментов;
T1, T2 – действующие моменты;
t1,t2 – время действия моментов.
Рисунок 4-Режим работы
,
где - срок службы привода, годы (=9);
- число рабочих смен в сутки (),
- количество рабочих часов в каждую смену ().
ч
Т.к. ............
