Привод тестоделительной машины
Содержание
Введение
. Кинематическая
схема привода
.
Кинематический расчет привода
.1
Выбор цилиндрического редуктора
.
Расчётная часть
3.1
Расчет клиноременной передачи
3.2
Расчёт открытой зубчатой передачи
.
Обоснование выборов стандартных узлов деталей и деталей с необходимыми
проверочными расчётами
.1
Выбор и расчет шпоночных соединений
.
Рекомендации по выбору смазки деталей и всех узлов привода
.
Краткое описание порядка сборки привода, его работа и обслуживания
.
Требования техники безопасности для проектируемого объекта
Список
используемой литературы
Спецификация
Введение
Технологическое оборудование разнообразно. В
основу его классификации можно положить различные признаки: структуру рабочего
цикла, степень механизации и автоматизации, принцип сочетания элементов машины
в производственном потоке, функциональный признак. В зависимости от структуры
рабочего цикла различают машины и аппараты периодического и непрерывного
действия; от принципа сочетания в производственном потоке - отдельные (частные)
машины и аппараты, агрегатные, комбинированные, автоматическую систему машин.
По функциональному признаку и характеру воздействия на обрабатываемый продукт
различают машины и аппараты, в которых продукт, подвергаемый энергетическому
воздействию не изменяет свойства, форму и размеры, машины и аппараты, в рабочих
органах которых осуществляется физико-механические, биохимические изменения и
создание готового продукта, машины и аппараты, в которых продукт подготовляется
к реализации.
Также оборудование, применяемое на предприятии,
может быть разделено на две группы: вспомогательное и основное.
К основному относится оборудование, которое
выполняет заданный технологический процесс и непосредственно контактирует с
сырьем.
Вспомогательное оборудование обеспечивает
нормальную работу основного, т.е. выполняет функции транспортирования, подъема,
резервирования сырья.
Рациональная эксплуатация оборудования требует
глубокого знания его особенностей и конструктивных признаков.
Привод тестоделительной машины включает электродвигатель,
ременная передача, цилиндрический редуктор, зубчатая открытая передача, пару
подшипников.
1. Кинематическая схема привода
Рисунок 1 - Кинематическая схема
привода
Привод тестоделительной машины: ;
Электродвигатель:
мощность, кВт - 3,0;
асинхронная частота вращения, об/мин
- 710;
Редуктор ЦУ-160
передаточное отношение - uред = 5;
Зубчатая передача:
делительный диаметр шестерни, мм - d1 = 76
делительный диаметр колеса, мм - d2 = 284
передаточное отношение - uкп = 3,715
Ременная передача:
диаметр ведущего шкива, мм - D1 = 125;
диаметр ведомого шкива, мм - D2 = 250;
передаточное отношение - uрп = 2;
Таблица
1
Параметры на валах
|
1
вал
|
2
вал
|
3
вал
|
4
вал
|
Мощность,
кВт
|
2,945
|
2,80
|
2,63
|
2,5
|
Угловая
скорость, рад/с
|
74,31
|
37,155
|
7,43
|
2
|
Крутящий
момент, Н·м
|
39,63
|
75,36
|
353,97
|
1250
|
Частота
вращения, об/мин
|
710
|
355
|
70,99
|
19,1
|
2. Кинематический расчет привода
Определение общего КПД привода.
Общее КПД привода определяем по формуле:
где
ηцр -
КПД цилиндрического редуктора.
ηзп -
КПД открытой зубчатой передачи;
ηпк -
КПД пары подшипников качения.
Примем следующие значения КПД:
ηрп =
0,95;
;
ηзп = 0,96;
ηпк = 0,99;
Тогда КПД привода:
;
[табл. 1.2.1 С.13 /1/]
Требуемая мощность электродвигателя
Требуемую расчетную мощность
электродвигателя определим по формуле:
, кВт
где N - мощность на приводном валу, кВт.
кВт
Общее передаточного отношения
привода
Определяем общее передаточное
отношение привода.
[табл.1.2.2. с.13/1/]
где
uцп - передаточное
отношение цепной передачи;
uрп -
передаточное отношение клиноременной передачи
uц.р
- передаточное отношение цилиндрического редуктора.
Частота вращения вала электродвигателя
Определяем частоту вращения вала
электродвигателя
об/мин
об/мин
Выбор электродвигателя
По рассчитанным значениям мощности и
максимальным и минимальным значениям частоты вращения вала электродвигателя
выбираем электродвигатель [табл.16.7.1 с.283 /1/]:
Тип 4А112МВ8УЗ
Мощность кВт ;
Асинхронная частота вращения вала
n = 710
об/мин; [стр.283
/1/]
Угловая скорость двигателя и общее
фактическое передаточное отношение привода
с-1
Выбираем стандартный цилиндрический
редуктор с передаточным отношением, берем , тогда на
зубчатую передачу приходится [т.2., 1]
;
Определим угловые скорости на валах привода
рад/с
рад/с
рад/с
рад/с;
Определим мощности на валах
кВт
кВт;
кВт;
кВт;
кВт;
Определим крутящие моменты на валах
привода
Н∙м;
Н∙м;
Н∙м;
Н∙м;
.1 Выбор цилиндрического редуктора
Для выбора редуктора необходимо знать: крутящий
момент на тихоходном валу T
=
353,97 Н∙м, передаточное отношение редуктора Uред
=
5.
Выбираем редуктор [табл. 27 с.687 /2/]:
ЦУ-160-5-12У2 ГОСТ 21426 - 75.
Выбрали редуктор с крутящим моментом на
тихоходном валу T = 100 кгс∙м,
передаточное отношение редуктора Uред
= 5.
привод цилиндрический редуктор
тестоделительный
3. Расчётная часть
.1 Расчет клиноременной передачи
По значению крутящего момента на ведомом валу
выбираем сечение ремня и min
допустимый диаметр ведущего шкива D1.
Исходными данными для расчета является:
Крутящий момент на ведущем шкиве: Т1
= 39,63 Н∙м.
Передаточное отношение ременной передачи: uрем
= 2,0;
Угловая скорость на ведущем шкиве: w1
= 74,31 с-1
Мощность на ведущем шкиве: N1
= 2,945 кВт.
Таблица
2
Расчет клиноременной передачи
Расчетные
формулы
|
Значение
по вариантам
|
|
|
1
|
2
|
1
|
Сечение
ремня
|
А
|
Б
|
2
|
Площадь
поперечного сечения, мм
|
81
|
138
|
3
|
Диаметр
ведущего шкива D1,
мм
|
90
|
125
|
4
|
Диаметр
ведомого шкива. D2
= D1∙
Uрем
, мм
|
180
|
250
|
|
Стандартное
значение диаметра ведомого шкива D2,
мм
|
180
|
250
|
5 Угловая
скорость ведомого шкива , рад/с
Где
ε
- коэффициент
упругого скольжения ремня
ε
= 0,01÷0,02,
примем
ε
= 0,01536,636,6
|
|
|
|
6
|
Фактическое
передаточное отношение клиноременной передачи 2,03
|
2,03
|
|
7
|
Скорость
ремня ,
м/с3,34
|
4,64
|
|
8
|
Межосевое
расстояние рекомендуемое принимать в зависимости от передаточного отношения amin
=
1,2D2,
мм
|
216
|
300
|
9
|
Расчетная
длина ремня 865,3
|
1201,8
|
|
|
Стандартная
длина ремня L, мм
|
900
|
1250
|
10
|
Частота
пробега ремня , с-13,711
|
7,712
|
|
11
|
Уточненное
межосевое расстояние по принятой стандартной длине ремня 233,7
|
324,6
|
|
|
Межосевое
расстояние при монтаже ременной передачи amin = a - 0.015∙L, мм. Межосевое
расстояние для компенсации выдержки ремня
|
220,2
|
305,9
|
|
a
max = a+0.03∙L, мм
|
260,7
|
362,1
|
12
|
Угол
обхвата на меньшем шкиве , град158,0
|
158,0
|
|
13
|
Окружное
усилие Н881,7
|
634,7
|
|
14
|
Допускаемое
полезное напряжение [K] = K0∙Cα∙Cυ∙Cp,
МПа
|
1,596
|
1,638
|
|
Где
К0 - исходное удельное окружное усилие для определения условий работы при
натяжении от предварительного натяжения Ơ
= 1,2 МПа и сечение ремня А и Б
|
1,65
|
1,7
|
|
Сα
- коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата на меньшем шкиве. Сα
= 1
- 0,003∙(180º - α1)
|
0,934
|
0,934
|
1,0355
|
1,0314
|
|
Ср
- коэффициент режима работы передачи
|
1
|
1
|
15
|
Число
ремней: 6,8
|
2,8
|
|
|
применяем
|
7
|
3
|
16
|
Усилие,
действующее на вал 1335,8
|
975,3
|
|
Анализ результатов расчета показывает, что
целесообразнее по конструктивным соображениям принять ремень типа Б с числом
ремней 3.
.2 Расчет зубчатой передачи
Материалы для зубчатых колес:
наименование
|
Сталь
|
шестерня
|
45
|
колесо
|
35
|
Условие выбора материалов НВ = НВ2+(20-40)
Зависимости HRC3 = f(HB), HV = f(HB)
Сталь
|
НВ
|
σF
|
σB
|
σT
|
σHP
|
σFP
|
35
|
170-270
|
472,5
|
550
|
315
|
882
|
252
|
45
|
170-270
|
472,5
|
850
|
580
|
1624
|
464
|
Передаточное отношение передачи:= 3,715
крутящие моменты на валах:
Т3 = 353,97 Н∙м
Т4 = 1250 Н∙м
Тmax
= 1250 Н∙м
Расчетный модуль зацепления
,
где
количество зубьев на шестерне и колесе:
z1
=
19
коэффициент, учитывающий форму зуба:
,
коэффициент ширины шестерни относительно ее
диаметра:
- коэффициент,
учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца ,
- коэффициент
внешней динамической нагрузки ;
,
Принимаем округленное значение m
= 4 мм (из ряда стандартных значений)
Рассчитываем диаметры зубчатых колес, мм:
делительные
;
;
;
;
ножек зубьев
;
;
Рассчитываем межосевое расстояние, мм:
,
Рассчитываем ширину венцов, мм:
зубчатого колеса
,
шестерни
,
Проверка расчетных напряжений изгиба
Окружная сила в зацеплении, Н
Окружная скорость колес, м/с
Степень точности f = 9, твердость - а,
Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в
зацеплении:
Удельная расчетная окружная сила при изгибе,
Н/мм
Расчетные напряжения изгиба зуба, МПа
- условие
соблюдается.
Проверка прочности зубьев при перегрузках
Максимальные напряжения изгиба, МПа
Контактная прочность зубьев при перегрузках:
коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в
зацеплении,
Коэффициент, учитывающий неравномерность
распределения нагрузки по ширине венца (для контактной прочности),
удельная расчетная окружная сила, Н/мм
расчетные контактные напряжения, МПа
Где -
коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев. ,
- коэффициент,
учитывающий механические свойства материалов колес. .
максимальные контактные напряжения, МПа
- условие
соблюдается.
Силы зацепления зубчатых колес
Уточненный крутящий момент на шестерне, Н∙м
Окружные силы, Н
Радиальные силы, Н
4. Обоснование выборов стандартных
узлов деталей и деталей с необходимыми проверочными расчётами
.1 Выбор и расчет шпоночных
соединений
Диаметр приводного вала в месте посадки определяем
по формуле:
, мм;
где Т - крутящий момент, Н∙мм
[τк] -
допускаемое напряжение при кручении, мПа
[τк] = 25 МПа
[стр. 5 /4/2ч]
Крутящий момент на приводном валу
T4 = 1250 Н∙м
мм.
Принимаем диаметр вала 63 мм; [стр.
5 /4/2ч]
диаметр вала под подшипник 60 мм
(ГОСТ-23360-78).
Сечение шпонки bh: 18×11
Глубина паза: вала t1 = 7,0 мм,
втулки t2 = 4,4 мм
[табл.2.3 стр.18 /4/2ч]
Расчёт шпоночного соединение на смятие
,
где T -
передаваемый вращающий момент, Н; d - диаметр
вала в месте установки шпонки; рабочая
длина шпонки; при стальной ступице и спокойной нагрузке допускаемое напряжение
смятия
мм;
Условие прочности на срез
Полная длина шпонок:
l = lp+b,
мм
l = 99,2+18 = 117,2
мм
Т.к. длина шпонки превышает ширину зубчатого
колеса, то принимаем по стандарту 2 шпонки с размерами: 18×11×63.
5. Рекомендации по выбору смазки
деталей и всех узлов привода
Смазывание узлов уменьшает потери на трение,
предотвращает повышенный износ и нагрев деталей, а также предохраняет детали от
коррозии. Снижение потерь на трение обеспечивает повышение КПД редуктора.
Зацепление цилиндрических редукторов обычно
смазываются жидким маслом. Способы смазки: картерный, централизованный или
струйный. Для нашего вида редуктора рекомендуется картерный способ. Способ
смазывания выбирается в зависимости от окружной скорости. При окружных
скоростях не превышающих 12 м/с, применяется картерное смазывание погружением в
масляную ванну редуктора, если требуется охлаждение путем централизованного
подвода охлажденного масла. Температура масла в ванне редуктора допускается до
65°С и только в редких случаях 85°С. Зубчатое колесо должно быть погружено в
масляную ванну не более чем на 2/3 высоты зуба. Картерный проточный способ
смазывания состоит в том, что в ванну редуктора с одной стороны подается масло,
а с другой отводится и одновременно происходит охлаждение его. Для очистки
масла от грязи и других примесей применяют сетчато-пластинчатые фильтры.
Охлаждение масла осуществляется в трубчатых холодильниках, по трубкам которого
проходит охлажденная вода.
Для сохранения физико-химических свойств масла
при длительной эксплуатации, а так же для лучшего его отстоя, в смазочную
систему добавляют баки-отстойники емкостью от 8 до 20-кратной минутной
производительности насоса. Масло подается сверху не зависимо от направления
вращения зубчатых колес. Давление в смазочной системе поддерживается примерно
1…1,5 атм., на выходе из сопла - 0,5…0,8 атм.
Подшипники смазываются маслом, разбрызгиванием
колес. Подшипники конической шестерни смазываются, разбрызгиваемым конической
передачей.
Циркуляционная смазка применяется
при больших скоростях передачи (м/с), а также в редукторах небольшой
мощности и скорости, если конструкция не позволяет осуществить картерную
смазку. Масло из картера или специального бака подается насосом в места смазки
по трубопроводу через сопла или при широких звездочках через коллекторы.
Для очистки и охлаждения масла
устанавливают фильтры, охладители и другие устройства.
Подшипники приводного вала
целесообразно смазывать индивидуально густой (пластичной) смазкой. Также для
смазывания подшипников нашего приводного вала используем пластичную смазку. В
этом случае подшипник закрывают с внутренней стороны защитным или
маслосбрасывающим кольцом. Свободное пространство внутри подшипникового узла
заполняют густой смазкой. Через каждые три месяца производят добавку свежей
смазки, а через год - разборку, промывку узла и сборку со свежей смазкой.
Для подачи в подшипники густой
смазки применяют пресс-масленки по ГОСТ 19853-74. Смазка подается под давлением
специальным шприцем. Для густой смазки используют также колпачковые масленки.
Для индивидуального подвода жидкой
смазки к подшипникам имеются масленки различных конструкций. Самой
распространенной из них является пресс-масленка по ГОСТ 19853-74. Широкое
применение находит также наливная масленка.
Диаметр отверстия для подвода смазки
в корпусе, крышке, стакане обычно принимают равным диаметру резьбы для масленки
и выполняют его сверлом под резьбу.
В крышках подшипников для подвода смазки
выполняют канавки, а на торце делают один-два паза. В стаканах также выполняют
канавки и сверлят одно-два поперечных отверстия. Для смазки открытой зубчатой
передачи используется смазка солидол ГОСТ 21188-89. Для смазки цилиндрического
редуктора - индустриальное «И-45» ГОСТ 20799-75.
6. Краткое описание порядка сборки,
работы и обслуживания привода
На горизонтальную площадку, размещенную на
вертикальных стойках рамы, устанавливают салазки. Салазки крепят с помощью
болтовых соединений. Электродвигатель крепят с помощью болтовых соединений к
салазкам, но болтовые соединения не затягивают, а оставляют двигатель подвижным
относительно рамы. В салазках имеются продольные пазы для перемещения крепежных
элементов с целью натяжения ременной передачи.
На вал электродвигателя посредством шпонки
надевают ведущий шкив ременной передачи и закрепляют его на валу
электродвигателя концевой шайбой для предотвращения осевого перемещения
звёздочки. Затем на раму устанавливают цилиндрический редуктор и также крепят к
раме болтовыми соединениями.
На быстроходный вал редуктора надевают ведомый
шкив и осуществляют его крепление при помощи плоской шайбы и гайки.
Следующим этапом сборки является установка
ремней и их натяжение за счет перемещения электродвигателя натяжной плитой.
После того, как достигнуто требуемое натяжение ремней, электродвигатель
фиксируют на натяжной плите болтами.
После установки всех элементов привода
осуществляется установка защитного кожуха и выполняется контроль уровня масла в
редукторе.
7. Требования техники безопасности к
проектируемому приводу
Важную роль в обеспечении безопасной
эксплуатации оборудования принадлежит его безопасной конструкции, оснащенной
необходимой контрольно-измерительной аппаратурой, приборами безопасности,
блокировочными устройствами, автоматическими средствами сигнализации и защиты,
позволяющими контролировать соблюдение нормальных режимов технологического
процесса, а также исключающими возможность возникновения аварий и несчастных
случаев.
В процессе работы категорически запрещается
техническое обслуживание привода (устранение неполадок, доливка или смена масла
в редукторе, смазка цепной передачи и т.д.).
Конструкция привода тестомесильной машины должна
обеспечивать безопасную эксплуатацию. Элементы механической и электрической
части машины выполняются в требуемом климатическом исполнении. В обязательном
порядке устанавливается защитное заземление. Электродвигатель,
пускорегулирующую аппаратуру и приводную и натяжную станции защищают от
попадания капельной влаги посредством установки кожухов. Для того чтобы не
нарушать тепловой режим электродвигателя, в месте его установки кожух перфорируют.
Механические передачи приводной станции
снабжаются защитными кожухами. Привод тестомесильной машины устанавливается на
прочное, тщательно выровненное основание. В обязательном порядке приводная
станция и опорные конструкции закрепляют анкерными болтами во избежание
смещения от заданного проектного положения в процессе эксплуатации.
Расположение и установка оборудования в технологическом цехе осуществляется с
соблюдением следующих условий: последовательность расстановки оборудования по
технологической схеме, обеспечение удобства и безопасности обслуживания и
ремонта, максимального естественного освещения и поступления свежего воздуха.
Список используемой литературы
1. Курмаз Л.В., Скойбеда А.Т. Детали машин.
Проектирование. - Мн.: Технопринт, 2001г. - 250 с.
. Анурьев В.И. Справочник конструктора
машиностроителя, 3 том. - М.: Машиностроение 1979 г. - 557 с.
. Анурьев В.И. Справочник конструктора
машиностроителя, 2 том. - М.: Машиностроение 1979 г. - 559 с.
. Методические указания к выполнению курсового
проекта по дисциплине «Прикладная механика» для студентов технологических
специальностей: - Могилев, 2002.
5.
Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для вузов. -
3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. Школа, 1978. - 352с.
.
Кузьмин А.В., Чернин И.М., Козинцов Б.С. Справочное пособие. - 3 - е изд.,
перераб. и доп. - Мн.: Выш. шк., 1986. - 400 с.: ил.