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:
пояснювальна записка
креслення приводу конвеєра у двох проекціях.
Розрахункова схема приводу. Вихідні дані
Схема приводу стрічкового конвеєра представлена на малюнку 1.
Малюнок 1 - Схема приводу стрічкового конвеєра.
Асинхронний електродвигун серії АИР 132 М4
Кліноременная передача
Одноступінчатий редуктор з циліндричними зубчастими колесами типу ЦУ
Зубчаста муфта типу МОЗ
Вал приводного барабанного конвеєра
Дані за завданням на курсовий проект:
Тягове зусилля на барабані | Ft, кН | 3 .8 |
Швидкість стрічки конвеєра | V, м / с | 2,1 |
Діаметр привідного барабана | Д Б, м | 0,30 |
Число пар полюсів електродвигуна | 2 | |
Режим роботи двигуна | легкий | |
Термін служби приводу | Z h, годин | 10 000 |
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:
F t = 3,8 кН | тягове зусилля на барабані |
V = 2,1 м / с | швидкість стрічки конвеєра |
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:
h кл.рем. = 0,95 | ККД клиноремінною передачі |
h ред. = 0,98 | ККД редуктора |
h муфт. = 0,99 |
ККД муфти | |
h Б = 0,98 | ККД барабана |
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
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
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
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.
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
В.Є. Воскресенський. "Розрахунок приводів конвеєрів. Деталі машин та основи конструювання. "
П.Г. Гузенко "Курсове проектування з деталей машин і підйомно - транспортних машин". Москва Вища Школа 1990
Н.А. Грубе, Г.І. Яковлєв, Т.Г. Бочарова. "Проектування і розрахунок приводів технологічного і транспортного устаткування. Методичні вказівки по курсовому і дипломному проектування. "