0587 / Kursovoe_proektirovanie_detaley_mashin

Для обеспечения равного погружения колёс обеих ступеней двухступенчато-

го цилиндрического или коническо-цилиндрического редуктора рекомендуется передаточное число быстроходной ступени принимать большим, чем тихоходной,

на два стандартных значения. Например, рекомендуются такие сочетания переда-

точных чисел:

uб ·uт = 3,15 × 2,5; 3,55 × 2,8; 4 × 3,15; 4,5 × 3,5; 5 × 4.

Вчервячно-зубчатом и шестеренно-червячном редукторах ориентировочно можно принимать изуб = (0,03…0,06) ир, при этом uзуб = 2…2,5 (до 3).

Вкоробках скоростей передвижные шестерни не должны иметь слишком малые размеры по отношению к диаметру вала, что выполняется при ип < 2,5…3.

Впланетарных редукторах Джеймса рекомендуется передаточное отноше-

ние i = 3…8. В процессе расчёта передач их передаточные отношения будут из-

меняться. Откорректированные передаточные отношения должны обеспечивать nвых, отличающиеся от заданного не более 5%. При расчёте других передач при-

вода в этом случае пересчёт n и T можно не выполнять.

8.ВЫПОЛНЕНИЕ РАСЧЁТОВ

Всоответствии с ГОСТ 2.106 и СТО СГУПС 1.01СДМ.01 [13] любой расчёт должен содержать:

1.Цель расчёта (если она не указана в заголовке).

2.Условия расчёта и исходные данные. В соответствии с этим требованием в

каждом разделе должен быть пункт «Исходные данные».

3.Расчётную схему. Например, в расчётах передач необходимо приводить ки-

нематическую схему по ГОСТ 2.703 с элементами по ГОСТ 2.770 в двух про-

екциях; другие разделы должны содержать эскизы и схемы.

4. Расчёт. Последовательность либо алгоритм расчёта должны приводиться с обозначениями пунктов, а при необходимости — подпунктов аналогично из-

ложению материала в СТО [13].

5. Выводы. В частности, для зубчатых передач необходимы выводы типа: «Контактная прочность достаточна»; «Изгибная прочность достаточна».

6. При выполнении расчётов с использованием ЭВМ обязательны пункты:

а) исходные данные, вводимые в ЭВМ, и расчётная схема;

б) алгоритм расчёта, содержащий все формулы, по которым рассчитывает ЭВМ, с их сквозной нумерацией; при сложных алгоритмах достаточно привести блок-схему;

в) распечатка результатов расчёта;

г) анализ результатов.

Параметры основных критериев работоспособности и расчёта (прочность,

износостойкость и т.д.) имеют единицу измерения МПа (мегапаскаль). В этой же единице в справочниках приведены механические характеристики машинострои-

тельных материалов. Так как 1 МПа = 1 Н/мм2, то в расчётных зависимостях силы должны выражаться в ньютонах, а длины — в миллиметрах. Следовательно, ис-

ходные параметры и результаты расчётов будут иметь единицы измерения: Н, мм,

Н мм и МПа. Для этих единиц рассчитаны коэффициенты межосевого расстояния в расчётных формулах зубчатых передач, поэтому вращающий момент, рассчи-

танный в Н м, необходимо переводить в Н мм.

9.ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ

Взаданиях, содержащих ремённые передачи, требуется выполнить технико-

экономические расчёты, связанные с выбором электродвигателя с оптимальной частотой вращения. При выполнении кинематического расчёта привода часто возникает ситуация, когда потребная частота вращения двигателя находится в промежутке между стандартными её значениями. Обоснованный выбор быстро-

ходного или тихоходного двигателя выполняется на основании технико-эконо-

мических расчётов. Основой выбора является стоимость двух вариантов.

Стоимость привода складывается из стоимости электродвигателя, редук-

тора, ремённой передачи и муфты. В упрощённых расчётах в обоих вариантах следует принимать одинаковые редукторы и таким образом варьируются размеры и стоимость только двигателей и ремённых передач. В этом случае при наличии в приводе ремённой передачи стоимость каждого варианта в рублях определяют по

формуле:

где Сэд – стоимость электродвигателя (Прил. Б); Сш1 и Сш2 – стоимость соответ-

ственно малого и большого шкива: Ск – стоимость клинового ремня (табл. 2); z –

число клиновых ремней; nзам – число замен ремней за время службы привода.

Стоимость каждого шкива складывается из стоимости материала См и

сто-имости изготовления Си. Стоимость стальной или чугунной заготовки Сз =

где V – объём заготовки, мм3; ρ – плотность материала; плотность стали ρ =

7,85·10-6 кг/мм3; плотность чугуна ρ = 7,1·10-6 кг/мм3; d – расчётный диаметр шки-

Стальные диски проектируют при d < 400 мм. При больших диаметрах принимают чугунное литьё с ободом, ступицей и спицами. Для чугунных шкивов,

которые из-за спиц имеют меньший объём, чем сплошной диск, стоимость мате-

риала следует определять умножением См из формулы (14) на 0,7. Стоимость из-

готовления Си зависит от размеров детали, сложности и времени её изготовления.

Рекомендуются следующие значения:

при d <200 мм Си = 350 руб.;

при d = 224…500 мм Си = 600 руб.;

при d > 500 мм Си = 1000 руб.

Число замен определяют (с округлением в большую сторону) по формуле:

ность ремня, ч.

Стоимость ремней по данным ООО «РЕМСБЫТКОМПЛЕКТ» приведена в табл. 2.

Таблица 2

Стоимость клиновых ремней

Примечания. 1. Стоимость ремней, не вошедших в таблицу, следует рассчитывать методом интерполяции.

2. В обозначении сечения в скобках приведены обозначения по устаревшим стандартам.

В Прил. Б и в данном разделе приведена стоимость в рублях по состоянию на 1 марта 2010 года. В последующие годы для определения стоимости элементов студент умножает табличную стоимость на коэффициент инфляции, выдаваемый преподавателем.

Пример 2. Выполнить технико-экономические расчёты по выбору опти-

мального электродвигателя привода, состоящего из клиноремённой передачи и двухступенчатого цилиндрического редуктора (см. задание №01) по следующим исходным данным: передаточные отношения ступеней редуктора: u2 = 3,55; u3 =

2,8; частота вращения приводного вала nIV 50,93 об/мин, потребная частота

вращения вала электродвигателя n = 2278 об/мин; мощности на валах: РI = 7,55

кВт; РII = 7,17 кВт. Класс нагрузки Н 1,0 (постоянная).

Решение.

Приняты варианты электродвигателей с nэд = 2895 об/мин и nэд = 1440

об/мин (Прил. Б). Общие передаточные отношения привода:

Вывод. Оба значения находятся в рекомендуемых пределах (Прил. А).

Расчёты клиноремённой передачи выполнены по программе DM-9 в компь-

ютерной системе GWBASIC. Исходные данные к расчётам:

Алгоритм расчёта клиноремённой передачи приведен в разд. 14. Распечатки расчётов представлены на рис. 4 и 5. Необходимые для технико-экономических расчётов параметры приведены в табл. 3.

Порядок компьютерных расчётов

1)В папке DETALI выводят курсор на gwbasic.exe (вход в систему

BASIC) и нажимают клавишу ENTER.

2)Нажимают функциональную клавишу F3 (на дисплее высветит-

ся «LOAD» – загрузка) и набирают DM-9 ENTER.

3)Нажимают функциональную клавишу F2 (на дисплее высветит-

ся «RUN» – запуск) и набирают ENTER. Клавишу ENTER в дальнейшем нажимают после каждого ввода.

4)Вводят исходные данные (пример для быстроходного вариан-

та):

7.55 – передаваемая мощность на валу ведущего шкива, кВт;

5.72 – передаточное отношение;

2895 – частота вращения ведущего вала, об/мин;

1 – спокойная нагрузка;

2 – число смен;

0 – оптимальное межосевое расстояние;

2 – клиноремённая передача;

2000 – необходимый ресурс ремня, час.;

1 – нормальное сечение;

4 – максимальное число ремней.

Распечатки результатов расчёта приведены на рис. 4 и 5.

**********************************************************************

****************** Р А С Ч Е Т Н Ы Е П А Р А М Е Т Р Ы ******************

**********************************************************************

Рис. 4. Распечатка результатов расчёта быстроходного варианта

**********************************************************************

****************** Р А С Ч Е Т Н Ы Е П А Р А М Е Т Р Ы ******************

**********************************************************************

Рис. 5. Распечатка результатов расчёта тихоходного варианта

Таблица 3

Результаты расчётов клиноремённых передач

углеродом (обычно до 1,5%) и другими элементами. Конструкционные стали

содержат углерода до 0,55%, обладают высокой прочностью, способностью к ле-

гированию, термической и химико-термической обработке. Стальные детали из-

готовляют давлением (прокаткой, ковкой, штамповкой), резанием, шлифованием,

сваркой. Их литейные свойства низкие. В машинах применяют:

а) стали углеродистые обыкновенного качества, регламентируемые по ме-

ханическим свойствам; используются без термообработки; обозначаются по типу

«сталь Ст3 ГОСТ 380-88», где 3 – номер в порядке повышения прочности;

б) стали углеродистые качественные, маркируемые по химическому соста-

ву; обозначаются по типу «сталь 45 ГОСТ 1050-88», где 45 – содержание углерода в сотых долях процента (0,45% углерода);

в) стали легированные содержат кроме железа и углерода другие специаль-

но вводимые (легирующие) добавки, наличие которых дополнительно обозначают буквами названия легирующего элемента, например, В – вольфрам, Г – марганец,

М – молибден, Н – никель, С – кремний, Т – титан, Ф – ванадий, Ю - алюминий;

пример обозначения: сталь 30ХГСА ГОСТ 4543-71, где 30 – 0,3% углерода, а

также до 1% хрома, марганца и кремния; буква А в конце обозначения свидетель-

ствует о высоком качестве стали (с пониженным содержанием серы и фосфора).

Стали качественные и легированные подвергают термической и химико-

термической обработке для повышения характеристик прочности и износостой-

кости. Термическую обработку применяют для повышения механических харак-

теристик без изменения химического состава сталей. Применяют следующие ви-

ды термической обработки:

а) отжиг, заключающийся в том, что деталь нагревают до температур вы-

ше критических (не менее 750ºС) с последующим медленным охлаждением (вме-

сте с выключенной печью);

б) нормализация – отжиг с охлаждением на воздухе (в штабеле с другими нагретыми деталями); термообработка более дешёвая и более распространённая,

чем отжиг;

в) закалка – с нагревом до температур выше критических с последующим быстрым охлаждением (в масле или воде); после закалки вследствие искажения

кристаллической решётки и появления в связи с этим больших внутренних напряжений деталь приобретает чрезвычайную хрупкость; её снижают обяза-

тельной следующей термической обработкой;

г) отпуск производят после закалки с нагревом деталей до температур ниже критических ; высокотемпературный отпуск с нагревом до 600 ºС в сово-

купности с закалкой называют улучшением; такую обработку выполняют для по-

вышения твёрдости при сохранении высокой ударной вязкости; среднетемпера-

турный отпуск (до 400 ºС) выполняют для рессор и пружин; низкотемпературный

(до 200 ºС) – для режущего и мерительного инструмента.

Химико-термическая обработка заключается в насыщении поверхности де-

тали элементами, повышающими твёрдость и износостойкость при сохранении высокой ударной вязкости сердцевины. Насыщение азотом называется азотиро-

ванием, насыщение углеродом – цементацией. Последующая за цементацией за-

калка с низким отпуском значительно повышает износостойкость и контактную прочность поверхности.

В учебном пособии [11], справочниках [2, 3, 8] и табл. 2 приведены механи-

ческие характеристики сталей. В их числе предел прочности σв в МПа, предел те-

кучести σт в МПа, предел выносливости σ-1 в МПа, твёрдость по Бринеллю НВ и

по Роквеллу HRC.

Чугуны – сплавы железа и углерода с содержанием последнего 2…6,67% (обычно 2,2… 4,3). Если углерод в структуре чугуна представлен виде химиче-

ского соединения Fe3C (цементита), то такие чугуны называют белыми. Они пло-

хо обрабатываются и применяются в деталях с отбеленной поверхностью, напри-

мер, для шкивов плоскоремённых передач с целью повышения твёрдости, износо-

стойкости и коррозионной стойкости рабочей поверхности.

Серые чугуны содержат углерод в виде графита, их используют только в виде отливок, так как их пластичность практически равна нулю. Выплавляют се-

рые чугуны СЧ 10, 15, 20, 25, 30, 35 по ГОСТ 1412-85 и чугуны повышенной прочности с шаровидным графитом ВЧ 35, 40, 45, 50, 60, 70 по ГОСТ 7293-85. Из серых чугунов отливают корпусные детали редукторов, крышки подшипников,

станины, стойки, плиты и др.