Привод с двухступенчатым соосным редуктором

ЧЕБОКСАРСКИЙ КООПЕРАТИВНЫЙ  ИНСТИТУТ

РОССИЙСКОГО УНИВЕРСИТЕТА КООПЕРАЦИИ

 

 

Кафедра технологии продуктов

Общественного питания

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

 

 

по дисциплине «Детали машин»

 

 

на тему: Привод с двухступенчатым соосным редуктором

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент

торгово-технологического факультета

группы ТП – 01с

Андроненко Татьяна  Николаевна

(фамилия, имя, отчество студента/ки)

Научный руководитель

к.ф.м.н., доцент Краснов  В.К.

(должность, фамилия, инициалы)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чебоксары

2012

Содержание

 

Введение

1. Исходные данные для проектирования и схема привода
2. Кинематический расчет привода
1. Параметры на приводном валу конвейера (на выходе)
2. Параметры на валу электродвигателя (на выходе) и выбор электродвигателя
3. Передаточное число привода и разбивка его по передачам
4. Параметры на втором валу привода
3. Выбор материалов и расчет допускаемых контактных напряжений
4. Расчет быстроходной передачи
1. Проектный расчет
2. Проверочный расчет
5. Расчет тихоходной передачи
1. Проектный расчет
2. Проверочный расчет
6. Проектный расчет валов и предварительный выбор подшипников
7. Конструктивные размеры корпуса, крышки редуктора и зубчатых колес редуктора
1. Конструирование корпуса и крышки редуктора
2. Конструирование зубчатых колес
8. Проверочный расчет валов
9. Проверка подшипников по динамической грузоподъемности (на долговечность)
10. Подбор и проверка шпоночных соединений
11. Подбор муфт

 

 

12.  Выбор способа смазки и типа смазочного материала
13. Сборка редуктора
14. Заключение
15. Список используемой литературы

Приложение 1

Приложение 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В современной пищевой промышленности цепные транспортеры используются для горизонтального или горизонтально-наклонного перемещения зерна, семян и продуктов их переработки. Основным движущим механизмом цепного конвейера является привод цепного транспортера, при изготовлении которого необходимо учитывать значение и характер изменения нагрузки, долговечность, надежность, коэффициент полезного действия, массу и размеры, шумность, стоимость изделия и расходы на его эксплуатацию.

Современные приводы  цепных транспортеров состоят из фланцевого асинхронного электродвигателя, муфты, цилиндрического редуктора, муфты и тяговых звездочек. Применение соосных редукторов ограничивается случаями, когда в нет необходимости иметь два выходных кольца быстроходного или тихоходного вала, а совпадение геометрических осей входного и выходного валов удобно при намеченной общей компоновке привода. В соосных редукторах быстроходная ступень зачастую недогружена, так как силы вызывающие в зацеплении колес тихоходной ступени, значительно больше, чем в быстроходной, а межосевые расстояния ступеней одинаковы. Схема их работы заключается в следующем: вращательное движение от электродвигателя через муфту передается на быстроходный вал редуктора, еще одна муфта передает вращательное движение от тихоходного вала редуктора к приводному валу , который приводит в движение тяговые звездочки, которые воздействуют на цепь транспортера, приводя ее в движение. Также в данном механизме есть устройство для предотвращения заклинивания привода.

 Двухступенчатый соосный редуктор передает вращательное движение от двигателя к приводному валу, при этом изменяя угловую скорость и крутящий момент по величине.

Разнообразие технических требований, которым должен отвечать современный конвейер диктует жесткие требования к проектированию и изготовлению такого узла, как его основной механизм - привод цепного транспортера, базирующийся на исследованиях по объемной и контактной прочности, материаловедению, теплотехнике, гидравлике, теории упругости и строительной механике. При его изготовлении используются различные стальные и алюминиевые сплавы.

Целью выполнения проекта  является закрепление знаний, полученных из ранее освоенных дисциплин  и использование их при проектировании механического привода.

Задачей работы является подбор электродвигателя, выполнение кинематического расчета, расчет цилиндрической передачи и редуктора, определение геометрических и контурных размеров деталей и проверок их на прочность.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные данные для проектирования и схема привода

 

Цель задания: спроектировать привод к цепному конвейеру.

 

 

4             2               3                       2               1

редуктор

 

 

 

 

 

Рис.1. Расчетная схема привода

 

1. электродвигатель
2. муфта
3. редуктор цилиндрический
4. ведущие звездочки цепного конвейера

 

 

Исходные данные:
Окр.усилие на звездочке, кН	Ft	5
Скорость цепи, м/с	V	0,5
Число зубьев звездочки	Z	8
Шаг тяговой цепи, мм	p	100
Срок службы редуктора, год	Lг	5
График нагрузки,	T	1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Кинематический расчет привода

 

Кинематический расчет привода состоит в определении  угловых скоростей, частот вращения всех вращающихся звеньев привода  и передаточных чисел всех входящих в привод передач. В качестве энергетических параметров определяются мощности на входе и выходе привода. Силовые параметры представляют крутящие моменты на валах привода и на деталях, передающих эти крутящие моменты. В результате кинематико-энергетического расчета подбирается электродвигатель.

 

1. Параметры на приводном валу конвейера (на выходе)

 

Мощность привода:

           P_пр = F_t*V= 5*0,5 = 2,5 кВТ = 2,5*10³ Вт

Делительный диаметр звездочки  конвейера:

D₀ = p/sin π/Z = 100/ sin 180/8 = 261мм = 0,261 м

Угловая скорость:

ω_пр = 2* V/0,261 = 2*0,5/0,261 ≈ 3,831 ≈ 3,83 с ^-1

Частота вращения:

n_пр = 30* ω_пр / π = 30*3,83/3,14 = 36,6 об/мин

Крутящий момент:

Т_пр = P_пр / ω_пр  = 2,5*10³ /3,83 ≈ 653 Н∙м

 

2. . Параметры на валу электродвигателя (на выходе) и выбор электродвигателя

 

Определяем потребную мощность привода: P_потр=P_пр/η_общ ,

 для этого необходимо найти общий кпд привода, который рассчитывается по формуле: η_общ=η₁ η₂ η₃ η₄  

η1=	0,982*	-кпд	муфты
η2=	0,972*	-кпд	цилиндрической передачи
η4=	0,994*	-кпд	трение в подшипниках 4-х валов.

*средние значения  КПД взяты из табл. 1(мет.указания, прилож. 1)

Сделав подстановку в формулу получим:

η_общ.=0,97²*0,98²*0,99⁴=0,868

Потребная мощность привода:

P_потр = 2,5*10³/0,868= 2,88*10³Вт

Выбор электродвигателя производиться по потребной мощности. Но поскольку для одной и той же мощности есть четыре разновидности двигателей по частотам вращения, нужно предварительно определить ориентировочную частоту вращения двигателя n_эд, выбрав по табл. 2 (мет. указания, приложение 1) некоторые средние значения передаточных чисел.

Общее передаточное число  привода определяется как произведение передаточных чисел входящих в него передач.

u_пр' = u_цил* u_цил=5*4=20

Тогда ориентировочная  частота вращения вала электродвигателя

n_эл = n_пр* u'_пр = 36,6*20=732  об/мин

По таблице 3 методического указания (приложение1) выбран электродвигатель марки 4А112М8:

с паспортной мощностью  Р_эд =3,0 кВт

с синхронной частотой вращения n_с = 750 об/мин

со скольжением S=5,8%=0,058

Рабочая частота вращения вала электродвигателя

n_эл = n_с*(1- S) = 750*(1-0,058) = 706,5 об/мин

Угловая скорость

ω_эл = π* n_эл/ 30 = 3,14*706,5/ 30≈73,95 с ^-1

Крутящий момент

Т_эл= P_потр/ ω_эл=2,88*10³/ 73,95≈38,9 Н∙м

2.3. Передаточное число привода и разбивка его по передачам

 

Для расчетов необходимо рассчитать номинальную частоту вращения, для каждого варианта. Данные записаны в табл.1.

Таблица 1

Частота двигателя

	Pном,	синхронная   частота,	S, %	номинальная частота,
№	кВт	об/мин		об/мин
1	3	750	5,8	706,5
2	3	1000	4,7	953
3	3	1500	4,4	1434
4	3	3000	4,3	2871

 

Передаточное число привода u_пр = n_ном/ n_пр= n_ном/36,6

Разобьем передаточное число по ступням привода: u_пр' = u₁* u₂

u₁= 2…6,3 передаточное число цилиндрической передачи;

u₂= 2…6,3 передаточное число цилиндрической передачи.

Принимаем стандартное  передаточное число u₁= 5, (ГОСТ 2185-66).

Рассмотрим четыре варианта привода.

Таблица 2

Расчет передаточных чисел

	Передаточное  число				Варианты привода
					1	2	3	4
привода				u	19,3	26,04	39,18	78,44
цилиндрической косозубой передачи(быстроход.)				u2	3,86	5,21	7,84	15,69
цилиндрической  косозубой передачи(тихоходн.)				u1	5	5	5	5