Подбор электродвигателя и кинематический расчет приводной станции к конвейеру

Подбор электродвигателя и кинематический расчет приводной станции к конвейеру

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ имени К.Г.Разумовского

ИНСТИТУТ ТЕКСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Кафедра «Теоретическая механика и инженерная графика»

Контрольная работа

ДЕТАЛИ МАШИН И ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

Москва - 2012

Задача 1

Выполнить сравнительную оценку прочности сварного стыкового (рис. 1 а) и нахлёстного (рис. 1 б) соединений стальных полос, нагруженных силами растяжения F (постоянная нагрузка). Материал полос - сталь Ст 3 ([s_р] = 100 МПа), марка электрода Э42А ([s_р^*] = [s_р], ([t_с^*] = 0,8[s_р^*]) - сварка автоматическая.

Расчетные параметры: b = 20 мм, h = 5 мм .

Предельно допустимая сила растяжения для сварного стыкового соединения составляет

100 = 1∙10⁴ Н = 10 кН,

где h = 5 мм - толщина шва;

lш = b = 20 мм - длина шва;

[σ_p^*] = 100 Н/мм² - допускаемое напряжение растяжения в поперечном сечении шва.

Предельно допустимая сила растяжения для сварного соединения внахлёстку составляет

 = 3,5∙40∙80 = 1,12∙10⁴ Н = 11,2 кН,

где 0,7k = 0,7h = 3,5 мм - ширина площадки среза шва в биссектральной плоскости поперечного сечения (k = h - катет углового шва);

lш = 2b = 2*20 =40мм - длина шва;

[τ_c^*] = 0,8[σ_p^*] = 80 Н/мм² - допускаемое напряжение среза в поперечном сечении шва.

Задача 2

Рассчитать болты, крепящие зубчатое колесо к барабану лебёдки (рис.2). Расчет вести при установке болтов с зазором. Материал барабана - чугун, материал колеса - сталь. Грузоподъемность лебёдки F и диаметры D₁, D₂.

Расчетные параметры: F = 20 кН; D₁ = 350 мм; D₂ = 500 мм.

Наибольший грузовой момент на барабане

Т_б = FD₁/2; = 20∙0,35/2 = 3,5 кНм,

где D₁ = 0,35 м - рабочий диаметр барабана.

·        Установка болтов крепления колеса к барабану с зазором

Сила затяжки болта крепления зубчатого колеса, обеспечивающая необходимый момент трения М_тр на стыковой поверхности (М_тр = М_б), из решения уравнения

, откуда

 = 8,75 кН.

где n =8 - число болтов крепления колеса;

f = 0,2 - коэффициент трения скольжения для пары сталь-чугун;

F_тр1 = fF_зат сила трения в зоне затяжки одного болта;

D₂ = 0,5 м - диаметр окружности болтового соединения барабана с зубчатым колесом.

Внутренний диаметр нарезки для болта, установленного с предварительной затяжкой, равен или более

= 12,22 мм

где F_зат = 8,75 кН - сила затяжки болтов крепления зубчатого колеса;

[σ_p] = 100 Н/мм² - допускаемое напряжение растяжения для стали Ст3

По найденному значению внутреннего диаметра d₁ резьбы выбирается по стандарту подходящий болт с резьбой М14.

Окружная сила F_окр1, действующая на один болт, равна

F_окр1.= Т_б/(nD₂/2) = 3,5∙10³/(8∙500/2) = 1,75 кН.

Диаметр d стержня болта из условия прочности на срез составляет

= 6,49 мм,

где допускаемое напряжение на срез для стержня болта принято равным [τ] = 0,5[σ_р] = 50 МПа.

По найденному значению наружного диаметра d резьбы выбирается по стандарту подходящий болт с резьбой М10.

Задача 3

Подобрать электродвигатель и выполнить кинематический расчет приводной станции к конвейеру по приведенной ниже схеме (рис.3). Мощность на ведомом валу Р₃ = 2,0 кВт, угловая скорость этого вала w₃ = 2π.

Рассчитать также межосевое расстояние редуктора.

Рис.3. Схема приводной станции цепного конвейера

Общий КПД привода

0,95 ∙ 0,99² ∙ 0,98 = 0,91

где = 0,95 - КПД клиноремённой передачи;

= 0,99 - КПД пары подшипников;

= 0,98 - КПД прямозубого зацепления.

Требуемая мощность электродвигателя

2/0,91 = 2,2 кВт,

где P₃ = 2 - мощность на ведомом валу передачи, кВт.

По справочнику выбран асинхронный электродвигатель марки 4А100L6……….

n₁ = 950 об/мин;

 99,4 рад/с.

Общее передаточное отношение передачи

= 15,8.

Распределяем общее передаточное отношение по ступеням

Принимаем стандартное передаточное отношение редуктора u_ред = 4, тогда передаточное отношение ремённой передачи составляет

 15,8/4 =3,95.

Определяем угловые скорости ω_i и вращающие (крутящие) моменты Т_i на валах:

·        вал 1

ω₁ = 99,4 рад/с;

 = 22,1 Нм;

·        вал 2

25,2 рад/с;

 82,9 Нм;

·        вал 3

ω₃ = 2π = 6,28 рад/с;

 318,5 Нм.

Межосевое расстояние одноступенчатого цилиндрического прямозубого редуктора составляет

= 141 мм

Т₃ - номинальный вращающий момент на колесе в Нм;

ψ_b/a = 0,4 - коэффициент относительной ширины колеса;

σ_НР = 540 МПа - допускаемое контактное напряжение для материала колеса.

сварной редуктор зубчатый вал

Литература

1.       Андреенков Е.В., Сёмин М.И., Харитонов Г.И. Основы деталей машин. М.: Владос, 2003.

.        Рощин Г.И., Самойлова Е.А. Детали машин и основы конструирования. М.: Юрайт, 2012.

.        Чернилевский. Детали машин: Проектирование приводов технологического оборудования. М.: Машиностроение, 2010.