Министерство образования и науки Российской Федерации

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Филиал горного университета «Хибинский технический колледж»

Ф орма обучения очная

Специальность 140448

Пояснительная записка к курсовому проекту

П

5

О ДИСЦИПЛИНЕ: Техническая механика

НА ТЕМУ: Редуктор цилиндрический прямозубый привода лебёдки

Студента Шахова Н.Н. группы 3 ГЭМ

Руководитель проекта Короткова В.А.

Кировск

2013

СОДЕРЖАНИЕ

I. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………...5

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет привода…….6

2.Расчет зубчатой передачи редуктора…………………………………………12

3.Проектный расчет валов редуктора и подбор подшипников……………….24

4.Конструктивные размеры зубчатой передачи и корпуса редуктора……….28

5.Проверочный расчет валов редуктора………………………………………..36

6.Подбор и расчет шпоночных соединений……………………………………40

7.Проверочный расчет долговечности подшипников…………………………46

8.Выбор муфты…………………………………………………………………..49

9.Смазка зацепления и подшипников редуктора……………………………...50

10.Выбор посадки для установки деталей редуктора…………………………51

11.Сборка редуктора…………………………………………………………….52

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………...54

ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………………….56

ПРИЛОЖЕНИЯ (эскизный проект на миллиметровке)

1. Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет, для выбора электродвигателя по каталогу необходимо знать требуемую мощность р′дв

и частоту вращения выходного вала n′_дв

1.1 Определение общего к.п.д. привода

η_общ = η_{ред ·}η_{рем ·}η_под², (1) [10, c.291]

где η_ред - к.п.д. редуктора;

η_рем - к.п.д. ременной передачи;

η_под² - к.п.д. подшипника

Значения к.п.д. для передач разных типов приведены в таблице 1.1 [10, c.7]

Принимая значения η_ред = 0,97, η_рем = 0,95 и η_под² = 0,99, подставляем значения в формулу (1):

η_общ = 0,97·0,95·0,99²=0,9

1.2 Определение требуемой мощности электродвигателя

Р′_дв = Р_вых/ η_общ, (2) [4, c.16]

где Р_вых - мощность на выходном валу привода, кВт;

η_общ - общий к.п.д. привода

Принимая Р_вых = 3,4 кВт из условия и η_общ = 0,9, подставляем в формулу (2):

Р′_дв = 3,4/0,9 = 3,7 кВт

1.3 Определение требуемой частоты вращения

n′_дв = n_вых· i′_общ, (3) [4, c.17]

где n_вых - частота вращения выходного вала привода, об/мин;

i′_общ - рекомендуемое передаточное отношение привода

i′_общ = i′₁₄ = i′₁₂· i′₃₄, (4) [4, c.17]

где i′₁₂ - рекомендуемое передаточное отношение передачи 1-2;

i′₃₄ - рекомендуемое передаточное отношение передачи 3-4

Значения рекомендуемого передаточного отношения передач приведены в таблице 2.2 [4, c.17]

Принимая i′₁₂ = 3 и i′₃₄ = 3 из условия, подставляем значения в формулу (4):

i′_общ = i′₁₄ = 3·3 = 9

Далее для вычислений возьмем формулу:

n_вых = (30·ω_вых)/π, (5) [4, c.17]

где ω_вых- скорость вращения выходного вала, рад/с;

π-константа.

Принимая ω_вых = 14,6 рад/с и π = 3,14, подставляем значения в формулу (5):

n_вых = (30·14,6)/3,14 = 139,5 об/мин

Теперь вычисленные значения n_вых = 139,5 об/мин и i′_общ = 9 подставляем в формулу (3):

n′_дв = 139,5·9 = 1255,5 об/мин

Согласно таблице П1 [10, c.392] выбираем электродвигатель 4А100L4 по ГОСТ 19523-81, Р_дв = 4,0 кВт и n_дв = 1453 об/мин.

1.4 Уточнение передаточного отношения передач

Уточненное общее передаточное отношение:

i_общ = i₁₄ = n_дв/ n_вых, (6) [4, c.19]

где n_дв - частота вращения привода, об/мин;

n_вых - частота вращения выходного вала привода, об/мин.

Принимая n_дв = 1453 об/мин и n_вых = 139,5 об/мин, подставляем значения в формулу (6):

i_общ = i₁₄ = 1453/139,5 = 10,4

Учитывая, что:

i₃₄ = i₁₄/ i₁₂, (7) [4, c.19]

где i₁₄ - уточненное общее передаточное отношение привода;

i₁₂ - передаточное отношение передачи 1-2.

Принимая i₁₄ = 10,4 и i₁₂ = 3, подставляем значения в формулу (7):

i₃₄ = 10,4/3 = 3,5

По рекомендации [4, c.19] принимаем i₃₄ = 3,5

1.5 Кинематический и силовой расчет

1.5.1 Мощность на валах

1.5.1.1 Мощность на входном валу 1

Р₁ = Р′_дв = 3,7 кВт [4, c.19]

1.5.1.2 Мощность на промежуточном валу2-3

Р₂₃ = Р₁·η₁₂·η_под, (8) [4, c.19]

где Р₁ - мощность на входном валу 1;

η₁₂ - к.п.д. передачи 1-2;

η_под - к.п.д. подшипника.

Принимая Р₁ = 3,7 кВт, η₁₂ = 0,95 и η_под = 0,99, подставляем значения в формулу (8):

Р₂₃ = 3,7·0,95·0,99 = 3,5 кВт

1.5.1.3 Мощность на выходном валу 4

Р₄ = Р₂₃· η₃₄· η_под, (9) [4, c.19]

где Р₂₃ - мощность на промежуточном валу 2-3, кВт;

η₃₄ - к.п.д. передачи 3-4;

η_под - к.п.д. подшипника.

Принимая Р₂₃ = 3,5 кВт, η₃₄ = 0,97 и η_под = 0,99, подставляем значения в формулу (9):

Р₄ = 3,5·0,97·0,99 = 3,4 кВт

Проверка: по рекомендациям [4, c.19]

Р₄ = Р_вых; т.к. 3,4 кВт = 3,4 кВт

1.5.2 Частота вращения вала

1.5.2.1 Частота вращения вала 1

n₁ = n_дв = 1453 об/мин [4, c.19]

1.5.2.2 Частота вращения промежуточного вала 2-3

n₂₃ = n₁/i₁₂,(10) [4, c.19]

где n₁ - частота вращения входного вала 1, об/мин;

i₁₂ - передаточное отношение передачи 1-2.

Принимая n₁ = 1453 об/мин и i₁₂ = 3, подставляем значения в формулу (10):

n₂₃ = 1453/3 = 484,3 об/мин

1.5.2.3 Частота вращения выходного вала 4

n₄ = n₂₃/i₃₄, (11) [4, c.19]

где n₂₃ - частота вращения промежуточного вала 2-3, об/мин;

i₃₄ - передаточное отношение передачи 3-4.

Принимая n₂₃ = 484,3 об/мин и i₃₄ = 3,5, подставляем значения в формулу (11):

n₄ = 484,3/3,5 = 138,4 об/мин

1.5.3 Скорость вращения валов

1.5.3.1 Скорость вращения входного вала 1

ω₁ = (π·n₁)/30, (12) [4, c.19]

где n₁ - частота вращения входного вала 1, об/мин;

π –константа.

Принимая n₁ = 1453 об/мин и π = 3,14, подставляем значения в формулу (12):

ω₁ = (3,14·1453)/30 = 152 рад/с

1.5.3.2 Скорость вращения промежуточного вала 2

ω₂₃ = (π·n₂₃)/30, (13) [4, c.19]

где n₂₃ - частота вращения промежуточного вала 2, об/мин;

π –константа.

Принимая n₂₃ = 484,3 об/мин и π = 3,14, подставляем значения в формулу (13):

ω₂₃ = (3,14·484,3)/30 = 50,7 рад/с

1.5.3.3 Скорость вращения выходного вала 4

ω₄ = (π·n₄)/30, (14) [4, c.19]

где n₄ - частота вращения выходного вала 4, об/мин;

π –константа.

Принимая n₄ = 138,4 об/мин и π = 3,14, подставляем значения в формулу (14)

ω₄ = (3,14·138,4)/30 = 14,6 рад/с

Проверка ω₄ = ω_вых [4, c.19]

ω_вых = n_вых/9,55, (15) [10, c.7]

где n_вых – частота вращения по условию, об/мин.

Принимая n_вых = 140 об/мин, подставляем значения в формулу (15):

ω_вых = 140/9,55 = 14,6 рад/с

Следовательно: ω₄ = ω_вых, т.к. 14,6 рад/с = 14,6 рад/с

1.5.4 Вращающие моменты на валах

1.5.4.1 Вращающий момент на входном валу 1

Т₁ = (Р₁·10³)/ω₁, (16) [4, c.20]

где Р₁ - мощность на входном валу 1, кВт;

ω₁ - скорость вращения входного вала, рад/с.

Принимая Р₁ = 3,7 кВт и ω₁ = 152 рад/с, подставляем значения в формулу (16):

Т₁ = (3,7·10³)/152 = 24,4 Н·м

1.5.4.2 Вращающий момент на промежуточном валу 2-3

Т₂₃ = (Р₂₃·10³)/ω₂₃, (17) [4, c.20]

где Р₂₃ - мощность на промежуточном валу 2-3, кВт;

ω₂₃ - скорость вращения промежуточного вала, рад/с.

Принимая Р₂₃ = 3,5 кВт и ω₂₃ = 50,7 рад/с, подставляем значения в формулу (17):

Т₂₃ = (3,5·10³)/50,7 = 69 Н·м

1.5.4.3 Вращающий момент на выходном валу 4

Т₄ = (Р₄·10³)/ω₄, (18) [4, c.20]

где Р₄ - мощность на выходном валу 4, кВт;

ω₄ - скорость вращения выходного вала, рад/с.

Принимая Р₄ = 3,4 кВт и ω₄ = 14,6 рад/с, подставляем значения в формулу (18):

Т₄ = (3,4·10³)/14,6 = 232,9 Н·м

Проверка: Т₄ = Т_вых [4, c.20]

Т_вых = (Р_вых·10³)/ω_вых, (19) [4, c.20]

где Р_вых - мощность на выходе, кВт;

ω_вых - скорость вращения на выходе, рад/с.

Принимая Р_вых = 3,4 кВт и ω_вых = 14,6 рад/с, подставляем значения в формулу (19):

Т_вых = (3,4·10³)/14,6 = 232,9 Н·м

Следовательно: Т₄ = Т_вых, т.к. 232,9 Н·м = 232,9 Н·м

Таблица 1-Итоги результатов кинематических и силовых расчетов:

Вал	Передаточное отношение	Мощность Р, кВт	Частота вращения n, об/мин	Скорость вращения ω, рад/с	Вращающий момент Т, Н·м
1	i1-2=3	3,7	1453	152	24,4
2-3		3,5	484,3	50,7	69
	i3-4=3,5
4		3,4	138,4	14,6	232,9