28

Министерство сельского хозяйства

Российской федерации

ФГОУ ВПО

РязанскИЙ Государственный АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени П. А. Костычева

Кафедра теоретической и прикладной механики

горина т.в., БАТАЛОВА Т.А.

Детали машин

и основы конструирования

Расчет привода с цилиндрическим редуктором

Методическое пособие к выполнению расчетно-графической работы

Рязань 2010

УДК 621.81

ДЕТАЛИ МАШИН И ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ. Расчет привода с цилиндрическим редуктором/ФГОУ ВПО Ряз. государственный агротехнологический ун-т. им. П.А. Костычева

Составители: ст. пр. Т. В. Горина, асс. Т.А. Баталова, Рязань 2010, 28 с.

Содержит примеры расчетов цилиндрических прямозубой, косозубой и ременной передач, наиболее часто встречающихся при проведении практических и лабораторных работ, а также выполнении курсовых проектов.

Предназначено для студентов специальности 110301.65 «Механизация сельского хозяйства».

Ил. 2. Библиогр.: 3 назв.

Одобрено на заседании кафедры теоретической и прикладной механики ФГОУ ВПО РГАТУ 2.03.2010 г. (Протокол № 8)

Зав. кафедрой Борычев С.Н.

Печатается по решению методического совета инженерного факультета ФГОУ ВПО РГАТУ (Протокол №9)

«24» марта 2010 г.

Председатель Кипарисов Н.Г.

Рецензент: кафедра технической эксплуатации транспорта РГАТУ (зав. кафедрой д.т.н., профессор Успенский И.А., доцент, к.т.н. Кокорев Г.Д.)

Введение

Методическое пособие содержит примеры заданий и выполнения расчетно-графических работ (РГР) по курсу «Детали машин и основы конструирования». Подробно рассмотрена последовательность расчета приводов с одноступенчатыми прямозубым и косозубым цилиндрическими редукторами и ременной передачей. Указаны отличия в расчете, связанные с применением в приводе упругой муфты.

Расчет привода заканчивается проверкой на контактную и изгибную прочность, проводится эскизное проектирование редуктора и выполняется его эскизный проект.

Особенностью представленного методического пособия является возможность использования обширного справочного материала, приведенного в [1.1], что сокращает время поиска информации для студентов и улучшает качество расчетно-графической работы.

Задание

Рассчитать кинематические и силовые параметры привода, заданного схемой а) или б); подобрать электродвигатель, рассчитать цилиндрические колеса в одноступенчатом редукторе, проверить передачу на контактную и изгибную прочность. Мощность и угловая скорость на выходном валу соответственно равны Р₂ и ₂ (исходные данные выдаются преподавателем).

Для изготовления колес выбрать сталь 40Х с допускаемым контактным напряжением [_H] = 509 МПа; допускаемые изгибные напряжения: для шестерни [_F1] = 278 МПа, для колеса [_F2] = 252 МПа.

Режим нагрузки спокойный, постоянный. Расчет передач сопроводить эскизом зацепления, выполненным на миллиметровой бумаге в масштабе 1:1 (1:2); на эскизе проставить все основные размеры.

Рисунок 1. – Примеры заданий к РГР

В пояснительной записке к РГР привести расчеты по следующим разделам:

• кинематический расчет (выбор электродвигателя, определение передаточного числа привода и редуктора; определение основных кинематических и силовых параметров привода);

• расчет клиноременной передачи;

• расчет геометрических и силовых параметров цилиндрической передачи (межосевое расстояние, ширина колес, число зубьев колес, угол наклона зубьев (для косозубого зацепления), модуль зацепления, диаметры колес; усилия в зацеплении;

• проверочный расчет передачи на контактную и изгибную прочность;

• эскизное проектирование передачи.

1 Пример расчета привода с одноступенчатым цилиндрическим прямозубым редуктором с клиноременной передачей Исходные данные:

снимаемая мощность, кВт Р₂ = 7,5;

угловая скорость выходного вала,с^-1 ₂ = 18,3.

Типы передач: клиноременная;

редуктор: - цилиндрический прямозубый.

1.1 Выбор электродвигателя и определение передаточного числа привода

Электродвигатель (ЭД) подбираем по двум параметрам: требуемой мощности и частоте вращения. Требуемая мощность ЭД

,

где η₀ - общий коэффициент полезного действия (КПД) привода:

η₀ = η_крп · η_цил · η³_пк ;

η_крп, η_цил, η_пк – КПД соответственно клиноременной передачи, цилиндрической передачи, пары подшипников качения.

Согласно [1.1], табл. 1.1 η_крп = 0,94…0,96; η_цил = 0,96…0,98; η_пк= 0,99. Принимаем η_крп = 0,95; η_цил = 0,97. Тогда

η₀ = 0,95 · 0,97 · 0,99² = 0,9.

Р_тр= 7,5 / 0,9 = 8,3 кВт.

Частота вращения выходного вала редуктора

n₂ =30 ·₂  = 30·18,3  = 175об мин .

Требуемая частота вращения ЭД

n_тp = n₂ · U_крп · U_цил,

где U_крп  передаточное число клиноременной передачи,

U_цил  передаточное число цилиндрической передачи.

Согласно [1.1], c.4. табл. 1.3 рекомендуется принять

U_крп = 2…4, U_цил = 2…6,3.

Тогда n_тp = 175 · (2...4) · (2...6,3) = 700…4410 об/мин. Выбираем электродвигатель общепромышленной серии 4А. При выборе учитываем следующие требования и рекомендации.

Во-первых, значение номинальной мощности ЭД Р_дв, указанное в таблице (каталоге), должно быть большей, но ближайшей к требуемой: Р_дв ≥ Р_тр. В то же время согласно [1.1] допускается перегрузка ЭД до 8%.

Во-вторых, не рекомендуется выбор ЭД с синхронной частотой вращения 750 мин^-1 из-за большой металлоемкости, а двигатели с синхронной частотой вращения 3000 мин^-1 имеют низкий рабочий ресурс. Кроме того, при выборе высокоскоростного ЭД получается большее передаточное число привода.

В-третьих, рекомендуется выбирать ЭД с меньшим числом в обозначении (примеры обозначений: 90L, 100S, 112М) для уменьшения массы, размеров и стоимости двигателя. При одинаковом числе в обозначении предпочтение необходимо отдать ЭД с меньшей частотой вращения вала, что позволит уменьшить размеры передач.

Исходя из вышеперечисленных требований и рекомендаций, можно выбрать два ЭД ([1.1], табл. 1.5):

1. 4A160S6, у которого P_дв = 11 кВт, n_дв = 975 об/мин;

2. 4A132М4, у которого P_дв = 11 кВт, n_дв = 1460 об/мин.