Проектирование привода ленточного конвейера для подачи песчаной смеси

Обеспечивают хорошее базирование, исключаютослабление вала шпоночным пазом. Недостаток этих соединений—трудоемкость сборки, сложность контроля качества соединения.В нашем редукторе шестерню сделаем заодно с валом. КП.15.02.12.00.00 ПЗЛист26Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаДля соединения ведомого шкива с быстроходным валом редуктора; зубчатого колеса и полумуфты с тихоходным валом редуктора применим шпоночное соединение. Посадка вала с отверстием: Н8/h8. 3.1.5 Конструирование корпуса редуктораМатериал корпуса СЧ15 ГОСТ 1412-85.Толщина стенок корпуса и крышки редуктора:δ = δ1 = 0,025 · αw + (3…5) = 0,025 · 140 + 3 = 6,5 мм. (147)Принимаем: δ = δ1 = 8 ммТолщина пояса корпуса и крышки: b = b1 = 1,5δ = 1,5 · 8 = 12 мм (148)Толщина нижнего пояса:p = 2,35δ = 2,35 · 8 = 18,8 мм, (149)Примем р = 19 мм.Диаметры болтов:d1 = (0,03 – 0,036) · αω + 10 = (0,03 – 0,036) · 140 + 10 = (14,2 – 15,0) мм (150)Примем: М16.d2 = (0,7 - 0,75) · d1 = (0,7 - 0,75) · 16 = (11,2 – 12) мм (151)Примем: М12.d3 = (0,5 - 0,6) · d1 = (0,5 - 0,6) · 16 = (8 – 9,6) мм (152)Примем: М8.3.2 Выбор муфтыВ качестве муфты между тихоходным валом редуктора и приводным валом возьмем упругую втулочно-пальцевую муфту.Муфты упругие втулочно-пальцевые получили широкое распространение вследствие относительной простоты конструкции и удобству замены упругих элементов. КП.15.02.12.00.00 ПЗЛист27Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаВыбираем муфту:Муфта 710-42-1-У3 ГОСТ 21424-93.Номинальный вращающий момент:[Т] = 710 Н · м. Вращающий момент на тихоходном валу:Т3 = Н · мДиаметр посадочного отверстия: d = 42 мм.Габаритные размеры муфты:D × L = 190 × 170.Наличие упругих втулок позволяет скомпенсировать неточность расположения в пространстве тихоходного вала и приводного вала. 3.3 Выбор смазывающих устройствСмазка зубчатых зацеплений осуществляется окунанием одного из зубчатых колес в масло на полную высоту зуба.Вязкость масла по [2]:[σ]Н = 626 МПаV = 1,3 м/с – V40° = 60 мм2/сПо [2] принимаем масло индустриальное И-Г-А-68, у которого V40°C = 61-75 мм2/с. Подшипники смазываются тем же маслом, что и зацепления за счет разбрызгивания масла и образования масляного тумана.3.4 Проверочные расчеты3.4.1 Проверочный расчет валовБыстроходный вал.Материал вала – сталь 40Х, НВ = 240, σв = 790 МПа, σ-1 = 370 МПа, τ-1 = 210 МПа, [2].Опасным сечением является первая опора.Мх = 0; Му = 37,17 Н·мМсеч = Мx = 37,17 Н·м.КП.15.02.12.00.00 ПЗЛист28Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаРасчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.Напряжение изгиба:σа = σu= Мсеч / 0,1d13 = 37,17 · 103 / 0,1 · 403 = 5,8 МПа (153)Напряжение кручения:τа = τк/2 = Т2 / 2 · 0,2d13 = 70,34 · 103 / 0,4 · 403 = 2,7 МПа (154)Кσ / Кdσ = 3,8 [2]; (155)Кτ / Кdτ = 2,2 [2]; (156)KFσ = KFτ = 1 [2]; (157)KV = 1 [2].Кσ, Кτ - эффективные коэффициенты концентрации напряжений.Кdσ, Кdτ - коэффициенты влияния абсолютных размеров сечения.KV - коэффициент влияния поверхностного упрочнения.Коэффициенты снижения пределов выносливости реальной детали по сравнению с пределами (–1, –1) образцов:KσД = (Кσ / Кdσ + 1 / КFσ – 1) · 1 / KV = (3,8 + 1 – 1) · 1 = 3,8 (158)KτД = (Кτ / Кdτ + 1 / КFτ – 1) · 1 / KV = (2,2 + 1 – 1) · 1 = 2,2 (159)σ-1Д = σ-1 / KσД = 370 / 3,8 = 97,4 МПа (160)τ-1Д = τ -1 / KτД = 210 / 2,2 = 95,5 МПа (161)Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям изгиба при симметричном цикле:Sσ = σ-1Д / σа = 97,4 / 5,8 = 16,8; (162)Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям кручения при отнулевом цикле:Sτ = τ -1Д / τ а = 95,5 / 2,7 = 35,4 (163)Общий коэффициент запаса прочности:S = SσSτ / = 16,8 · 35,4 / = 15,2 > [S] = 2,5 (164)Прочность вала обеспечена. Тихоходный вал.Материал вала – сталь 40Х, НВ = 240, σв = 790 МПа, σ-1 = 370 МПа, τ-1 = 210 МПа, [2].КП.15.02.12.00.00 ПЗЛист29Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаОпасным сечением является вторая опора.Мy = 0Мx = 243,7Н·мМсеч = Мx = 243,7Н·м.Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.Напряжение изгиба:σа = σu= Мсеч / 0,1d13 = 243,7 · 103 / 0,1 · 503 = 19,5 МПа (165)Напряжение кручения:τа = τк/2 = Т3 / 2 · 0,2d13 = 421,16· 103 / 0,4 · 503 = 8,4 МПа (166)Кσ / Кdσ = 3,8 [2]; (167)Кτ / Кdτ = 2,2 [2]; (168)KFσ = KFτ = 1 [2]; (169)KV = 1 [2].Кσ, Кτ - эффективные коэффициенты концентрации напряжений.Кdσ, Кdτ - коэффициенты влияния абсолютных размеров сечения.KV - коэффициент влияния поверхностного упрочнения.Коэффициенты снижения пределов выносливости реальной детали по сравнению с пределами (–1, –1) образцов:KσД = (Кσ / Кdσ + 1 / КFσ – 1) · 1 / KV = (3,8 + 1 – 1) · 1 = 3,8 (170)KτД = (Кτ / Кdτ + 1 / КFτ – 1) · 1 / KV = (2,2 + 1 – 1) · 1 = 2,2 (171)σ-1Д = σ-1 / KσД = 370 / 3,8 = 97,4 МПа (172)τ-1Д = τ -1 / KτД = 210 / 2,2 = 95,5 МПа (173)Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям изгиба при симметричном цикле:Sσ = σ-1Д / σа = 97,4 / 19,5 = 5,0; (174)Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям кручения при отнулевом цикле:Sτ = τ -1Д / τ а = 95,5 / 8,4 = 11,4 (175)КП.15.02.12.00.00 ПЗЛист30Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаОбщий коэффициент запаса прочности:S =SσSτ / = 5,0 · 11,4 / = 4,6 > [S] = 2,5 (176)Прочность вала обеспечена.3.4.2 Проверочный расчет стяжных винтов подшипниковых узловСтяжные болты подшипниковых узлов — наиболее ответственные резьбовые детали редуктора, расположенные попарно около отверстий под подшипники.Их назначение—воспринимать силы, передаваемыена крышки редуктора внешними кольцами подшипников, исжимать фланцы крышки и основания корпуса для предотвращенияих раскрытия и утечки масла.Винты изготовляют из стали 30, 35, класса прочности 5.6.Стяжные винты рассчитывают на прочность по эквивалентным напряжениям на совместное действие растяжения и кручения.Определяем силу, приходящуюся на один винт:Fв = RAX/2= 4542/2 = 2271Н (177)Принимаем Кз = 1,5 (постоянная нагрузка);х= 0,27 (соединениечугунных деталей без прокладок).Определяем механические характеристики материала винтов:предел прочности σв=500 Н/мм2; предел текучести σт=300 Н/мм2;допускаемое напряжение [σ]= 0,25σт = 0,25·300 = 75 Н/мм2. (178)Определяем расчетную силу затяжки винтов:Fp = [Кз(1 – x) + x]Fв = [1,5·(1 – 0,27) + 0,27]·2271 =3100H (179)Определяем площадь опасного сечения винта:A = πdp2/4 = [π(d2 – 0,94p)2]/4 = [3,14·(12 – 0,94·1,75)2]/4 = 84,2 мм2 (180)Определяем эквивалентные напряжения:σэкв = 1,3Fp/A = 1,3·3100/84,2 = 47,9Н/мм2< [σ] (181)КП.15.02.12.00.00 ПЗЛист31Изм.Лист№ докум.ПодписьДата3.4.3 Проверочный расчет шпонокШпонки призматические по ГОСТ 23360-78 (рис. 4).Материал шпонок: сталь 45, нормализованная.Напряжение смятия и условие прочности:σсм = 2Т / d(l – b)(h – t1) ≤ [σ]см (182)Допускаемые напряжения смятия:- стальная ступица [σ]см = 110…190 МПа;Быстроходный вал Ø32 мм, шпонка 10 × 8 × 36, t1 = 5 мм.σсм = 2 · 70,34· 103 / 32 · (36 – 10)(8 – 5) = 56 МПа < [σ]смТихоходный вал Ø42 мм, шпонка 12 × 8 × 63, t1 = 5 мм.σсм = 2 · 421,16 · 103 / 42 · (63 – 12)(8 – 5) = 108,1 МПа < [σ]смТихоходный вал Ø55 мм, шпонка 16 × 10 × 50, t1 = 6 мм.σсм = 2 · 421,16 · 103 / 55 · (50 – 16)(10 – 6) = 104,3 МПа < [σ]смУсловия выполняются. Шпонки пригодны.Рис. 43.4.4 Проверочный расчет соединенийДля соединения валов с деталями, передающими вращающиймомент (колесами, элементами открытых передач, муфтами), применяютшпонки и посадки с натягом. КП.15.02.12.00.00 ПЗЛист32Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаДля соединения ведомого шкива с быстроходным валом редуктора; зубчатого колеса и полумуфты с тихоходным валом редуктора применим шпоночное соединение.Соответственно проверочный расчет соединений, в нашем случае, сводится к проверочному расчету шпонок.Шпонки призматические по ГОСТ 23360-78 (рис. 4).Материал шпонок: сталь 45, нормализованная.Напряжение смятия и условие прочности:σсм = 2Т / d(l – b)(h – t1) ≤ [σ]см (183)Допускаемые напряжения смятия:- стальная ступица [σ]см = 110…190 МПа;Быстроходный вал Ø32 мм, шпонка 10 × 8 × 36, t1 = 5 мм.σсм = 2 · 70,34 · 103 / 32 · (36 – 10)(8 – 5) = 56 МПа < [σ]смТихоходный вал Ø42 мм, шпонка 12 × 8 × 63, t1 = 5 мм.σсм = 2 · 421,16 · 103 / 42 · (63 – 12)(8 – 5) = 108,1 МПа < [σ]смТихоходный вал Ø55 мм, шпонка 16 × 10 × 50, t1 = 6 мм.σсм = 2 · 421,16 · 103 / 55 · (50 – 16)(10 – 6) = 104,3 МПа < [σ]смУсловия выполняются. Шпонки пригодны.3.5 Расчет технического уровня редуктораТехнический уровень целесообразно оценивать количественнымпараметром, отражающим соотношение затраченных средств и полученного результата.''Результатом" для редуктора является его нагрузочная способность,в качестве характеристики которой можно принять вращающиймоментна его тихоходном валу.Критерий технического уровня определяется по формуле: γ = m/Т3= = 52,2/421,16 = 0,099, (184)где Т3 = 421,16Н·м— вращающий момент на тихоходном валу редуктора, Н·м.m – масса редуктора.КП.15.02.12.00.00 ПЗЛист33Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаm = φρV·10-9 = 0,42·7,4·103·16,8·106·10-9 = 52,2 кг, (185)где φ = 0,42 - коэффициент заполнения,ρ = 7,4·103 кг/м3 – плотность чугуна,V - условный объем редуктора определить как произведение наибольшей длины, ширины и высоты редуктора, мм3.V = abh = 422·314·290 = 16,8·106мм3 (186)Определение критерия γдает возможность оценить место спроектированногоредуктора в сравнении со стандартными и решить вопрос о целесообразности его изготовления. Таблица 7. Технический уровень редуктораТип редуктораМасса, кгМомент, Н·мКритерий, γВыводЦилиндрический52,2421,160,099Высокий.Редукторсоответствует современным мировымобразцамТаблица 8Размеры зубчатого колесаДиаметр ступицы, мм80Длина ступицы, мм60Размеры корпуса редуктораТолщина стенок корпуса и крышки редуктора, мм8Толщина пояса корпуса и крышки, мм12Толщина нижнего пояса, мм20Муфта 710-42-1-У3 ГОСТ 21424-93Масло индустриальное И-Г-А-68Шпонки призматические ГОСТ 23360-78Ступень вала под звездочку10 × 8 × 36Ступень вала под полумуфту12 × 8 × 63Ступень вала под колесо16 × 10 × 50КП.15.02.12.00.00 ПЗЛист34Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаЗаключениеСпроектирован одноступенчатый горизонтальный цилиндрический редуктор с косозубой передачей. Техническая характеристика редуктора: крутящий момент на тихоходном валу 421,16Н∙м, частота вращения ведомого вала 97,98 об/мин, передача реверсивная. Для смазки зубчатой передачи предусматривается применение масла И-Г-А-68 (ГОСТ 17479.4-87).Проект выполнен в соответствии с заданием.КП.15.02.12.00.00 ПЗЛист35Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаБиблиографический список1. Гурин, В. В. Детали машин. Курсовое проектирование в 2 кн. Книга 1: учебник для среднего профессионального образования / В. В. Гурин, В. М. Замятин, А. М. Попов. — Москва: Издательство Юрайт, 2023. 2. Гурин, В. В. Детали машин. Курсовое проектирование в 2 кн. Книга 2: учебник для среднего профессионального образования / В. В. Гурин, В. М. Замятин, А. М. Попов. — Москва: Издательство Юрайт, 2023. 3. С.А. Чернавский и др. – Курсовое проектирование деталей машин, Москва, «Машиностроение», 2022 г.4. П.Ф. Дунаев, С.П.Леликов – Конструирование узлов и деталей машин,Москва, «Высшая школа», 2022 г.5. М.Н. Иванов – Детали машин, Москва, «Высшая школа», 2021 г.6. А.Е. Шейнблит – Курсовое проектирование деталей машин,Калининград, «Янтарный сказ», 2022 г.КП.15.02.12.00.00 ПЗЛист36Изм.Лист№ докум.ПодписьДата