Розрахунок і проектування приводу стрічкового конвеєра Визначення потужності

Федеральне агентство освіти РФ

Санкт-Петербурзька Державна

Лісотехнічний академія

Кафедра теорії механізмів, деталей машин

і підйомно-транспортних пристроїв.

Дисципліна:

"Деталі машин та основи конструювання"

курсовий проект

На тему:

розрахунок і проектування

приводу стрічкового конвеєра

розрахунково-пояснювальна записка

Факультет МТД

Курс III група 3

Студент Афанасьєв А.В.

Санкт-Петербург

Зміст

Введення

1. Розрахункова схема приводу. Вихідні дані

2. Визначення необхідної потужності електродвигуна приводної станції конвеєра

3. Визначення кінематичних, силових і енергетичних параметрів механізмів приводу

4. Розрахунок клиноремінною передачі

5. Вибір редуктора

6. Вибір зубчастої муфти

Список використаної літератури

Додаток А

Введення

Курсовий проект виконується з дисципліни "Деталі машин та основи конструювання" і включає кінематичний розрахунок, проектування та вибір основних вузлів приводу стрічкового конвеєра.

У пояснювальній записці наводиться послідовність кінематичного розрахунку приводу з вибором типорозмірів стандартних вузлів: електродвигуна, редуктора, а також розрахунок додаткової клиноремінною передачі з клиновим ременем нормального перетину.

Вихідний вал редуктора з'єднується з валом приводного барабана за допомогою компенсуючої зубчастої муфти. Вибір зубчастої муфти здійснюється за каталогом.

Регулювання швидкості конвеєра в процесі роботи не передбачено.

Курсовий проект складається:

1. пояснювальна записка

2. креслення приводу конвеєра у двох проекціях.

1. Розрахункова схема приводу. Вихідні дані

Схема приводу стрічкового конвеєра представлена ​​на малюнку 1.

Малюнок 1 - Схема приводу стрічкового конвеєра.

1. Асинхронний електродвигун серії АИР 132 М4

2. Кліноременная передача

3. Одноступінчатий редуктор з циліндричними зубчастими колесами типу ЦУ

4. Зубчаста муфта типу МОЗ

5. Вал приводного барабанного конвеєра

Дані за завданням на курсовий проект:

2. Визначення необхідної потужності електродвигуна приводної станції конвеєра

Вибір електродвигуна.

Потужність на валу приводного барабана визначається за формулою (1).

Р _Б = F _t ∙ V (1)

де:

Підставляючи значення у формулу (1) маємо:

Р _Б = 3,8 ∙ 2,1 = 7,98 кВт

Значення загального ККД приводної станції конвеєра визначається за формулою (2).

h _заг = h _кл.рем. ∙ h _ред. ∙ h _МУФ. ∙ h _Б (2)

де:

Підставляючи значення у формулу (2) маємо:

h _заг = 0,95 ∙ 0,98 ∙ 0,99 ∙ 0,98 = 0,90

Необхідна потужність електродвигуна (кВт) визначається за формулою (3).

Р _{треб.ел.} = Р _Б / h _заг (3)

Підставляючи значення у формулу (3) маємо:

Р _{треб.ел.} = 7,98 / 0,90 = 8,87 кВт

Синхронна частота обертання вала електродвигуна (хв ^-1) визначається за формулою (4).

n _c = (60 ∙ f) / р (4)

де:

f = 50Гц	частота промислового струму
р = 2	число пар полюсів електродвигуна

Підставляючи значення у формулу (2) маємо:

n _c = (60 ∙ 50) / 2 = 1500 хв ^-1

Виходячи з вищенаведених розрахунків приймаємо типорозмір двигуна - АИР 132 М4 (n = 1500 хв ^-1; Р _дв = 11 кВт). При виборі електродвигуна враховувалося, що асинхронні двигуни найпоширеніші у промисловості і можуть допускати тривалу перевантаження не більше 5 -10%. А також номінальна потужність електродвигуна повинна бути - Р _дв ³ Р _{треб.ел.}

З урахуванням коефіцієнта ковзання двигуна S (%), визначаємо частоту обертання валу електродвигуна за формулою (5).

n _ел = n _c - (n _c ∙ S) / 100 (5)

Підставляючи значення у формулу (5) маємо:

n _ел = 1500 - (1500 ∙ 3,5) / 100 = 1447,5 хв ^-1

3. Визначення кінематичних, силових і енергетичних параметрів механізмів приводу

Частота обертання вала приводного барабана (хв ^-1) визначається за формулою (6).

n _Б = (60 ∙ V) / (p ∙ Д _Б) (6)

де:

V = 2,1 м / с	Швидкість стрічки конвеєра
Д Б = 0,3 м	Діаметр привідного барабана

Підставляючи значення у формулу (6) маємо:

n _Б = (60 ∙ 2,1) / (3,14 ∙ 0,3) = 134 хв ^-1

Загальне передавальне відношення приводу визначається за формулою (7).

U пр = n ел / n _Б (7)

Підставляючи значення у формулу (7) маємо:

U _пр = 1447,5 / 134 = 10,8

Попередньо примирив передавальне відношення клинопасової передачі рівним 2, тоді використовуючи формулу (8) знайдемо передавальне відношення редуктора.

U _пр = U _кл.рем. ∙ U _ред. (8)

Маємо:

U _ред. = U _пр / U _кл.рем. = 10,8 / 2 = 5,4

Стандартне значення передатного відношення зубчастого редуктора U _ред.ст = 5,6. Уточнимо отримане значення передатного відношення клинопасової передачі:

U _{кл.рем.ст.} = U _пр / U _ред.ст. = 10,8 / 5,6 = 1,93

Визначимо значення потужності на кожному з валів приводу конвеєра.

Потужність на вихідному валу електродвигуна (кВт) визначається за формулою (9).

Р _{треб.ел.} = Р _рем1 = 8,87 кВт (9)

Потужність на вхідному валу редуктора (кВт) визначається за формулою (10).

Р _1ред. = Р _2рем. = Р _треб. ∙ h _кл.рем. (10)

Підставляючи значення у формулу (10) маємо:

Р _1ред. = Р _2рем. = 8,87 ∙ 0,95 = 8,43 кВт

Потужність на вихідному валу редуктора (кВт) визначається за формулою (11).

Р _2ред. = Р _1ред. ∙ h _ред. (11)

Підставляючи значення у формулу (11) маємо:

Р _2ред. = 8,43 ∙ 0,98 = 8,26 кВт

Потужність на валу барабана визначена раніше за формулою (1) і дорівнює:

Р _Б = 7,98 кВт

Визначаємо частоту обертання на кожному з валів редуктора.

n _ел = n _1ремя. = 1447,5 хв ^-1

Частота обертання на вхідному валу редуктора (хв ^-1) визначається за формулою (12).

n _1ред = n _2рем. = n _ел. / U _{кл.рем.ст.} (12)

Підставляючи значення у формулу (12) маємо:

n _1ред = 1447,5 / 1,93 = 750 хв ^-1

Частота обертання на вихідному валу редуктора (хв ^-1) визначається за формулою (13).

n _2ред. = n _1ред. / U _ред.ст. (13)

Підставляючи значення у формулу (13) маємо:

n _2ред. = 750 / 5,6 = 134мін ^-1

Частота обертання валу барабана дорівнює:

n _Б = n _2рем. = 134мін ^-1

Визначаємо крутні моменти на кожному з валів редуктора.

Крутний момент (Нм) електродвигуна знаходиться за формулою (13).

Т _ел. = Т _1ремя = 9550 ∙ (Р _{треб.ел} / n _ел.) (13)

Підставляючи значення у формулу (13) маємо:

Т _ел. = Т _1ремя. = 9550 ∙ (8,87 / 1447,5) = 58,52 Нм

Крутний момент (Нм) на вхідному валу редуктора визначається за формулою (14).

Т _1ред. = Т _2рем. = Т _ел. ∙ U _{кл.рем.ст.} ∙ h _кл.рем. (14)

Підставляючи значення у формулу (14) маємо:

Т _1ред. = 58,52 ∙ 1,93 ∙ 0,95 = 107,3 ​​Нм

Крутний момент (Нм) на вхідному валу редуктора визначається за формулою (15).

Т _2ред. = Т _1ред. ∙ U _ред.ст. ∙ h _ред (15)

Підставляючи значення у формулу (15) маємо:

Т _2ред. = 107,3 ​​∙ 5,6 ∙ 0,98 = 588,86 Нм

Крутний момент (Нм) на приводному барабані визначається за формулою (16).

Т _Б. = Т _2ред. ∙ h _МУФ. ∙ h _Б (16)

Підставляючи значення у формулу (16) маємо:

Т _Б. = 588,82 ∙ 0,99 ∙ 0,98 = 571,31 Нм

4. Розрахунок клиноремінною передачі.

Розрахункова схема клиноремінною передачі представлена ​​на рис. 2.

Рисунок 2 - Розрахункова схема клиноремінною передачі.

Вихідні дані для розрахунку:

Т 1ремя. = Т ел.	= 58,52 Нм
U кл.рем.	= 1,93
n ел = n 1ремя.	= 1447,5 хв -1
h Б = 0,98	ККД барабана

Розрахунок проводимо для клинопасової передачі нормального перетину.

Здійснимо вибір перетину ременя за величиною крутного моменту. Так як (50 <Т _рем.1 = 58,52 <150) Нм, то вибираємо тип перетину ременя "В".

Діаметр d ₁ (мм) меншого (провідного) шківа визначаємо за формулою (17).

d ₁ = kd ³ √ Т _рем.1 = (30 ... 40) ³ √ Т _рем.1 (17)

Підставляючи значення у формулу (17) маємо:

d ₁ = 40 ∙ 3,89 = 155,6 мм

Приймаються стандартний діаметр шківа за ГОСТ 17383-73

d _1ст. = 160 мм.

Швидкість ременя (м / с) визначається за формулою (18).

U ₁ = p ∙ d _1ст. ∙ (n _1ремя. / 60) (18)

Підставляючи значення у формулу (18) маємо:

U ₁ = 3,14 ∙ 0,16 ∙ (1447,5 / 60) = 12,12 м / с

Діаметр d ₂ (мм) більшого (веденого) шківа пасової передачі визначається за формулою (19).

d ₂ = d ₁ ∙ U _кл.рем ∙ (1 - ε) (19)

де:

ε - коефіцієнт пружного прослизання, ε = 0,01 ... 0,02. Для розрахунків приймаємо значення ε рівне 0,015

Підставляючи значення у формулу (19) маємо:

d ₂ = 160 ∙ 1,93 ∙ (1 - 0,015) = 304,17 мм.

Приймаються стандартний діаметр шківа за ГОСТ 17383-73 d _2ст. = 315 мм.

Сточеним значення передатного відношення клинопасової передачі визначається за формулою (20).

U _{кл.рем.ут.} = d _2ст. / [D _1ст. Х (1 - ε)] (20)

Підставляючи значення у формулу (20) маємо:

U _{кл.рем.ут.} = 315 / [160 х (1 - 0.015)] = 2,0

Уточнене значення частоти обертання (хв ^-1) на вхідному

валу редуктора розраховуємо за формулою (21).

n _{2рем.ут.} = n _1ремя. / U _{кл.рем.ут.} (21)

Підставляючи значення у формулу (21) маємо:

n _{2рем.ут.} = 1447,5 / 2,0 = 723,75 (хв ^-1)

Рекомендації по вибору міжосьової відстані ремінної передачі мають вигляд відображений у формулі (22).

0,6 х (d _1ст. + D _2ст.) £ а ¢ _рем. £ 1.5 х (d _1ст. + D _2ст.) (22)

Попередньо приймаємо а ¢ _рем. = 0,8 х (d _1ст. + D _2ст.).

а ¢ _рем. = 0,8 х (160 + 315) = 380 мм.

Довжина клинового ременя (мм) визначається за формулою (23).

L ¢ _рем. = 2а ¢ _рем + [p (d _1ст. + D _2ст.)] / 2 + [(d _2ст. - D _1ст.) ^2] / 4а ¢ _рем (23)

Підставляючи значення у формулу (23) маємо:

L ¢ _рем. = 2 х 380 + 745,75 + 15,80 = 1541,55 мм

Отримане значення погоджуємо зі стандартним.

L _рем.ст. = 1600 мм

Знаходимо уточнене значення міжосьової відстані за формулою (24).

а _рем. = 0,25 ∙ [(L _рем.ст. - w) + √ (L _рем.ст. - w) ² -8 y] (24)

Де:

w, y - допоміжні параметри і знаходяться за формулами (25) і (26) відповідно.

w = 0,5 p ∙ (d _1ст. + d _2ст.) (25)

y = 0,25 ∙ ((d _2ст. - d _1ст.) ²⁾ (26)

Підставляючи відповідні значення у формули (25) і (26) маємо:

w = 0,5 ∙ 3,14 ∙ (160 + 315) = 745,75

y = 0,25 ∙ ((315 - 160) ²⁾ = 6006,25

Зводимо отримані значення у формулу (24).

а _рем. = 0,25 ∙ (854,25 + 825,65) = 420 мм

Число пробігів ременя в секунду визначається за формулою (27).

n = U ₁ / L _р.ст. (27)

Підставляючи значення у формулу (27) маємо:

n = 12,12 / 1,60 = 7,58

Кут охоплення ременем меншого шківа (град) визначається за формулою (28).

a ₁ = 180 ° - 57 ° ∙ [(d _2ст. - d _1ст.) / а _рем] (28)

Підставляючи значення у формулу (28) маємо:

a ₁ = 180 ° - 57 ° ∙ [(315 - 140) / 510] = 159 °

Значення розрахункової потужності, що передається одним ременем перетином "В" з урахуванням дійсних умов експлуатації передачі (кВт) визначається за формулою (29).

Р _розр. = Р ₀ ∙ C _a ∙ C _L ∙ C _p (29)

де:

Р ₀ - номінальна потужність (кВт) передана одним ременем. Знаходиться за таблицею П19 додатка і дорівнює 2,89 кВт.

C _p - коефіцієнт враховує режим роботи ремінної передачі в приводі конвеєра. Відповідно з умовою завдання режим роботи легкий, число змін приймаємо рівною двом, тоді C _p = 1,1.

C _a - коефіцієнт, що враховує дійсний кут охоплення ременем меншого шківа. C _a = 0,95.

C _L - коефіцієнт довжини ременя. Залежить від ставлення L _рем.ст. / L _0. Де L ₀ - базова довжина ременя в залежності від типу ременя. Для типу ременя "В" L ₀ = 2,24. L _рем.ст. / L ₀ = 1,60 / 2,24 = 0,71 Тоді C _L = 0,84

Підставляючи значення у формулу (29) маємо:

Р _розр. = 2,89 ∙ 1,1 ∙ 0,95 ∙ 0,84 = 2,54 кВт

Попереднє кількість ременів в комплекті визначається за формулою (30).

Z ¢ _рем. = Р _1ремя. / Р _розр. (30)

Підставляючи значення у формулу (29) маємо:

Z ¢ _рем. = 8,87 / 2,54 = 3,49

У залежності від отриманого значення Z ¢ _рем. Приймаємо значення коефіцієнта C _z, що враховує нерівномірність розподілу навантаження по ременям. C _z = 0,90.

Розрахункова кількість ременів з урахуванням нерівномірності розподілу навантаження між ременями визначається за формулою (31).

Z _рем. = Р _1ремя. / (Р _розр. ∙ C _z) (31)

Підставляючи значення у формулу (31) маємо:

Z _рем. = 8,87 / (2,54 ∙ 0,95) = 3,88

Приймаються число ременів рівної 4.

Сила попереднього натягу одного ременя (Н) перерізом "В" визначається за формулою (32).

F ₀₁ = [(850 ∙ Р _1ремя. ∙ C _L) / (U ₁ ∙ C _a ∙ C _p ∙ Z _рем.)] + Q ∙ U ₁ ² (32)

де:

q - маса одного метра довжини клинового ременя, q = 0,3 кг / м

Підставляючи значення у формулу (32) маємо:

F ₀₁ = [(850 ∙ 8,87 ∙ 0,86) / (12,12 ∙ 0,95 ∙ 1,1 ∙ 4)] + 0,3 ∙ 12,12 ²

F ₀₁ = (6333,18 / 50,66) + 44,07 = 169,0 Н

Сила, що діє на вали з боку ремінної передачі (Н) визначається за формулою (33).

F _в = 2 F ₀₁ ∙ Z _рем. ∙ sin (a ₁ / 2) (33)

Підставляючи значення у формулу (32) маємо:

F _в = 2 х 169 ∙ 4 ∙ sin 79,5 ° = 1326,96 Н

Ширина шківа (мм) визначається за формулою (34).

М = (Z _рем. - 1) ∙ e + 2 f (34)

де:

e і f - параметри ременя за довідковими таблицями e = 19, f = 12,5

Підставляючи значення у формулу (34) маємо:

М = (4 - 1) ∙ 19 + 2 ∙ 12,5 = 82 мм.

Так як М = 82 мм> l ₁ = 80 мм, то вибираємо для шківів тип 2.

Осьова фіксація шківів здійснюється:

• малого шківа за допомогою кінцевий гайки;

• великого шківа за допомогою гайки і стопорною шайби з лапкою і носиком

5. Вибір редуктора

Вибір стандартного редуктора з циліндричними зубчастими колесами здійснюється на підставі передатного відношення U _ред. І при виконанні умови:

Т _2ред. £ Т _{ред.ном.}

де Т _{ред.ном.} = 1000Н ∙ м - значення номінального обертального моменту на вихідному валу для редукторів ЦУ-160.

Т _2ред. = 588,86 Н ∙ м <Т _{ред.ном.} = 1000Н ∙ м

Обертаючий фактичний момент на вихідному валу редуктора не перевищує значення номінального (допустимого) обертаючого моменту на вихідному валу для редуктора, отже, можливий вибір одноступінчатого редуктора ЦУ-160-5.6.

6. Вибір зубчастої муфти

Жорстка компенсує муфта (зубчаста муфта типу М3) дозволяє компенсувати несоостность і кутові переміщення валу барабана по відношенню до валу редуктора.

Діаметр розточки втулки муфти попередньо приймемо рівним діаметру вихідного валу редуктора d _вих. = 55 мм.

З довідкової таблиці за вибором зубчастої муфти випишемо значення обертаючого моменту переданого цієї муфтою:

М _до = 1,6 кНм

Розрахунковий момент на вихідному валу редуктора (Нм) визначається за формулою (36):

Т _розр. = Т _2ред. ∙ К _р (36)

Де К _р - коефіцієнт, що враховує режим роботи приводу конвеєра К _р = 1,1.

Підставляючи значення у формулу (36) маємо:

Т _розр. = 588,86 ∙ 1.1 = 647,75 Нм

Умова М _до ³ Т _розр. Виконується.

Довідкове значення, що передається муфтою МЗ55Ц-1600 моменту значно більше розрахункового моменту, отже, дана муфта може бути прийнята до установки в приводі.

Кількість зубів зубчастої муфти Z = 40

Модуль зачеплення m = 3

Діаметр ділильного кола зубчастої муфти (мм) визначається за формулою (37):

d _w = m ∙ z (37)

Підставляючи значення у формулу (37) маємо:

d _w = 3 ∙ 40 = 120 мм

Окружне зусилля на ділильної окружності муфти (Н) визначається за формулою (38):

F _t = 2 ∙ Т _2ред. / D _w (38)

Підставляючи значення у формулу (38) маємо:

F _t = 2 ∙ 588,86 / 0,12 = 9814,3 Н

Список використаної літератури

1. В.Є. Воскресенський. "Розрахунок приводів конвеєрів. Деталі машин та основи конструювання. "

2. П.Г. Гузенко "Курсове проектування з деталей машин і підйомно - транспортних машин". Москва Вища Школа 1990

3. Н.А. Грубе, Г.І. Яковлєв, Т.Г. Бочарова. "Проектування і розрахунок приводів технологічного і транспортного устаткування. Методичні вказівки по курсовому і дипломному проектування. "