МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ВИЩОЇ ОСВІТИ
Донський державний технічний університет
Кафедра "Основи конструювання машин"
Стверджую
Зав. кафедрою ОКМ
к.т.н., професор
______________Андросов А. А.
«______»_____________ 2008
Пояснювальна записка
до курсової роботи з «Деталі машин та основи конструювання
(Найменування навчальної дисципліни)
На тему «Автоматичний ливарний конвеєр»
Автор проекту
(Ф. І.О.)
Спеціальність 220401 «Мехатроніка».
(Номер, назва)
Позначення курсового проекту група.
Керівник проекту. (П. І. Б.) (підпис)
Проект захищений Оцінка
(Дата)
Члени коміссіі______________________________
м. Ростов - на - Дону
2008 р .
Зміст
Введення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... .. .... 6
1 Масові силові та геометричні характеристики
пристроїв міжопераційного транспорту ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 7
1.1 Маси виробів, технологічного обладнання, рухомих
елементів устрою ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... 7
1.2 Розрахунок виконавчий механізм пластинчастого ланцюгового
конвеєра ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... 7
2 Розрахунок електродвигуна ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... 11
2.1 Підбір електродвигуна ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 11
2.2 Кінематична схема приводу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .12
3 Розрахунок редуктора ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 15
3.1 Основні характеристики механізмів приводу ... ... ... ... ... ... ... ... ... .15
3.2 Підбір редуктора ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 17
4 Розрахунок пасової передача ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 19
4.1 Розрахунок пасової передачі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .19
5 Конструювання валу тягових зірочок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .21
5.1 Розрахунок тихохідного вала ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 21
5.2 Визначення опорних реакцій ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .22
5.3 Визначаємо діаметр валу. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 24
5.4 Розрахунок коефіцієнт запасу міцності ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 25
6 Розрахунок муфти ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28
6.1 Алгоритм розрахунку муфти ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28
7 шпонкових з'єднань .... ... .................... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..... 31
7.1 Розрахунок шпоночно з'єднання .............................................. ................. 32
8 Розрахунок підшипників кочення. .................................................. ..................... 33
8.1 Підбір підшипників кочення .............................................. .................... 33
9 Динамічні характеристики приводу .............................................. .......... 36
9.1 Крутний моменти на валу двигуна ............................................ ......... 36
9.2 Моменти інерції мас робочих органів ............................................ .... 36
9.3 Характеристики робочого циклу .............................................. .................. 37
9.4 Тимчасові характеристики робочого циклу ............................................ 39
9.5 Характеристика навантажень робочого циклу ............................................. ... 40
Висновок ................................................. .................................................. ....... 43
Список використаної літератури ............................................... .................. 44
Додаток А.
Додаток Б.
Введення
Людське суспільство постійно відчуває потреби в нових видах продукції, або в скороченні витрат праці при виробництві основної продукції. У загальних випадках ці потреби можуть бути задоволені тільки за допомогою нових технологічних процесів і нових машин, необхідних для їх виконання. Отже, стимулом до створення нової машини завжди є новий технологічний процес, можливість якого залежить від рівня наукового і технічного розвитку людського суспільства.
У цій роботі розробляється автоматична лінія конвеєра для заливання ливарних форм розплавленим металом з метою отримання виливків. Розглянутий конвеєр горизонтальний пластинчастий з ланцюговим тяговим елементом.
Основна мета курсової роботи розробити і розрахувати тихохідний вал конвеєра. По ходу розрахунку підібрати асинхронний двигун, розрахувати відповідні елементи кінематичної схеми, провести динамічний розрахунок системи.
1 Масові силові та геометричні характеристики пристроїв
міжопераційного транспорту
1.1 Маси виробів, технологічного обладнання, рухомих
елементів пристрою
Маси виробів постійні на доопераційному (М1, кг) і після операційному (М2, кг) відрізках L1, м і L2, м, то маса виробів на обох відрізках:
, (1.1)
де I-крок установки виробів, м.
, (Кг)
1.2 Розрахунок виконавчий механізм пластинчастого ланцюгового
конвеєра
Виконавчий механізм пластинчастого ланцюгового конвеєра є вал тягових зірочок, який приводить в рух дворядну втулкову-Каткову ланцюг з грузонесущим пристроями, сумарна маса яких:
, (1.2)
, (Кг)
Мінімальна натягу ланцюгів в точці збігання з тягових зірочок приймається для вибирання люфтів в ланках тягового ланцюга:
, (Н) (1.3)
Максимальне натяг ланцюгів в точки набігання на тягові зірочки:
, (1.4)
де g = 9,81 , W = 0,1 - коефіцієнт опору переміщенню тягового ланцюга на ковзанках по напрямних.
, (Н)
Руйнівне навантаження одного Радя ланцюга:
, (1.5)
= 21150 * 6 / 2 = 63451, (Н)
Крок втулочно-Каткової ланцюга типу ВКГ, ГОСТ 588-64, приймаємо в залежності від з ряду:
Таблиця - 1 Залежність від
Згідно таблиці 1 приймаємо значення = 125мм.
Кількість зубів зірочки z приймаємо 10.
Діаметр початкової окружності тягової зірочки:
, (1.6)
, (Мм)
Відстань між площинами тягових зірочок вибираємо за орієнтовним співвідношенню В = 1,5 * , Найближчим з ряду: 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1500, (мм)
Розрахункове значення В = 607, тому приймаємо В = 630.
Тягове опори кіл на зірочках:
, (1.7)
, (Н)
Крутний момент на валу зірочок з урахуванням ККД підшипників кочення 0,99:
, (1.8)
, (Н * м)
Потужність необхідна на валу тягових зірочок (на виході):
, (1.9)
, (КВт)
Частота обертання вала тягових зірочок (на виході):
, (1.10)
, (Об / хв)
Орієнтовний діаметр валу зірочок ланцюгового конвеєра:
, (1.11)
де - Допустиме напруження, = 20 мПа.
, (Мм)
2 Розрахунок електродвигуна
2.1 Підбір електродвигуна
Основним завданням на етапі конструювання приводу є мінімізація його вартості і габаритних розмірів при забезпеченні надійності та технологічності. Це досягається оптимальним співвідношенням параметрів приводу та електродвигуна з рекомендованим значенням передавальних чисел всіх його елементів, які засновані на досвіді інженерній практиці.
Рисунок 1 Схема алгоритму підбору електродвигуна і розбиття передавальних чисел приводу
Проектування приводу здійснюємо за алгоритмом наведеним на малюнку 1.
2.2 Кінематична схема привода
Складемо кінематичну схему приводу відповідно до завдання (малюнок 2). Вводимо позначення: n-частота обертання валу, N - передана потужність на відповідному валу, U - передавальне число елементів приводу, - К.к.д. елементів приводу.
Малюнок 2 Кінематична схема привода
Загальний коефіцієнт корисної дії приводу знаходимо як твір к.к.д. входять вузлів тертя:
= , (2.1)
де - К.п.д ремінної передачі, - Зубчастої передачі, - Підшипників кочення, - Муфти.
= 0,95 * 0,96 * 0,96 * 0,98 = 0,85,
Розраховуємо потужність необхідну на валу двигуна:
, (2.2)
, (КВт)
Вибираємо асинхронний двигун марки RA132MB6 з характеристиками:
- Потужність двигуна N = 5,2 кВт.
- Обороти двигуна n = 820 об / хв.
- Момент інерції на валу J = 0.0434 .
Можливе передавальне число двигуна:
, (2.3)
,
Приймаються передавальне число розрахункового редуктора в межах 7,1 ... 50 ( = 22), ремінної передачі в межах від 3 ... 8 ( = 4),
, (2.4)
,
Передаточне число «реального» редуктора:
, (2.5)
,
Передаточне число тихохідного валу:
, (2.6)
= 0,88 * 4,58 = 4,05.
Передаточне число швидкохідного валу:
, (2.7)
,
3 Розрахунок редуктора
3.1 Основні характеристики механізмів приводу
3.1.1 Розрахунок частоти обертання валів частота обертання ротора
двигуна:
, (Об / хв) (3.1)
- Частота обертання вхідного вала редуктора:
, (3.2)
, (Об / хв)
- Частота обертання швидкохідного валу:
, (3.3)
, (Об / хв)
- Частота обертання тихохідного валу:
, (3.4)
, (Об / хв)
3.1.2 Визначаємо потужність на кожному валу потужність на валу
двигуна:
, (3.5)
, (КВт)
- Потужність на вхідному валу редуктора:
, (3.6)
, (КВт)
- Потужність на швидкохідному валу редуктора:
, (3.7)
, (КВт)
- Потужність на тихохідному валу редуктора:
, (3.8)
, (КВт)
3.1.3 Визначаємо крутний момент на валах системи момент на валу
двигуна
, (3.9)
, (Н * м)
- Момент на вхідному валу редуктора:
, (3.10)
, (Н * м)
- Момент на швидкохідному валу редуктора:
, (3.11)
, (Н * м)
- Момент на тихохідному валу редуктора:
, (3.12)
, (Н * м)
3.2 Підбір редуктора
За розрахованими даними підбираємо редуктор марки 1Ц2У-250-22-11У1.
Редуктор зубчастий циліндричний двоступінчастий вузький горизонтальний загальномашинобудівного призначення призначений для збільшення крутних моментів і зменшення частоти обертання. Умови застосування редукторів - навантаження постійна і змінна, одного напряму і реверсивна, робота постійна або з періодичними зупинками, обертання валів в будь-яку сторону, частота обертання вхідного вала не більше 1800 об / хв; зовнішнє середовище - атмосфера типів I, II, при запиленості повітря не більше 10 мг / куб.м. Для двухконцевого виконання валів номінальна радіальне навантаження на кожен з валів повинна бути зменшена на 50%. Кліматичні виконання У1, У2, У3, Т1, Т2, Т3, УХЛ4, О4 за ГОСТ 15150. Конусность швидкохідного і тихохідного валів 1:10. При комплектації конусними валами до складу поставки входять шайби і гайки для кріплення полумуфт.
Редуктор має наступні характеристики:
- Міжосьова відстань - 410 мм.
- Безперервний режим роботи (Н) ПВ = 100% - Номінальний обертальний момент на вихідному валу при роботі в повторно-кратковре. режимах-5000 Н * м.
- ККД 97%.
- Маса - 310 кг.
- Параметри швидкохідного конічного валу (1:10) (DxL) 40х82.
- Параметри тихохідного конічного валу (1:10) (DxL) 90х130.
- Параметри зубчастої напівмуфти m = 4 / z = 56.
4 Розрахунок пасової передачі
4.1 Розрахунок пасової передачі
В даний час у машинобудування набули найбільшого поширення передачі клиновими (нормального і вузького перетину) і поліклинові ремені. Швидкість клинових ременів не повинна перевищувати 25-30 м / с, а поліклинових ременів 40 м / с. При однакових габаритних розмірах передачі вузькими клиновими ременями в 1,5 - 2 рази вище за тягової здатності, ніж передача клиновими ременями нормального перетину.
Відповідно до ГОСТ 1284.3-80 розрахунок клинових ременів зводиться до підбору типу і числа ременів. Основним розрахунками ременів вважається розрахунок по тяговій спроможності.
Розрахунок пасової передачі ведемо за алгоритмом наведеним на малюнку 3
Малюнок 3 Схема алгоритму розрахунку кліноременних передач
Розрахунки виробляємо на ЕОМ.
Отримані дані:
- Вибираємо нормальний тип ременя. (Б)
- Потужність на ведучому валу N = 5.19.
- Частота обертання ведучого валу n = 820 об / хв.
- Передаточне число ремінної передачі U = 4.
- Діаметр малого шківа d1 = 125 мм .
- Висота перерізу ременя h = 10.5 мм .
- Діаметр великого шківа d2 = 500 мм .
- Довжина ременя L = 2650 мм .
- Міжосьова відстань А = 1016 мм.
- Швидкість ременя V = 5.23 м / с.
- Кут обхвату малого шківа а = 158 град.
- Число ременів клинових Z = 5.
- Зусилля діє на вали Q = 1991Н.
5 Конструювання валу тягових зірочок
5.1 Розрахунок тихохідного валу
Розробка конструкцій валів приводів містить у собі всі основні стадії проектування, технічна пропозиція, ескізний проект. Алгоритм розрахунку валів наведено на малюнку 4.
Малюнок 4 Схема алгоритму розрахунку вала
Вихідні дані для розрахунку: Т - сила діє на вал; Fr, Ft, Fx - крутні моменти. Так як на розрахунковому валу немає елементів викликають осьову силу Fx = 0, Ft = 20806, Fr = -20806, Т = 4383.
5.2 Визначення опорних реакцій
5.2.1 Розрахунок реакції опор
Реакції опор вала зображені на малюнку 5.
Малюнок 5 Епюри валу тягових зірочок
Реакція лівої опори.
від осі :
Донський державний технічний університет
Кафедра "Основи конструювання машин"
Стверджую
Зав. кафедрою ОКМ
к.т.н., професор
______________Андросов А. А.
«______»_____________ 2008
Пояснювальна записка
до курсової роботи з «Деталі машин та основи конструювання
(Найменування навчальної дисципліни)
На тему «Автоматичний ливарний конвеєр»
Автор проекту
(Ф. І.О.)
Спеціальність 220401 «Мехатроніка».
(Номер, назва)
Позначення курсового проекту група.
Керівник проекту. (П. І. Б.) (підпис)
Проект захищений Оцінка
(Дата)
Члени коміссіі______________________________
м. Ростов - на - Дону
Зміст
Введення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... .. .... 6
1 Масові силові та геометричні характеристики
пристроїв міжопераційного транспорту ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 7
1.1 Маси виробів, технологічного обладнання, рухомих
елементів устрою ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... 7
1.2 Розрахунок виконавчий механізм пластинчастого ланцюгового
конвеєра ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... 7
2 Розрахунок електродвигуна ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... 11
2.1 Підбір електродвигуна ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 11
2.2 Кінематична схема приводу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .12
3 Розрахунок редуктора ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 15
3.1 Основні характеристики механізмів приводу ... ... ... ... ... ... ... ... ... .15
3.2 Підбір редуктора ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 17
4 Розрахунок пасової передача ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 19
4.1 Розрахунок пасової передачі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .19
5 Конструювання валу тягових зірочок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .21
5.1 Розрахунок тихохідного вала ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 21
5.2 Визначення опорних реакцій ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .22
5.3 Визначаємо діаметр валу. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 24
5.4 Розрахунок коефіцієнт запасу міцності ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 25
6 Розрахунок муфти ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28
6.1 Алгоритм розрахунку муфти ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28
7 шпонкових з'єднань .... ... .................... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..... 31
7.1 Розрахунок шпоночно з'єднання .............................................. ................. 32
8 Розрахунок підшипників кочення. .................................................. ..................... 33
8.1 Підбір підшипників кочення .............................................. .................... 33
9 Динамічні характеристики приводу .............................................. .......... 36
9.1 Крутний моменти на валу двигуна ............................................ ......... 36
9.2 Моменти інерції мас робочих органів ............................................ .... 36
9.3 Характеристики робочого циклу .............................................. .................. 37
9.4 Тимчасові характеристики робочого циклу ............................................ 39
9.5 Характеристика навантажень робочого циклу ............................................. ... 40
Висновок ................................................. .................................................. ....... 43
Список використаної літератури ............................................... .................. 44
Додаток А.
Додаток Б.
Введення
Людське суспільство постійно відчуває потреби в нових видах продукції, або в скороченні витрат праці при виробництві основної продукції. У загальних випадках ці потреби можуть бути задоволені тільки за допомогою нових технологічних процесів і нових машин, необхідних для їх виконання. Отже, стимулом до створення нової машини завжди є новий технологічний процес, можливість якого залежить від рівня наукового і технічного розвитку людського суспільства.
У цій роботі розробляється автоматична лінія конвеєра для заливання ливарних форм розплавленим металом з метою отримання виливків. Розглянутий конвеєр горизонтальний пластинчастий з ланцюговим тяговим елементом.
Основна мета курсової роботи розробити і розрахувати тихохідний вал конвеєра. По ходу розрахунку підібрати асинхронний двигун, розрахувати відповідні елементи кінематичної схеми, провести динамічний розрахунок системи.
1 Масові силові та геометричні характеристики пристроїв
міжопераційного транспорту
1.1 Маси виробів, технологічного обладнання, рухомих
елементів пристрою
Маси виробів постійні на доопераційному (М1, кг) і після операційному (М2, кг) відрізках L1, м і L2, м, то маса виробів на обох відрізках:
де I-крок установки виробів, м.
1.2 Розрахунок виконавчий механізм пластинчастого ланцюгового
конвеєра
Виконавчий механізм пластинчастого ланцюгового конвеєра є вал тягових зірочок, який приводить в рух дворядну втулкову-Каткову ланцюг з грузонесущим пристроями, сумарна маса яких:
Мінімальна натягу ланцюгів в точці збігання з тягових зірочок приймається для вибирання люфтів в ланках тягового ланцюга:
Максимальне натяг ланцюгів в точки набігання на тягові зірочки:
де g = 9,81
Руйнівне навантаження одного Радя ланцюга:
Крок
Таблиця - 1 Залежність
13 | 60 | 125 | |
100 | 125 | 150 |
Кількість зубів зірочки z приймаємо 10.
Діаметр початкової окружності тягової зірочки:
Відстань між площинами тягових зірочок вибираємо за орієнтовним співвідношенню В = 1,5 *
Розрахункове значення В = 607, тому приймаємо В = 630.
Тягове опори кіл на зірочках:
Крутний момент на валу зірочок з урахуванням ККД підшипників кочення 0,99:
Потужність необхідна на валу тягових зірочок (на виході):
Частота обертання вала тягових зірочок (на виході):
Орієнтовний діаметр валу зірочок ланцюгового конвеєра:
де
2 Розрахунок електродвигуна
2.1 Підбір електродвигуна
Основним завданням на етапі конструювання приводу є мінімізація його вартості і габаритних розмірів при забезпеченні надійності та технологічності. Це досягається оптимальним співвідношенням параметрів приводу та електродвигуна з рекомендованим значенням передавальних чисел всіх його елементів, які засновані на досвіді інженерній практиці.
Рисунок 1 Схема алгоритму підбору електродвигуна і розбиття передавальних чисел приводу
Проектування приводу здійснюємо за алгоритмом наведеним на малюнку 1.
2.2 Кінематична схема привода
Складемо кінематичну схему приводу відповідно до завдання (малюнок 2). Вводимо позначення: n-частота обертання валу, N - передана потужність на відповідному валу, U - передавальне число елементів приводу,
Малюнок 2 Кінематична схема привода
Загальний коефіцієнт корисної дії приводу знаходимо як твір к.к.д. входять вузлів тертя:
де
Розраховуємо потужність необхідну на валу двигуна:
Вибираємо асинхронний двигун марки RA132MB6 з характеристиками:
- Потужність двигуна N = 5,2 кВт.
- Обороти двигуна n = 820 об / хв.
- Момент інерції на валу J = 0.0434
Можливе передавальне число двигуна:
Приймаються передавальне число розрахункового редуктора в межах 7,1 ... 50 (
Передаточне число «реального» редуктора:
Передаточне число тихохідного валу:
Передаточне число швидкохідного валу:
3 Розрахунок редуктора
3.1 Основні характеристики механізмів приводу
3.1.1 Розрахунок частоти обертання валів частота обертання ротора
двигуна:
- Частота обертання вхідного вала редуктора:
- Частота обертання швидкохідного валу:
- Частота обертання тихохідного валу:
3.1.2 Визначаємо потужність на кожному валу потужність на валу
двигуна:
- Потужність на вхідному валу редуктора:
- Потужність на швидкохідному валу редуктора:
- Потужність на тихохідному валу редуктора:
3.1.3 Визначаємо крутний момент на валах системи момент на валу
двигуна
- Момент на вхідному валу редуктора:
- Момент на швидкохідному валу редуктора:
- Момент на тихохідному валу редуктора:
3.2 Підбір редуктора
За розрахованими даними підбираємо редуктор марки 1Ц2У-250-22-11У1.
Редуктор зубчастий циліндричний двоступінчастий вузький горизонтальний загальномашинобудівного призначення призначений для збільшення крутних моментів і зменшення частоти обертання. Умови застосування редукторів - навантаження постійна і змінна, одного напряму і реверсивна, робота постійна або з періодичними зупинками, обертання валів в будь-яку сторону, частота обертання вхідного вала не більше 1800 об / хв; зовнішнє середовище - атмосфера типів I, II, при запиленості повітря не більше 10 мг / куб.м. Для двухконцевого виконання валів номінальна радіальне навантаження на кожен з валів повинна бути зменшена на 50%. Кліматичні виконання У1, У2, У3, Т1, Т2, Т3, УХЛ4, О4 за ГОСТ 15150. Конусность швидкохідного і тихохідного валів 1:10. При комплектації конусними валами до складу поставки входять шайби і гайки для кріплення полумуфт.
Редуктор має наступні характеристики:
- Міжосьова відстань - 410 мм.
- Безперервний режим роботи (Н) ПВ = 100% - Номінальний обертальний момент на вихідному валу при роботі в повторно-кратковре. режимах-5000 Н * м.
- ККД 97%.
- Маса - 310 кг.
- Параметри швидкохідного конічного валу (1:10) (DxL) 40х82.
- Параметри тихохідного конічного валу (1:10) (DxL) 90х130.
- Параметри зубчастої напівмуфти m = 4 / z = 56.
4 Розрахунок пасової передачі
4.1 Розрахунок пасової передачі
В даний час у машинобудування набули найбільшого поширення передачі клиновими (нормального і вузького перетину) і поліклинові ремені. Швидкість клинових ременів не повинна перевищувати 25-30 м / с, а поліклинових ременів 40 м / с. При однакових габаритних розмірах передачі вузькими клиновими ременями в 1,5 - 2 рази вище за тягової здатності, ніж передача клиновими ременями нормального перетину.
Відповідно до ГОСТ 1284.3-80 розрахунок клинових ременів зводиться до підбору типу і числа ременів. Основним розрахунками ременів вважається розрахунок по тяговій спроможності.
Розрахунок пасової передачі ведемо за алгоритмом наведеним на малюнку 3
Малюнок 3 Схема алгоритму розрахунку кліноременних передач
Розрахунки виробляємо на ЕОМ.
Отримані дані:
- Вибираємо нормальний тип ременя. (Б)
- Потужність на ведучому валу N = 5.19.
- Частота обертання ведучого валу n = 820 об / хв.
- Передаточне число ремінної передачі U = 4.
- Діаметр малого шківа d1 =
- Висота перерізу ременя h =
- Діаметр великого шківа d2 =
- Довжина ременя L =
- Міжосьова відстань А = 1016 мм.
- Швидкість ременя V = 5.23 м / с.
- Кут обхвату малого шківа а = 158 град.
- Число ременів клинових Z = 5.
- Зусилля діє на вали Q = 1991Н.
5 Конструювання валу тягових зірочок
5.1 Розрахунок тихохідного валу
Розробка конструкцій валів приводів містить у собі всі основні стадії проектування, технічна пропозиція, ескізний проект. Алгоритм розрахунку валів наведено на малюнку 4.
Малюнок 4 Схема алгоритму розрахунку вала
Вихідні дані для розрахунку: Т - сила діє на вал; Fr, Ft, Fx - крутні моменти. Так як на розрахунковому валу немає елементів викликають осьову силу Fx =
5.2 Визначення опорних реакцій
5.2.1 Розрахунок реакції опор
Реакції опор вала зображені на малюнку 5.
Малюнок 5 Епюри валу тягових зірочок
Реакція лівої опори.
від осі
де l1, l2, l3, l4 - відстань між елементами конструкції валу, l1 = 100, l2 = 630, l3 = 100, l4 = 110,
від осі
де
Реакція правої опори.
від осі
від осі
5.2.2 Визначаємо згинальні моменти для розраховується валу
Горизонтальній площині Мі, від осі
Вертикальній площині Мі, від осі
для правої опори Мі (п) = 0. Епюри даних сил зображені на малюнку 5.
Мі наведена: для муфти Мі (м) = 4383 Н * м, ліва опора Мі (л) = 4383 Н * м, для лівої зірочки Мі (лз) = 4383 Н * м, для правої зірочки Мі (пз) = 3022 Н * м, для правої опори Мі (п) = 42 Н * м. Епюри даних сил зображені на малюнку 5.
Повний згинальний момент дорівнює: для муфти Т (м) = 4383 Н * м, ліва опора Т (л) = 4383 Н * м, для лівої зірочки Т (лз) = 4383 Н * м, для правої зірочки Т (пз) = 2192 Н * м, для правої опори Т (п) = 0 Н * м. Епюри даних сил зображені на малюнку 5.
Вибираємо матеріал для валу за наведеними навантажень: Сталь 45 ГОСТ 1050-88.
5.3 Визначаємо діаметр валу
За наведеною навантаження визначаємо найбільш навантажений ділянку валу, Мпрів = 4834 Н * м.
Діаметр валу дорівнює:
де
де
Мінімальне значення діаметру вала в місці кріплення зірочок має бути не менше 90 мм. Приймаємо 100 мм.
Мінімальна величина діаметра валу на місці кріплення муфти повинно бути не менше 78 мм, приймаємо 85 мм.
Мінімальна величина діаметра валу на місці кріплення підшипників повинно бути не менше 78 мм і повинна бути кратне 5, приймаємо 90 мм.
Загальний діаметр валу приймаємо 110 мм.
Розміри валу наведені на рисунку 6.
Малюнок 6 Розрахункова величина валу
5.4 Розрахунок коефіцієнт запасу міцності
Коефіцієнт запасу втомної міцності за нормальними напруженням визначається для небезпечного перерізу.
де
Коефіцієнт запасу втомної міцності визначається по дотичних напруг:
де
Визначаємо коефіцієнт запасу втомної міцності по кожному з небезпечних перетинів:
Проводимо порівняння
6 Розрахунок муфти
6.1 Алгоритм розрахунку муфти
Алгоритм розрахунку муфти наведено на рисунку 7.
Малюнок 7 Схема алгоритму вибору і перевірки на міцність муфти
- Типорозмір муфти: МОЗ-6.
- Максимальний обертовий момент. 11576 Н * м:
- Мінімальний діаметр валу, 85 мм
- Махові момент інерції 2,8 кг * м2
Муфта зубчаста складається з двох напівмуфт виконаних у вигляді двох закріплених на валах втулок з зовнішніми зубами евольвентного профілю і охоплює їх обойми з внутрішніми зубами.
Ці муфти вибирають за ГОСТ 5006 для валів з невеликою частотою обертання (
Деталі муфти виготовляють зі сталей 45 (поковка) або 25Л (лиття). Для важко навантажених муфт застосовують леговані сталі типу 15Х. 20X з цементацією робочих поверхонь і загартуванням до твердості 42HRC
За номінальному моменту, що крутить
За
Матеріал муфти: Сталь 35.
Розміри обраної муфти перевіряємо по допустимому тиску
при
Умова міцності
Малюнок 8 Зовнішній вигляд зубчастої муфти
7 Шпонкові з'єднання
7.1 Розрахунок шпонкових з'єднань
Шпонкові з'єднання призначаються для передачі крутного моменту від валу до маточини і навпаки. Залежно від конструкції шпонки діляться на призматичні, сегментні, клинові, тангенціальні, спеціальні. Найбільше застосування знаходять призматичні шпонки (ГОСТ'23360-78)
Призматичні шпонки підбирають залежно від діаметра вала і перевіряють на міцність по напрузі зминання
де
Довжина шпонки вибирається на
Вал ланцюгової передачі фіксація муфти:
Вибираємо наступну шпонку (за ГОСТ 23360-78).
Таблиця 2 Параметри шпонкових з'єднань муфти
№ валу | ||||||
1 | 85 | 100 | 26 | 16 | 6,4 | 135 |
Вибираємо наступну шпонку (за ГОСТ 23360-78).
Таблиця 3 Параметри шпонкових з'єднань зірочок
№ валу | ||||||
1 | 100 | 85 | 28 | 16 | 6,4 | 144 |
Малюнок 9 Фізичні розміри шпонки
Відповідні розміри шпонки вказані на малюнку 9.
8 Розрахунок підшипників кочення
8.1 Підбір підшипників кочення
Підшипники кочення вибираються виходячи з діаметру валу і напрямки діючих навантажень, а перевіряються по статичній і динамічній вантажопідйомності.
Вихідні дані:
Радіальне навантаження на підшипники
Осьова навантаження на підшипники
Діаметр шийки валу d = 90мм.
При виборі типорозміру підшипника для заданих умов роботи необхідна враховувати:
- Величину та напрямку навантаження;
- Частоту обертання вала;
- Потреба ресурс в годинах;
- Бажаний розмір підшипників (посадковий діаметр валу або діаметр отвору в корпусі);
- Особливі вимоги до підшипника, випливають з умови його експлуатації (самоустанавліваемость, здатність забезпечувати осьове переміщення вала, умова монтажу);
- Вартість підшипника.
Вибрати типорозмір підшипника кочення в залежності від характеру навантажень і діаметр валу. У нашому випадку
Визначаємо приведену навантаження Q, для чого необхідно:
- Визначити ставлення
- Визначаємо відношення
- Визначаємо коефіцієнт осьового навантаження
- Визначаємо наведену навантаження:
де
Наведена (еквівалентна) навантаження для радіальних і радіально-наполегливих підшипників - це умовна постійне радіальне навантаження, при додатку якої до підшипника з обертовим внутрішнім кільцем і не рухомим зовнішнім підшипник буде мати таку ж довговічність, що і при дійсних умовах навантаження.
Осьова сила не впливає на величину еквівалентної навантаження Q, поки відносини
Визначаємо потрібну динамічну вантажопідйомність підшипника.
де L-необхідна довговічність підшипника в мільйонах обертів,
Проведемо порівняння:
9 Динамічні характеристики приводу
9.1 Крутний моменти на валу двигуна
Момент статичний, приведений до валу двигуна збігається з моментом від заданого навантаження на валу двигуна:
Момент розгону двигуна середній інтегральний:
де
9.2 Моменти інерції мас робочих органів
Ланцюгового конвеєра в місці з ливарними формами:
де u - загальне передавальне число.
Момент інерції якоря електродвигуна:
Момент інерції клиноремінною передачі
Шківа:
де j = 7860
Ременя:
де
Клиноремінною передачі:
Момент інерції муфти:
де
Момент інерції загальний:
9.3 Характеристики робочого циклу
9.3.1 Розрахунок часу розгону
Час розгону:
Аналіз часу розгону:
Час зупинки двигуна без гальма після вимкнення двигуна:
9.3.2 Розрахунок прискорень
Прискорення лінійні робочого органу.
- При розгоні:
- При зупинки:
Аналіз прискорень: допустима межа прискорень лілійних при розгоні за умовою безпеки персоналу 1
9.3.3 Розрахунок шляхів органів
Шляхи робочих органів.
- При розгоні:
- При зупинці:
- Усталеного руху:
Аналіз шляхів: в заданому кроці (1,5 м) розміщується розгін, усталене руху і зупинка. При цьому усталений рух займає допустиму норму менше 5%.
9.4 Тимчасові характеристики робочого циклу
Час усталеного руху конвеєра:
Час руху конвеєра на 1 крок:
Час одного робочого циклу конвеєра:
Годинна продуктивності технологічної системи:
9.5 Характеристика навантажень робочого циклу
Максимальне тягове опір в період розгону конвеєра:
Максимальне натяг ланцюгів в точці набігання на тягові зірочки в період розгону:
Навантаження робочого циклу валу тягових зірочок.
Максимальний крутний момент робочого циклу на валу при розгоні:
Мінімальний крутний момент робочого циклу на валу при зупинки:
Крутний момент робочого циклу на приводному валу конвеєра зображені на малюнку 10.
Малюнок 10 Крутні моменти робочого циклу на приводному валу конвеєра
Максимальна радіальне навантаження робочого циклу на валу при розгоні:
Мінімальна радіальне навантаження робочого циклу на валу при зупинці:
Висновок
У ході проведеної роботи була розрахована і спроектована автоматичний ливарний конвеєр для заливання ливарних форм розплавленим металом з метою отримання виливка. За розрахованими масовим і геометричними характеристиками був розрахований вал тягових зірочок, підібраний асинхронний двигун, розрахована Кліноременная передача. Розрахувавши передавальне число редуктора теоретичного і крутні моменти, був підібраний реальний редуктор з близьким теоретичними показниками. Також була розраховані динамічні характеристики приводу, побудований графік крутного моменту робочого циклу на приводному валу конвеєра.
Дана автоматична лінія може використовуватись на металоливарного виробництві, попередньо оснастивши її автоматичним регулятором включення і виключення електродвигуна.
Список використаної літератури
1. А.А. Андросов, та ін «Розрахунок і проектування деталей машин», Навчальний посібник. Ростов-на-Дону, 2002.
2. Маньшина Ю.П. Методичні вказівки до курсової роботи з основ конструювання механізмів. «Масові силові та геометричні характеристики пристроїв міжопераційного транспорту». ч.1 Ростов-на-Дону, 1997.
3. Маньшина Ю.П. Методичні вказівки до курсової роботи з основ конструювання механізмів. «Енергетичні, кінематичні та динамічні характеристики приводу». ч.2 Ростов-на-Дону, 1998.
4. Маньшина Ю.П., ДьяченкоА.Г. Методичні вказівки до курсової роботи кінематична, енергетична і габаритна розробка оптимального варіанту заданої механічної системи. «Основи конструювання і САПР». Ростов-на-Дону, 1996.
5. Кушнарьов В.І, Андрющенко Ю.Є. Методичні вказівки до курсового проектування з основ конструювання машин «Проектування зубчастих і черв'ячних передач із застосуванням ЕОМ», Ростов-на-Дону, 1991.
6. Кушнарьов В.І, Андрющенко Ю.Є. Методичні вказівки до курсового проектування з основ конструювання машин «Проектування валів з застосуванням ЕОМ». Ростов-на-Дону, 1995.
7. Кушнарьов В.І., Андрющенко Ю.Є. Методичні вказівки до курсового проектування з основ конструювання машин «Компонування редуктора з застосуванням ЕОМ». Ростов-на-Дону, 1995.