Пояснительная записка к курсовому проекту «Привод ленточного конвейера»

Титульный лист

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт промышленных технологий и инжиниринга
Кафедра материаловедения и технологии конструкционных материалов

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине «Детали машин и основы конструирования» на тему «Привод ленточного конвейера»
КР.ДМ.МТМбп.19.04.01.000.ПЗ

ВЫПОЛНИЛ: обучающийся группы МТМ(ТЭК)бп-19-1 Конева А.С.
ПРОВЕРИЛ: Старший преподаватель Королевских А.Н.
Тюмень, 2021

СОДЕРЖАНИЕ

1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
2. 1 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА
3. 2 РАСЧЕТ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ ЗАКРЫТОГО ТИПА
4. 3 ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ
5. 4 ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ ПОДБОР ПОДШИПНИКОВ ДЛЯ ЭСКИЗНОЙ КОМПОНОВКИ РЕДУКТОРА
6. 5 ЭСКИЗНАЯ КОМПОНОВКА РЕДУКТОРА
7. 6 ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ТИХОХОДНОГО ВАЛА
8. 7 ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ И ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
9. 8 ПРОВЕРОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ПРОЧНОСТЬ
10. 9 РАСЧЕТ КЛИНОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ
11. 10 ВЫБОР СИСТЕМЫ СМАЗКИ РЕДУКТОРА
12. 11 ВЫБОР ПОСАДОК ДЛЯ СБОРКИ ДЕТАЛЕЙ РЕДУКТОРА
13. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

[IMAGE_1] Рисунок 1 – Кинематическая схема двухступенчатого механического двигателя

Исходные данные:
Окружная сила на барабанах: [ЗНАЧЕНИЕ]
Скорость движения ленты: [ЗНАЧЕНИЕ]
Диаметр барабана: [ЗНАЧЕНИЕ]

1 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА

Цель расчета: выбрать электродвигатель и определить передаточное отношение привода и его ступеней.

1.1 Вычисляем коэффициент полезного действия (к.п.д.) привода, включающего две ступени
Первая ступень: открытая клиноременная передача
Вторая ступень: редуктор цилиндрический одноступенчатый косозубый
Общий к.п.д. привода (с учетом к.п.д. упругой муфты): [ФОРМУЛА]

1.2 Требуемая мощность двигателя: [ФОРМУЛА]

1.3 Ориентировочная разбивка передаточного отношения привода
Первая ступень: открытая клиноременная передача. Выбираем передаточное число. Примем [ЗНАЧЕНИЕ]
Вторая ступень: коническая зубчатая открытая передача. Выбираем передаточное число. Примем [ЗНАЧЕНИЕ]
Общее передаточное число привода: [ФОРМУЛА]

Продолжение кинематического расчета

1.4 Примерная частота вращения вала электродвигателя: [ФОРМУЛА]

1.5 Выбор электродвигателя
В каталоге электродвигателей с синхронной частотой вращения =3000 об/мин находим первый электродвигатель, мощность которого превысит вычисленную.
Параметры выбранного электродвигателя: Тип 4А90L2У3, Мощность электродвигателя 3 кВт, Частота вращения [ЗНАЧЕНИЕ].

1.6 Уточненное значение передаточного отношения привода: [ФОРМУЛА]
1.7 Уточненное значение передаточного отношения редуктора: [ФОРМУЛА]
1.8 Частота вращения валов привода: [ФОРМУЛА]
1.9 Крутящие моменты на валах привода: [ФОРМУЛА]
1.10 Мощность на валах привода: [ФОРМУЛА]

Таблица 1 – Результаты кинематического расчета

Параметр	Вал 1	Вал 2	Вал 3
Мощность, кВт	P1 = 2,67	P2 = 2,54	P3 = 2,42
Крутящий момент	T1 = 9	T2 = 26	T3 = 100
Частота вращения валов, об/мин	n1 = 2905	n2 = 968	n3 = 242
Тип передачи привода	Открытая клиноременная	Редуктор цилиндрический одноступенчатый косозубый	—
Передаточное отношение	5,07	4	—
Коэффициент полезного действия	0,95	0,955	—

2 РАСЧЕТ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ ЗАКРЫТОГО ТИПА

Цель расчета: определение межосевого расстояния из условия контактной прочности зубчатого зацепления.

Таблица 2 – Исходные данные

Крутящий момент на валу колеса	[ЗНАЧЕНИЕ]
Частота вращения шестерни	887
Передаточное отношение цилиндрической передачи	3,55

2.1 Проектный расчет зубчатой передачи
Межосевое расстояние: [ФОРМУЛА], где [КОЭФФИЦИЕНТЫ].

2.1.1 Выбор материала зубчатых колес редуктора

Таблица 3 – Выбор материала зубчатых колес редуктора

Материал	Твердость по Бринеллю НВ	Термообработка	Предел контактной выносливости, МПа	Допускаемые контактное напряжение, МПа
Колесо	Сталь 45	240	Улучшение	550	500

2.1.7 Расчетное межосевое расстояние: Принимаем 100 мм.

2.2 Проверочный расчет передачи по контактным напряжениям

2.2.1 Ширина колеса: Принимаем равным 32 мм.
2.2.2 Фактическое контактное напряжение: [ФОРМУЛА].
2.2.3 Загруженность передачи: Недогруз не превышает 10%, что допустимо.

2.3 Геометрические параметры передачи
2.3.1 Модуль зацепления: Принимаем m = 1,5 мм.

2.3.2-2.3.14 Геометрические параметры

Ширина венца шестерни b1 = 37 мм.
Угол наклона зубьев: [ЗНАЧЕНИЕ].
Суммарное число зубьев: [ЗНАЧЕНИЕ].
Число зубьев шестерни: 22.
Число зубьев колеса: 112.
Диаметры делительных окружностей: [ЗНАЧЕНИЕ].
Фактическое межосевое расстояние: 100 мм.
Окружная скорость колес: [ЗНАЧЕНИЕ]. Степень точности передачи – 9.

2.4-2.5 Силы в зацеплении

2.4 Дополнительная проверка передачи по напряжениям изгиба: Расчетное напряжение изгиба меньше допускаемого.
2.5 Силы, действующие в зацеплении передачи:
Радиальная сила: 433 Н.
Осевая сила: 159 Н.

Таблица 4 – Результаты расчета передачи

Диаметр делительной окружности шестерни	33,6 мм	Ширина венца шестерни	37 мм
Диаметр делительной окружности колеса	171 мм	Ширина венца колеса	32 мм
Диаметр окружности впадин шестерни	30 мм	Модуль зацепления	1,5 мм
Диаметр окружности впадин колеса	167 мм	Межосевое расстояние	100 мм
Диаметр окружности вершин шестерни	36,6 мм	Осевая сила	159 Н
Диаметр окружности вершин колеса	177 мм	Окружная сила	1171 Н
Число зубьев шестерни	22	Радиальная сила	433 Н
Число зубьев колеса	112	Угол наклона зубьев	10,60

3 ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ

Цель: Определение наименьшего диаметра вала из условия прочности на кручение.
3.1 Вал 1: [РАСЧЕТ]
3.2 Вал 2: [РАСЧЕТ]
3.3 Диаметр цапф валов: Принимаем 40 мм и 55 мм.
3.5 Длины участков вала: [РАСЧЕТ].

4 ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ ПОДБОР ПОДШИПНИКОВ

Таблица 5 – Подбор подшипников

Параметр	Вал 2	Вал 3
Диаметр цапфы вала	40 мм	55 мм
Тип подшипника	радиально-упорный	радиально-упорный
Серия подшипника	№ 36208	№ 36211
Наружный диаметр	80 мм	100 мм
Ширина подшипника	18 мм	21 мм

5 ЭСКИЗНАЯ КОМПОНОВКА РЕДУКТОРА

Цель: разработать расчетную схему, необходимую для выполнения проверочных расчетов валов, шпоночных соединений, подшипников. Чертеж компоновочной схемы представлен в приложении 1.

6 ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ТИХОХОДНОГО ВАЛА

Материал – сталь 45. Исходные данные: Крутящий момент 100 Нм, Окружная сила 1171 Н, Радиальная сила 433 Н, Осевая сила 159 Н.

6.1 Определение реакций в опорах А и В:
Вертикальная плоскость: [РАСЧЕТ]
Горизонтальная плоскость: [РАСЧЕТ]
Плоскость смещения валов: [РАСЧЕТ]

6.2-6.3 Построение эпюр и расчет прочности

[IMAGE_2] Рисунок 2 – Расчетная схема тихоходного вала и эпюры моментов
Анализируя характер эпюр, определяем, что опасным является сечение I-I под колесом.
6.3 Расчет на статическую прочность: Коэффициент запаса прочности по пределу текучести [ЗНАЧЕНИЕ]. Пластические деформации вала отсутствуют.

6.4 Расчет вала на усталостную выносливость

В сечении вала I-I концентратором напряжений является шпоночный паз. Условие прочности выполняется.

7 ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ И ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Таблица 8 – Исходные данные

Реакция опоры А	776 Н	Реакция опоры В	1160 Н
Осевая сила	159 Н	Частота вращения	143
Срок службы	10000 час	Тип подшипника	36211

7.1-7.9: Расчет осевых нагрузок, коэффициентов радиальной и осевой нагрузки, эквивалентной нагрузки. Вывод: подшипник выдержит нагрузку.

8 ПРОВЕРОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Таблица 9 – Определение напряжений смятия

Валы	Диаметр вала	Размеры шпонки	Напряжения смятия
Вал 2	17 мм	[ЗНАЧЕНИЕ]	[ЗНАЧЕНИЕ]
Вал 3	27 мм	[ЗНАЧЕНИЕ]	[ЗНАЧЕНИЕ]

Вывод: расчетные напряжения меньше допускаемых, шпонки выдержат нагрузку.

9 РАСЧЕТ КЛИНОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ

[IMAGE_3] Рисунок 3 – Номограмма
9.1-9.7: Выбор сечения ремня А, диаметров шкивов, межосевого расстояния, длины ремня.
9.14 Число ремней: Принимаем z = 2.
9.18 Проверка прочности: Условие прочности выполняется.

10 ВЫБОР СИСТЕМЫ СМАЗКИ РЕДУКТОРА

10.1 Количество заливаемого масла: [РАСЧЕТ].
10.3 Сорт масла: Масло авиационное МС-14. Подшипники качения смазываются разбрызгиванием.

11 ВЫБОР ПОСАДОК ДЛЯ СБОРКИ ДЕТАЛЕЙ РЕДУКТОРА

Таблица 11 – Выбор посадок

Соединяемые детали	Обозначение посадки
Цилиндрическое колесо — вал	H7/p6
Крышка подшипника сквозная – корпус	H7/h8
Крышка подшипника глухая – корпус	H7/d11
Наружное кольцо подшипника – корпус	H7/l0
Внутреннее кольцо подшипника — вал	L0/k6

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Никитина Л. И. и др. Расчет механического привода с цилиндрическим одноступенчатым редуктором: методические указания. – Тюмень: ТИУ, 2016.
2. Никитина Л.И., Пяльченков В.А. Курсовое проектирование по дисциплине «Детали машин и основы конструирования»: учебное пособие. – Тюмень: ТИУ, 2019.
3. Курмаз, Л.В. Детали машин. Проектирование: Справочное учебно-методическое пособие. – М.: Высш. шк., 2005.