Конструирование и расчет

Государственное образовательное учреждение

Вятский Государственный Университет

Кафедра сопротивления материалов

“Конструирование и расчет

основных элементов

привода.”

(+шаг 2 ).

Выполнил: студент гр.ПТ-21 Воробьев А.

Проверил: Кайгородцев А.В.

Киров

Исходные данные:

-полезная сила, передаваемая лентой транспортера …кH ;

-рабочая скорость ленты ………………………………. ;

-диаметр ведущего барабана ……………………………мм

-редуктор цилиндрический горизонтальный;

-материал валов и зубчатых колес – сталь Ст6, ……….МПа ;

-углы наклона линий центров к горизонту шкивов и звездочек соответственно;

-номинальная долговечность подшипников качения редуктора -
1 этап. Кинетический и силовой расчет привода.

1.1 Схема привода.

1 – электродвигатель;

2 – передача клиноременная;

3 – редуктор цилиндрический одноступенчатый;

4 – передача цепная;

5 – барабан ведущий ленточного транспортера.

б.




- α β

α - β

Тип редуктора

β – угол наклона линии центров звездочек к горизонту.

Примем для клиноременной передачи , для прямозубого цилиндрического редуктора ,для открытой цепной передачи и для каждой пары подшипников .

1.3 Мощность на барабане.

1.4 Требуемая мощность электродвигателя.

1.5Общее передаточное число.

1.6 Рабочая скорость барабана.

1.7 Диапазон возможных скоростей электродвигателя .

1.8 Выбор электродвигателя.

Выберем по каталогу электродвигатель 4А160S4У3

1.9 Фактическое общее передаточное число.

1.10 Распределение общего передаточного числа между, ступенями привода.

Примем для зубчатого редуктора , а для цепной передачи .

Тогда .

Примем .

1.11 Определение моментов на валах и скоростей их вращения.

1.12 Проверка вычислений.

Следовательно, все необходимые вычисления выполнены, верно.

Примем по стандарту =112 мм.

Тогда диаметр ведомого шкива

мм

Примем по стандарту =325 мм.

Окружное усилие клиноременной передачи

H.

Ориентировочное усилие ременной передачи, действующее на вал:

Нагрузку на вал от прямозубой цилиндрической передачи также определяется ориентировочно.

Делительный диаметр шестерни.

, - в Нмм.

Момент на ведомом валу редуктора соответствует моменту всего привада, т.е. =210,58 Нм.

Коэффициент зависит от марки стали.

Примем =50 мм .

Делительный диаметр зубчатого колеса:

мм.

Окружное усилие зубчатой передачи:

кН.

Примем = 2,1 кН.

Радиальное усилие передачи:

кН.

Примем =0,76 кН .

Число зубьев ведущей звездочки

Число зубьев ведомой звездочки:

Усилие, передаваемое цепью на вал.

По кинематическому расчету (1 этап, пункт ) угловая скорость ведущей звездочки . При такой скорости шаг =31,75 мм.

Диаметр делительной окружности ведущей звездочки:

мм.
Окружное усилие:

Н.

Н.
Примем =2,1 кН.

Нагрузки на ведомый вал от зубчатой передачи такие же, что и на ведущий, т.е.

Моменты на валах =54,82Н м, =210,58 Н м, делительные диамет-ры шестерни и колеса =50 мм и =200 мм.

Межосевое расстояние:

мм.

Ширина венца зубчатого колеса:

Для прямозубых цилиндрических передач при симметричном расположении

колес =0,4…0,5.
Примем =0,5.

мм.

Ширина венца шестерни выполняется на 2…4 мм больше, что обеспечивает

перекрытие зубьев по их длине для лучшей приработке.

мм.

Диаметр вала под ведомый шкив клиноременной передачи (диаметр хвосто-вика вала).

где =15…20 МПа –допускаемое касательное напряжение при кручении, пониженное для учета изгиба хвостовика нагрузкой от ременной передачи.

Т.к. шпоночная канавка под шкив ослабляет сечение вала, его диаметр увеличивают на 5…8 % .

Диаметры остальных участков вала принимаем с последовательным их увеличением.

Диаметр вала под уплотнение …………………. мм;

Диаметр вала под подшипник качения ………. мм;

Диаметр буртика для упора шестерни ………… мм.

Параметры подшипника:

внутренний диаметр ………………………………=30 мм;

наружный диаметр …………………………………D=62 мм;

ширина ………………………………………………B=16 мм;

динамическая грузоподъемность …………………..C_r=19,5 кН.

Т.к. диаметр вала под шестерню мм отличается от делительного диаметра шестерни =50 мм незначительно, шестерня выполняется за одно целое с валом (вал-шестерня).

Длины отдельных участков вала.

Длина хвостовика .

Примем мм.

Длину участка вала под уплотнение можно принять равной ширине подшипника мм.

Для предотвращения вымывания консистентной смазки из подшипников жидкой смазкой редуктора с внутренней стороны на валу устанавливаются мазеудерживающие кольца. Их ширина принимается равной 8…12 мм.

Между внутренней стенкой корпуса редуктора и боковой поверхностью шестерни должен быть обеспечен зазор А = 8…10 мм.

Таким образом, длина консольной части вала:

Половина длины пролетной части вала:

Вся длина пролета мм.

Исходные данные к расчету ведущего вала:

Вертикальная плоскость YOZ.

Сумма моментов относительно точки А:

Отсюда кН.

Сумма моментов относительно точки В:

Отсюда кН.

Проверка реакций – сумма проекций сил на ось Y:

Горизонтальная плоскость XOZ:

Сумма моментов относительно точки А:

Отсюда кН.

Сумма моментов относительно точки В:

Отсюда кН.

Проверка реакций – сумма проекций сил на ось X:



1 эпюр М_Z:

Крутящий момент на ведущем валуна участке от О до К равен моменту Т₁.

Т₁=54,82 Нм

Нм.

2 эпюр М_X :







3 эпюр М_Y :







4 эпюр М_И :


Проверка статистической прочности вала.

Сечение А :

По четвертой энергетической теории прочности определяется эквивалентный момент в сечении:

Диаметр вала в сечении А - мм, осевой момент сопротивления вала:

Проверка крутильной жесткости вала.
Так как вал редуктора передает крутящий момент, который в процессе работы может изменяться, возможно появление крутильного колебания вала. Поэтому необходима проверка его крутильной жесткости по формуле:

, где - минимальный полярный момент инерции сечения вала в его самой тонкой части .

Допустимый относительный угол закручивания задается в пределах:

Для заданного расчета примем

Таким образом, крутильная жесткость вала обеспечивается.





3.2 Ведомый вал.

Диаметр вала под ведущую звездочку цепной передачи (диаметр хвостовика вала ).

мм.

С учетом шпонки под ведущую звездочку:

мм.

Примем с учетом стандарта ………………………..мм.

Диаметр вала под уплотнение ……………………... мм.

Диаметр вала под подшипник качения ……………. мм.

Диаметр вала под зубчатое колесо ………………….мм.

Диаметр буртика для упора колеса ………………….мм.

С учетом мм выбираем по стандарту радиальный, однорядный, не самоустанавливающийся шарикоподшипник легкой серии 210.

Параметры подшипника:

внутренний диаметр…………………. ……………. .мм,

наружный диаметр…………………………………..мм,

ширина…………………………………………………мм,

динамическая грузоподъемность …………………… кН.

Осевые размеры участков вала:

Длина хвостовика мм

Примем =48 мм, мм, =8,5 мм, А=10,75мм.

Длина консольной части вала:

мм.

Половина длины пролетной части вала:

мм.

Вся длина пролета мм.

Далее, как и для ведущего вала, вычерчиваем эскиз вала ведомого, схема его нагружения внешними силами, определяются спорные реакции в двух плоскостях и строятся эпюры моментов.


По полученным размерам вычерчиваем эскиз вала, схему его нагужениявнешними силами, определяем опорные реакции в подшипниках в вертикальной и горизонтальной плоскостях и строим эпюры внутренних усилий и .

Исходные данные к расчету ведомого вала:

=2,2 кH , .

кН.

кН.

=2,1 кН =0,76 кН

Вертикальная плоскость YOZ.

Сумма моментов относительно точки А:

Отсюда кН.

Сумма моментов относительно точки В:


Отсюда кН.

Проверка реакций – сумма проекций сил на ось Y:

Горизонтальная плоскость XOZ:

Сумма моментов относительно точки А:

Отсюда кН.

Сумма моментов относительно точки В:


Отсюда кН.
Проверка реакций – сумма проекций сил на ось X:


1 эпюр М_Z:

Крутящий момент на ведомом валу на участке от О до К равен моменту Т₁.

Т₁=210,58 Нм

Нм.

2 эпюр М_X :







3 эпюр М_Y :







4 эпюр М_И :


Проверка статистической прочности вала.

Сечение К :

По четвертой энергетической теории прочности определяется эквивалентный момент в сечении:

Диаметр вала в сечении К - мм, но сечение ослаблено шпоночной канавкой. Размеры паза под шпонку выбираются по стандарту : b=16мм, t₁=6мм.

Момент сопротивления такого сечения вычисляется по формуле:

Таким образом, статистическая прочность в опасных сечениях обеспечивается .

Сечение В:

Диаметр вала в сечении К - мм.

Момент сопротивления такого сечения вычисляется по формуле:


Таким образом, статистическая прочность в опасных сечениях обеспечивается .
Проверка крутильной жесткости вала.
Так как вал редуктора передает крутящий момент, который в процессе работы может изменяться, возможно появление крутильного колебания вала. Поэтому необходима проверка его крутильной жесткости по формуле:

, где - минимальный полярный момент инерции сечения вала в его самой тонкой части .

Допустимый относительный угол закручивания задается в пределах:

Для заданного расчета примем

Таким образом, крутильная жесткость вала обеспечивается.







4.Проверочные расчеты.
4.1 Проверка стальных шпонок на прочность.
Расчет на смятие:

Величину допускаемого напряжения на смятие при использование стальных шпонок принимают в пределах 100…180 МПа.

Большие значения – при легком режиме работы, меньше - при переменных значениях крутящего момента.

Примем для данного момента МПа

Соединение ведущего вала со шкивом ременной передачи.

Диаметр вала =25 мм. Шпонка ,мм.

Н/мм²<=120 Н/мм².

Ведомый вал. Соединение вала с зубчатым колесом.

Диаметр вала мм. Шпонка , мм.

Н/мм²<=120 Н/мм².

Соединение ведомого вала со звездочкой.

Диаметр вала мм. Шпонка , мм.

Н/мм²<=120 Н/мм².

Таким образом, прочность всех шпоночных соединений редуктора обеспечивает

4.2Проверка подшипников качения на долговечность.
Если подшипник, выбран по каоструктивным соображениям (по диамтру цапфы ),то его птоверяют на долговечность по формуле:

, где

- долговечность выбранных подшипников (расчетный ресурс в часах);

- номинальная долговечность (по заданию =12000 ч);

- динамическая грузоподъемность подшипника;

- эквивалентная или приведенная нагрузка на наиболее нагруженный подшипник;

p – показатель степени; для шарикоподшипников p = 3.

Эквивалентная нагрузка:

, где

X и Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузок соответственно.

- радиальная нагрузка на наиболее нагруженном подшипнике:



- осевая нагрузка; в данном примере=0.

- коэффициент кольца подшипника; при вращении внутреннего кольца

=1.

- коэффициент безопасности, зависит от характера нагрузки; при

спокойной нагрузке без толчков = 1.

- температурный коэффициент; если температура подшипника не превышает 100, .

Подшипники ведущего вала.

Наиболее нагруженный ведущего вала - подшипник А:

кН , кН.

кН.

= =2,54кН.

Динамическая грузоподъемность C_r=19,5 кН.

Частота вращения вала n =n₂=1008,62 мин ^–1.

Т.к. долговечность недостаточна, подшипник легкой серии 206 следует заменить на подшипник средней серии 306. Его динамическая грузоподъемность C_r=28,1кН.

Наиболее нагруженный ведомого вала - подшипник В:

кН , кН.

кН.

= =4,22кН.

Динамическая грузоподъемность C_r=35,1 кН.

Частота вращения вала n =n₃=252,155 мин ^–1.

В этом случае долговечность выбранного подшипника достаточна.

жүктеу/скачать 143.71 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: