Тип двигателя  

P, кВт

    n, об/мин

КПД,                    %

Cos w

МпускМном

Ммах

Мном

4А63B4У3

 0,37

  1365

   68

  0,69

  2,0

   2,2 

4А71A6У3

   910

  64,5

  0,69

  2,0

   2,2

4А80A8У3

 0,37

   675

  61,5

  0,65

  1,6

   1,7

   Синхронная частота вращения 3000 об./мин. В выборе не участвует так как, максимальная частота вращения быстроходного вала редуктора РЧУ

равна 1500 об./мин.

4.1.1.Определение общего передаточного числа привода.

4.1.2. Определение передаточного числа привода при использовании выбранных двигателей

U₁₃₆₅=n_эд./n_вала=1365/75=18,20

U₉₁₀=12,13

U₆₇₅=9

     Из ряда редукторов РЧУ имеются с U=10, U=25, U=50 и т.д.

Определяем расхождение передаточного отношения у редукторов

D U₁=((U₁₃₆₅- U_{стандарт})/ U_{стандарт})_*100%=((18,20-25)/25)_*100%= -27,2%

D U₂=((12,13-10)/10)_*100%=21,3%

D U₃=((9-10)/10)_*100%=10%

4.1.3 Эскиз двигателя (рис.3)

4.2.   Выбор передачи мощности.

4.2.1 Определение T_кр на валу винта:

                                          Т_кр=P_B/(k_запаса*v)

 где k_запаса –коэффициент запаса принимается 1,8…2,0 принимаем k_запаса =1,8; v-угловая скорость вращения вала винта:              

                          v=2np/60= 2*75*3,14/60=7,85 рад/сек.

                             Т_кр=0,29/1,8*7,85=0,02 кНм или 20 Нм.

Редуктор выбираем по источнику 1 стр. 645-655:

  Редуктор имеет следующие параметры: U=10 допускаемый Т_кр=31 Нм при непрерывном режиме работы. Другие виды редукторов при данном передаточном отношении допускают слишком большие моменты, что нецелесообразно по ценовым факторам. А редукторы с допускаемым передаточным отношением имеют слишком маленькие передаточные отношения.

4.2.2.   Эскиз редуктора (рис.4).

4.2.3.   Эскизы валов

Рис.5 на быстроходный вал

 Рис.6 на тихоходный вал

4.3.   Выбор муфт

4.3.1. Муфта на быстроходный вал выбираем МУВП по ГОСТ 21424-75 по источнику 4 : Муфта 63-22-1-16-3-О2

 Муфта МУВП номинальный крутящий момент 63 Нм

Посадочный диаметр на вал редуктора  22мм. Исполнение 1

Посадочный диаметр на вал двигателя   16мм. Исполнение 3

Общеклиматическое исполнение

4.3.2. Эскиз муфты рис.7

4.3.3. Муфта на тихоходный вал цепная по ГОСТ 5006-83

4.3.4. Эскиз муфты рис.8

4.4. Выбор тормозного устройства:

 На винтовой конвейер не целесообразно применение тормозного устройства из-за того, что имеется возможность самоторможения.            

5. Проверочный расчет

5.1 Расчет вала винта 

5.2 Расчетная схема рис.9

5.3 Определение нагрузок действующих на вал винта

                                Fос=2Tкр/(k*Dtg(a+w)),

где k- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения материала по винту. Принимают равным от 0,7 до 0,8. Принимаем k=0,8;

tga=f1- коэффициент внешнего трения по металлу трения; tga=0,48; a=26⁰ 

                                  Foc=2*20/(0,8*0,16*tg(26+10))=430,12 Hм

                                 Ft=2Tкр/D=2*20/0,16=250 Нм

                                 Fr= Ft tga=250*0,48=120 Hм

                                F_M=0,5T/R=0,5_*20/1,5_*0,16=41,667 Hм

Т.к. муфта на тихоходный вал цепная значит R=1,5D

5.4 Определение реакций в плоскости ОХZ

 SМА=0

         R_BX=(F_M (l-l₁)- Ft (l₁-l₂))/l₁=(41,667*3,0- 250*1,5)/3,0= -83,33 H

 SМB=0

        R_AX =(F_M l- Ft l₂)/l₁=(41,667_*6- 250_*1,5)/3,0= -41,667 H

5.5 Определение реакций в плоскости OYZ

  SМА=0

                    R_BY=(Fr(l₁ –l₂)- Gг(l₁- l₂))/l₂ ,      

где Gг- горизонтальная проекция веса материала передаваемого по винту

При определении веса материала, находящегося в шнеке, пользуемся формулой из источника 3:  G=(p/4)(D²-d_вала²)Lg_0*w_н;

                     G=(3,14/4)(0,16²-0,051²) 6_*0,147_*0,3=0,00478 кH=4,78 H

                                    Gг=G_* cos w =4,78_*cos10⁰ =4,707

                               R_BY=(120_*1,5- 4,707_*1,5)/3,0=57,65 H

 SМB=0

                 R_AY =(Fr l₂- Gг l₂)/l₁=(120_*1,5- 4,707_*1,5)/3,0=57,65 H

5.6.   Построение эпюр напряжений рис. 10

5.7.   Расчет вала на выносливость

       s_FA=4(F_oc + G_B)/pD²=4(430,12+ 4,78_*sinw)/3,14_*0,16²=2,14_*10⁴

       s_u =T / W_oc=     M_xz²+ M_yz²/0,1D³=3,71_*10⁵

      s_max=s_u+s_FA=3,93_*10⁵   H

      s_min=-s_u+s_FA= -3,496_*10⁵  H

       t_a=t_w=t_max/2=T/2W_P=2,44_*10⁴  H; W_p=0,2D³

Определим коэффициент запаса для вала винта

                     S=(S_t*S_s)/       S_t²+S_s²      /[S]=1,5…2,0

                         S_s=s_-1/(k_s*s_a/(e_Me_пb)+c_s*s_M),

                       S_t=t_-1/(k_t*t_a/(e_Me_пb)+c_t*t_M),

где s_-1, t_-1-приделы выносливости материала; k_s, k_t-коэффициенты концентрации напряжений; e_M- коэффициент учитывающий масштабный фактор; e_п- коэффициент учитывающий поверхностный фактор; c_s , c_t- коэффициентs учитывающие ассиметрию цикла изменения напряжений; b- коэффициент учитывающий упрочнение поверхности.

Все эти коэффициенты приняли согласно справочной литературе для марки материала винта.

Материал         винта

  s_-1 , МПа

t_-1 ,   МПа

t_Т , МПа

s_Т ,    МПа

     HB

Сталь 45

     350

      210

     300

     550

200…240

e_M=0,75; e_п=0,85; c_s = 0,1; c_t=0,05; k_s=1; k_t=1; b=1.

                            s_a=(s_max +s_min)/2=2,17_*10⁴

                           s_m=(s_max +s_min)/2=3,71_*10⁵

              S_s=350_*10⁶/(2,17_*10⁴/(0,75_*0,85)+0,1_*3,71_*10⁵)=4919,9  

        S_t=210_*10⁶/(2,44_*10⁴/(0,75_*0,85)+0,005_*2,44_*10⁴)=5469,25

                   S=(4919,9_* 5469,25 )/           4919,9 ²+5469,25²    =36,57>[S]

Вывод: выносливость вала обеспечена.

5.8.   Расчет вала на статическую прочность.

 S_sТ=s_Т/s_max =550_*10⁶/3,93_*10⁵=1399,49

 S_tТ =t_Т /t_max=300_*10⁶/2_*2,44_*10⁴=6147,54

S_T=(1399,49_*6147,54 )/             1399,49²+6147,54²     =13,64>[S_T]=1,5…2,0

Вывод: статическая прочность вала обеспечена.

5.9.   Расчет подшипника на валу винта

     На валу винта, в концевой опоре, установлен подшипник роликовый - упорный под диаметр & 45  №2007108А

5.9.1.   Расчет подшипника на долговечность.

В основе расчета лежит экспериментальная зависимость:

                             L=(C/F)^a  , млн/об,

где, L-долговечность подшипника в миллионах оборотов; С - динамическая грузоподъемность (задается в каталоге) [Ист.1 стр. 176]

С=49500 H; F-приведенная нагрузка на подшипник; a- показатель степени (для роликовых a=3,33) e=1,314- коэффициент зависящий от типа подшипника.

Нахождение приведенной нагрузки на подшипник

           R =       R_ax² + R_ay²  =        41,667²+57,65²   =71,13

 При вращении внутреннего кольца k_k=1,0

 Проверим условие: F_oc/(R_*k_k)«e

                  430,12/(71,13_*1)=6.046>e=1,314

Значит, приведенная нагрузка на подшипник равна:

  F=(XR_* k_k +Y_* F_oc) k_{b *}k_T  =(1,2_*71,13+430,12_*0,85) 1,1_*1=496,05

                Данные по коэффициентам взяты из 5-го источника

                        L=(49500/496,05 )^3,33=4538742,567

L_H=L_*10⁶/60_*n=4538742,567_*10⁶/60_*60=1,261_*10⁹ часов

5.9.2.Расчет подшипника скольжения

Определим V –окружную скорость на шейке вала, по формуле:

                          V=(p d_p n)/60_*1000,

где d_p- диаметр подшипника; n- частота вращения шпинделя, мин^-1 

                                            V=(3,14_*45_*60)/60000=0,14 м/с.

         Удельная нагрузка на подшипник МПа.

                                 P=100F/d_pl_p£ [P]=2-10 МПа

                   R=       R_вx² + R_вy²  =        83,33 ²+57,65²   =101,328

Так как действует осевая сила значит формула определения приведенной нагрузки на подшипник такая – же как и в предыдущем случае:

        F=(XR_* k_k +Y_* F_oc) k_b k_T  =(0,9_*101,328+0,85_*430,12) 1,1_*1=502,477

                                P=100_*502,477/55_*75=7,08 < [P]

                                         PV£ [PV]=4-10 Мпа м/с

Ссылка на расчет в источнике 1. том 2. Стр.32

Вывод: Все условия соблюдены.

      Список использованной литературы:

1. Анурьев В.И. “Справочник - Машиностроителя” в 3-х томах. т. 3 – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение., 82.

2. Волков Р.А. “Конвейеры: Справочник”/ Под общей редакцией Ю.А. Пертена. Л.: Машиностроение, Ленинградское отд-ние, 1984. 367с., с ил.

3. Григорьев А.М. “Винтовые конвейеры”/ М.: Машиностроение., 1972. 184 с.: ил.

4. Дунаев  В.И. “Конструирование узлов и деталей машин”/ М.: Машиностроение. 1984.

5. Длоугий В.В. “Приводы машин: Справочник”/ В.В. Длоугий, Т.И. Муха: Под общей ред. В.В. Длоугого – 2-е изд. перераб. и доп.- Л.: Машиностроение., Ленинградское отделение, 1982. – 383 с.: ил.

6. Зенков Р.Л. и д.р. Машины непрерывного транспорта: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности “Подъемно – транспортные машины и оборудование.” / Р.Л. Зенков, И.И. Ивашков, Л.Н. Колобов,- 2-е изд., перераб. и доп. –М.: Машиностроение., 1987. – 432 с.: ил.

7. Попова Г.Н., Алексеев С.Ю. “Машиностроительное черчение: Справочник”/ Л.: Машиностроение., Ленинградское отд-ние, 1986. – 447с.: ил.

8.  Спиваковский А.О., Дьячков В.К. “Транспортирующие машины: Учебное пособие для машиностроительных вузов”/ 3-е изд. перераб. и доп. –М: Машиностроение., 1983. – 487 с.: ил.