Материал: Расчет приводного вала ленточного конвейера

Схема нагружения приводного вала представлена на рисунках 5 а и 6 а.

Задаются следующие расстояния: а=162 мм, b=160 мм, с=410 мм, d=160 мм.

Определяем опорные реакции, от действия усилия S (рис. 6 а):

∑М_А = 0; S/2∙b + S/2∙(b+c) - R_B∙ (b+c+d) = 0;_B =

Н;

∑М_B = 0; -( S/2∙(c+d)-( S/2)∙d + R_A∙ (b+c+d) = 0;_A =

.

Рисунок 6 - Эпюры.

Определяем опорные реакции от действия окружного усилия в муфте - F_м (рис. 6):

∑М_А = 0; -F_M ∙ a + R_BM ∙ (b+c+d) = 0;_BM =  ; R_BM =  =1182,6 Н

∑М_B = 0; -F_M ∙ a + R_BM ∙ (b+c+d) = 0;_AM =  ; R_AM =  =6511,6 Н

Проверка: ∑Y = 0; -F_M + R_AM - R_BM = 0; -5329+6511.6-1182.6=0

Подбор подшипника осуществляем по наиболее нагруженной опоре, в нашем случае это

R_SA= R_A + R_AM

_SA=5247+6511,6=11758,6 Н.

Для приводного вала конвейера применим роликовый радиальный двухрядный сферический подшипник, 1000 типа. Котрый предназначен для восприятия особо больших радиальных нагрузок, при возможности значительных (0,5…2,5˚) перекосов колец из за недостаточной жесткости вала, но очень чуствителен к осевым нагрузкам и обладает высокими эксплутационными показателями. [5].

Принимаем для установки на приводной вал, подшипники средней серии 1315 (шариковые, радиальные, сферические, двурядные) по таблице П-4, имеющие следующую характиристику:= 75 mm; D = 160 mm; B = 37 mm;= 80 kH; Со = 40,5 kH;

Подшипники качения не могут служить неограниченно долго, даже если они достаточно предохранены от коррозии и износа. По этому потребуется определить номинальную долговечность подшипника, млн. об., которая определяется по формуле (8)

 (8)

Где C - динамическая грузоподъемность подшипника, кН;- эквивалентная нагрузка, кН;

Р - показатель степени; для шариковых подшипников р=3.

Номинальная долговечность подшипника в часах определяется по формуле ( 9)

 (9)

Так как, в нашем случае осевая нагрузка отсутствует, применяем формулу эквивалентной нагрузки:

э = XVRA ⋅ Kб ⋅ K т ,

где X - коэффициент радиальной нагрузки; X= 1[ 7, таб. 9.18]

V- коэффициент вращения; V=1;

K_{б -} коэффициент безопасности; K_б = 1,3 [ 7, таб. 9.19]

 K_т - температурный коэффициент, K_т = 1,0

 млн. об.

 ч > [L_h]=20000 ч.

Долговечность подшипников приводного вала обеспечена.

2.5 Проверка прочности шпоночного соединения [1]

Для соединения вала с деталями, передающими вращение, в штучном и мелкосерийном производстве часто применяют призматические шпонки [2, таб.8.9] из стали, имеющей σ_в ≥ 600 МПа, например из сталей 45.

Длину шпонки назначают из стандартного ряда так, чтобы она была несколько меньше длины ступицы (примерно на 5÷10 мм). Напряжение смятия узких границ шпонки не должно превышать допускаемого, т.е. должно удовлетворяться условие

σ_см =  ≤ [σ]_{см ,} (10)

Для изготовления шпонок принимаем сталь 45, нормализированную. Напряжения смятия и условия прочности проверяются по формуле (11)

 (11)

где T - передаваемый вращающий момент, Н*мм;

d - диаметр вала в месте установки шпонки. мм;

l_p - рабочая длина шпонки, мм; l_p = l - b;

[σ_см] - допускаемое напряжение смятие, МПа; [σ_см] = 150 МПа [4, п.8.1]

В месте установки барабана:= 95 мм; b x h = 25 x 14 мм; l = 130 мм;

 МПа

σ_{см ˂}[σ_см]; 36,9 МПа ˂ 150 МПа

Условие прочности шпоночного соединения (10) выполняется.

2.6 Уточнённый расчёт приводного вала [1]

Принимаем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения по нулевому.

Прочность вала считается обеспеченной при условии

≥ [s], (12)

где [s] - допускаемая величина коэффициента запаса прочности;

[s] = 2,5 [6, c. 162]

Коэффициент запаса прочности в опасном сечении определяется по формуле

 (13)

где  - кщэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям,

 (14)

 - предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба; =0,43 - для углеродистых сталей;

 - эффективный коэффициентконцентрации нормальныхнапряжений;

 - коэффициент,учитывающий влияние шероховатости поверхности;

 - амплитуда цикла нормальных напряжений, равная наибольшеьу напряжению изгиба  в рассматриваемом сечении;

 - среднее напряжение цикла нормальных напряжений;

 - коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

 (15)

 - предел выносливости стали при симметричном цикле кручения; = 0,58

Остальные обозначения в формуле (15) имеют тот же смысл, что и в формуле (14), с той лишь разницей, что они относятся к напряжениям кручения.

Рассчитываем величины изгибающих моментов (рис.4 а).

M_A=M_B=M_E=0;_D=R_A b= 5247 160 = 839520 Н мм;

M_E=R_A (b+c)-S/2 c=5247 (160+410)-5247 410=839520 Н мм.

Рассчитываем величины изгибающих моментов (рис.4 б).

мм

 Н

Рассчитываем изгибающие моменты:

M_SD=839520-674082=165438 Нмм

M_SА= -863298 Нмм

Рассмотрим место установки барабана.

Материал изготовления вала - сталь 45 нормализованная:

σ в = 570 МПа;

σ −1 = 0,43 570 = 245 МПа

τ −1 = 0,58 245 = 142 МПа

Концентрация напряжений вала, обусловлена наличием шпоночной канавки:

k_σ = 1,59; k_τ = 1,49; [7, табл. 8.5]

ε_σ = 0,70; ε_τ = 0,59 [7, табл. 8.8]

ψ_σ = 0,15; ψ_τ = 0,1; [7, с.163, 166]

Рассчитываем момент сопротивления кручению [7,табл. 8.5]

 ;

 ;

Момент сопротивления изгибу

 ;

 ;

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

;

τ_ν =  = 2,88

Рассчитываем амплитуду нормальных напряжений изгиба

;  МПа;

; ;

 > [s].

Рассмотрим опору А.

Концентрация напряжений обусловлена посадкой внутреннего кольца подшипника с гарантированным натягом.

Принимаем

Осевой момент сопротивления

.

Амплитуда нормальных напряжений

Полярный момент сопротивления

Расчитываем амплитуду и среднее напряжение цикла касательных напряжений

;  МПа;

; ;

 > [s].

Условие прочности (12) в данном случае выполняется.

Заключение

Будущий инженер - строитель, должен иметь представление о возможностях, достоинствах и недостатках различных видах силовых приводах строительного оборудования. Среди транспортирующих машин вообще и с тяговым органом в частности, наиболее распространены ленточные конвейеры. Это обусловлено их преимуществами: высокой производительностью, простотой конструкции, небольшим расходом энергии, надежностью, возможностью транспортирования груза на большие расстояния с большой скоростью, использованием для перемещения как штучных, так и сыпучих грузов и др.

Целью данной работы являлось проектирование и расчет приводного вала ленточного конвейера.

В процессе выполнения курсовой работы были решены следующие задачи:

·        подобрана и изучена литература по данной теме;

·        рассмотрена и изучена конструкция ленточного конвейера, а также его основного узла - приводного вала, его основных конструктивных составляющих;

·        выполнен проектировочный расчет приводного вала по предложенному техническому заданию;

·        выполнены проверочные расчеты вала на усталостную прочность;

·        выполнены расчеты подшипников;

·        выполнен расчет шпоночного соединения.

Расчет привода ленточного конвейера производился в строгой последовательности, согласно методическим указаниям.

Спроектированный вал отвечает условиям технического задания, обладает достаточной прочностью и выносливостью.

Таким образом, задание на курсовой проект выполнено полностью.

В процессе выполнения курсовой работы я получил навыки проектирования и конструирования силовых приводов машин, к которым относится ленточный конвейер. Данные навыки я смогу применять в своей дальнейшей учебе и будущей работе.

Список использованной литературы

1. Барабанцев В.А. Расчет и конструирование приводного вала: метод. указания к курсовому проекту по дисциплинам «Прикладная механика» и «Механика» для студентов техн. специальностей днев. и заоч. форм обучения. - Гомель: ГГТУ им. П.О. Сухого, 2009. - 39 с.

. С. А. Чернавский, К. Н. Боков, И. М. Чернин и др Курсовое проектирование деталей машин. Учебное пособие.. ИНФРА-М, 2011г., -414 с.

. Иванов М.Н.. Детали машин. М.: Высшая школа, 1991, 383 с.

. Перель Л.Я. Подшипники качения: Расчет, проектирование и обслуживание опор: Справочник. - М: Машиностроение, 1983. - 543 с.

. Решетов, “Детали машин”, Москва, “Машиностроение”, 1989 г

. Санюкевич Ф.М. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. пособие. - Брест: БГТУ, 2004. - 488 с.

. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учебное пособие. - Высшая школа. 2001. - 447 с.

. Нестеренко В.П., Зитов А.И., Катанухина С.Л., Куприянов Н.А., Дробчик В.В. Техническая механика: Учебное пособие.: 2007- 175 с.

. Тюняев А. В.,Звездаков А. П., Вагнер В. А. Детали машин. 2007г., 748 с.

10. Гулиа Н. В. , Клоков В. Г. , Юрков С. А. Детали машин. 2013г. 416 с.

. Б.А. Байков, В.Н. Богачев, А.В. Буланже и др. Детали машин: Атлас конструкций. Учебное пособие, 1992, 352 с

. МУ КР «Техническая механика» Методические указания по выполнению КУРСОВОЙ РАБОТЫ по дисциплине «Техническая механика» для студентов по направлению подготовки «Строительство» ВТУ МТИ. 2014

. Абакумов А.Н. Мехаев М.Н. Проектирование приводного вала конвейера, Методические указания для студентов немеханических специальностей и студентов заочной формы обучения. Омск 2006

. Гальперин М.И., Домбровский Н.Г. Строительные машины. Высш. школа, 1980, 344с.

. Ерохин Н.М. Детали машин и основы конструирования. КолосС. 2005. - 462 с.

. Ряховский О.А., Клыпин А.В. Детали машин, Дрофа. 2002. - 288 с.

. Зенков Р.Л. и др. Машины непрерывного транспорта. М.: Машиностроение, 1987. 432с.

Приложение