Определение частот вращения и вращающих моментов на валах

Введение

 

Машиностроителю принадлежит ведущая роль среди других отраслей экономики, так как основные производственные процессы выполняют машины. Поэтому и технический уровень многих отраслей в значительной мере определяет уровень развития машиностроения.

Повышение эксплуатационных и качественных показателей, сокращение времени разработки и внедрения новых машин, повышение их надежности и долговечности – основные задачи конструкторов-машиностроителей.

Выполнение курсового проекта по «деталям машин» завершает общетехнический цикл подготовки студентов.

Курсовой проект по деталям машин имеет своей целью дать навыки практического использования знаний, полученных при изучении общетехнических дисциплин, развить умение пользоваться справочной литературой и стандартами, ознакомить с основными правилами и приемами проектирования машин.

Объект курсового проектирования – редуктор ленточного транспортера.

 

 

Исходные данные

 

Задание № 11

Электропривод конвейера подачи деталей

 

1. Электродвигатель 2. Клиноременная передача 3. Редуктор 4. Муфта зубчатая

График нагрузки

 

 

Таблица исходных данных

№ п/п	Вариант   Исходные данные		1	2	3	4	5	6
1	Момент на выходном валу, Нм	Твых	1200	2300	4200	5600	7200	8000
2	Частота вращения выходного вала, мин^-1	nвых	40	60	50	10	30	20
3	Угол наклона ременной передачи, град	θ	30	45	0	60	30	0
4	Срок службы привода, лет	Lгод	12	8	10	7	9	10
5	Коэффициент годового использования	Кгод	0,6	0,85	0,7	0,8	0,85	0,9
6	Коэффициент суточного использования	Ксут	0,6	1,0	0,9	0,7	0,6	0,55
7	Параметры графика нагрузки	α1	0,6	0,4	0,2	0,3	0,5	0,7
		α2	0,2	0,5	0,4	0,5	0,2	0,2
		β*	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	2,2
		β2	0,8	0,6	0,65	0,7	0,75	0,8
		β3	0,4	0,3	0,3	0,35	0,4	0,45

 

Кинематический расчет

 

1.1Выбор электродвигателя

 

Потребляемая мощность привода

где T_вых (Нм) – момент на выходном валу, n_вых (об/мин) – частота вращения выходного вала.

Тогда требуемая мощность двигателя

где  – общее кпд механизма;  - кпд отдельных звеньев кинематической цепи: ременной передачи, зубчатых колес, соединительной муфты, подшипников качения соответственно.

Требуемая частота вращения вала электродвигателя

где  – передаточные числа кинематических пар: ременной передачи, быстроходной ступени редуктора передачи, тихоходной ступени редуктора передачи соответственно.

Выбираем электродвигатель АИР132S4/1440 (P = 7,5 кВт, n = 1440 об/мин).

Уточнение передаточных чисел привода

где u_ред ,u_общ – передаточное число редуктора и общее передаточное число привода.

Определение передаточных чисел тихоходной и быстроходной ступеней редуктора

 

Определение частот вращения и вращающих моментов на валах

 

На валу электродвигателя

На быстроходном валу

На промежуточном валу редуктора

На тихоходном валу редуктора

 

Расчет зубчатых передач

 

Проектный расчет

 

 – коэффициент нагрузки в расчетах на контактную прочность

где  – коэффициент, учитывающий внутреннюю динамику нагружения;  – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий. Для определения данного коэффициента необходимо определить .

Для данного значения коэффициента  коэффициент имеет значение ; - коэффициент, учитывающий приработку зубьев, его значение находят в зависимости от окружной скорости для зубчатого колеса с меньшей твердостью.

;

 – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями, где  – для зубчатых колес с твердостью ,  – степень точности зубчатой передачи.

;

Межосевое расстояние для соосного редуктора равно для тихоходной и быстроходной степеней.

Из ряда Ra40 округляем .

Окружная скорость

Предварительно основные размеры колеса

 – делительный диаметр

 – ширина

Округляем ширину до стандартного значения .

Определим модулю передачи

Максимальное значение модуля

Минимальное значение модуля

где  – для косозубых передач;  – коэффициент нагрузки при расчете по напряжениям изгиба:  – коэффициент, учитывающий внутреннюю динамику нагружения;  – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений у основания зубьев по ширине зубчатого венца;  - коэффициент, учитывающий влияние погрешности изготовления шестерни и колеса на распределение нагрузки между зубьями.

Из полученного диапазона () модулей принмаем меньшее значение m, согласуя его со стандартным: из ряда 2 принимаем m=1,75.

Определим суммарное число зубьев и угол наклона

Суммарное число зубьев

Действительное значение угла наклона зубьев

Определим число зубьев шестерни и колеса

 – число зубьев шестерни;

 – число зубьев на зубчатом колесе.

Фактическое передаточное число

 - модуль выбран верно.

Определим диаметры колес

Делительный диаметр d:

 – шестерни

 – колеса внешнего зацепления

Определим диаметры окружностей вершин  и впадин  зубьев колес внешнего зацепления:

где  – коэффициенты смещения у шестерни и колеса соответственно;  – коэффициент воспринимаемого смещения;  – делительное межосевое расстояние.

Определим размер заготовок

Для цилиндрических зубчатых колес:

 – для шестерни

 – для колеса

 

Проверочный расчет

 

Проверка зубьев колес по контактным напряжениям

где  – для косозубой передачи, МПа^1/2.

Силы в зацеплении

Окружная:

Радиальная:

Осевая:

Проверка зубьев колес по напряжениям изгиба

В зубьях колеса:

В зубьях шестерни:

где  – коэффициент, учитывающий угол наклона зуба;  – коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев (для косозубой передачи);  – коэффициент, учитывающий форму зуба и концентрацию напряжений, в зависимости от приведенного числа зубьев (.

– проверка выполняется;

 – проверка выполняется.

Проверочный расчет на прочность зубьев при действии пиковой нагрузки

где  – коэффициент перегрузки: для шестерни  - допускаемые контактные напряжения при улучшении.

где  – допускаемое напряжения изгиба;  – максимально возможное значение коэффициента долговечности (для сталей с объёмной термообработкой);  – коэффициент влияния частоты приложения пиковой нагрузки (для единичного приложения);  – коэффициент запаса прочности.

 – для шестерни

 – для колеса.

 

Тихоходная ступень

 

Проектный расчет

 

Межосевое расстояние

Предварительное межосевое расстояние

где T₁ – вращающий момент на шестерне(наибольший из длительно действующих, Нм. T₁ = T_ном; K – зависит от поверхностной твердости. K=10 для  (  –твердость материала шестерни и колеса соответственно).

Окружная скорость

Степень точности зубчатой передачи - 9(передачи низкой точности) назначаем по ГОСТ 1643-81.

Уточним предварительно найденное значение межосевого расстояния

где  – для косозубых колес в передаче;  – коэффициент ширины при несимметричном положение колес в редукторе;  – коэффициент нагрузки в расчетах на контактную прочность

где  – коэффициент, учитывающий внутреннюю динамику нагружения;  – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий. Для определения данного коэффициента необходимо определить .

Для данного значения коэффициента  коэффициент имеет значение ; - коэффициент, учитывающий приработку зубьев, его значение находят в зависимости от окружной скорости для зубчатого колеса с меньшей твердостью.

Выбираем больший коэффициент ;

 – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями, где  – для зубчатых колес с твердостью ,  – степень точности зубчатой передачи.

;

Из ряда Ra40 округляем .

Предварительно основные размеры колеса

 – делительный диаметр

 – ширина

Определим модулю передачи

Максимальное значение модуля

Минимальное значение модуля

где  – для косозубых передач;  – коэффициент нагрузки при расчете по напряжениям изгиба:  – коэффициент, учитывающий внутреннюю динамику нагружения;  – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений у основания зубьев по ширине зубчатого венца;  - коэффициент, учитывающий влияние погрешности изготовления шестерни и колеса на распределение нагрузки между зубьями.

Из полученного диапазона () модулей принимаем меньшее значение m, согласовывая его со стандартным: из ряда 1 принимаем m=3.

Определим суммарное число зубьев и угол наклона

Суммарное число зубьев

Действительное значение угла наклона зубьев

Определим число зубьев шестерни и колеса

 – число зубьев шестерни;

 – число зубьев на зубчатом колесе.

Фактическое передаточное число

 - модуль выбран верно.

Определим диаметры колес

Делительный диаметр d:

 – шестерни

 – колеса внешнего зацепления

Определим диаметры окружностей вершин  и впадин  зубьев колес внешнего зацепления:

где  – коэффициенты смещения у шестерни и колеса соответственно;  – коэффициент воспринимаемого смещения;  – делительное межосевое расстояние.

Определим размер заготовок

Для цилиндрических зубчатых колес:

 – для шестерни

 – для колеса

 

Проверочный расчет

 

Проверка зубьев колес по контактным напряжениям

где  – для косозубой передачи, МПа^1/2.

Силы в зацеплении

Окружная:

Радиальная:

Осевая:

Проверка зубьев колес по напряжениям изгиба

В зубьях колеса:

В зубьях шестерни:

где  – коэффициент, учитывающий угол наклона зуба;  – коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев (для косозубой передачи);  – коэффициент, учитывающий форму зуба и концентрацию напряжений, в зависимости от приведенного числа зубьев (.

– проверка выполняется;

 – проверка выполняется.

Проверочный расчет на прочность зубьев при действии пиковой нагрузки

где  – коэффициент перегрузки: для шестерни  - допускаемые контактные напряжения при улучшении.

где  – допускаемое напряжения изгиба;  – максимально возможное значение коэффициента долговечности (для сталей с объёмной термообработкой);  – коэффициент влияния частоты приложения пиковой нагрузки (для единичного приложения);  – коэффициент запаса прочности.

 – для шестерни

 – для колеса.

 

Диаметры валов

 

Предварительное значение диаметров быстроходного вала

Округляем по ГОСТ 6636-69: .

Предварительное значение диаметров промежуточного вала

Округляем по ГОСТ 6636-69: .

Предварительное значение диаметров тихоходного вала

Округляем по ГОСТ 6636-69: .

 

Установка колес на валах  

 

Подбор подшипников

 

Конструирование валов

 

Смазывание зубчатых передач

 

Выбираем картерный вид смазывания, он используется в редукторах с окружной скоростью до 12,5 м/с. Для редукторов с максимальной контактными напряжениями 600…1000 МПа и при окружных скоростях 2…5 м/с применяют масло И-Г-А-46 с кинематической вязкостью 41…51 мм²/с.

Допустимый уровень погружения цилиндрических колес

 

Смазывание подшипников

 

При картерном смазывании передач подшипники смазывают брызгами масла (при окружных скоростях ).

 

Смазочные устройства

 

Для замены масла применим сливное отверстие, закрываемое пробкой с цилиндрической резьбой (М20 x 1,5 – 8g).Для наблюдения за уровнем масла используем щуп. Для уменьшения внутрикорпусного давления используем отдушину.

 

Уплотнительные устройства

Для предохранения от вытекания смазочного материала из подшипниковых узлов, а также для защиты их от попадания извне пыли и влаги используем манжетные уплотнения.

Для редуктора используем манжетное уплотнение манжетой по ГОСТ 8752-79

	Диаметр вала, мм	, мм	, мм
Быстроходный вал	35	58	10
Тихоходный вал	75	100	12

 

Корпуса редукторов

 

Расстояние между дном корпуса и поверхностью колес

Толщина стенки крышки корпуса

Размеры конструктивных элементов

 

12.3Конструктивное оформление приливов для подшипниковых гнезд

 

Диаметр прилива для привертной крышки

 

Список литературы

 

1.Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: учеб. пособие для техн. спец. вузов. – 7-е издание., испр.- М.; Высш. шк., 2001.

 

Введение

 

Машиностроителю принадлежит ведущая роль среди других отраслей экономики, так как основные производственные процессы выполняют машины. Поэтому и технический уровень многих отраслей в значительной мере определяет уровень развития машиностроения.

Повышение эксплуатационных и качественных показателей, сокращение времени разработки и внедрения новых машин, повышение их надежности и долговечности – основные задачи конструкторов-машиностроителей.

Выполнение курсового проекта по «деталям машин» завершает общетехнический цикл подготовки студентов.

Курсовой проект по деталям машин имеет своей целью дать навыки практического использования знаний, полученных при изучении общетехнических дисциплин, развить умение пользоваться справочной литературой и стандартами, ознакомить с основными правилами и приемами проектирования машин.

Объект курсового проектирования – редуктор ленточного транспортера.

 

 

Исходные данные

 

Задание № 11

Электропривод конвейера подачи деталей

 

1. Электродвигатель 2. Клиноременная передача 3. Редуктор 4. Муфта зубчатая

График нагрузки

 

 

Таблица исходных данных

№ п/п	Вариант   Исходные данные		1	2	3	4	5	6
1	Момент на выходном валу, Нм	Твых	1200	2300	4200	5600	7200	8000
2	Частота вращения выходного вала, мин^-1	nвых	40	60	50	10	30	20
3	Угол наклона ременной передачи, град	θ	30	45	0	60	30	0
4	Срок службы привода, лет	Lгод	12	8	10	7	9	10
5	Коэффициент годового использования	Кгод	0,6	0,85	0,7	0,8	0,85	0,9
6	Коэффициент суточного использования	Ксут	0,6	1,0	0,9	0,7	0,6	0,55
7	Параметры графика нагрузки	α1	0,6	0,4	0,2	0,3	0,5	0,7
		α2	0,2	0,5	0,4	0,5	0,2	0,2
		β*	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	2,2
		β2	0,8	0,6	0,65	0,7	0,75	0,8
		β3	0,4	0,3	0,3	0,35	0,4	0,45

 

Кинематический расчет

 

1.1Выбор электродвигателя

 

Потребляемая мощность привода

где T_вых (Нм) – момент на выходном валу, n_вых (об/мин) – частота вращения выходного вала.

Тогда требуемая мощность двигателя

где  – общее кпд механизма;  - кпд отдельных звеньев кинематической цепи: ременной передачи, зубчатых колес, соединительной муфты, подшипников качения соответственно.

Требуемая частота вращения вала электродвигателя

где  – передаточные числа кинематических пар: ременной передачи, быстроходной ступени редуктора передачи, тихоходной ступени редуктора передачи соответственно.

Выбираем электродвигатель АИР132S4/1440 (P = 7,5 кВт, n = 1440 об/мин).

Уточнение передаточных чисел привода

где u_ред ,u_общ – передаточное число редуктора и общее передаточное число привода.

Определение передаточных чисел тихоходной и быстроходной ступеней редуктора

 

Определение частот вращения и вращающих моментов на валах

 

На валу электродвигателя

На быстроходном валу

На промежуточном валу редуктора

На тихоходном валу редуктора

 

Расчет зубчатых передач