Структура и принцип работы механизма

СамГУПС

Кафедра «Детали машин»

Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе

Содержание

Задание на проектирование

1 Краткое описание структуры и принцип работы механизма

2 Выбор электродвигателя

3 Кинематический расчет

3.1 Определение передаточного отношения и разбиение его по ступеням

3.2 Определение окружных и угловых скоростей зубчатых колес

4 Определение крутящих моментов на валах с учетом КПД.

5 Предварительный расчет валов по передаваемым моментам

6 Расчет тихоходной ступени

6.1 Выбор материала и термообработки зубчатых колес

6.2 Определение допускаемых напряжений: контактных и изгибных

6.3 Геометрический расчет зубчатой передачи

6.4 Расчет действительных контактных и изгибных напряжений и сравнение их с допускаемыми

7 Расчет отклонений от геометрической формы рабочего чертежа зубчатого колеса

Список использованной литературы

Задание на проектирование

Задание 10

Вариант 8

Рассчитать колеса тихоходной ступени привода ленточного конвейера.

Исходные данные:

Мощность на приводном барабане Р3
, кВт: 2,2.

Угловая скорость ω3
, рад/с: 4,2.

Ресурс tΣ
, ч: 20000.

1
Краткое описание структуры и принцип работы механизма

Проектируемый привод предназначен для передачи вращательного движения от электродвигателя к приводному валу ленточного конвейера. В состав данного привода входят:

1.Электродвигатель.

2.Муфта.

3.Редуктор двухступенчатый соосный.

4.Муфта.

5.Приводной вал конвейера.

Рассмотрим более подробно составные части привода. Вращательное движение от электродвигателя через муфту передается на быстроходный вал редуктора. Кроме передачи вращательного движения муфта также компенсирует несоосность вала двигателя и быстроходного вала редуктора. В качестве электродвигателя широкое применение получили асинхронные двигатели. В этих двигателях значительное изменение нагрузки вызывает несущественное изменение частоты вращения ротора.

Двухступенчатый соосный редуктор передает вращательное движение от двигателя к приводному валу, при этом изменяя угловую скорость и крутящий момент по величине.

Еще одна муфта передает вращательное движение от тихоходного вала редуктора к приводному валу ленточного конвейера. Кроме передачи вращательного движения муфта также компенсирует несоосность тихоходного вала редуктора и приводного вала конвейера.

2 Выбор электродвигателя

Расчет ведем по [1].

Требуемая мощность двигателя:

Рэ потр
= Р3
/ ηобщ
, где:

ηобщ
= ηред
· ηм
2
· ηп
- общий КПД привода.

ηред
– КПД редуктора.

ηред
= ηцп
2
· ηп
3

По таблице 1.1 из [1]:

ηцп
= 0,96…0,98; принимаем ηцп
= 0,97 – КПД закрытой цилиндрической передачи;

ηп
= 0,99 – КПД пары подшипников качения.

ηм
= 0,98 – КПД муфты.

ηред
= 0,972
· 0,993
= 0,91

ηобщ
= 0,91 · 0,982
· 0,99 = 0,87

Рэ потр
= 2,2 / 0,87 = 2,53 кВт.

Частота вращения вала электродвигателя:

nэ
= nвых
· U1
· U2
, где:

U1
– передаточное число первой ступени;

U2
– передаточное число второй ступени.

По таблице 1.2 из [1] примем рекомендуемые значения передаточных чисел:

U1
= 4;

U2
= 3.

nвых
= 30ω3
/ π = 30 · 4,2 / 3,14 = 40,1 об/мин

nэ
= 40,1 · 4 · 3 = 481,2 об/мин

По таблице 24.8 [1] выбираем электродвигатель АИР112МВ8: Р = 3 кВт; n = 709 об/мин.

3 Кинематический расчет

3.1 Определение передаточного отношения и разбиение его по ступеням

Общее передаточное число привода:

Uобщ
= Uред
= n/ nвых
= 709/40,1 = 17,68

По таблице 1.3 [1]:

U1
= Uред
/ U2
= 17,68 / 4,63 = 3,82

U2
= 0,9 = 1,1 = 4,63

3.2 Определение окружных и угловых скоростей зубчатых колес

Частота вращения валов:

n1
= n = 709 об/мин;

n2
= n1
/ U1
= 709 / 3,82 = 185,6 об/мин;

n3
= nвых
= 40,1 об/мин.

Угловые скорости валов:

ω1
= πn1
/ 30 = 3,14 · 709 / 30 = 74,2 рад/с;

ω2
= πn2
/ 30 = 3,14 · 185,6 / 30 = 19,4 рад/с;

ω3
= ωвых
= 4,2 рад/с.

4 Определение крутящих моментов на валах с учетом КПД

Вращающие моменты на валах:

Твых
= Р3
/ ω3
= 2,2 · 103
/ 4,2 = 524 Н·м;

Т3
= Твых
/ (ηм
· ηп
) = 524 / (0,98 · 0,99) = 540 Н·м;

Т2
= Т3
/ (ηцп
· U2
) = 540 / (0,97 · 4,63) = 120,2 Н·м;

Т1
= Т2
/ (ηцп
· U1
) = 120,2 / (0,97 · 3,82) = 32,4 Н·м.

Мощности на валах:

Р1
= Р · ηм
· ηп
= 3 · 0,98 · 0,99 = 2,91 кВт;

Р2
= Р1
· ηцп
· ηп
= 2,91 · 0,97 · 0,99 = 2,79 кВт;

Р3
’ = Р2
· ηцп
· ηп
= 2,79 · 0,97 · 0,99 = 2,68 кВт;

Р3
= Рвых
= 2,2 кВт.

5 Предварительный расчет валов по передаваемым моментам

Расчет ведем по ГОСТ 24266-80 и СТ СЭВ 534-77. При назначении размеров руководствуемся ГОСТ 6636-69 и рекомендациями [1].

В качестве материала валов используем сталь 45 ГОСТ 1050-88 [2].

Проектный расчет быстроходного вала.

Диаметр вала:

dб
≥ (7…8) = (7…8) = 22,3…25,5

Быстроходный вал соединяется муфтой с валом электродвигателя, диаметр которого dД
= 32 мм. Значения диаметров, соединяемых валов не должны отличаться более, чем на 25%. Поэтому сначала находят ориентировочно dM
≈ 0,75dД
. Окончательно принимаем диаметр посадки муфты на быстроходный вал dб
= 25 мм.

Диаметр под подшипники:

dб
п
≥ dб
+ 2t = 25 + 2 · 2,5 = 30 мм, где t = 2,5 из [1].

Принимаем: dб
п
= 30 мм (ГОСТ 27365-87).

dбп
≥ dб
п
+ 3r = 30 + 3 · 2,5 = 37,5 мм; принимаем: dбп
= 38 мм.

Проектный расчет промежуточного вала.

Диаметр вала:

dпр
≥ (6…7) = (6…7) = 29,6…34,5

Принимаем: dпр
= 34 мм

Диаметр под подшипники:

dб
пр
= dпр
– 3r = 34 - 3 · 2,5 = 26,5 мм, где r = 2,5 из [1].

Принимаем: dб
пр
= 30 мм (ГОСТ 27365-87).

По [1] определяем остальные конструктивные размеры:

dбк
≥ dпр
+ 3f = 34 + 3 · 1,2 = 37,6 мм; принимаем: dбк
= 38 мм.

dбп
≥ dб
пр
+ 3r = 30 + 3 · 2 = 36 мм; принимаем: dбп
= 36 мм.

Проектный расчет тихоходного вала.

Диаметр вала:

dт
≥ (5…6) = (5…6) = 40,6…48,8

Принимаем: dт
= 42 мм

Диаметр под подшипники:

dб
т
≥ dт
+ 2t = 42 + 2 · 2,8 = 47,6 мм, где t = 2,8 из [1].

Диаметр под подшипники принимаем dб
т
= 50 мм (ГОСТ 8338-75).

dбп
≥ dб
т
+ 3r = 50 + 3 · 3 = 59 мм; принимаем: dбп
= 60 мм.

6 Расчет тихоходной ступени

6.1 Выбор материала и термообработки зубчатых колес

По таблице 2.1 [1] выбираем материалы колеса и шестерни.

Материал колес – сталь 45; термообработка – улучшение: 235…262 НВ2
;