ВВЕДЕНИЕ

Техническое задание на курсовую работу

Спроектировать привод к конвейеру по схеме (рисунок. 1).

Мощность на ведомой звездочке цепной передачи и угловая скорость вращения этой звездочки ₃=2π рад/с. Срок службы привода 5 лет. . Рабочая нагрузка постоянная.

Представить расчетно-пояснительную записку с расчетом привода и чертеж одного вида редуктора на миллиметровой бумаге (формат А1, М1:1).

Пояснительную записку оформить как текстовый конструкторский документ согласно требований ГОСТ 2.101-68 на листе формата А4 с нанесенными рамками поля и основной надписи в объеме 20-25 листов.

3

Цепная передача

1

2

редуктор

муфта

электродвигатель

0 муфта

М

электродвигатель барабан

0-вал электродвигателя

1-быстроходный

2-тихоходный

3-выходной вал

Рисунок 1- Схема привода конвейера

1. РАСЧЕТ ПРИВОДА

1. 1.1. Выбор электродвигателя

   1. Мощность на выходе привода

,

где - мощность на ведомом валу (по заданию).

Потери энергии происходят в цилиндрической и ременной передачах. Согласно [1, табл.1.1] принимаем коэффициент полезного действия:

КПД ŋ_цил.п.=0,96…0,98; ŋ_{ремен.п.}=0,94…0,96.

Общий КПД действия привода:

ŋ_общ.= ŋ_цил.п* ŋ_{ремен.п}=(0,96…0,94)*(0,98…0,96)=0,90…0,94 (1.1)

Требуемая мощность электродвигателя

кВт (1.2)

Частота вращения приводного вала [1, с.25]

, (1.3)

т.к.

Выбираем рекомендуемые передаточные числа согласно [2, табл. 1.2] для цилиндрической передачи для ременной передачи

Тогда требуемая частота вращения вала электродвигателя

(1.4.)

Выбираем трехфазный асинхронный короткозамкнуты электродвигатель серии RA[1, табл. П1] по требуемой мощности и частоте вращения. Принимаем электродвигатель типа 160S6 с согласно [1, табл. 19.28].

3. 1.2. Кинематические расчеты

4. Общее передаточное число[2, с.8]

(1.5)

С другой стороны

(1.6)

Принимаем для цилиндрической передачи , тогда:

(1.7) что находится в рекомендуемых пределах.

Определение частоты вращения валов:

частота вращения вала 3

(1.8)

частота вращения вала 2

(1.9)

частота вращения вала 1

(1.10)

1. 1.3. Вращающие моменты на валах

Вращающие моменты [2, с. 9]

(1.11)

вращающий момент ведомого вала привода

Вращающий момент на валу 3

(1.12) Вращающий момент на валу 2

(1.13)

Вращающий момент на валу 1

(1.14)

Угловая скорость вала 3 (1.15)

Угловая скорость вала 2 (1.16)

Угловая скорость вала 1 (1.17)

(1.18)

Мощность на валу 3 (1.19)

Мощность на валу 2 (1.20)

Мощность на валу 1 (1.21)

Результаты расчетов сводим в таблицу 1.1.

Таблица 1.1- Кинематические и силовые параметры привода

Номер вала	Передаточное число, U	Частота вращения	Угловая скорость	Вращающий момент	Мощность
1	2,9 5,58	970,92	101,62	110	11178,2
2		174	18,21	290	5280,9
3		60	6,28	1590	9985,2

1.4. Ресурс привода

Определяем расчетную долговечность привода или, точнее, ресурс привода по формуле [9,с.67]

(1.23)

где R – ресурс привода до списания, ч

- коэффициент использования в сутки,

- коэффициент использования в году,

- срок службы привода в годах

Значения , , приняты по заданию

1.5. Типовой режим нагружения привода

Типовой режим задан как постоянный, который обозначается 0 , [2, табл. 2.1].

1. РАСЧЕТ ПЕРЕДАЧ НА ЭВМ.

Расчет цилиндрической передачи выполняем на ЭВМ. Используем пакет прикладных программ ПДМ.

В таблице 2.1. представлены исходные данные для расчета зубчатого цилиндрического одноступенчатого передаточного механизма. В таблице 2.2. представлены варианты его расчета. Вариант 4 был выбран по критериям минимальной массы и межосевого расстояния.

В таблице 2.3. представлены результаты расчета параметров цилиндрической передачи.

Таблица 2.1

МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДАТОЧНЫЕ РАСЧЕТ ПРОЕКТНЫЙ

Зубчатые цилиндрические одноступенчатые

внешнего зацепления косозубые

═══════════════════════ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ═══════════════════════════════

Вращающий момент на тихоходном валу, Н.м . 1590.0

Частота вращения тихоходного вала, об/мин . 60.0

Ресурс, час . . . . . . . . . . . . . 9200.

Режим нагружения . . . . . . . . . . . . . 0.

Передаточное отношение механизма . . . . . 5.58

Коэффициент ширины венца . . . . . . . . . .000 ВАРЬИРУЕТСЯ

Степень точности . . . . . . . . . . . . . 8.

Коэффициент запаса по изгибной прочности . . 1.75

Твердость поверхности зубьев Шестерни, HRCэ 28.5

Колеса, HRCэ 24.8

Миним.допустимое число зубьев Шестерни . . . 15.

Угол наклона зубьев, град . . . . . . . . . .000

Таблица 2.2

МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДАТОЧНЫЕ РАСЧЕТ ПРОЕКТНЫЙ

Зубчатые цилиндрические одноступенчатые

внешнего зацепления косозубые

ПАРАМЕТРЫ ДЛЯ ВЫБОРА ВАРИАНТА

══╤═════════════╤═══════╤═══════╤═════════════════╤══════════════════╤═══════

В│ Твердости │ Коэф. │ Меж- │ Диаметры впадин │ Массы, │ Окруж-

а│ HRCэ │ ширины│осевое │ мм │ кг │ ная

р├──────┬──────┤ венца │расст. ├────────┬────────┼─────────┬────────┤ сила,

│Шестер│Колесо│ │ мм │Шестерня│ Колесо │механизм │ колеса │ Н

──┴──────┴──────┴───────┴───────┴────────┴────────┴─────────┴────────┴───────

1 28.5 24.8 .100 380.00 103.47 634.03 185.4 56.0 4928.

2 28.5 24.8 .150 340.00 93.03 566.97 178.7 60.3 5512.

3 28.5 24.8 .315 280.00 76.31 466.19 177.6 71.0 6696.

4 28.5 24.8 .400 250.00 67.24 412.76 164.3 64.4 7522.

Таблица 2.3

МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДАТОЧНЫЕ РАСЧЕТ ПРОЕКТНЫЙ

Зубчатые цилиндрические одноступенчатые

внешнего зацепления косозубые Вариант 4

═══════════════════════ РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ══════════════════════════════

Характеристика механизма

Передаточное отношение механизма . . . . . . . . . . . . . 5.474

Вращающий момент на Быстроходном валу, Н.м . . . . . . . . 296.4

Тихоходном валу, Н.м . . . . . . . . 1590.0

Частота вращения Быстроходного вала, об/мин . . . . . . . . 328.4

Тихоходного вала, об/мин . . . . . . . . 60.000

Масса Механизма, кг . . . . . . . . . . . . . . . . . 164.

Колес, кг . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.4

Степень точности . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.

Коэффициент ширины венца . . . . . . . . . . . . . . . . . .400

Межосевое расстояние, мм . . . . . . . . . . . . . . . . . 250.000

Угол зацепления, град . . . . . . . . . . . . . . . . . 20.299

Угол наклона зубьев, град . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.263

Модуль зацепления (нормальный), мм . . . . . . . . . . . 4.000

Силы в зацеплении, Н:

Окружная (суммарная для шеврона) . . . . . . . . . . . 7522.

Радиальная (суммарная для шеврона) . . . . . . . . . . . 2782.

Осевая . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1362.

Контактные напряжения, МПа:

при номинальной нагрузке:

расчетные . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446.8

допускаемые . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446.0

при максимальной нагрузке:

расчетные . . . . . . . . . . . . . . . . . . 662.7

допускаемые . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1652.0

──────────────────────────────────────────────────────┬──────────┬───────────

Параметры зубчатого Колеса │ Шестерня │ Колесо

──────────────────────────────────────────────────────┴──────────┴───────────

Число зубьев . . . . . . . . . . . . . . . . 19. 104.

Коэффициент смещения исходного контура . . . . . .000 .000

Диаметры, мм:

Делительный . . . . . . . . . . . . . . . . 77.236 422.764

Начальный . . . . . . . . . . . . . . . . 77.236 422.764

Вершин . . . . . . . . . . . . . . . . 85.236 430.764

Впадин . . . . . . . . . . . . . . . . 67.236 412.764

Ширина зубчатого венца, мм . . . . . . . 110.0 100.0

Твердость поверхности зубьев, HRCэ . . . . . . . 28.5 24.8

Напряжения изгиба, МПа:

при номинальной нагрузке:

расчетные . . . . . . . . . . . . . . 82.5 79.9

допускаемые . . . . . . . . . . . . . . 265.3 221.2

при максимальной нагрузке:

расчетные . . . . . . . . . . . . . . 181.4 175.9

допускаемые . . . . . . . . . . . . . . 1016.7 847.9

──────────────────────────────────────────────────────────────────────────

Дополнительные условия:

Твердости сердцевины рекомендуемые, HRCэ:

при закалке т.в.ч. 25...35

при цементации и нитроцементации 30...45

при азотировании 24...40

═════════════════════════════════════════════════════════════════════════

Геометрические параметры цилиндрической передачи

Рассмотрим параметры, приведенные на рисунке:

диаметр шестерни вершин

делительный размер шестерни

диаметр впадин шестерни колес

ширина зубчатого венца колеса

ширина зубчатого венца шестерни

диаметр впадин зубьев колеса

межосевое расстояние

делительный диаметр колеса

диаметр вершин зубьев колеса

3. ЭСКИЗНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕДУКТОРА

3.1. Проектный расчет валов. Выбор муфты. Расстояние между деталями.

Диаметр различных участков валов выберем согласно [2, с.24]

Быстроходный вал.

Выходной участок вала

d ≥ (7…8)* (7…8)* =44,34…49,96 мм (3.1)

Примем d=45 мм

Диаметр вала под манжетку примем согласно стандартного размера манжет.

d ≥d+2

=4

r=3

Диаметр вала под подшипники

Примем мм

Тихоходный вал.

Выходной участок вала

d ≥ (5…6)* (5…6)* =58,35…70,02 (3.2)

Примем d=60 мм

Диаметр вала под манжетку примем согласно стандартного размера манжет.

Диаметр вала под подшипники

мм

Примем мм

d ≥d+2

=4,6

r=3,5

, принимаем

Линейные размеры между деталями редуктора примем конструктивно согласно эскизного прочерчивания на миллиметровой бумаге.

Зазор между шестерней и стенкой редуктора, а также между колесом и боко­выми стенками редуктора [2, с. 45]

a=3+

a=3+

Здесь L - расстояние между внешними поверхностями передач, мм;

3.2. Предварительный выбор типов подшипников и схем их установки

Согласно указаниям [2, с. 47] для опор быстроходного и тихоходного валов принимаем предварительно радиальные шариковые подшипники средней серии по ГОСТ 8338-75 [1, с. 541].

Согласно рекомендациям [2, с. 48] с учетом расстояний между опорами и действующих осевых и радиальных сил принимаем следующие схемы установки подшипников: для опор быстроходного вала одна опора - плавающая, а другая - фиксирующая, для опор тихоходного вала - враспор.

3.3. Эскизная компоновка редуктора.

Эскизную компоновку выполняем на миллиметровой бумаге в масштабе 1:2. Эскиз вычерчиваем в двух проекциях. На первом этапе компоновки определяем точные размеры между подшипниками и усилиями (действующими на валы), которые необходимы для дальнейшего расчета подшипников. Эскизную компоновку выполняем по методике[1, с. 304].

4. КОНСТРУИРОВАНИЕ РЕДУКТОРА

4.1. Расчет шпоночных соединений на быстроходном и тихоходном валах.

Для передачи вращающих моментов с полумуфты на быстроходный вал редуктора, с колеса на тихоходный вал и с тихоходного вала на звездочку применим шпоночные соединения.

Для выходного конца быстроходного вала по известному диаметру d=45 мм по [1, табл. 7.7] принимаем призматическую шпонку со скругленными концами размерами сечения: b = 14 мм, h = 9 мм. Глубина паза в валу t₁ =5мм. Длина шпонки l=l_ст-6 мм = 56 мм. Принимаем стандартную длину шпонки [1, табл. 7.7]. Расчетная длина шпонки l_р =l-b = 56-14=42 мм.

Проверяем шпонку на смятие [1, с. 252], принимая при стальной ступице допускаемое напряжение смятия [ ]= 140 МПа:

σ= 80МПа , (4.1)

то есть прочность шпоночного соединения обеспечена.

Для тихоходного вала (цилиндрического колеса) под колесом по известному диаметру d_K= 80 мм принимаем призматическую шпонку со скругленными концами размерами

d=80 мм

b=20 мм

h=16 мм

фаска 0,4...0,6 мм

мм

мм

l = 80-6 = 74 мм

l_р =l-b = 74-22 =52 мм

Проверяем шпонку на смятие [1, с. 252], принимая при стальной ступице допускаемое напряжение смятия [ ]= 140 МПа:

σ= =116,91МПа, (4.2)

для стальной ступицы колеса [1, с. 252].

Для выходного конца тихоходного вала по известному диаметру d= 60 мм принимаем призматическую шпонку со скругленными концами, размерами сечения: b = 18 мм, h =11 мм. Глубина паза в валу t₁ = 7 мм.. Длина шпонки l = 110 мм . Расчет производим аналогично.

Проверяем шпонку на смятие [1, с. 252]:

σ= 139 МПа, (4.3)

то есть прочность шпоночного соединения обеспечена.

4.2. Подбор посадок основных деталей.

Для лучшей работы шпоночного соединения устанавливаем колесо на вал с натягом. Принимаем по рекомендации [3, табл. 10.13] посадку цилиндрического колеса на вал диаметром 60 мм Н7/r6.

Посадку венца цилиндрического колеса на центр принимаем также по рекомендациям [3, табл. 10.13] для нереверсивной передачи Н7/р6. Для надежности работы соединения в стык центра и венца вворачиваем три винта с последующим срезанием головок [1, с. 263].

Посадки других деталей принимаем также по указанным рекомендациям.