Проект ленточного конвейера (стр. 1 из 6)
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×h
м ,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/минnэ.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
wi= 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 | P23 = 3,529 | n23 =101,78 | w23 = 10,65 | T23 = 331,36 | |
| i34 = 2,95 | |||||
| 4 - 5 | 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 | |
| Сердцевина | пов-сть | |||||
| 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:
,где HB и HRC - твердость.
МПа; 
МПа.Коэффициент долговечности:
где
- базовое число циклов перемены напряжений; 
- ресурс передачи в числах циклов перемены напряжений. 
µ
-коэффициент учитывающий режим нагруженияµ
= 
µ
=( 
)=0,803 
; 
,