Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Лист

КП. 150.411. ЗО. 08.14. ПЗ

Введение

Создание машин, отвечающих требованиям народного хозяйства, должно предусматривать их наибольший эффект и высокие тактико-технические и эксплуатационные показатели.

Основные требования, предъявляемые к создаваемой машине: высокая производительность, надежность, технологичность, ремонтопригодность, минимальные габариты и масса, удобство эксплуатации, экономичность, техническая эстетика. Все эти требования учитывают в процессе проектирования и конструирования.

Проектирование – это разработка общей конструкции изделия.

Конструирование – это детальная дальнейшая разработка всех вопросов, связанных с воплощением принципиальной схемы в реальную конструкцию.

Проект – это техническая документация, полученная в результате проектирования и конструктирования.

Курсовой проект по деталям машин является первой конструкторской работы студента, выполненной на основе знаний общеобразовательных, общетехнических и общеспециальных дисциплин. Здесь есть все: и анализ назначения, и условия работы проектируемых деталей; и наиболее рациональные конструктивные решения с учетом технологических, монтажных, эксплуатационных и экономических требований; и кинематические расчеты; и определение сил, действующих на детали и узлы; расчеты конструкций на прочность; выбор материалов; процесс сборки и разборки конструкций и многое другое.

Таким образом, достигаются основные цели данного проекта:

Овладеть техникой разработки конструкторских документов на различных стадиях проектирования;

получить навыки самостоятельного решения инженерно-технических задач и умения анализировать полученные результаты;

научиться работать со стандартными, различной инженерной, учебной и справочной литературой (каталогами, атласами, классификаторами ЕСКД)

В результате приобретенные навыки и опыт проектирования машин и механизмов общего назначения станут базой для выполнения курсовых проектов по специальным дисциплинам и дипломного проекта.

1. Общая часть

1. Разработка кинематической схемы агрегата, его назначение, принцип действия.

1 - двигатель

2 - передача поликлиновым ремнем;

3 – цилиндрический редуктор;

4 – упругая втулочно-пальцевая муфта;

5 – галтовочный барабан;

I, II, III, IV – валы, соответственно – двигатель быстроходный и тихоходный редуктора рабочей машины.

Рисунок 1-Кинематическая схема

Принцип действия:

От электродвигателя через вал вращение передается на открытую передачу поликлиновым ремнем, а от нее через вал на закрытый цилиндрический редуктор одноступенчатый.

От него через вал на упругую втулочно-пальцевую муфту, от которой движение передается на галтовочный барабан.

2. Условия эксплуатации

Срок службы приводного устройства

Определяем ресурс привода L_h, ч:

L_h = 365L_rt_cL_c, (1)

где L_r – срок службы привода, лет;

t_c – продолжительность смены, ч;

L_c - число смен

L_h= 365· 5 8 ·2 = 29200 ч

Принимаем время простоя машинного агрегата 15 % ресурса. Тогда:

L_h = 29200 · 0,85 = 24820 ч

Рабочий ресурс привода принимаем, L_h = 25· 10³ ч

Таблица 1 – Эксплуатационные характеристики машинного агрегата

Место установки	Lr, лет	Lc, число смен	tc,ч	Lh, ч	Характер нагрузки	Режим работы
Механический	4	2	8	25· 103	реверсивный	спокойная

2 Расчётная часть

2.1 Выбор двигателя. Кинематический расчет привода

Определяем требуемую мощность рабочей машины Р_рм, кВт:

Р_рм = F ∙v, (2)

где F – тяговая сила, кН;

V- линейная скорость, м/с

Р_рм = 0.9·3 = 2.7 кВт,

Определяем общий коэффициент полезного действия (КПД) привода.

η = η_зп ∙ η_оп ∙ η_м ∙ η²_пк ∙ η_{пс, (3)}

где η_зп – коэффициент полезного действия закрытой передачи, η_зп = 0,96;

η_оп – коэффициент полезного действия открытой передачи , η_оп = 0,96;

η_м - коэффициент полезного действия муфты, η_м = 0,98 ;

η_пк – коэффициент полезного действия подшипников качения, η = 0,99;

η_пс - коэффициент полезного действия подшипников скольжения, η_пс = 0,98

η = 0,96 ∙ 0,96 ∙ 0,98 ∙ 0,99² ∙ 0,98 = 0,867

Определяем требуемую мощность двигателя Р_дв ,кВт

Р_дв=Р_рм/η, (4)

где Р_рм – мощность рабочей машины, кВт;

η – коэффициент полезного действия привода

Рдв=2.7 / 0,867=3.11кВт

Определяем номинальную мощность двигателя Р_ном, кВт:

Условие Р_ном ≥ Р_дв, то Р_ном =4 кВт

Выбираем двигатель серии 4А с номинальной мощностью Р_ном=4кВт

Таблица 2 – Характеристика двигателя

Тип двигателя	Номинальная мощность	Частота вращения, об/мин
		синхронная	При номинальном режиме nном
4АМ100S2У3	4	750	720
4AM112MB6У3	4	1000	950
4АМ100L4У3	4	1500	1430
4АМ100S2У3	4	3000	2880

Определяем частоту вращения приводного вала рабочей машины, n_ном, об/мин. Для ленточных конверторов, грузоподъемных и прочих машин:

υ = , (5)

отсюда:

n_рм = , (6)

где v- скорость тягового органа, м/с;

D – диаметр барабана, мм

n_рм = = 63,69 об/мин

Определяем передаточное число привода для всех приемлемых вариантов типа двигателей при заданной номинальной мощности Р_ном, кВт:

u_{1= , (7)}

u₁= = 11,30

u₂= ,

u₂ = =14,91

u₃= ,

u₃ = = 22,45

u₄= ,

u₄ = = 45,21

Оставляем передаточное число редуктора u_зп постоянным, изменяя

передаточное число открытой передачи:

u_on1= , (8)

u_on1= =2,825

u_on2= ,

u_{on2 = =} 3,727,

u_{on3 = ,}

u_{on3 = =} 5,612,

u_{on4 = ,}

u_{on4 = =} 11,3

Оставляем передаточное число открытой передачи u_onпостоянным, изменяя передаточное число открытой передачи, u_зn:

u_зn1= , (9)

u_зn1 = ₌ 4,

u_зn2 = ,

u_зn2= = 5,28,

u_зn3= ,

u_зn3= =7,96

u_зn4 = ,

u_зn4 = = 16,03

Таблица 3 – Передаточные числа

Передаточные числа	варианты
	1	2	3	4
Привода, u	11,30	14,91	22,45	45,21
Зубчатой передачи, uon	2,82	3,72	5,61	11,30
Червячного редуктора, uзn	4	4	4	4

К₂ = ,

К₂ = = 1,14,

К₃ = ,

К₃ = = 1,22,

Тогда при u_зn1 =4

u_зn2 = u_зn1∙ К₂

u_зn2 =4 ·1,14 = 4,56

u_зn3 = u_зn2 ∙ К₃

u_зn3 =5,28· 1,22 = 6,44

u_оn2 = u_оn1∙ К₂

u_оn2 =2,82 ·1,14 = 3,21

u_оn3 = u_оn2 ∙К₃

u_оn3 =3,72· 1,22 = 4,53

Из рассмотренных четырёх вариантов предпочтительнее первый вариант

u_оn = 2,82

n _нам = 720 об/мин

Определяем максимально допустимое отклонение частоты вращения приводного вала рабочей машины ∆n_рм, об/мин.

, (10)

где δ – допускаемое отклонение скорости приводного вала рабочей машины, %

∆n_рм = = 1,92 об/мин

Определяем допускаемую частоту вращения приводного вала рабочей машины с учетом отклонения

= n _{рм ±} ∆n_рм,

= 64+1,92 = 65,92,

=64-1,92 = 62,08,

Определяем фактическое передаточное число привода И_ф:

И_ф = n_ном /

И_ф = 720/65,92 =10,92

Уточняем передаточные числа закрытой и открытой передач в соответствии с выбранным вариантом разбивки передаточного числа привода:

И_оп = И_ф/И_зп

И_оп = 10,92/4 = 2,82

Определяем силовые кинематические параметры привода

последовательность соединения элементов по схеме:

дв → оп → зп → м → рм

Определяем мощность двигателя Р_дв, кВт:

Р_дв = Р, (11)

Р_дв = 3,11 кВт

Определяем мощность двигателя на быстроходном валу Р₁, кВт:

Р₁ = Р_дв ∙ η_м∙ η_пк, (12)

Р₁ = 3,11∙ 0,96∙ 0,99 = 2,95 кВт

Определяем мощность на тихоходном валу Р₂, кВт:

Р₂ = Р₁ ∙ η_зп ∙ η_пк, (13)

Р₂ = 2,95∙ 0,96∙ 0,99 = 2,80 кВт

Определяем мощность рабочей машины Р_рм, кВт:

Р_рм = Р₂ ∙ η_оп ∙ η_пс, (14)

Р_рм = 2,80∙ 0,98∙ 0,99 = 2,68 кВт

Определяем частоту вращения двигателя n_ном , об/мин:

n_ном = n, (15)

n_ном= 720 об/мин

Определяем частоту вращения на быстроходном валу n₁, об/мин:

n₁ = n₁ / u_зп, (16)

n₁ = 720/2,82 = 254,86 об/мин

Определяем частоту вращения на тихоходном валу n₂, об/мин:

n₂ = n₁ / u_зп, (17)

n₂ = 254,86/4 = 63,71 об/мин

Определяем частоту вращения рабочей машины , n_рм = n₂, об/мин:

n_рм = n_{2, (18)}

n_рм = 63,71 об/мин

Определяем угловую скорость двигателя ω_ном, с^-1:

ω_ном = π∙n_ном./ 30, (19)

ω_ном = 3,14 ∙720/30 = 75,36 с^-1

Определяем угловую скорость быстроходного вала ω₁, с^-1:

ω₁ = ω_ном/u_оп, (20)

ω₁ = 75,36/2,82 = 26,72 с^-1

Определяем угловую скорость тихоходного вала ω₂, с^-1:

ω₂ = ω₁/u_зп, (21)

ω₂ = 26,72/4 = 6,68с^-1

Определяем угловую скорость рабочей машины ω_рм, с^-1:

ω_рм = ω₂, (22)

ω_рм = 6,68 с^-1,

Определяем вращающий момент двигателя Т_дв, Н·м:

Т_дв = Р_дв∙ 10³/ ω_ном, (23)

Т_дв = 3,11· 10³ / 75,36 = 41,26 Н·м

Определяем вращающий момент на быстроходном валу Т₁,Н·м:

Т₁ = Т_дв ∙ u_оп ∙ η_зп ∙ η_пк, (24)

Т₁ = 41,26 ∙2,82∙ 0,96∙ 0,99 = 110,58 Н·м

Определяем вращающий момент на тихоходном валу Т₂, Н·м:

Т₂ = Т₁ ∙ u_зп ∙ η_зп ∙ η_{пк, (25)}

Т₂ = 110,58∙ 4∙ 0,96∙ 0,99 = 420,38 Н·м

Определяем вращающий момент рабочей машины Т_рм, Н·м:

Т_рм = Т₂ ∙ η_оп ∙ η_пс, (26)

Т_рм = 420,38∙0,98∙ 0,98 = 403,73 Н

Таблица 4 – Силовые и кинематические параметры привода

Тип двигателя 4АМ100S2УЗ Рном = 4 кВт; nном = 720 об/мин
параметр	Передача		параметр	вал
	закрытая	открытая		двигателя	редуктора		Привода рабочей машины
					б	т
Передаточное число, u	4,00	2,82	Мощность Р, кВт	3,11	2,95	2,80	2,68
			Угловатая скорость ω, с-1	75,36	26,72	6,68	6,68
КПД, η	0,96	0,97	Частота вращения n, об/мин	720	254,86	63,71	63,71
			Вращающий момент Т,Н·м	41,26	110,58	420,38	403,73