Федеральное агентство по образованию

Санкт-Петербургский Государственный Технологический

Университет Растительных Полимеров

Кафедра ОКМ и АП

Кинематический расчёт привода машины и

расчет цилиндрических зубчатых передач

Выполнила студентка 521 группы Проверил

Иванова Е.А. Колычев М.В.

Санкт-Петербург

2011 г.

Техническое задание № 30

Спроектировать привод горизонтальных шнеков выдувного резервуара.

I.Технические требования

1. Синхронная частота вращения вала электродвигателя 750 об/мин

Электродвигатель установлен на сварной раме

2. Редуктор нестандартный одноступенчатый шевронный

3. Другие виды передач: открытая зубчатая передача

4. Муфты стандартные

5. Дополнительные указания: материал зубчатых колес – сталь 45Л

6. Основные параметры:

6.1. Требуемая мощность Р=7,0 кВт

6.2. Частота вращения шнека n=56 об/мин

6.3 Допускаемое отклонение частоты вращения 4%

6.4. Диаметр выходного конца вала шнека 65 мм.

7. Срок службы привода при трехсменной работе 7 лет

8. Условия эксплуатации: нагрузка – постоянная, равномерная; с небольшими колебаниями, со значительными колебаниями

рис.1. Редуктор нестандартный одноступенчатый шевронный

II. Решение задачи

1. Определение общего КПД привода

ƞ₀ = ƞ _2п* ƞ_ред* ƞ_пер = (0.99)²_*0.97_*0.95 = 0.903

2. Определяем расчетную мощность электродвигателя по формуле

P_эл = Р_рм/ ƞ₀ = 7/0.903 = 7.75 кВт

3. Учитывая синхронную частоту вращения двигателя n = 750 об/мин, выбираем двигатель ближайший большей мощности AUP16058; n_ном = 727 об/мин

4. Определяем общее передаточное число привода по формуле

U₀ = n_d/n_рм = 727/56 = 13

5. Производим разбивку общего передаточного числа по ступеням привода

U₀ = U_{пер *} U_ред

U_пер = 2.5

6. Определяем передаточное число редуктора

U_ред = U₀/U_пер = 13/2.5 = 5.2

7. Определение мощностей по валам передачи

На валу рабочей машины Р_рм = 7 кВт (задано);

P₂ = P_рм/ ƞ_{п *} ƞ_пер = 7/0.99_*0.95 = 7.4 кВт

P_эл = P₂/ ƞ_ред* ƞ_п =7.4/0.9603 = 7.7 кВт

8. Определение частот вращения по валам передачи

n₁ = n_эл = 727 об/мин

n₂ = nd/U_ред = 727/5.2 = 139.8 об/мин

n_рм = n₂/U_пер = 139.8/2.5 = 55.92 об/мин

9. Определение крутящих моментов по валам привода

T_рм = 9550_*Р/n = 9550_*7/56 = 1193.75 Н_*м

T_эл = 9550_*Р_эл/n_эл = 9550_*7.75/727 = 101.8 Н_*м

T₁ = 9550_*P_эл/n_эл = 7/727 = 91.95 Н_*м

T₂ = 9550_*P₂/n₂ = 9550_*7.4/139.8 = 505.5 Н_*м

Расчет цилиндрических зубчатых передач

1.Расчет цилиндрической прямозубой передачи одноступенчатого редуктора

Исходные данные для расчета:

передаточное число u = 5.2;

частота вращения шестерни n₁ = 727 мин^-1;

частота вращения колеса n₂ = 139.8 мин^-1;

вращающий момент на шестерне Т₁ = 91.95 Н_*м.

Срок службы передачи при трехсменной работе 7 лет.

Передача нереверсивная, нагрузка постоянная, производство мелкосерийное.

1.1.Выбор материалов и термической обработке колес

Для шестерни сталь 45, термообработка – улучшение, твердость 269-302 НВ, средняя твердость НВ₀₁ = 285;

для колеса сталь 45, термообработка – улучшение, твердость 235-262 НВ, средняя твердость НВ₀₂ = 250.

1.2.Определение допускаемых контактных напряжений

[ _Н] = _Hlim Z_N / S_H , МПа;

где _Hlim – предел контактной выносливости при базовом числе циклов напряжений N_H0:

для шестерни _Hlim1 = 2 НВ₀₁ + 70 = 2_*285 + 70 = 640 МПа;

для колеса _Hlim2 = 2 HB₀₂ +70 = 2_*250 + 70 = 570 МПа;

S_H – коэффициент запаса прочности, S_H = 1.1;

Z_N – коэффициент долговечности.

Базовое число циклов напряжений:

для шестерни N_H01 = 30 (HB₀₂)^2.4 = 30_*258^2.4 2.3_*10⁷;

для колеса N_H02 = 30 (HB₀₂)^2.4 = 30_*250^2.4 1.7_*10⁷.

Расчетное число циклов напряжений за весь срок службы передачи при постоянном режиме нагружения

N_K = 60 n c L_h ,

где n – частота вращения шестерни, колеса, мин^-1;

с – число зацеплений зуба за один оборот колеса. Для нереверсивной передачи с = 1;

L_h – срок службы передачи

L_h = 2920 L K_г К_с , ч ,

где L – число лет работы передачи, L = 7 лет;

К_г – коэффициент годового использования передачи, К_г = 0.85;

К_с – число смен работы передачи в сутки, К_с = 3.

L_h = 2920_*7_*0.85_*3=52122 ч.

Расчетное число циклов напряжений:

для шестерни N_K1 = 60 n₁ c L_h = 60_*727_*1_*52122 = 227_*10⁷ ;

для колеса N_K2 = 60 n₂ c L_h = 60_*139.8_*1_*52122 = 42_*10⁷ .

Для длительно работающих передач при N_K N_H0 коэффициент долговечности равен

Z_N = ≥ 0.75 .

для шестерни

для колеса 0.85 .

Допустимые контактные напряжения:

для шестерни ₁ = 640_*0.8/1.1 = 465,4 МПа;

для колеса ₂ = 570_*0.85/1.1 = 440.5 МПа.

Расчетное допускаемое контактное напряжение

= ₂ = 440.5 МПа.