V этап: Проверочные расчеты.

Схема привода ленточного транспортера.

Вид редуктора:

- α β

α - β

α – угол наклона линии центров шкивов к горизонту;

β – угол наклона линии центров звездочек к горизонту.

Расчет:

Ι этап: Кинематический и силовой расчет привода

1. Общий КПД привода.

η_общ.= η₁ η₂ η₃ η_п³

η₁=0,90 – клиноременная передача;

η₂=0,97 – прямозубый цилиндрический редуктор;

η₃=0,95 – открытая цепная передача;

η_п=0,99 – одна пара подшипников.

η_общ.=0,90*0,97*0,95*0,99³=0,805

2. Мощность на барабане.

P_p=F_p*V_p=2,75*1,3=3,575 кВт

3. Требуемая мощность электродвигателя.

4. Общее передаточное число.

5. Рабочая скорость барабана.

6. Диапазон возможных скоростей электродвигателя.

7. Выбор электродвигателя.

Двигатель 4А112М4: S=3,7%, P_дв.=5,5 кВт, n_S=1500 мин^-1

8. Фактическое общее передаточное число.

9. Распределение общего передаточного числа между ступенями привода.

Примем U₂=4 и U₃=2, тогда

10. Определение моментов на валах и скоростей их вращения.

1 вал – вал электродвигателя:

2 вал – ведущий вал редуктора:

3 вал – ведомый вал редуктора:

4 вал:

11. Проверка вычислений.

Этап: Определение нагрузки на валы редуктора.

1. Нагрузка от клиноременной передачи.

Диаметр ведущего шкива D₁:

Примем по ГОСТу D₁=140 мм

Выберем пару

Фактическое передаточное число клиноремённой передачи

- совпадает с расчётным (2,58)

Окружное усилие передачи

Усилие тянущей ветви F₁=1.17 кН

Усилие сбегающей ветви F₂= - 0.59 кН

Усилие ременной передачи, передаваемое на вал:

2. Межосевое расстояние

По стандарту выберем =140 мм

3. Диаметры делительных окружностей.

4. Модуль зацепления.

Примем по стандарту m=2 мм

Количество зубьев

5. Окружное усилие зубчатой передачи.

6. Радиальное усилие передачи

7. Число зубьев ведущей и ведомой звёздочки

8. Усилие, передаваемое цепью на вал

- усилие цепной передачи, передаваемое на вал

Диаметр ведущей звездочки:

- где P-стандартный шаг зацепления Р=44,45

- окружное усилие цепной передачи

F_o – натяжение цепи, вызванное ее собственным весом.

Этап: Конструирование и расчет валов привода.

Данные расчета:

Ведущий вал.

Делительные диаметры шестерни и колеса:

Межосевое расстояние:

Ширина венца зубчатого колеса:

- для прямозубой цилиндрической передачи при симметричном расположении колес коэффициент ширины венца ψ_а= 0,4.

Ширина венца шестерни выполняется на 2-4 мм больше колеса, для обеспечения перекрытия зубьев по их длине, для лучшей прирабатываемости.

Диаметр вала под ведомый шкив клиноременной передачи:

- допускаемое касательное напряжение

Так как шпоночная канавка под шкив ослабляет сечение вала, увеличим его диаметр на 8%.

Примем с учетом стандарта d_x=30 мм

Диаметры остальных участков вала принимаем с последовательным их увеличением.

d_у=35 мм – диаметр вала под уплотнение

d_П=40 мм – диаметр вала под подшипник качения

d_Ш=45 мм – диаметр вала под шестерню

С учетом диаметра подшипника d_П выбираем по стандарту радиальный одномерный несамоустанавливающийся подшипник легкой серии 208.

Параметры подшипника:

внутренний диаметр d=40 мм

наружный диаметр D=80 мм

ширина В=18 мм

динамическая грузоподъемность C_p=32,0 кН

Длина отдельных участков вала назначаются с учетом рекомендаций

Для построения эпюр моментов произведем необходимые расчеты.

Вертикальная плоскость YOZ:

Горизонтальная плоскостьXOZ:

Крутящий момент на ведущем валу на участке от т.О до т.К равен Т1.

По полученным величинам и строятся эпюры моментов М_Z, М_X, М_Y. По ординатам эпюр М_Х и М_Y строится суммарная эпюра изгибающих моментов М_И:

По полученным эпюрам моментов определяем положение опасных сечений вала – это точки A и B.

Проверка прочности ведущего вала.

Проверка на выносливость вала в сечении А:

Усталостная прочность в сечении А выполняется.

Проверка на статическую прочность вала в сечении А:

Проверка на статическую прочность вала в сечении К:

Проверка крутильной жесткости:

2. Ведомый вал:

Диаметр вала под ведущую звездочку цепной передачи:

С учетом ослабления шпоночной канавкой:

Диаметры остальных участков вала принимаем с последовательным их увеличением.

d_у=50 мм – диаметр вала под уплотнение

d_П=55 мм – диаметр вала под подшипник качения

d_Ш=60 мм – диаметр вала под зубчатое колесо

d_Б =65 мм – диаметр буртика для упора колеса

С учетом диаметра подшипника d_П выбираем по стандарту радиальный одномерный несамоустанавливающийся подшипник легкой серии 211.

Параметры подшипника:

внутренний диаметр d=55 мм

наружный диаметр D=100 мм

ширина В=21 мм

динамическая грузоподъемность C_p=43,6 кН

Длина отдельных участков вала назначаются с учетом рекомендаций

Для построения эпюр моментов произведем необходимые расчеты.

Вертикальная плоскость YOZ:

Горизонтальная плоскость XOZ:

Крутильный момент на ведомом валу на участке от т.О до т.К равен моменту Т2

По полученным эпюрам моментов определяем положение опасных сечений вала – это точки A и B.

Проверка статической прочности вала.

Сечение B:

Сечение К:

Момент сопротивления сечения ослабляется шпоночной канавкой

Размеры паза под шпонку: b=18 мм; t₁=7 мм – часть, врезающаяся в вал

Проверка крутильной жесткости:

V этап: Проверочные расчеты.

Шпонка работает на срез и на смятие. Так как шпонки стандартизованы их расчет на срез заменяется на выбор по стандарту в зависимости от диаметра вала. Шпонка рассчитывается на смятие.

Ведущий вал:

Соединение вала со шкивом ремённой передачи:

Ведомый вал:

Шпонка у хвостовика:

Шпонка зубчатого колеса:

Таким образом, прочность всех шпоночных соединений редуктора обеспечивается.

Проверка подшипников на долговечность:

1.Подшипники ведущего вала:

Наиболее нагруженный – подшипник А: Х_А=2,31 кН, Y_A =0,74 кН

2. Подшипники ведомого вала:

Наиболее нагруженный – подшипник В: Х_B=0,42 кН, Y_B =3,64 кН.

Таким образом, в соответствии с заданием, выполнено конструирование и

необходимые расчеты основных элементов механического привода ленточного

транспортера.