Детали машин (прикладная механика). Учебно-методическое пособие
.pdf
Задача 5.1.9
Рис. 5.9
Таблица 5.9
|
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
z1 |
17 |
18 |
22 |
20 |
26 |
18 |
16 |
22 |
32 |
24 |
z2 |
34 |
72 |
66 |
100 |
26 |
54 |
90 |
44 |
64 |
24 |
z3 |
25 |
18 |
20 |
20 |
16 |
18 |
27 |
22 |
16 |
28 |
z4 |
57 |
54 |
50 |
100 |
48 |
56 |
54 |
55 |
40 |
70 |
z5 |
18 |
22 |
20 |
17 |
16 |
20 |
18 |
15 |
17 |
22 |
z6 |
36 |
55 |
100 |
51 |
48 |
50 |
18 |
60 |
34 |
22 |
z7 |
1 |
2 |
2 |
4 |
1 |
2 |
4 |
2 |
2 |
1 |
z8 |
28 |
72 |
66 |
100 |
26 |
56 |
90 |
44 |
64 |
24 |
z9 |
22 |
20 |
18 |
16 |
15 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
z10 |
66 |
60 |
36 |
60 |
90 |
42 |
40 |
54 |
100 |
55 |
, c–1 |
200 |
100 |
450 |
550 |
150 |
350 |
200 |
350 |
500 |
250 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P, кВт |
6,0 |
6,5 |
5,0 |
5,5 |
7,0 |
7,5 |
8,0 |
8,5 |
9,0 |
9,5 |
61
Задача 5.1.10
Рис. 5.9
Таблица 5.10
|
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
z1 |
4 |
2 |
4 |
2 |
2 |
2 |
2 |
4 |
4 |
1 |
z2 |
100 |
60 |
110 |
36 |
54 |
30 |
56 |
76 |
112 |
25 |
z3 |
2 |
2 |
2 |
2 |
4 |
2 |
4 |
2 |
1 |
2 |
z4 |
60 |
60 |
50 |
48 |
110 |
54 |
100 |
68 |
28 |
75 |
z5 |
21 |
20 |
25 |
25 |
18 |
20 |
20 |
17 |
20 |
20 |
z6 |
42 |
50 |
50 |
100 |
18 |
80 |
60 |
51 |
60 |
100 |
z7 |
25 |
15 |
17 |
20 |
22 |
15 |
20 |
24 |
20 |
17 |
z8 |
100 |
60 |
107 |
36 |
99 |
30 |
56 |
76 |
112 |
31 |
z9 |
28 |
18 |
33 |
20 |
26 |
28 |
36 |
22 |
32 |
24 |
z10 |
28 |
72 |
66 |
100 |
26 |
56 |
90 |
44 |
64 |
24 |
1, c–1 |
200 |
150 |
300 |
350 |
250 |
100 |
300 |
150 |
200 |
250 |
P, кВт |
1,0 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
7,0 |
8,0 |
9,0 |
10,0 |
62
5.2. УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ ЧЕТВЕРТОЙ ГРУППЫ
Решение задач следует вести в следующем порядке.
1) Определяют передаточные отношения передач; под
передаточным отношением понимается отношение угловых скоростей на ведущем и ведомом колесах (валах) передачи. Помимо этого передаточное отношение передачи можно определить как
|
|
|
|
n |
|
d |
2 |
|
z |
2 |
|
|
u1 2 |
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
, |
|||
|
n |
d |
z |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
2 |
|
2 |
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
2) Вычисляют частоту вращения и угловую
валах привода; зная передаточное отношение и можно вычислить угловую скорость
2 u 1 ,
1 2
(5.1)
скорость на всех опираясь на (5.1),
(5.2)
и так далее для каждого вала привода.
Угловую скорость , рад/с, не всегда удобно использовать как характеристику скорости вращательного движения. Многие каталоги и рекомендации в технике для этого применяют частоту вращения n, об/мин. Угловая скорость и частота вращения связаны соотношением
n 30
;
(5.3)
3) Вычисляют мощность на валах привода; мощность вращательного движения Р, Вт, уменьшается пропорционально КПД механических устройств, служащих для передачи движения с вала на вал
P2 = P1 1 п, |
(5.4) |
здесь 1 – КПД передачи; п – КПД пары подшипников (опор) вала.
63
4) Определяют величину вращающего момента на валах привода; момент вращения – Т, H м. Если мощность Р выражается в киловаттах, кВт, то
|
P 10 |
3 |
T |
|
|
|
|
|
|
|
или
(5.5)
T
9550 |
P |
|
n |
||
|
.
(5.6)
5) Определяют общий КПД и общее передаточное отношение привода.
Как известно, передаточное отношение кинематической цепи, состоящей из N последовательно установленных пар, равно произведению передаточных отношений этих пар:
u = u1–2 u2–3 u3–4 uN. |
(5.7) |
Общий КПД привода при последовательном соединении механизмов и устройств также определяется произведением частных КПД:
= 1 2 3 п … N. |
(5.8) |
5.3. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ЧЕТВЕРТОЙ ГРУППЫ
Пример 5.3.1. Определить передаточное отношение между входными и выходными звеньями и каждой передачи в отдельности; угловую скорость, число оборотов, мощность и крутящий момент каждого вала; общий коэффициент полезного действия двухступенчатой передачи, изображенной на рис. 5.11.
Числа зубьев колес соответствующих передач: z1 = 20; z2 = 100; z3 = 24; z4 = 96; КПД зубчатой цилиндрической передачи ц = 0,97;
КПД, учитывающий потери в опорах одного вала, п = 0,99; полезная мощность, подводимая к первому валу Р = 10 кВт; скорость вращения первого вала 1 = 100 с–1.
64
Рис. 5.11
Решение
1. Передаточные отношения передач по формуле (5.1) составляют u1 = z2 / z1 = 100 / 20 = 5;
u2 = z4 / z3 = 96 / 24 = 4,
тогда общее передаточное отношение двухступенчатой передачи согласно формуле (5.7)
u = u1 u2 = 5 4 = 20.
2. Определяем угловые скорости и частоты вращения валов по формулам (5.2) и (5.3)
1 = 100 с–1;
2 = 1 / u1 = 100 / 5 = 20 с–1;
3 = 2 / u2 = 20 / 4 = 5 с–1;
n1 = (30 1) / = (30 100) / 3,14 = 955,414 об/мин;
n2 = (30 2) / = (30 20) / 3,14 = 191,08 об/мин;
n3 = (30 3) / = (30 5) / 3,14 = 47,77 об/мин.
65
3. Мощности на валах передаточного механизма согласно формуле (5.4)
P1 = 10 п = 10 0,99 = 9,9 кВт;
P2 = P1 ц п = 9,9 0,97 0,99 = 9,507 кВт;
P3 = P3 ц п = 9,507 0,97 0,99 = 9,13 кВт.
4. Моменты на валах передаточного механизма по (5.5) или (5.6)
T1 = P1 / 1 = 9,9 103 / 100 = 99 Н м;
T2 = P2 / 2 = 9,507 103 / 20 = 475,35 Н м;
T3 = P3 / 3 = 9,13 103 / 5 = 1826 Н м.
5. Общий КПД передаточного механизма согласно формуле (5.8)
3 2
пц
0,99 |
3 |
0,97 |
2 |
|
|
0,913
.
66
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ
А
Агрегат – унифицированный функциональный узел, обладающий полной взаимозаменяемостью.
Алюминиевые сплавы – конструкционные материалы на основе алюминия, содержащие медь, марганец, кремний, магний и другие элементы.
Анкер – крепежная деталь, предназначенная для крепления конструкций и оборудования.
Б
Баббит – антифрикционный сплав на основе свинца и сурьмы. База – поверхность или сочетание поверхностей, линия (ось),
принадлежащие заготовке или изделию, для придания им требуемого положения относительно выбранной системы координат.
Безотказность – способность сохранять свои эксплуатационные показатели в течение заданной наработки без вынужденных перерывов.
Бобышка – выступающая часть детали, представляющая собой утолщение стенки на ее наружной или внутренней поверхности и ограниченная замкнутой кривой.
Болт – резьбовая крепежная деталь, представляющая собой стержень с головкой и наружной резьбой и образующая соединение при помощи гайки.
Болтовое соединение – разъемное скрепление деталей машин при помощи болта и гайки.
Бронза – сплав меди и олова (могут входить и другие элементы). Буртик – кольцевое утолщение цилиндрической детали, составляющее с ней единое целое и служащее для упора в него
деталей.
В
Вал – деталь машины, установленная в опорах, передающая вращающий момент и поддерживающая вращающиеся детали.
Взаимозаменяемость – пригодность одного изделия быть использованным для замены другого изделия с целью выполнения одних и тех же требований (норм).
67
Виброустойчивость – способность работать в нужном диапазоне режимов без недопустимых колебаний.
Винт – крепежное изделие, представляющее собой стержень с головкой и наружной резьбой, образующий соединение при помощи гайки или отверстия с резьбой.
Винтовое соединение – разъемное соединение деталей с помощью винтов, ввертываемых в резьбу в теле одной из деталей.
Вкладыш – сменная деталь (втулка и т. п.) подшипников скольжения, непосредственно взаимодействующая с цапфой вала или вращающейся оси. Изготавливается из антифрикционного материала.
Втулка – деталь машины, механизма, прибора цилиндрической или конической формы, имеющая осевое отверстие, в которое входит другая деталь.
Втулка подшипника скольжения – трубчатый вкладыш радиального подшипника скольжения.
Выносливость – свойство материала детали сопротивляться разрушению от усталости.
Г
Габариты – предельные размеры.
Гайка – крепежное изделие, представляющее собой деталь с отверстием, в котором нарезана резьба, образующее соединение при помощи винта, болта, шпильки.
Галтель – криволинейная поверхность вращения в детали ступенчатой формы, уменьшающая концентрацию напряжений и служащая переходом от одной цилиндрической поверхности к другой.
Д
Действительный размер – размер, полученный в результате измерения с допустимой погрешностью.
Деталь – изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций.
Детали машин – 1) отдельные составные части и их простейшие соединения в машинах; 2) научная дисциплина о расчете и конструировании соединений, механических передач, муфт и их деталей, валов, осей и опор, уплотнений и корпусов.
Деформация – изменение размеров и формы детали в результате внешних воздействий или внутренних сил.
68
Дюралюминий – сплав алюминия и меди (может содержать добавки других элементов).
Долговечность – способность сохранять заданные показатели до предельного состояния с необходимыми перерывами для ремонтов и технического обслуживания.
Допуск посадки – разность между наибольшим и наименьшим допустимыми зазорами (допуск зазора в посадках с зазором) или наибольшим и наименьшим допустимыми натягами (допуск натяга в посадках с натягом).
Допуск размера – интервал значений, в котором должен находиться действительный размер годной детали.
Допускаемые напряжения – наибольшие напряжения, которые допускается иметь в результате их расчета в проектируемых деталях.
Ж
Жаропрочность – способность материала сопротивляться приложенным силам при высоких температурах.
Жаростойкость – способность материала сопротивляться окислению при высоких температурах.
Жесткость – способность детали сопротивляться деформации под действием приложенной нагрузки.
З
Зазор – разность действительных размеров отверстий и вала, в случае если размер отверстия больше размера вала.
Закалка – способ термической обработки стальной детали, состоящий в нагреве до температуры, превышающей температуру фазовых превращений стали, и резком охлаждении с целью повышения твердости и прочности.
Заклепка – деталь заклепочного соединения в виде круглого стержня или трубы, с одной стороны имеющая закладную головку и образующую в процессе клепки замыкающую (высадную) головку.
Заклепочное соединение – неподвижное неразъемное соединение с помощью заклепок двух или нескольких листов, контактирующих по плоскости.
Закон Гука – закон, согласно которому упругая деформация твердого тела пропорциональна приложенной механической силе.
Замыкающий размер – размер, который получается последним в процессе сборки узла машины или измерения.
69
Запас прочности – отношение предельно допустимой теоретической нагрузки к нагрузке, при которой возможна безопасная работа конструкции или детали с учетом случайных перегрузок, непредвиденных дефектов и недостоверности исходных данных для теоретических расчетов.
Заплечик – плоская часть торцовой поверхности упора на цилиндрической детали, служащая для точного относительного осевого положения охватываемой и охватывающей деталей или для восприятия осевых сил.
И
Изгиб – деформация детали в направлении перпендикулярном его оси.
Износостойкость – способность сохранять первоначальную форму своей поверхности, сопротивляясь износу.
Изобретение – новое решение технической задачи, дающее положительный эффект.
К
Канавка – углубление, у которого длина значительно больше ширины и глубины.
Квалитет – совокупность допусков, характеризуемых постоянной относительной точностью для всех номинальных размеров данного диапазона (например, от 1 до 500 мм).
Клееное соединение – неразъемное соединение деталей с применением клея.
Клиновое соединение – разъемное неподвижное соединение с помощью клина.
Компоновка – расположение основных деталей, узлов, сборочных единиц будущего объекта.
Конструкторская документация – графические и текстовые документы, которые в отдельности или в совокупности определяют состав и устройство изделия и содержат необходимые данные для его разработки (проектная к. д.) или изготовления (рабочая к. д.), контроля, приемки, эксплуатации и ремонта.
Конструкция изделия – совокупность признаков изделия, характеризующая его состав, взаимное расположение и связь частей, форму и расположение поверхностей деталей и соединений, их состояние, размеры, материалы и информационную выразительность.
70