Учебное пособие 1610

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Естественно-технический колледж

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению самостоятельной работы по дисциплине «Техническая механика» (раздел

«Детали машин») для студентов специальностей 15.02.08 «Технология машиностроения», 15.02.15 «Технология металлообрабатывающего производства», 15.02.10 «Мехатроника и мобильная робототехника» (по отраслям)

очной формы обучения

Часть 1

Воронеж 2018

УДК 531.8: 621.01-23 (07) ББК 30.12 Я 7

Составители: преп. В.М. Елизаров, преп. И.И. Извеков

Методические указания к выполнению самостоятельной работы по дисциплине «Техническая механика» (раздел «Детали машин») для студентов специальностей 15.02.08 «Технология машиностроения»15.02.15«Технология металлообрабатывающего производства», 15.02.10 «Мехатроника и мобильная робототехника» (по отраслям) очной формы обучения. Ч.1. / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост.: В.М. Елизаров, И.И. Извеков. Воронеж,

2018. 40 с.

Методические указания содержат задачи, связанные с расчетом механических приводов общего назначения, содержащих двигатель, открытую ременную передачу, одноступенчатый редуктор, муфту и исполнительный агрегат. В них дана последовательность решения задач, с необходимыми рекомендациями и справочным материалом, приведены примеры с числовыми решениями. Самостоятельная работа практически закрепляет изученный теоретический материал.

Методические указания подготовлены в электронном виде и содержатся в файле МУ Ч.1. pdf.

Ил. 9. Табл. 20. Библиогр.: 2 назв.

УДК 531.8: 621.01-23 (07) ББК 30.12 Я 7

Рецензент канд. техн. наук, доц. В.А. Рябцев

Издается по решению учебно-методического совета Воронежского государственного технического университета

ВВЕДЕНИЕ

Самостоятельная работа по разделу «Детали машин» дисциплины «Техническая механика» специальностей 15.02.08 «Технология машиностроения», 15.02.15 «Технология металлообрабатывающего производства», 15.02.10 «Мехатроника и мобильная робототехника» (по отраслям) выполняется студентами 2 курса в IV семестре.

Данные методические указания к самостоятельной работе содержат 6 вариантов технических заданий по проектированию механических приводов состоящих из двигателя, открытой передачи, одноступенчатого редуктора, муфты и исполнительного агрегата. Каждое задание содержит 10 вариантов. Для выполнения самостоятельной работы, каждый студент получает свой вариант технического задания (приложение 1).

Работа разделена на 3 взаимосвязанных между собой задачи, для которых дана последовательность их решения со всеми необходимыми рекомендациями и справочным материалом.

Цель самостоятельной работы заключается в закреплении теоретических знаний по разделу «Детали машин», их систематизации, а также в привитии навыков самостоятельного решения инженерно-технических задач. При этом студент знакомится с соответствующими ГОСТами и нормалями.

При выполнении самостоятельной работы необходимо предварительно, в соответствии с содержанием задачи, тщательно проработать теоретический материал по учебнику (см. [1], стр. 291-294 – к задаче №1, стр. 43-45 , 50-67, 352-362 – к задаче №2, стр. 195-202, 210-213, 376-391 –к задаче № 3) и конспекту, осмыслить цель каждой задачи и изучить последовательность их решения. В качестве примера выполнения задания, решение задач одного варианта рассмотрено подробно.

3

Задача № 1

Выбор электродвигателя, силовой и кинематический расчеты привода общего назначения

Цель: формирование практических навыков в выборе двигателя для приводов общего назначения, выполнение силового и кинематического расчета привода.

По исходным данным своего технического задания необходимо подобрать оптимальный вариант двигателя к приводу агрегата (его мощность, тип, синхронную и номинальную частоту вращения), определить силовые и кинематические параметры этого привода.

Краткие теоретические сведения

Двигатель является одним из основных элементов машинного агрегата. От типа двигателя, его мощности, частоты вращения, массы, пускового момента зависят конструктивные и эксплуатационные характеристики рабочей машины и ее привода.

Для приводов механизмов имеющих постоянную или мало меняющуюся нагрузку при длительном режиме рекомендуются трехфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели серии 4А. Они наиболее универсальны. Закрытое и обдуваемое исполнение позволяет применить эти двигатели для работы в загрязненных условиях, в открытых помещениях и т. п. Эти двигатели работают при любом направлении вращения, обеспечивая при необходимости реверсивность машинного агрегата.

4

1. Определение мощности и частоты вращения электродвигателя

Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей машины, а частота вращения – от частоты вращения приводного вала рабочей машины.

1.1.Определить требуемую мощность рабочей машины по

формуле

Ррм = F*V (кВт) - если в исходных данных задания указано значение тяговой силы F(кН) и линейной скорости V (м ∕с) тягового органа рабочей машины;

Ррм = Т*ω (кВт ) - если указано значение вращающего момента Т (кН∙м) и угловой скорости ω (рад ∕с) тягового органа рабочей машины.

1.2.Определить общий коэффициент полезного действия

(редуктора), подшипников качения (по кинематической схеме в редукторе две пары подшипников качения), муфты и подшипников скольжения (по схеме на приводном валу рабочей машины одна пара подшипников). Значения КПД взять из табл.

1.1.

Для одной пары подшипников качения ηпк = 0,99…0,995. Для одной пары подшипников скольжения ηпс = 0,98…0,99. КПД муфты принимается η м = 0,98.

1.3. Определить требуемую мощность двигателя по

1.4.Определить номинальную мощность двигателя Рдв ном

итип двигателя по табл. 1.2 ( Рдв ном ≥ Рдв тр ).

Таблица 1.2

вращения, синхронными 3000, 1500, 1000,750 (об / мин) и номинальными nдв ном при номинальном режиме.

Для последующего расчета выбрать четыре варианта типов двигателя необходимой мощности с указанием синхронной частоты вращения и при номинальном режиме, данные записать в виде таблицы следующим образом

Выбор оптимального типа двигателя из 4-х вариантов возможен только после определения передаточного числа привода и его ступеней.

2.Определение передаточного числа привода

иего ступеней

2.1.Определить частоту вращения приводного вала рабочей

машины nрм по формулам:

- для ленточных конвейеров, грузоподъемных и прочих машин

7

где V = – - скорость конвейера, м/с;

z – число зубьев ведущей звездочки тягового органа; p – шаг тяговой цепи, мм.

2.2. Определить общее передаточное число привода для всех 4-х вариантов выбранных типов двигателей, т.е. uобщ 1 , uобщ 2 , uобщ 3 , uобщ 4 , применив формулу

где nдвном – частота вращения вала двигателя при номинальном режиме ,об/мин;

nрм – частота вращения приводного вала рабочей машины, об /мин.

Тогда:

2.3. Определить передаточные числа ступеней привода. Определение и выбор передаточных чисел ступеней производится разбивкой общего передаточного числа привода

так, чтобы uобщ = uоп * uзп , где uобщ , uоп , uзп - соответственно передаточные числа: общее привода, открытой передачи и

закрытой передачи ( редуктора ).

2.4. Принять значение передаточного числа редуктора (учитывая тип закрытой передачи своего варианта привода) uзп из ряда чисел, рекомендуемых в табл. 1.3, одно значение для всех 4-х рассматриваемых вариантов двигателей.

Примечание. Для того чтобы габариты передачи не были чрезмерно большими, нужно придерживаться некоторых средних значений u по возможности не доводя их до наибольших, допускаемых лишь в отдельных случаях.

8

Таблица 1.3

Рекомендуемые значения передаточных чисел передач

Закрытые зубчатые передачи (редукторы ) одноступенчатые цилиндрические и конические ( СТ СЭВ 221-75 )

1-ый ряд- 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 2-й ряд - 2,24; 2,8; 3,55; 4,5; 5,6; 7,1.

Значения 1-го ряда следует предпочитать значениям 2-го ряда.

Закрытые червячные передачи ( редукторы ) одноступенчатые для червяка с числом витков Z1 = 1; 2; 4 ( ГОСТ 2144-75 ) 1-ый ряд – 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 2-й ряд - 11,2; 14; 18; 22,4; 28; 35,5.

Значения 1-го ряда следует предпочитать значениям 2-го ряда.

Ременные передачи ( все типы ) 2…4

Цепные передачи 2…5

2.5. Определить значение передаточного числа открытой передачи для всех рассматриваемых вариантов по формулам:

Полученные значения всех передаточных чисел (всех 4-х вариантов ) представить в виде следующей таблицы

2.6. Проанализировать полученные значения передаточных чисел всех 4-х вариантов типов двигателей, при этом учесть, что двигатели с большой частотой вращения (3000 об/мин) имеют низкий рабочий ресурс, а двигатели с низкими частотами (750 об/мин) весьма металлоемки, поэтому их нежелательно применять без особой необходимости в приводах общего назначения малой мощности.

Из рассмотренных 4-х вариантов выбрать один предпочтительный, указав какой, выписав для этого варианта

значения uобщ =…, uоп=…, uзп=… и nдвном =…(об/мин).

2.7. Определить максимально допустимое отклонение частоты вращения приводного вала рабочей машины по формуле

Δnрм = (об/мин)

(значение δ, ٪ - взять из исходных данных своего варианта). 2.8. Определить допускаемую частоту вращения

приводного вала рабочей машины по формуле

[nрм] = nрм ± Δnрм (об/мин).

2.9. Определить фактическое передаточное число привода uобщ ф по формуле

uобщ ф = [ ] .

2.10. Определить фактическое передаточное число открытой передачи uоп ф, не меняя значения uзп закрытой, по формуле

uоп ф = .

2.11. Указать тип окончательно выбранного двигателя, его номинальную мощность Рдв ном, кВт; номинальную частоту вращения nдв ном, об/мин; передаточные числа: привода uобщ ф, открытой передачи uоп ф, закрытой передачи uзп .

3. Определение силовых и кинематических параметров привода

Силовые (мощность и вращающий момент) и кинематические (частота вращения и угловая скорость) параметры привода рассчитывают на валах исходя из

10