Шнековые транспортеры

∑М_A(F_i) = 0

- М_а - F_r1· r₁- F_r· r₂ + R_BY(r₂ + r₃) = 0

R_BY = (М_а + F_r1· r₁ + F_r· r₂)/ (r₂ + r₃)

R_BY = (44362,5+1236,14·79,5+1266,1·37)/98 = 1933,5 Н

∑М_B(F_i) = 0

- F_r1(r₁+ r₂ + r3) + R_AY(r₂ + r₃) + Ft· r₃ - М_а = 0

R_AY = (F_r1(r₁ + r₂ + r3) + М_а -  Ft· r₃)/(r₂ + r₃)

R_AY = (1236,14·177,5-1266,1·61+44362,5)/98 = 1903,5 Н

Проверка:

∑F_ix = - F_r1 + R_AY + F_r - R_BY = - 1236,14 + 1903,5 + 1266,1 – 1933,5 = - 0,04 (≈0)

Условие статики  выполняется, следовательно, реакции  опор определены верно.

- Находим изгибающие  моменты:

Сечение 1 – 1:

0 ≤ z₁ ≤ r₁

M₁ = - F_r1· z₁- М_а

при:     z₁ = 0 → M₁ = - М_а = - 44,36 Нм

z₁ = r₁→ M₁ = -F_r1· r₁-М_а= -1236,14·79,5·10^-3-44,36 = -142,6 Нм

Сечение 2 – 2:

0 ≤ z₂ ≤ r₂

M₂ = - F_r1·(r₁ + z₂) + R_AY· z₂ - М_а

при:     z₂ = 0 → M₂ = - F_r1· r₁- М_а =

= -1236,14·79,5·10^-3 - 44,36 = - 142,6 Нм

z₂ = r₂→ M₂ = - F_r1·(r₁ + r₂) + R_AY· r₂ - М_а =

= -1236,14(79,5+37)·10^-3-44,36+1903,5·10^-3=

= - 117,9 Нм

Сечение 3 - 3 :

0 ≤ z₃ ≤ r₃

M₃ = - R_ВY· z₃

при:     z₃ = 0 → M₃ = 0

             z₃ = r₃→ M₃ = - R_ВY· r₃ = - 1933,5·61·10^-3 = - 117,9 Нм

 

5.2.4. Определим  величину  максимального изгибающего  момента в опасном сечении:

М_изг^max = ((М_изг^y)²+(М_изг^x)²)^1/2 = ((-298)²+(-146,2)²)^1/2 =  327,66 МПа

 Определяем значение эквивалентного момента:

М_экв^max = ((М_изг^max)²+(М_т)²)^1/2 = (327,66²+278,3²)^1/2 =  429,9 МПа

[σ]_-1 = 0,0868·σ_в

σ_в = 980 МПа                                                                                                     [2, 8]

[σ]_-1 = 0,0868·980 = 85,064 МПа

d ≥ (М_экв·32/π[σ]_-1)^1/3 = (429,9·32·10³/3,14·85,064)^1/3=37,2 мм

d₃ > d (50 мм > 37,2 мм)

5.2.5. Определяем  суммарные радиальные реакции:

R_A = (R²_AX + R²_AY)^1/2 = (8887,31² +1903,5²)^1/2 = 9088,9 Нм

R_В = (R²_ВX + R²_ВY)^1/2 = (1697,31² +1933,5²)^1/2 = 2572,8 Нм

 

 

 

6. Выбор и проверочный расчёт подшипников

 

Предварительно  были выбраны подшипники шариковые радиальные однорядные легкой серии №209.

Размеры данного подшипника и характеристики следующие:

d = 45 мм                                                                                                       [5, 411]

D = 85 мм                                                                                                      [5, 411]

B = 19 мм                                                                                                      [5, 411]

r = 2 мм                                                                                                          [5, 411]

C_r = 33,2 кН                                                                                                   [5, 411]

C_0r = 18,6 кН                                                                                                  [5, 411]

L_h = 10000 ч                                                                                                   [5, 133]

6.1. Определяем требуемую динамическую грузоподъемность подшипника, кН:

 Осевая нагрузка подшипника: R_а = F_a = 0

C_rp = R_E((573·ω·L_h)/10⁶)^1/m

m = 3 для шариковых подшипников;

ω = 11,9 рад/с -  угловая скорость тихоходного вала;

R_E – эквивалентная динамическая нагрузка,

R_E = V·R_r·К_б·К_т

V = 1 – при вращающемся внутреннем кольце подшипника;

R_r = R_A = 9088,9 Н – суммарная реакция подшипника;

К_б = 1,2 – коэффициент безопасности

К_т = 1 - температурный коэффициент для рабочей температуры подшипника до 100⁰С.

R_E = 1·9088,9·1,2·1 = 10906,68 Н = 10,91 кН

C_rp = 10906,68((573·11,9·10000)/10⁶)^1/3 = 44,56 кН

  C_rp > C_r (44,56 кН > 33,2 кН)

Подшипники  шариковые радиальные однорядные легкой серии № 209 не подходят по динамической грузоподъемности.

 

Выберем подшипники шариковые радиальные однорядные средней серии №309.

Размеры данного  подшипника и характеристики следующие:

d = 45 мм                                                                                                       [5, 411]

D = 100 мм                                                                                                    [5, 411]

B = 25 мм                                                                                                      [5, 411]

r = 2,5 мм                                                                                                       [5, 411]

C_r = 52,7 кН                                                                                                   [5, 411]

C_0r = 30,0 кН                                                                                                  [5, 411]

L_h = 10000 ч                                                                                                   [5, 133]

Условие C_rp ≤ C_r (44,56 кН ≤ 52,7 кН) выполняется. Подшипники шариковые радиальные однорядные средней серии №309 пригодны.

 

2. Проверка долговечности подшипников.

L_10h = (10⁶/(573·ω))(C_r/R_E)^m

L_10h = (10⁶/(573·11,9))(52,7/10,91)³ = 16574,9 ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Выбор и проверочный расчет муфты [1, 77]

 

7.1. В приводе предусмотрена одна муфта, соединяющая вал электродвигателя с быстроходным валом редуктора.

- Определим  диаметр и длину конца выходного вала электродвигателя:

d₁ = 28 мм                                                                                                       [1, 115]

l₁ = 60 мм                                                                                                        [1, 115]

- Определим  диаметр и длину конца быстроходного вала редуктора:

d₂ = 20 мм                                                                                                       [1, 115]

l₂ = 50 мм                                                                                                        [1, 115]

7.2. Определим максимальный крутящий момент, который  может возникнуть в муфте с учетом коэффициента режима работы:

М_max=М_эл·К_р

К_р= К₁· К₂

К₁ = 0,25 – коэффициент, учитывающий тип двигателя;

К₂ = 1,4 – коэффициент, учитывающий тип рабочей машины (для винтового конвейера)

К_р= 0,25·1,4 = 1,65

М_max=1,65·24,7 = 40,75 Нм

7.3. Выбираем муфту фланцевую:

 [4, 47]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.  Выбор и проверочный расчет шпонок

 

8.1. Шпонка на  выходном валу электродвигателя:

8.1.1. По диаметру  вала выбираем шпонку:                                       [5, 428]

d = 28 мм

8 × 7 × 60

глубина паза на валу: t₁ = 4 мм

глубина паза ступицы: t₂ = 3,3 мм

8.1.2. Дина шпонки:

l = 60 мм                                                                                                         [1, 105]

l_шп = l – (5..10) = 60 – 10  = 50 мм                                                               [4, 104]

8.1.3. Рабочая длина шпонки:

l_p = l_шп – b = 50 – 8 = 42 мм                                                                           [4, 104]

8.1.4. Допускаемое напряжение смятия для Ст.6 с учетом режима работы:

[σ_см] = 0,8(110..120) = (80..96)МПа

8.1.5. Расчетное напряжение смятия шпонки:

σ_см = 2·М_эл·10³/d(h - t₁) l_p = 2·24,7·10³/28(7-4)42 = 14 МПа

[σ_см] > σ_см ((80..96) > 14)

 

8.2. Шпонка на входном валу редуктора:

8.2.1. По диаметру  вала  выбираем шпонку:                                      [5, 428]

d = 20 мм

6 × 6 × 40

глубина паза на валу: t₁ = 3,5 мм

глубина паза ступицы: t₂ = 2,8 мм

8.2.2  Длина  шпонки:

l = 50 мм                                                                                                         [1, 115]

l_шп = l – (5..10) = 50 – 10 = 40мм                                                                 [4, 104]

8.2.3. Рабочая длина шпонки:

l_p = l_шп – b = 40 – 6 = 34 мм                                                                           [4, 104]

8.2.4. Допускаемое напряжение смятия для Ст.6 с учетом режима работы:

[σ_см] = 0,8(110..120) = (80..96)МПа

8.2.5. Расчетное напряжение смятия шпонки:

σ_см = 2·М_б·10³/d(h - t₁) l_p = 2·23,9·10³/20(6-3,5)34 = 28,1 МПа

[σ_см] > σ_см  ((80..96) > 28,1)

 

8.3. Шпонка на тихоходном валу:

8.3.1. По диаметру  вала  выбираем шпонку:                                      [5, 428]

d = 35 мм

10 × 8 × 70

глубина паза на валу: t₁ = 5 мм

глубина паза ступицы: t₂ = 3,3 мм

8.3.2  Длина  шпонки:

l = 80 мм                                                                                                         [1, 115]

l_шп = l – (5..10) = 80 – 10 = 70 мм                                                              [4, 104]

8.3.3. Рабочая  длина шпонки:

l_p = l_шп – b = 70 – 10 = 60 мм                                                                         [4, 104]

8.2.4. Допускаемое  напряжение смятия для Ст.6 с учетом режима работы:

[σ_см] = 0,8(110..120) = (80..96)МПа

8.3.5. Расчетное  напряжение смятия шпонки:

σ_см = 2·М_т·10³/d(h - t₁) l_p = 2·278,3·10³/35(8-5)60= 88,3 МПа

[σ_см] > σ_см  ((80..96) >88,3)

 

 

 

 

 

9. Смазка редуктора и элементов привода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.  Конструирование  рамы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. Заключение

 

Был рассчитан  привод к винтовому конвейеру, состоящий  из электродвигателя марки 4А100L4У3, двухступенчатого цилиндрического редуктора марки 1Ц2У – 100 – 12,5 – 32У1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12. Библиография

1. Киселев, Б. Р. Курсовое проектирование по механике: учеб. пособие. – Иваново: Иван. гос. хим.-технол. ун-т, 2003.

2. Киселев, Б. Р. Проектирование приводов машин химического производства: учеб. пособие. – Иваново: Иван. гос. хим.-технол. ун-т, 2007.

3. Комарова, Т. Г., Зарубин В. П., Магницкий А. О. Механика. Ч. 3. Детали машин: метод. пособие. – Иваново: Иван. гос. хим.-технол. ун-т, 2008.