Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Методички / Прикладная механика

.pdf
Скачиваний:
92
Добавлен:
14.05.2015
Размер:
2.35 Mб
Скачать

Для предотвращения соскакивания цепи максимальное число зубьев ведомой звездочки ограничено: Z2≤120.

3. Определим фактическое передаточное число Uф и проверим его отклонение и от заданного U:

U

 

=

Z

2

=

49

= 1,96; U =

(Uô

U )

100% 4%

 

 

 

 

 

 

ô

Z1

25

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U = 1,96 1,953 100% = 0,36%. 1,953

4. Определим оптимальное межосевое расстояние, мм.

 

Из условия долговечности цепи

 

 

 

 

 

а = (30…50)p

 

 

(59)

где p – стандартный шаг цепи. Получаем по формуле (59):

 

 

а=40 · 31,75=1270 мм

 

 

тогда ар=а/p=30…50-межосевое расстояние в шагах.

 

5. Определим число звеньев цепи Lр :

 

 

L

= 2a +

Z2 + Z1

 

+ [(Z2

Z1 ) / 2π ]2 .

(60)

 

 

p

p

2

 

 

ap

 

 

 

 

 

 

 

 

Получаем:

 

 

 

 

 

 

 

 

Lp = 2 40 +

(49 + 25)

+ [(49 25) / 2 3,14]2

= 152,3.

 

 

 

 

2

 

 

 

40

 

 

 

Принимаем Lр = 152

6. Уточним межосевое расстояние в шагах:

 

 

 

 

 

 

Z

 

Z

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

2

1

 

 

 

ap

= 0,25

Lp 0,5(Z

2 + Z1 )+ (Lp 0,5(Z

2 + Z1 ))

8

 

 

 

 

 

.(61)

 

2π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пользуясь формулой (61) получим численное значение ар :

ар=

 

 

2

 

49 25

2

 

= 57,89.

 

0,25 152 0,5(49 + 25)+ 152 0,5(49 + 25) )

 

8

 

 

 

 

 

 

2 3,14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Определим длину цепи, L, мм:

 

 

 

 

 

 

 

L= Lр р

 

 

 

 

 

(62)

51

L= Lр р= 152 31,75 = 4835,52 мм 8. Определим диаметр звездочек, мм : Диаметр делительной окружности:

Ведущей звездочки:

d

 

= p / sin

180o

.

(63)

д1

 

 

 

Z1

 

 

 

 

 

Ведомой звездочки:

dд2 = p / sin 180o . Z2

По формуле (63) получаем, что :

d

 

= p / sin

180o

 

= 31,75/ sin

180o

 

= 254,0 мм,

 

д1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z1

 

 

 

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d Ä

 

= p / sin

180o

 

 

= 31,75/ sin

180o

 

= 473,8 мм

 

 

2

Z2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

49

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

диаметр окружности выступов :

 

 

 

 

 

 

ведущей звездочки:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,31

 

 

 

 

 

 

 

 

De1

= р К

+ КZ1

 

 

 

 

 

(64)

 

 

 

 

 

 

 

 

λ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ведомой звездочки

 

 

 

0,31

 

De2

= р К + КZ2

 

 

 

λ

 

 

 

 

где К=0,7 – коэффициент высоты зуба; К2 – коэффициент числа зубьев;

КZ1 = сtg (180 /Z1 = сtg (180° /25 = 7,9 – ведущей звездочки; Кz2=ctg 180º/Z2= ctg180º/49=15,1 – ведомой звездочки;

λ= p/d1=31,75/9,53=3,2 – геометрическая характеристика зацепления; в этом случае d1 – диаметр ролика шарнира цепи (см. табл. 14), d1=9,53 мм

по формуле (64) получаем:

Dе1=p (К+Кz1-

0,31

)=31,75 (0,7+7,9-

0,31

)=270,06 мм

λ

 

 

3,3

 

52

Dе2=p (К+Кz2-

0,31

)=31,75 (0,7+15,1-

0,31

)=498,79 мм.

λ

 

 

3,3

 

Диаметр окружности впадин: ведущей звездочки:

Di1=dд1- (d1-0,175

 

)

(65)

dh1

ведомой звездочки:

Di2=dд2- (d1-0,175 dh2 ).

Подставив первое выражение (65) известные величины определим:

Di1=254,8- (9,53-0,175

 

 

 

 

 

 

254 )=247,25 мм

 

Di2=473,8- (9,53-0,175

 

 

 

473,8 )=468,07 мм.

 

9. Проверим частоту вращения меньшей звездочки n1, об/мин

 

n1 ≤ [n]1,

(66)

где n1 – частота вращения тихоходного вала редуктора, об/мин (на этом валу

расположена меньшая звездочка)

 

30 ω 30 10,46

n1= n3=

3

=

 

=99,9=100 мин-1;

 

 

π

3,14

 

[n]1

=15 103 /р – допускаемая частота вращения.

 

[n]1

=15 103 /31,75=472,44мин-1

 

По формуле (66) получаем, что условие выполняется:

 

 

n1 ≤ [n]1,

 

 

100 < 472,44

 

10. Проверим число ударов цепи о зубья звездочек W, с-1

 

 

W ≤ [W],

(67)

где W=4 z1 n1/(60 Lp) – расчетное число ударов цепи,

 

W=4 z1 n1/(60 Lp)= 4 25 100/(60 152.3) ≈ 1,1. [W] = 508/ р – допускаемое число ударов,

[W] = 508/ 31,75=16.

По формуле (67) проведем проверку условия:

53

W ≤ [W]

1,1≤ 16, условие выполнено.

12.

Определим фактическую скорость цепи.

 

 

V= z1 p n1/(60 103 ),

(68)

где z1; p; n1= n3; определяли ранее.

 

По формуле (68) определяем фактическую скорость цепи:

 

 

V= z1 p n3/(60 103 )= 25 31,75 100/(60 103 )=1,32 м/с.

 

13.

Определяем окружную силу, передаваемую цепью Ft, H:

 

 

Ft=Р1 103 / V,

(69)

где Р1 – мощность на ведущей звездочке (на тихоходном валу редуктора),

кВт:

Р1= Р33 ω3=0,302 10,46=3,16 кВт.

 

Тогда, согласно выражению (69) получим, что:

 

Ft=Р3 103 / V=3,16 103 /1,32=2393,9 Н.

 

14. Проверим давление в шарнирах цепи Рц , МПа:

 

Рц =Ft Кэ/А ≤ [Рц],

(70)

где А – площадь проекции опорной поверхности шарнира, мм 2 ;

 

А= d1 b3,

 

где d1 и b3 – соответственно диаметр валика длина и шарнира внутреннего звена цепи, мм (см. табл. 14).

А= d1 b3=9,53 19,05=181,54 мм.2

ц] – допускаемое давление в шарнирах цепи. [Рц]=35 МПа.

По формуле (70) определим давление в шарнирах цепи: Рц =Ft Кэ/А=2393,9 2,415/181,54=31,85 МПа.

Расчетное давление в шарнире цепи меньше допустимого [Рц]=35 МПа. Следовательно, износостойкость цепи при заданных нагрузках обеспечена.

15. Проверим прочность цепи S.

Прочность цепи удовлетворяется соотношением :

54

S ≥ [S],

где [S] – допускаемый коэффициент запаса прочности для роликовых цепей (см. табл. 15) [S] = 7,8.

S – расчетный коэффициент запаса прочности;

S =

Fp

,

(71)

 

Ft Kg + Fo + Fv

 

 

 

где Fp – разрушающая нагрузка цепи, Н (зависит от шага цепи р и выбирается по табл. 14);

Ft – окружающая сила, передаваемая цепью, Н; Ft=2393,9 Н (по п.3 расчета);

Kg - коэффициент, учитывающий характер нагрузки, равен 1,2;

Fo – предварительное натяжение цепи от провисания ведомой ветви (от

ее

силы тяжести), Н;

Fo=Kf q a g,

(72)

где Kf – коэффициент провисания равен 1; q – масса 1 метра цепи, кг/м, h=3,8 кг/м;

a – межосевое расстояние, м, а=57,89 31,75=1838 мм = 1,831м;

α0 = ар р, мм

g = 9,81 м/c 2 - ускорение свободного падения; Fv – натяжение цепи от центробежных сил, Н;

Fv = q V2,

где V, м/с – фактическая скорость цепи.

Fv = q V 2 = 3,8 1,32 2 =6,621 Н; По формуле (71) получаем, что:

Fo= Kf q a g =1 3,8 1,838 9,81=68,52 H. По формуле (71) определим:

S =

Fp

=

8900

 

=30,12.

 

 

 

Ft Kg + Fo + Fv

2393,9 1,2 + 68,52 + 6,621

 

 

 

30,19>7,8 , условие прочности выполняется, так как полученное значение коэффициента запаса прочности больше допускаемого коэффициента запаса прочности.

16. Определим силу давления цепи на вал:

Fоп = Kв Ft + 2 Fo,

(73)

где Kв – коэффициент нагрузки вала (см. табл. 12).

Получаем по формуле (73):

55

Fоп = Kв Ft + 2 Fo= 1,05 2393,9+2 68,52=2650,5 Н.

Список литературы.

1.Волкова А.Н. Сопротивление материалов: учебник. Для студентов вузов. - М.: Колос, 2004.- 286с.

2.Александров А.В и др. Сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 200.-396с.

3.Ицкович Г.М. и др. Руководство к решению задач по сопротивлению материалов: Учебное пособие. – 3-е изд.-М.: Высшая школа, 2001.-592с.

4.Иванов М.Н. Детали машин. Учебник для студентов высших технических учеб. Заведений – М.: Высшая школа, 2002,-408с.

5.Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. 2-е изд. Переработанное и доп.-М.: Высшая школа, 2000.-328с.

56

 

Приложения

 

 

Таблица 1.

Сводные данные по КПД некоторых передач

 

 

 

 

 

Вид передачи

 

КПД

Цилиндрическая зубчатая пара

 

 

- закрытая с жидкой смазкой

 

0,97-0,99

- открытая с густой смазкой

 

0,95-0,96

Коническая зубчатая пара с жидкой смазкой

 

0,95-0,98

Планетарный редуктор (общий КПД при предварительных расчетах)

 

0,97

Червячная пара

 

 

- однозаходный червяк

 

0,7-075

- двухзаходный червяк

 

0,75-0,82

- четырзаходный червяк

 

0,87-0,92

Клиноременная передача

 

0,96

Плоскоременная передача

 

0,97

Цепная передача

 

0,96-0,98

Пара подшипников качания

 

0,99

Муфты всех типов

 

0,99

57

Таблица 2. Закрытые обдуваемые двигатели серий 4А (по ГОСТ 19523-81)

Мощ-

 

 

 

Синхронная частота вращения, об/мин

 

 

 

 

 

 

ность,

3000

 

1500

 

 

 

1000

 

 

 

750

 

 

 

 

кВт

Типоразмер

S,

Тпуск.

Типоразмер

S,

Тпуск.

 

Типоразмер

S,

Тпуск.

Типоразмер

S,

 

Тпуск.

 

 

 

двигателя

%

Тном.

двигателя

%

 

Тном.

 

двигателя

%

 

Тном.

двигателя

%

 

Тном.

0,55

 

4АА63В2У3

8.5

 

4A71A4У3

7.3

 

 

 

4A71B6У3

10.0

 

 

4A80BУ3

9.0

 

 

0,75

 

4А71А2У3

5.9

 

4A71B4У3

7.5

 

 

 

4A80A6У3

8.4

 

 

 

4A90LA8У3

6.0

 

1.6

1,1

 

4А71В2У3

6.3

 

4A80A4У3

5.4

 

 

 

4A80B6У3

8.0

 

 

 

4A90LB8У3

7.0

 

 

1,5

 

4А80А2У3

4.2

 

4A80B4У3

5.8

 

 

 

4A90L6У3

6.4

 

 

 

4A100L8У3

7.0

 

 

2,2

 

4А80В2У3

4.3

2.0

4A90L4У3

5.1

 

2.0

 

4A100L6У3

5.1

 

2.0

 

 

6.0

 

 

 

 

 

 

 

4A112MA8У3

 

 

3,0

 

4А90L2У3

4.3

 

4A100S4У3

4.4

 

 

 

4A112MA6У3

4.7

 

 

 

4A112MB8У3

5.8

 

1.8

4,0

 

4А100S2У3

3.3

 

4A100L4У3

4.7

 

 

 

4A112MB6У3

5.1

 

 

 

4A132S8У3

4.1

 

 

5,5

 

4А100L2У3

3.4

 

4A112M4У3

3.7

 

 

 

4A132S6У3

3.3

 

 

 

4A132M8У3

4.1

 

 

7,5

 

4А112M2У3

2.5

 

4A132S4У3

3.0

 

 

 

4A132M6У3

3.2

 

 

 

4A160S8У3

2.5

 

1.4

11,0

 

4А132M2У3

2.3

1.6

4A132M4У3

2.8

 

 

 

4A160S6У3

2.7

 

 

 

4A160M8У3

2.5

 

 

 

 

 

 

2.1

 

 

2.3

 

 

 

4A160M6У3

2.6

 

 

 

 

2.5

 

 

 

15,0

 

4АА63В2У3

 

4A160S4У3

 

 

 

 

4A180M8У3

 

 

18,5

 

4А160M2У3

2.1

 

4A160M4У3

2.2

 

 

 

4A180M6У3

2.7

 

 

 

4A200M8У3

2.3

 

 

22

 

4А180S2У3

2.0

1.4

4A180S4У3

2.0

 

1.4

 

4A200M6У3

2.8

 

 

 

4A200L8У3

2.7

 

1.2

30

 

4А180M2У3

1.9

 

4A180M4У3

1.9

 

 

 

4A200L6У3

2.1

 

 

 

4A225M8У3

1.8

 

 

37

 

4А200M2У3

1.9

 

4A200M4У3

1.7

 

 

 

4A225M6У3

1.8

 

1.2

 

4A250S8У3

1.6

 

 

45

 

4А200L2У3

1.8

 

4A200L4У3

1.6

 

 

 

4A250S6У3

1.4

 

 

 

4A250M8У3

1.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

55

 

4А225M2У3

1.8

 

4A225M4У3

1.4

 

 

 

4A250M6У3

1.3

 

 

 

4A280S8У3

2.2

 

 

75

 

4А250S2У3

1.4

1.2

4A250S4У3

1.2

 

1.2

 

4A280S6У3

2.0

 

 

 

4A280M8У3

2.2

 

 

90

 

4А250M2У3

1.4

 

4A250M4У3

1.3

 

 

 

4A280M6У3

2.0

 

 

 

4A315S8У3

2.0

 

1.0

110

 

4А280S2У3

2.0

 

4A280S4У3

2.3

 

 

 

4A315S6У3

2.0

 

1.0

 

4A315MM8У3

2.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примечания:1. В типоразмерах двигателей цифра 4 означает

длина сердечника статора. Цифры 2,4,6 или 8 означают

 

порядковый номер серии, А- род двигателяасинхронный.

число полюсов. Последние две буквы (УЗ) показывают, что

Буква А на третьем месте означает, что станина и щиты

 

двигатель предназначен для работы в зонах с умеренным

двигателя – алюминиевые; если станина алюминиевая, а

 

климатом.

 

 

 

 

 

 

 

 

щиты – чугунные, то это отмечается буквой Х; отсутствие

 

2. В графах Тпуск и Тном даны значения отношений пускового

этих букв означает, что станина и щиты чугунные или

 

(или начального) вращающего момента к номинальному.

стальные. Двухили трехзначное число указывает высоту

 

3. Габаритные и установочные размеры двигателей серии 4А

оси вращения. Буквы L,S или М указывают установочный

 

помещенные в данной

таблице.

 

 

 

 

 

размер по длине станины. Буквами А или В отмечается

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

58

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.

Выбор материала, термообработки и твердости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для передач с

 

 

 

 

 

 

 

прямыми и

 

 

 

 

 

 

 

непрямыми

Для передач с непрямыми

 

 

 

зубьями при малой

зубьями при средней

Параметр

 

(Р≤2 кВт) и средней

(Р≤5.5

кВт) мощности;

 

(Р≤5,5 кВт)

НВ1ср -НВ2ср = 70

 

 

 

 

 

 

мощности;

 

 

 

 

 

 

 

НВ1ср -НВ2ср = 20...50

 

 

 

 

 

 

 

Шестерня

 

Колесо

Шестерня

 

Колесо

 

 

 

Червяк

 

Червяк

 

 

 

 

 

 

 

 

Материал

 

Стали 35, 40, 45,

 

Стали

 

40Х,

40ХН,

35ХМ

40Х,

40ХН,

35ХМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Улучшение +

 

 

Термообработка

 

Улучшение

+закалка

Улучшение

 

ТВЧ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Твердость

 

 

≤350 НВ

≥45 HRCэ,

 

≤350 НВ

Допускаемое

 

[Ơ] HO

1,8НВср +67

14

 

 

1,8 НВ ср

напряжение при

 

HRCэср+170

 

+67

 

 

 

 

 

 

 

числе циклов

 

 

 

 

 

 

370 при m≥

 

 

перемены

 

 

 

 

 

 

3мм

 

 

 

напряжений NHO;

 

[Ơ] FO

 

1,03 НВср

310 при m<

 

1,03 НВср

NFO,

 

 

 

 

 

 

3мм

 

 

 

Н/мм2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При мечания . 1. В зубчатых передачах марки сталей шестерни и колеса выбрать одинаковыми. При этом для передач, к размерам которых не предъявляют высоких требований, следует применять дешевые марки сталей типа 40, 40Х 2. Для колес открытых передач большого диаметра (D> 500 мм) применить стальное литье (35Л, 40Л, 45Л. 40 ГЛ. термообработка - нормализация, улучшение) в паре с кованой шестерней из стали соответствующей марки.

59

Таблица 4

 

 

S=0,5d

 

L<S

 

S=0,5d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Размер

Механические свойства (при поверхностной закалке ƠВ

 

Ориентировочный режим

 

и ƠТ относятся к сердцевине)

 

 

термообработки (З-закалка, О -

 

сечения

 

 

Марка

Твердость **

 

 

Термообраб

Отпуск с указанием

S, мм,

Предел

Предел

стали*

 

 

отка

температуры нагрева и

не

 

Сердцевин

прочности

текучести

 

Поверхности

 

охлаждающей среды, М- масло,

 

более

ы

ƠВ

ƠТ

 

 

 

 

В- вода, Н-нормализация)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заготовкапоковка (штамповка или прокат)

 

40

60

192…228 НВ

700

400

Улучшение

3, 840…860º С, В, О,

 

 

 

 

 

 

 

550…620º С

45

80

170…217 НВ

600

340

Нормализация

Н, 850…870º С

 

100

192…240 НВ

750

450

Улучшение

3, 820…840º С, В, О,

 

 

 

 

 

 

 

560…600º С

 

60

241…285 НВ

850

580

»

3, 820…840º С, В, О,

 

 

 

 

 

 

 

520…530º С

50

80

179…228 НВ

640

350

Нормализация

Н, 840..860º С

 

80

228…255 НВ

700…800

530

Улучшение

3, 820…840º С, О, 560…620º С

40Х

100

230…260 НВ

850

550

»

3, 830…850º С, О, 540…680º С

 

60

260…280 НВ

950

700

»

3, 830…850º С, О, 500º С

 

60

50…59 HRC

26…30 HRC

1000

800

Азотирование

То же, с последующим мягким

 

 

 

 

 

 

 

азотированием

45Х

100

230…280 HB

850

650

Улучшение

3, 840…860º С, М, О,

 

 

 

 

 

 

 

580…640º С

 

100…300

163…269 HB

750

500

»

То же

 

300…500

163…269 HB

700

450

»

»

40ХН

100

230…300 HB

850

600

»

3, 820…840º С, М, О,

 

 

 

 

 

 

 

560…600º С

 

100…300

≥241 HB

800

580

»

То же

40ХН

40

48…54 HB

1600

1400

Закалка

3, 820…840º С, М, О,

 

 

 

 

 

 

 

180…200º С

35ХМ

100

241 HB

900

800

Улучшение

3, 850…870º С, М, О,

 

 

 

 

 

 

 

600…650º С

 

50

269 HB

900

800

»

То же

 

40

45…53 HRC

1600

1400

Закалка

3, 850…870º С, М, О,

 

 

 

 

 

 

 

200…220º С

40ХНМА

80

≥302 HB

1100

900

Улучшение

3, 830…850º С, М, О,

 

 

 

 

 

 

 

600…620º С

 

300

≥217 HB

700

500

»

То же

35ХГСА

150

235 HB

≥760

≥500

»

3, 850…880º С, М, О,

 

 

 

 

 

 

 

640…660º С

 

60

270 HB

980

880

»

3, 850…880º С, М, О, 500º С

 

40

310 HB

1100

960

»

То же

 

30

46…53 HRC

1700…1950

1350…1600

Закалка

3, 860…880º С, М, О,

 

 

 

 

 

 

 

200…250º С

20Х

60

56…63 HRC

650

400

Цементация

З, О

12ХНЗА

60

56…63 HRC

900

700

»

З, О

25ХГТ

58…63 HRC

1150

950

»

З, О

38ХМЮА

57…67 HRC

30…35 HRC

1050

900

Азотирование

Заготовка-улучшение

 

 

 

 

Стальное литье

 

 

45Л

550

320

Нормализация

Н, О

30ХНМЛ

700

550

»

Н, О

40ХЛ

650

500

»

Н, О

35ХМЛ

700

550

»

Н, О

60