ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Донской государственный технический университет
Кафедра "Основы конструирования машин"
Утверждаю
Зав. кафедрой ОКМ
к.т.н., профессор
______________Андросов А. А.
«______»_____________2008 г.
Пояснительная записка
к курсовой работе по «Детали машин и основы конструирования
( Наименование учебной дисциплины )
На тему «Автоматический литейный конвейер»
Автор проекта
(Ф. И.О.)
Специальность 220401 «Мехатроника» .
( номер, название)
Обозначение курсового проекта группа .
Руководитель проекта .( Ф. И. О.) ( подпись )
Проект защищен Оценка
(Дата)
Члены комиссии______________________________
г. Ростов - на – Дону
2008 г.
Содержание
Введение …………………………………………………………………. ..…. 6
1 Массовые силовые и геометрические характеристики
устройств межоперационного транспорта…………………………………..7
1.1 Массы изделий, технологического оборудования, подвижных
элементов устройства…………………………………………………….…...7
1.2 Расчет исполнительный механизм пластинчатого цепного
конвейера……………………………………………...…………………….…7
2 Расчет электродвигателя………………………………………….…………11
2.1 Подбор электродвигателя………………………………………………...11
2.2 Кинематическая схема привода………………………………………….12
3 Расчет редуктора……………………………………………………………..15
3.1 Основные характеристики механизмов привода……………………….15
3.2 Подбор редуктора……………………....………………………………..17
4 Расчет ременной передача…………………………………………………...19
4.1 Расчет ременной передачи……………………………………………….19
5 Конструирования вала тяговых звездочек………………………………….21
5.1 Расчет тихоходного вала………………………………………………...21
5.2 Определения опорных реакций………………………………………….22
5.3 Определяем диаметр вала. ………………………………………………24
5.4 Расчет коэффициент запаса прочности…………………………………25
6 Расчет муфты…………………………………………………………………28
6.1 Алгоритм расчета муфты………………………………………………...28
7 Шпоночное соединение.... ... ....................……………………… ……….....31
7.1 Расчет шпоночного соединения ...............................................................32
8 Расчет подшипников качения. .......................................................................33
8.1 Подбор подшипников качения..................................................................33
9 Динамические характеристики привода........................................................36
9.1 Крутящий моменты на валу двигателя.....................................................36
9.2 Моменты инерции масс рабочих органов................................................36
9.3 Характеристики рабочего цикла................................................................37
9.4 Временные характеристики рабочего цикла............................................39
9.5 Характеристика нагрузок рабочего цикла................................................40
Заключение..........................................................................................................43
Список использованной литературы.................................................................44
Приложение А.
Приложение Б.
Введение
Человеческое общество постоянно испытывает потребности в новых видах продукции, либо в сокращении затрат труда при производстве основной продукции. В общих случаях эти потребности могут быть удовлетворены только с помощью новых технологических процессов и новых машин, необходимых для их выполнения. Следовательно, стимулом к созданию новой машины всегда является новый технологический процесс, возможность которого зависит от уровня научного и технического развития человеческого общества.
В данной курсовой работе разрабатывается автоматическая линия конвейера для заливки литейных форм расплавленным металлом с целью получения отливок. Рассматриваемый конвейер горизонтальный пластинчатый с цепным тяговым элементом.
Основная цель курсовой работы разработать и рассчитать тихоходный вал конвейера. По ходу расчета подобрать асинхронный двигатель, рассчитать соответствующие элементы кинематической схемы, провести динамический расчет системы.
1 Массовые силовые и геометрические характеристики устройств
межоперационного транспорта
элементов устройства
Массы изделий постоянны на дооперационном (М1, кг) и после операционном (М2, кг) отрезках L1,м и L2,м , то масса изделий на обоих отрезках:
, (1.1)
где I- шаг установки изделий, м.
, (кг)
конвейера
Исполнительный механизм пластинчатого цепного конвейера является вал тяговых звездочек, который приводит в движение двухрядную втулочную-катковую цепь с грузонесущими устройствами, суммарная масса которых:
, (1.2)
Минимальное натяжения цепей в точке сбегания с тяговых звездочек принимается для выбирания люфтов в звеньях тяговой цепи:
, (Н) (1.3)
Максимальное натяжение цепей в точки набегания на тяговые звездочки:
, (1.4)
где g = 9,81 , w = 0,1 – коэффициент сопротивления перемещению тяговой цепи на катках по направляющим.
, (Н)
Разрушающая нагрузка одного радя цепи:
, (1.5)
=21150*6/2=63451, (Н)
Шаг втулочно-катковой цепи типа ВКГ, ГОСТ 588-64, принимаем в зависимости от из ряда:
Таблица – 1 Зависимость от
, кН
13
60
125
, мм
100
150
Согласно таблицы 1 принимаем значения =125мм.
Число зубьев звездочки z принимаем 10.
Диаметр начальной окружности тяговой звездочки:
, (1.6)
, (мм)
Расстояние между плоскостями тяговых звездочек выбираем по ориентировочному соотношению В=1,5*, ближайшее из ряда: 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1500, (мм)
Расчетное значения В=607, поэтому принимаем В= 630.
Тяговое сопротивления цепей на звездочках:
, (1.7)
Крутящий момент на валу звездочек с учетом КПД подшипников качения 0,99:
, (1.8)
, (Н*м)
Мощность необходимая на валу тяговых звездочек (на выходе):
, (1.9)
, (кВт)
Частота вращения вала тяговых звездочек (на выходе):
, (1.10)
, (об/мин)
Ориентировочный диаметр вала звездочек цепного конвейера:
, (1.11)
где - допускаемое напряжения, =20 мПа.
,(мм)
2 Расчет электродвигателя
2.1 Подбор электродвигателя
Основной задачей на этапе конструирования привода является минимизация его стоимости и габаритных размеров при обеспечении надежности и технологичности. Это достигается оптимальным соотношением параметров привода и электродвигателя по рекомендуемым значениям передаточных чисел всех его элементов, которые основаны на опыте инженерной практике.
Рисунок 1 Схема алгоритма подбора электродвигателя и разбивки передаточных чисел привода
Проектирования привода осуществляем по алгоритму приведенному на рисунке 1.
2.2 Кинематическая схема привода
Составим кинематическую схему привода согласно заданию (рисунок 2). Вводим обозначения: n- частота вращения вала, N – передаваемая мощность на соответствующем валу, U – передаточное число элементов привода, - к.п.д. элементов привода.
Рисунок 2 Кинематическая схема привода
Общий коэффициент полезного действия привода находим как произведение к.п.д. входящих узлов трения:
= , (2.1)
где - к.п.д ременной передачи, - зубчатой передачи, - подшипников качения, - муфты.
= 0,95*0,96*0,96*0,98=0,85 ,
Рассчитываем мощность необходимую на валу двигателя:
, (2.2)
Выбираем асинхронный двигатель марки RA132MB6 с характеристиками:
- мощность двигателя N = 5,2 кВт.
- обороты двигателя n = 820 об/мин.
- момент инерции на валу J = 0.0434 .
Возможное передаточное число двигателя:
, (2.3)
,
Принимаем передаточное число расчетного редуктора в пределах 7,1…50 (= 22 ) , ременной передачи в пределах от 3…8 (=4),
, (2.4)
Передаточное число «реального» редуктора:
, (2.5)
Передаточное число тихоходного вала:
, (2.6)
= 0,88*4,58=4,05.
Передаточное число быстроходного вала:
, (2.7)
3 Расчет редуктора
3.1 Основные характеристики механизмов привода
3.1.1 Расчет частоты вращения валов частота вращения ротора
двигателя:
, (об/мин) (3.1)
- частота вращения входного вала редуктора:
, (3.2)
- частота вращения быстроходного вала:
, (3.3)
- частота вращения тихоходного вала:
, (3.4)
,(об/мин)
3.1.2 Определяем мощность на каждом валу мощность на валу
, (3.5)
- мощность на входном валу редуктора:
, (3.6)
- мощность на быстроходном валу редуктора:
, (3.7)
- мощность на тихоходном валу редуктора:
, (3.8)
3.1.3 Определяем крутящий момент на валах системы момент на валу
двигателя
, (3.9)
- момент на входном валу редуктора:
, (3.10)
- момент на быстроходном валу редуктора:
, (3.11)
- момент на тихоходном валу редуктора:
, (3.12)
3.2 Подбор редуктора
По рассчитанным данным подбираем редуктор марки 1Ц2У-250-22-11У1.
Редуктор зубчатый цилиндрический двухступенчатый узкий горизонтальный общемашиностроительного назначения предназначен для увеличения крутящих моментов и уменьшения частоты вращения. Условия применения редукторов - нагрузка постоянная и переменная, одного направления и реверсивная, работа постоянная или с периодическими остановками, вращение валов в любую сторону, частота вращения входного вала не более 1800 об/мин; внешняя среда - атмосфера типов I, II, при запыленности воздуха не более 10 мг/куб.м. Для двухконцевого исполнения валов номинальная радиальная нагрузка на каждый из валов должна быть уменьшена на 50%. Климатические исполнения У1, У2, У3, Т1, Т2, Т3, УХЛ4, О4 по ГОСТ 15150. Конусность быстроходного и тихоходного валов 1:10. При комплектации конусными валами в состав поставки входят шайбы и гайки для крепления полумуфт.
Редуктор имеет следующие характеристики:
- Межосевое расстояние - 410 мм.
- Непрерывный режим работы (Н) ПВ=100% - Номинальный крутящий момент на выходном валу при работе в повторно-кратковрем. режимах- 5000 Н*м.
- КПД 97%.
- Масса - 310 кг.
- Параметры быстроходного конического вала (1:10) (DxL) 40х82.
- Параметры тихоходного конического вала (1:10) (DxL) 90х130.
- Параметры зубчатой полумуфты m=4/z=56.
4 Расчет ременной передачи
4.1 Расчет ременной передачи
В настоящее время в машиностроение получили наибольшее распространение передачи клиновыми (нормального и узкого сечения) и поликлиновыми ремнями. Скорость клиновых ремней не должна превышать 25-30 м/с, а поликлиновых ремней 40 м/с. При одинаковых габаритных размерах передачи узкими клиновыми ремнями в 1,5 – 2 раза выше по тяговой способности, чем передача клиновыми ремнями нормального сечения.
Согласно ГОСТ 1284.3-80 расчет клиновых ремней сводится к подбору типа и числа ремней. Основным расчетам ремней считается расчет по тяговой способности.
Расчет ременной передачи ведем по алгоритму приведенному на рисунке 3
Рисунок 3 Схема алгоритма расчета клиноременных передач
Расчеты производим на ЭВМ.
Полученные данные:
- Выбираем нормальный тип ремня. (Б)
- Мощность на ведущем валу N = 5.19.
- Частота вращения ведущего вала n = 820 об/мин.
- Передаточное число ременной передачи U = 4.
- Диаметр малого шкива d1 = 125 мм.
- Высота сечения ремня h = 10.5 мм.
- Диаметр большого шкива d2 = 500 мм.
- Длина ремня L = 2650 мм.
- Межосевое расстояние А = 1016 мм.
- Скорость ремня V= 5.23 м/с.
- Угол обхвата малого шкива а = 158 град.
- Число ремней клиновых Z = 5.
- Усилие действующее на валы Q = 1991Н.
5 Конструирования вала тяговых звездочек
5.1 Расчет тихоходного вала
Разработка конструкций валов приводов содержит в себе все основные стадии проектирования, техническое предложение, эскизный проект. Алгоритм расчета валов приведен на рисунке 4.
Рисунок 4 Схема алгоритма расчета вала
Исходные данные для расчета: Т – сила действующая на вал; Fr, Ft,Fx - крутящие моменты. Так как на расчетном валу нет элементов вызывающих осевую силу Fx= 0, Ft = 20806, Fr = -20806, Т = 4383.
5.2 Определения опорных реакций
5.2.1 Расчет реакции опор
Реакции опор вала изображены на рисунке 5.
Рисунок 5 Эпюры вала тяговых звездочек
Реакция левой опоры.
от оси :
, (5.1)
где l1,l2,l3,l4 – расстояние между элементами конструкции вала, l1 = 100, l2 = 630 , l3=100, l4=110, = = 20806 H.
, (5.2)
где = -20806 Н.
Реакция правой опоры.
, (5.3)
, (5.4)
5.2.2 Определяем изгибающие моменты для рассчитываемого вала
Горизонтальной плоскости Ми, от оси : для муфты Ми(м) = 0, левая опора Ми(л)= 0, для левой звездочки Ми(лз) = - 2039 Н*м , для правой звездочки Ми(пз) = -2081 Н*м, для правой опоры Ми(п) = -42 Н*м . Эпюры данных сил изображены на рисунке 5.
Вертикальной плоскости Ми, от оси : для муфты Ми(м) = 0, левая опора Ми(л)= 0, для левой звездочки Ми(лз) = 0, для правой звездочки Ми(пз) = 0,
для правой опоры Ми(п) = 0 . Эпюры данных сил изображены на рисунке 5.
Ми приведенная: для муфты Ми(м) = 4383 Н*м , левая опора Ми(л)= 4383 Н*м, для левой звездочки Ми(лз) = 4383 Н*м, для правой звездочки Ми(пз) = 3022 Н*м, для правой опоры Ми(п) = 42 Н*м. Эпюры данных сил изображены на рисунке 5.
Полный изгибающий момент равен: для муфты Т(м) = 4383 Н*м , левая опора Т(л)= 4383 Н*м, для левой звездочки Т(лз) = 4383 Н*м, для правой звездочки Т(пз) = 2192 Н*м, для правой опоры Т(п) = 0 Н*м. Эпюры данных сил изображены на рисунке 5.
Выбираем материал для вала по приведенным нагрузкам: Сталь 45 ГОСТ 1050-88.
5.3 Определяем диаметр вала
По приведенной нагрузки определяем наиболее нагруженный участок вала, Мприв = 4834 Н*м.
Страницы: 1, 2
