Міністерство освіти і науки України

Індустріальний технікум Донбаського державного технічного університету

Предметна ( циклова) комісія Механо-металургійних дисциплін

Методичні рекомендації

до виконання курсового проекту

з дисципліни «Технічна механіка»

для студентів спеціальності 5.05050205«Обслуговування

та ремонт обладнання металургійних підприємств»

(денної та заочної форм навчання)

м. Алчевськ – 2013рік

Методичні рекомендації розробила викладач вищої категорії Ільясова Т.П.

Розглянуто та схвалено на засіданні

комісії механо-металургійних дисциплін

Протокол № __ від “___”________2013р.

Голова комісії О.П.Середа

Зміст

1 Зміст, оформлення та обсяг курсового проекту………………………..4

2 Зміст розрахунково-пояснювальної записки………………………..…6

Список літератури…………………………………………………………26

Додатки з прикладами оформлення

1 Зміст, оформлення та обсяг курсового проекту

Мета розділу – ознайомити студента з основними засобами виконання курсового проекту одноступеневого редуктора (в межах вивчення дисципліни «Технічна механіка ”) .

Поданий на захист курсовий проект повинен включати такі компоненти:

- креслярську документацію (паперову версію) на двох аркушах формату А1 або відповідну за площею, якщо її виконано в інших форматах ( А2), у тому числі зображення: на аркуші 1 – плакат (друге ескізне компонування) редуктора, формату А1; деталі (вал ведений та колесо зубчасте);

- віддруковану (і переплетену) або рукописно виконану на папері формату А4 розрахунково-пояснювальну записку ( 25 – 30 сторінок з додатками);

Креслярську документацію ,а також текстові документи слід виконати на папері відповідно до вимог ЄСКД. Розрахунково-пояснювальну записку виконувати згідно стандарту технікуму та ГОСТ 2.105-95.

1.1. Завдання на курсовий проект

Кожен студент отримує від викладача власний варіант технічного завдання на курсове проектування. У складі завдання індивідуальні дані, які мають бути враховані в процесі проектування редуктора.

Наприклад:

Форма № Н-6.01.01

Індустріальний технікум Донбаського державного технічного університету

відділення Механо-металургійне

циклова комісія Механо - металургійних дисциплін

Напрям підготовки 6.050502 « Інженерна механіка»

Спеціальність 5.05050205 «Обслуговування та ремонт обладнання металургійних підприємств»

ЗАТВЕРДЖУЮ

Голова циклової комісії

_______________________

“____”_________20___року

З А В Д А Н Н Я

НА КУРСОВИЙ ПРОЕКТ СТУДЕНТУ

______Косяченко Сергію Сергійовичу

(прізвище, ім’я, по батькові)

1. Тема проекту: Проект привода стрічкового конвеєра складеного з електродвигуна , муфти, редуктора горизонтального одноступеневого циліндричного прямозубого,відкритої косозубої зубчастої передачі

Керівник проекту Ільясова Т.П – викладач вищої категорії

( прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)

затверджені наказом вищого навчального закладу від “__”___20__року №___

2.Строк подання студентом проекту____9 квітня 2013 року

3. Вихідні дані до проекту : діаметр барабану Д_б=600 мм, колова сила F_t=6000 Н, швидкість стрічки конвеєра V=1,5 м/с.

4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно розробити)

1 Загальна частина

1.1 Опис привода

1.2 Кінематична схема привода

2 Розрахункова частина

2.1 Вибір електродвигуна, кінематичний та силовий розрахунок привода

2.2 Розрахунок передачі

2.3 Проектний розрахунок валів

2.4 Конструктивні розміри зубчастих коліс

2.5 Конструктивні розміри корпуса та кришки редуктора

2.6 Ескізне компонування редуктора

2.7 Підбір підшипників та перевірка їх за динамічною вантажопідйомністю

2.8 Розрахунок шпонкових з’єднань

2.9 Уточнений розрахунок валів

2.10 Вибір посадок

2.11 Вибір та розрахунок муфт

2.12 Вибір сорту мастила

2.13 Збірка редуктора

3 Техніка безпеки та охорона навколишнього середовища

5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень)

Лист 1 Креслення валу веденого

Лист 2 Креслення колеса зубчастого

Лист 3 Друге ескізне компонування редуктора

6.Дата видачі завдання 16 січня 2013 року

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН

№ з/п	Назва етапів курсового проекту (роботи)	Строк виконання етапів проекту ( роботи )	Примітка
1	Опис привода Кінематична схема привода
2	Вибір електродвигуна, кінематичний та силовий розрахунок привода
3	Розрахунок передачі
4	Проектний розрахунок валів
5	Конструктивні розміри зубчастих коліс
6	Конструктивні розміри корпуса та кришки редуктора
7	Ескізне компонування редуктора
8	Підбір підшипників та перевірка їх за динамічною вантажопідйомністю
9	Розрахунок шпонкових з’єднань
10	Уточнений розрахунок валів
11	Вибір посадок. Вибір та розрахунок муфт
12	Вибір сорту мастила. Збірка редуктора
13	Креслення валу веденого Креслення колеса зубчастого Друге ескізне компонування редуктора
14	Оформлення пояснювальної записки

Студент _____________ _Косяченко С.С.

^{( підпис ) (прізвище та ініціали)}

Керівник проекту (роботи) _______ ___Ільясова Т.П.__

^{( підпис ) (прізвище та ініціали)}

Зміст розрахунково-пояснювальної записки

1 Загальна частина

1.1 Опис привода

Необхідно надати повний опис привода, а також що називають редуктором, його призначення та вказати на переваги та недоліки зубчастої передачі редуктора.

1.2 Кінематична схема привода

Виконати кінематичну схему привода з додержанням стандартів та умовних позначень, винести всі складові, що входять до схеми та позначити рисунок, його номер та найменування.

(дивись приклад на наступній сторінці)

2 Розрахункова частина

2.1 Вибір електродвигуна, кінематичний та силовий розрахунок привода

Значення ККД механічних передач та пар підшипників наведені у таблиці 1

Таблиця 1.1 - Значення ККД механічних передач та пар підшипників

Передача	ККД
Пара підшипників	0,99…0,995
Зубчаста у закритому корпусі (редукторі): циліндричними колесами конічними колесами	0,97…0,98 0,96…0,97
Зубчаста відкрита	0,95…0,96
Черв’ячна в редукторі при кількості витків черв’яка: z1 = 1 z1 = 2 z1 = 4	0,70…0,75 0,80…0,85 0,85…0,95
Ланцюгова закрита	0,95…0,97
Ланцюгова відкрита	0,90…0,95
Пасова: плоским пасом клиновим пасом	0,96…0,98 0,95…0,97

Таблиця 1.2- Електродвигуни асинхронні серії 4А, закриті обдувні ( ГОСТ 19523-81, зі скороченнями)

Тип	Потужність, Р, кВт	Асинхронна частота обертання, пдв, об/хв
Синхронна частота обертання пс =3000 об/хв
4А100S2УЗ	4,0	2900
4А100L2УЗ	5,5	2900
4А112M2УЗ	7,5	2930
4А132M2УЗ	11,0	2930
4А160S2УЗ	15,0	2940
4А160M2УЗ	18,5	2940
4А180S2УЗ	22,0	2940
4А180M2УЗ	30,0	2940
Синхронна частота обертання пс =1500 об/хв
4А100L4УЗ	4,0	1430
4А112M4УЗ	5,5	1450
4А132S4УЗ	7,5	1460
4А132M4УЗ	11,0	1460
4А160S4УЗ	15,0	1470
4А160M4УЗ	18,5	1470
4А180S4УЗ	22,0	1470
4А180M4УЗ	30,0	1470
Синхронна частота обертання пс =1000 об/хв
4А112MB6УЗ	4,0	950
4А132S6УЗ	5,5	970
4А132M6УЗ	7,5	970
4А160S6УЗ	11,0	970
4А160M6УЗ	15,0	970
4А180M6УЗ	18,5	970
4А200M6УЗ	22,0	970
4А200L6УЗ	30,0	980

Загальний ККД приводу визначається як добуток всіх ККД передач (і пар підшипників), які входять до складу приводу

, (1.1)

де η₁, η₂, η₃, η_к – ККД складових ланок приводу (при наявності декількох пар підшипників їх ККД береться в степені, показник якого відповідає кількості пар підшипників).

Потрібну потужність визначають за формулою

, кВт (1. 2)

де Р (або Р₃) – потужність на вихідному валу приводу, кВт.

Вибір електродвигуна виконується по потрібній потужності згідно з ГОСТ 19523-81 (таблиця 2). Перед остаточним вибором двигуна треба задатись його частотою обертання. Орієнтовно можна задатись значенням частоти обертання електродвигуна за формулою

, (1.3)

Потім необхідно вибрати тип двигуна з таблицею 2.

Загальне передаточне число приводу

, (1.4)

де п_дв – асинхронна частота обертання двигуна, обрана за ГОСТ 19523-81, таблиця 2, об/хв.

Передаточне чмсло зубчатої передачі редуктора обирають згідно з ГОСТ 2185-66, таблиця 3.

Орієнтовно можна визначити передаточне число редуктора за рекомендацією:

, (1.5)

Таблиця 1.3- Передаточні числа зубчастих передач

Передаточні відношення (числа) зубчастих передач

1; 1,12; 1,25; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,24; 2,5; 2,8; 3,15; 3,55; 4,0; 4,5; 5,0; 5,6; 6,3; 7,1; 8,0; 9,0; 10,0; 11,2.

Передаточне число ланцюгової передачі визначають за формулою

, (1.6)

Далі визначають потужності, частоти обертання, кутові швидкості та крутні моменти на валах привода за наступними залежностями

, (1.7)

, (1.8)

, (1.9)

, (1.10)

1 2 3

М

4

1 – електродвигун;

2- передача відкрита зубчаста косо зуба;

3- редуктор;

4- муфта.

Рисунок 1 – Кінематична схема привода

2.2 Розрахунок передачі

Перед початком розрахунків необхідно обрати матеріал для виготовлення шестерні і зубчатого колеса. Для закритих зубчатих передач рекомендовано використовувати вуглецеву або леговану сталь з термообробкою нормалізація або покращення. При виборі термообробки гартування потрібно розраховувати розміри зубів на витривалість по напруженнях згину.

Механічні властивості основних марок сталей наведені у таблиці 2.1

Рекомендується призначати для шестерні і колеса сталь однієї марки, але забезпечувати твердість поверхні зубів шестерні на 20 – 30 одиниць більше, ніж колеса.

Коефіцієнт довговічності роботи, при числі циклів навантаження більше базового приймається: K_HL= 1.

Коефіцієнт безпеки при контактній деформації [S_H]: для коліс з нормалізованої та покращеної сталі – 1,1…1,2, при поверхневому зміцненні зубів – 1,2…1,3.

Проектний розрахунок циліндричного зубчатого зачеплення полягає у визначенні міжосьової відстані та послідуючому розрахунку геометричних параметрів передачі. Міжосьова відстань визначається за формулою:

, (2.1)

Коефіцієнт, який враховує конструкцію зубчатих коліс та їх матеріал, для прямозубих передач К_а = 49,5, для косозубих К_а = 43.

Таблиця 2.1-Механічні властивості сталей

Марка сталі	Діаметр заготовки, мм	Границя міц- ності, Н/мм2	Границя теку-чості, Н/мм2	Твер-дість НВ	Термообробка
45	100-500	570	290	190	Нормалізація
45	До 90 90-120 Більше 120	780 730 690	440 390 340	230 210 200	Покращення
30ХГС	До 140 Більше 140	1020 930	840 740	260 250
40Х	До 120 120-160 Більше 160	930 880 830	690 590 540	270 260 245
40ХН	До 150 150-180 Більше 180	930 880 835	690 590 540	280 265 250
40Л 45Л	-	520 540	290 310	160 180	Нормалізація
35ГЛ 35ХГСЛ	-	590 790	340 590	190 220	Покращення

Коефіцієнт нерівномірності розподілення напружень по довжині контактної лінії К_Нβ приймається при проектному розрахунку орієнтовно за таблицею 2.2. Слід зазначити, що у випадку симетричного розташування коліс відносно опор, коли на вихідний кінець веденого валу встановлюється зірочка ланцюгової передачі, необхідно приймати значення коефіцієнту для несиметричного розташування.

Коефіцієнт ширини вінця по міжосьовій відстані ψ_ba приймається для прямозубих передач 0,125…0,25, для косозубих – 0,40…0,63 з ряду по ГОСТ 2185-66 (таблиця 2.3).

Після визначення міжосьової відстані а за формулою (2.1) треба прийняти найближче стандартне значення з ряду за ГОСТ 2185-66 (таблиця 2.4).

Орієнтовні значення коефіцієнту К_Нβ для зубчатих передач редукторів.

Таблиця 2.2

Навантаження	Розташування коліс відносно опор	Твердість НВ поверхні зубів
		≤ 350	> 350
Постійне	-	1,0	1,0
Змінне	Симетричне Несиметричне Консольне	1,00 – 1,15 1,10 – 1,25 1,20 – 1,35	1,05 – 1,25 1,15 – 1,35 1,25 – 1,45

Таблиця 2.3- Коефіцієнт ширини вінця по міжосьовій відстані ψ_ba,

ГОСТ 2185-66.

Коефіцієнт ширини вінця по міжосьовій відстані ψba

0,125; 0,16; 0,25; 0,315; 0,40; 0,50; 0,63; 0,80; 1,00.

Таблиця 2.4-Міжосьова відстань а, ГОСТ 2185-66.

Міжосьова відстань а, мм

50; 63; 71; 80; 90; 100; 112; 125; 140; 160; 180; 200; 224; 250.

Модуль зачеплення вибирають з рекомендації

, (2.2)

та приймають найближче стандартне значення з ряду за ГОСТ 9563-60* (таблиця 2.5).

Таблиця 2.5-Модуль зачеплення m_n, ГОСТ 9563-60*.

Модуль зачеплення mn, мм

1; 1,25; 1,375; 1,75; 2; 2,25; 2,5; 2,75; 3; 3,5; 4; 4,5; 6; 7; 8; 9; 10.

Слід зауважити, що для зубчатих передач загального призначення не рекомендується приймати модуль менше 2 мм, тому, що виникає загроза перегартування зубів при термообробці.

Для косозубих коліс при визначенні геометричних параметрів кут нахилу зубів β попередньо приймається рівним 10°. Після остаточного розрахунку та вибору кількості зубів цей кут уточнюється. При цьому значення повинно знаходитись у межах β = 8°…15°. Допускається значення β до 20°.

Ширину шестерні і зубчатого колеса необхідно узгоджувати зі стандартним рядом Ra 40 (таблиця 4.1).

В залежності від колової швидкості в зачепленні обирається ступінь точності передачі (таблиця 2.6).

Таблиця 2.6-Ступінь точності зубчатої передачі, ГОСТ 1643-81.

Тип передачі	Колова швидкість v, м/с	Ступінь точності
Прямозуба	до 5	8
	більше 5	7
Косозуба	до 10	8
	10 … 20	7

Коефіцієнт навантаження для контактних напружень К_Н є добутком трьох складових:

К_Нα – коефіцієнт нерівномірності розподілення навантаження між зубами зубчатого колеса (таблиця 2.7);

К_Нβ – коефіцієнт нерівномірності розподілення навантажень по довжині контактної лінії (таблиця 2.8);

К_НV – динамічний коефіцієнт (таблиця 2.9).

Якщо на вихідному кінці одного з валів встановлена зірочка ланцюгової передачі або шків пасової передачі, то, навіть при симетричному розташуванні коліс відносно до опор, треба обирати значення коефіцієнту К_Нβ для несиметричного розташування.

При перевірці контактних напружень недовантаження (σ_H < [σ_H]) повинно складати не більше 10%, перевантаження (σ_H > [σ_H]) – не більше 5%.

Таблиця 2.7-Значення коефіцієнту К_Нα.

Ступінь точності	Колова швидкість v, м/с
	до 1	5	10	15	20
7 8	1,02 1,06	1,05 1,09	1,07 1,13	1,10 -	1,12 -
Примітка: Для прямозубих колес КНα = 1.

Таблиця 2.8-Значення коефіцієнту К_Нβ.

Ψbd	Твердість поверхні зубів
	НВ ≤ 350				НВ > 350
	І	ІІ	ІІІ	І		ІІ	ІІІ
0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0	1,15 1,24 1,30 - - - - - -	1,04 1,06 1,08 1,11 1,15 1,18 1,22 1,25 1,03	1,00 1,02 1,03 1,04 1,05 1,07 1,09 1,11 1,14	1,33 1,50 - - - - - - -		1,08 1,14 1,21 1,29 1,36 - - - -	1,02 1,04 1,06 1,09 1,12 1,16 1,21 - -
Примітка: Дані, що приведені у стовпчику І, відносяться до передач з консольним розташуванням зубчатого колеса; ІІ – до передач з несиметричним розташуванням коліс відносно до опор; ІІІ – до передач з симетричним розташуванням.

Таблиця 2.9-Значення коефіцієнту К_НV.

Передача	Твердість поверхні зубів, НВ	Колова швидкість v, м/с
		до 5	10	15	20
		Ступінь точності
		8		7
Прямозуба	≤ 350 > 350	1,05 1,10	- -	- -	- -
Косозуба	≤ 350 > 350	1,00 1,00	1,01 1,05	1,02 1,07	1,05 1,10

Коефіцієнт навантаження для згинальних напружень К_F є добутком трьох складових:

К_Fα – коефіцієнт нерівномірності розподілення навантаження між зубами зубчатого колеса. Для одноступінчатих циліндричних редукторів К_Fα = 1;

К_Fβ – коефіцієнт нерівномірності розподілення навантажень по довжині контактної лінії (таблиця2.10);

К_FV – динамічний коефіцієнт (таблиця 2.11).

Якщо на вихідному кінці одно з валів встановлена зірочка ланцюгової передачі або шків пасової передачі, то, навіть при симетричному розташуванні коліс відносно до опор, треба обирати значення коефіцієнту К_Fβ для несиметричного розташування.

Коефіцієнт осьового перекриття К_Fε залежить від ступені точності передачі. Значення коефіцієнту К_Fε для коефіцієнту перекриття ε = 1,5 наведені у таблиці 2.12.

Коефіцієнт, що враховує форму зуба Y_F визначається за еквівалентним числом зубів згідно з таблиці 2.13.

Границя витривалості , що відповідає базовій кількості циклів, залежить від матеріалу та термообробки. Вона визначається за допомогою таблиці 2.14.

Коефіцієнт безпеки [S_F] є добутком двох складових:

[S_F]’ – коефіцієнт безпеки, що враховує нестабільність властивостей матеріалу (таблиці 2.14);

[S_F]’’ – коефіцієнт безпеки, що враховує метод отримання заготовки зубчатого колеса (таблиці 2.15).

Подальший розрахунок на згинальну витривалість зубів необхідно вести для шестерні або колеса в залежності від відношення . Розрахунок ведеться для того елемента, для якого знайдене відношення менше. Тому у кінцевій формулі перевірки згинальних напружень використовується та ширина (шестерні b₁, або колеса b₂) та той коефіцієнт, що враховує форму зуба (Y_F1 або Y_F2), для якого ведеться розрахунок (для якого відношення менше).

Таблиця 2.10-Значення коефіцієнту К_Fβ.

Ψbd	Твердість поверхні зубів
	НВ ≤ 350					НВ > 350
	І	ІІ	ІІІ	IV	І		ІІ	ІІІ	IV
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8	1,00 1,03 1,05 1,08 1,10 1,13 1,19 1,25 1,32	1,04 1,07 1,12 1,17 1,23 1,30 1,38 1,45 1,53	1,18 1,37 1,62 - - - - - -	1,10 1,21 1,40 1,59 - - - - -	1,03 1,07 1,09 1,13 1,20 1,30 1,40 - -		1,05 1,10 1,18 1,28 1,40 1,53 - - -	1,35 1,70 - - - - - - -	1,20 1,45 1,72 - - - - - -
Примітка: Дані, що приведені у стовпчику І, відносяться до передач з симетричним розташуванням зубчатих коліс відносно опор; ІІ – до передач з несиметричним розташуванням коліс відносно до опор; ІІІ – до передач з консольним розташуванням на кулькових підшипниках, ІV – до передач з консольним розташуванням на роликових підшипниках.

Таблиця 2.11-Значення коефіцієнту К_FV.

Степінь точності	Твердість поверхні зубів, НВ	Колова швидкість v, м/с
		3	3 – 8	8 – 12,5
6	≤ 350 > 350	1/1 1/1	1,2/1 1,15/1	1,3/1,1 1,25/1
7	≤ 350 > 350	1,15/1 1,15/1	1,35/1 1,25/1	1,45/1,2 1,35/1,1
8	≤ 350 > 350	1,25/1,1 1,2/1,1	1,45/1,3 1,35/1,2	-/1,4 -/1,3
Примітка: У чисельнику вказані значення коефіцієнту КFV для прямозубих передач, у знаменнику – для косозубих.

Для виконання умови міцності дійсні згинальні напруження шестерні або колеса повинні бути менше допустимих для тої ж деталі.

Значення коефіцієнту К_Fε для коефіцієнту торцевого перекриття ε = 1,5.

Таблиця 2.12

Ступінь точності	Коефіцієнт КFε
7 8	0,83 0,92

Таблиця 2.13-Значення коефіцієнту Y_F .

zV	17	20	25	30	40	50	60	70	80	100	> 100
YF	4,28	4,09	3,9	3,8	3,7	3,66	3,62	3,61	3,61	3,6	3,6

Таблиця 2.14-Значення границі витривалості та коефіцієнту [S_F]’ .

Марка сталі	Термічна або термохімічна обробка	,	[SF]’
40, 45, 30ХГС, 40Х, 40ХН, 40Л, 45Л, 35ГЛ, 35ХГСЛ	Нормалізація, покращення	1,8 ∙ НВ	1,75
40Х, 40ХН, 40ХФА	Об’ємне гартування	500…550	1,8
40ХН, 40ХН2МА	Гартування СВЧ	700	1,75
20ХН, 20ХН2М, 12ХН2, 12ХН3А	Цементація	950	1,55

Таблиця 2.15-Значення коефіцієнту [S_F]’’.

Метод отримання заготовки	[SF]’’
Поковки та штамповки	1,0
Прокат	1,15
Литі заготовки	1,3

А також слід визначити сили в зачепленні, виконати перевірочний розрахунок передачі.