3

Оглавление

Введение 4

Глава 1. Кинематический и силовой расчет привода 5

Глава 2. Расчет ременных передач 10

§ 2.1. Расчет плоскоременной передачи 10

§ 2.2. Расчет клиноременной передачи 15

§ 2.3. Конструирование шкивов 20

Глава 3. Расчет цепных передач 23

§ 3.1. Критерии работоспособности и расчета 24

§ 3.2. Порядок проектирования цепной передачи 25

§ 3.3. Конструирование звездочек роликовых цепей 29

Глава 4. Проверочные расчеты зубчатых и червячных передач стандартных редукторов. 31

§ 4.1. Выбор стандартного редуктора 31

§ 4.2. Расчет цилиндрических зубчатых передач 33

§ 4.3. Расчет конических зубчатых передач 42

§ 4.4. Расчет червячных передач 46

Глава 5. Расчет валов редукторов 52

Глава 6. Расчет шпоночных соединений 59

Глава 7. Подбор подшипников качения 60

Глава 8. Компенсирующие муфты приводов 66

§ 8.1. Общие сведения 66

§ 8.2. Методика подбора стандартных муфт 66

Глава 9. Проектирование рамы привода 67

Глава 10. Оформление конструкторской документации курсового проекта 75

§ 10.1. Содержание и оформление расчетно-пояснительной записки. 75

§ 10.2. Оформление чертежей. 75

Приложения 83

Приложение 1. Электродвигатели 83

Приложение 2. Редукторы 87

Приложение 3. Подшипники качения 99

Приложение 4. Муфты. 103

Приложение 5. Размеры. Допуски. Посадки 107

Приложение 6. Крепежные изделия 109

Список литературы 112

Введение

В приводах машин широко используются стандартные устройства: электродвигатели, редукторы, муфты, крепежные детали и т.д. Это упрощает задачу проектирования, снижает стоимость, повышает надежность и долговечность изделия.

В учебное издание включены технические характеристики стандартных изделий, которые применяются в приводах стационарных машин, даны рекомендации по их выбору, изложена упрощенная методика проектирования механических передач: ременных, цепных, зубчатых и червячных; валов передач и их опор (подшипников). Методика расчета зубчатых и червячных передач разработана применительно к передачам стандартных редукторов и отличается от общепринятой. Цель расчета  используя известные параметры передачи стандартного редуктора, подобрать материал для изготовления колес, способ термообработки, выполнить проверочный расчет вала и выбрать для этого вала подшипники.

Таким образом, решая эту несложную задачу, студент овладевает основами проектирования узлов и деталей машин, необходимыми инженеру любого профиля.

Специфика отечественного производства такова, что при ремонте техники или проектировании нестандартных механизмов иногда приходится вторично использовать детали отработавших свой ресурс машин (например, корпуса редукторов), а несложные изделия изготавливать самостоятельно. В этом случае из­дание может принести определенную пользу.

Подробно вопросы проектирования механических передач, валов и подшипников изложены в работах [1, 2, 3].

Учебное издание рекомендуется использовать при выполнении курсового проекта.

Глава 1. Кинематический и силовой расчет привода

На первом этапе проектирования выполняют кинематический и силовой расчет привода: выбирают электродвигатель, определяют передаточное отношение привода и его ступеней, кинематические и силовые параметры.

Расчет проводится в соответствии с заданной кинематической схемой привода (рис. 1.1) и исходными данными. В качестве исходных данных задаются: значение крутящего момента на валу рабочего органа машины  Т_р, кНм, и частота вращения этого вала  n _P , мин ^–1.

1. Выбор электродвигателя.

В приводах стационарных машин используются асинхронные электродвигатели переменного тока единой серии 4А мощностью от 0,06 до 400 кВт.

Электродвигатели выпускаются в трех исполнениях: на лапах  M100 (основное исполнение), на лапах и с фланцевым щитом  M200 и с фланцевым щитом  МЗОО и имеют синхронные частоты вращения  n _c  750, 1000, 1500, 3000 мин ^-1.

При постоянной нагрузке электродвигатели подбираются по расчетной мощности Р_дв и частоте вращения n_дв.

Расчетная мощность двигателя:

(1.1)

где  мощность на валу рабочего органа; (1.2)

 общий КПД привода.

Общий КПД привода определяется как произведение КПД отдельных КПД подшипников:

(1.3)

где  КПД подшипников качения, ;

m  число пар подшипников в приводе.

Значения КПД передач выбирают по рекомендациям (табл. 1.1).

Таблица 1.1. Значения КПД механических передач

Тип передачи	КПД
Зубчатая:
цилиндрическая	0,97…0,98
коническая	0,95…0,97
Червячная при передаточном числе:
свыше 30	0,70…0,80
от 14 до 30	0,80…0,85
от 8 до 14	0,85…0,90
Цепная (открытая)	0,90…0,94
Ременная	0,05…0,97
Муфты приводов	0,97…0,98

Выбор электродвигателя по каталогу (приложение 1) проводится с учетом значений Р_ДВ и n_с. По каталогу выбирается ближайшее большее значение номинальной мощности Р_Н, т.е. при выборе должно соблюдаться условие . Однако асинхронные двигатели допускают и перегрузки, т.е. Р_ДВ может быть несколько больше Р_Н. Отклонение расчетной мощности от номинальной в этом случае:

(1.4)

Из каталога выписывается марка электродвигателя, значения Р_н и n_дв (n_дв < n_c).

2. Определение общего передаточного отношения привода U_n и разбивка его по ступеням:

(1.5)

Общее передаточное отношение можно определить как произведение передаточных отношений всех передач привода:

(1.6)

Значения передаточных отношений выбираются по рекомендациям (табл. 1.2) или указываются в задании. При этом значение U₀, определенное методом подбора по ф-ле (1.5), должно быть равно значению, определенному по ф-ле (1.6).

Таблица 1.2. Значения передаточных чисел.

Тип передачи	Рекомендуемые значения передаточных чисел
Закрытая зубчатая:
цилиндрическая	2,5…6,3
коническая	2,0…4,0
Закрытая червячная	8,0…8,0
Цепная	2,0..4,0
Ременная	2,0…3,0

3. Определение частот вращения элементов привода:

,

,

,

,

и т. д.

4. Определение крутящих моментов на элементах привода (рис. 1.1):

или , (1.7)

 при установке на валу электродвигателя шкива ременной передачи,

 при установке муфты,

,

,

T₄ = T₃ U_3.4 _3.4 и т. д.

По окончании расчета выполняется проверка: значение крутящего момента на последнем элементе привода должно быть равно заданному значению Тр и значению определенному по формуле:

T_P = T_дв U₀ ₀ (1.8)

Пример расчета. Выполнить кинематический и силовой расчет привода к ленточному конвейеру (рис. 1.1). Привод состоит из электродвигателя, муфты, двухступенчатого цилиндрического редуктора и цепной передачи.

Исходные данные:

крутящий момент на валу рабочего органа конвейера: Т_р=1 кНм,

частота вращения вала рабочего органа конвейера: n_р=30 мин ^-1,

передаточное число редуктора: U_ред = 18,

передаточное число тихоходной ступени редуктора: U_3.4 = 3,55,

синхронная частота вращения вала электродвигателя: n_с = 1500 мин, нагрузка постоянная.

Рис. 1.1

1. Выбираем электродвигатель.

Расчетная мощность двигателя по ф-ле (1.1)

По ф-ле (1.2) мощность на валу рабочего органа

Общий КПД по ф-ле (1.3)

Значения КПД передач привода выбираем по табл. 1.1

Определяем ₀ и Р_дв:

По каталогу (приложение 1) при условии (синхронная частота вращения n_с = 1500 мин^-1) выбираем электродвигатель 4А100L4УЗ с номинальной мощностью Р_н = 4 кВт и номинальной частотой вращения п_дв = 1430 мин^-1.

При постоянной нагрузке и выполнении условия оценку отклонения расчетной мощности от номинальной по ф-ле (1.4) можно не проводить.

2. Определяем общее передаточное отношение привода и передаточные отношения его ступеней.

По ф-ле (1.5)

По ф-ле (1.6)

;

.

3. Определяем частоты вращения элементов привода.

;

;

;

.

4. Определяем крутящие моменты на элементах привода по ф-ле (1.7.)

;

;

;

;

;

;

.

Проверка: по ф-ле (1.8) .