Курсовая

Курсовая на тему Привод рабочей машины

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-07-02

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 25.12.2024


привод рабочей машины

Пояснительная записка и расчеты

к курсовому проекту

по дисциплине „Детали машин и механизмов”

прм–6900.04.400.000.000 пз

2008

Содержание

1 Кинематический и энергетический расчет привода

2 Расчет передач

2.1 Расчет клиноременной передачи

2.2 Расчет червячной передачи

2.3 Расчет цепной передачи

3 Конструирование и определение размеров зубчатых колес и элементов корпуса редуктора

3.1 Конструирование червяка и червячного колеса

3.2 Конструирование элементов корпуса редуктора

4 Проектирование и расчет валов

4.1 Ориентировочный расчет валов

4.2 Проверочный расчет валов

5 Расчет шпоночных соединений.

6 Выбор подшипников.

7 Описание системы смазки.

8 Литература

Исходные данные

Тяговое усилие на барабане Ft = 6900 Н

Окружная скорость барабана V = 0,4 м/с

Диаметр барабана D = 400 мм

Режим работы 0

Суммарное время работы 20000 часов

1 – электродвигатель

2 – ременная передача

3 – червячный редуктор

4 – цепная передача

5 – барабан

1. Кинематический и энергетический расчет привода

Мощность привода:

,

где h – КПД привода:

h = h рем ×h черв ×h цеп ×h подш,

где h рем = 0,96 – КПД ременной передачи,

h черв = 0,8 – КПД червячной передачи,

h цеп = 0,95 – КПД цепной передачи,

.

Предварительная мощность привода:

кВт.

Частота вращения барабана:

,

мин–1.

Приближенное передаточное отношение привода:

u/= uр ×uцеп × uрем,

где up – передаточное отношение редуктора, принимаем up = 20,

uцеп – передаточное отношение цепной передачи, uцеп = 2,

uрем – передаточное отношение клиноременной передачи, uрем = 2.

.

Предварительная частота вращения двигателя:

,

мин–1.

По таблице выбираем двигатель серии А4 тип А4 100S2У3/1435, мощность P = 4,0 кВт, частота вращения 2880 мин–1.

Действительное передаточное отношение:

,

.

Действительное передаточное отношение цепной передачи при up=20 и upem=2:

,

.

Мощности на валах:

кВт,

кВт,

кВт,

кВт.

Частота вращения валов:

мин–1,

мин–1,

мин–1,

мин–1.

Крутящий момент на валу электродвигателя:

,

где w д –угловая скорость двигателя:

,

с–1,

Н×м.

Крутящие моменты на валах:

Н×м,

Н×м,

Н×м,

Н×м.

Вал

P, кВт

n, мин–1

T,кН·м

u

h

I

3,8

2880

12,6

2

20

3,7

0,96

0,8

0,95

II

3,65

1440

24,2



III

2,9

72

387,3



IV

2,8

19,1

1391,36



2. Расчет передач

2.1 Расчет клиноременной передачи

Исходные данные:

мощность на входном валу P= 3,8кВт,

частота вращения входного вала n= 2880 мин –1,

передаточное отношение u = 2,

Тип ремня – А (назначаем по графику рис.12.23 [1]).

По графику рис. 12.25 [1] назначаем диаметр меньшего шкива d1 = 100 мм , при этом номинальная мощность, передаваемая одним ремнем кВт.

Диаметр большего шкива:

мм.

Принимаем значение межосевого расстояния при u = 2:

мм.

Длина ремня:

мм.

По стандарту принимаем мм.

Уточненное межосевое расстояние:

мм

Угол обхвата:

.

Проверяем условия:

,

где h – высота поперечного сечения ремня (для типа А h = 8 мм)

600 мм £ 259,7 мм £ 173 мм.

Мощность, передаваемая одним ремнем в условиях эксплуатации:

,

где – коэффициент угла обхвата,

– коэффициент длины ремня,

– коэффициент передаточного отношения,

– коэффициент режима нагрузки (односменная, постоянная)

Н.

Число ремней:

,

где – коэффициент числа ремней,

.

Принимаем 3 ремня.

Предварительное натяжение одного ремня:

,

где окружная скорость ремня:

м/с

дополнительное натяжение при периодическом подтягивании ремня , так как v < 20 м/с (автоматическое натяжение).

Н

Сила, действующая на вал:

,

где b – угол между ветвями ремня:

Н.

Ресурс наработки ремней:

,

где K1 =1 – коэффициент режима нагрузки (умеренные колебания),

K2 =1 – коэффициент климатических условий (центральные зоны)

Tcp = 20000 ч – ресурс наработки при среднем режиме нагрузки

часов.

2.2 Расчет червячной передачи

Исходные данные:

Мощность на входном валу P= PII= 3,65 кВт,

частота вращения входного вала n= nII= 1440 мин –1,

передаточное отношение u = 20.

Число заходов червяка при u = 20 z1 = 2

Число зубьев колеса:

Приближенная скорость скольжения

м/с.

Выбор материалов:

материал червяка – сталь 40Х, закалка до 54HRC, витки шлифованные и полированные,

материал колеса – бронза БрАЖ9, sT = 200 МПа, sB = 400 МПа.

Допускаемые контактные напряжения:

.

МПа.

Допускаемые напряжения изгиба:

,

МПа.

Стандартное значение коэффициента диаметра червяка:

,

q = 8.

Приведенные модуль упругости:

,

где E1 = 2,1×105 МПа – модуль упругости червяка (сталь),

E2 = 0,9×105 МПа – модуль упругости червячного колеса (бронза).

МПа.

Межосевое расстояние:

,

мм.

По стандарту принимаем aw = 146 мм.

Модуль передачи:

,

мм.

По стандарту принимаем m = 6,3 мм.

Коэффициент смещения:

,

.

Условие не соблюдается, изменим число зубьев колеса z2 = 39. При этом действительное передаточное отношение , а коэффициент смещения

.

Делительные диаметры:

червяка

,

мм,

червячного колеса

,

мм.

Угол подъема винтовой линии:

,

.

Окружная скорость червяка:

,

м/с.

Скорость скольжения:

,

м/с.

Так как разница между ориентировочной и действительной скоростью скольжения незначительна, выбранный материал колеса сохраняем.

Угол обхвата червяка колесом d=500 = 0,8727 рад.

Коэффициент, учитывающий уменьшение длины контактной линии x =0,75.

Торцевой коэффициент перекрытия в средней плоскости червячного колеса:

,

.

Коэффициент динамической нагрузки = 1,2 (приVs > 3 м/с)

Коэффициент концентрации нагрузки = 1 .

Коэффициент расчетной нагрузки:

,

.

Контактные напряжения:

,

МПа.

Так как sH = 178,5 МПа < [sH] = 182 МПа, следовательно контактная прочность достаточна.

Окружная сила на колесе:

,

Н.

Осевая сила на колесе

,

Н.

Радиальная сила

Нормальный модуль:

,

мм.

Ширина колеса при z1 = 2:

,

мм.

Число зубьев эквивалентного колеса:

,

.

Коэффициент формы зуба Y=1,5.

Напряжения изгиба:

,

МПа.

Так как sF = 17,1 МПа < [sF] = 82 МПа, следовательно изгибная прочность достаточна.

Диаметр вершин червяка:

,

мм.

Диаметр впадин червяка:

,

мм.

Длина нарезанной части червяка при X = 0,4:

,

мм.

Для шлифованного червяка при m = 6,3мм < 10 мм увеличиваем b1 на 25 мм.

b1= 90 ммм.

Диаметр вершин колеса:

,

мм.

Диаметр впадин колеса:

,

мм.

Наружный диаметр колеса при z1 = 2:

,

= 260 мм.

Степень точности 8 (среднескоростная передача).

2.3 Расчет цепной передачи

Исходные данные:

мощность на входном валу P= PIII= 2,9 кВт,

частота вращения входного вала n= nIII= 72 мин –1,

передаточное отношение u = 3,7,

линия центров передачи находится под углом 300 к горизонту, передача открытая, работает в пыльном помещении в одну смену, регулируется передвижением оси малой звездочки, цепь роликовая.

Назначаем число зубьев ведущей звездочки z1=25,

число зубьев ведомой звездочки


.

Назначаем межосевое расстояние

Расчетная мощность

,

где Kэ – коэффициент эксплуатации:

,

где Kд » 1– коэффициент динамической нагрузки(нагрузка близкая к равномерной),

Kа = 1 – коэффициент межосевого расстояния или длины цепи,

Kн = 1– коэффициент наклона цепи к горизонту (до 600),

Kрег =1 – коэффициент способа регулировки натяжения цепи (одной из звездочек),

Kс =1,3 – коэффициент смазки и загрязнения передачи (запыленное помещение),

Kреж =1 – коэффициент режима или продолжительности работы в течение суток (односменный).

.

Kz – коэффициент числа зубьев,

,

,

Kn – коэффициент частоты вращения,

,

.

кВт.

По ГОСТ 13568–75* для принятых мин-1 и кВт назначаем роликовую однорядную цепь ПР–25,4–56700 с шагом мм.

При этом мм, мм (по рекомендациям [1], стр.284).

Скорость цепи:

,

м/с.

По таблице 13.3 [1] назначаем густую внутришарнирную смазку с удовлетворительным качеством смазки.

Число звеньев цепи (длина цепи в шагах):

,

Округляем до целого числа .

Уточненное межосевое расстояние:

Так как передача лучше работает при небольшом провисании холостой ветви цепи рекомендуют уменьшать межосевое расстояние на 4,4мм. Окончательно назначаем a =1352 мм.

Диаметры звездочек:

,

мм,

мм,

Окружная сила:

,

Н

Натяжение от центробежных сил:

,

где q – масса единицы длины цепи по каталогу, q=1,9 кг/м.

Н

Сила предварительного натяжения от массы цепи:

,

где Kf – коэффициент провисания, при горизонтальном положении K= 6,

a – длина свободной ветки цепи, приближенно равная межосевому расстоянию.

Н.

Обе силы Fv и F0 малы по сравнению с Ft, что оправдывает принятые ранее допущения.

Критическая частота вращения:

,

где F1 – натяжение ведущей ветви, F» Fеt .

мин–1<мин –1.

Резонанс отсутствует.

3. Конструирование и определение размеров зубчатых колес и элементов корпуса редуктора

3.1 Конструирование червяка и червячного колеса

Червяк выполняем стальным и за одно целое с валом при длине нарезанной части b1= 90 мм.

Червячное колесо конструируем составным: центр колеса – из стали, венец – из бронзы БрАЖ9–4. Зубчатый венец соединяем с центром посадкой с натягом. Колесо насажено на вал, закрепляется с помощью шпонки и распорного кольца.

Конструктивные размеры:

ширина колеса b = 38 мм,

диаметр ступицы колеса dст = 1,6dв = 64 мм,

длина ступицы колеса мм,

ширина торцов центра колеса мм, мм,

толщина диска мм,

ширина торцов зубчатого венца мм,

размер фаски мм.

3.2 Конструирование элементов корпуса редуктора

Назначаем материал корпуса редуктора: чугун СЧ–15.Корпус редуктора разъемный с нижним расположением червяка.

Таблиця 3.1 – Основные размеры корпуса редуктора

Толщина стенки корпуса редуктора:

δ = 0,04awt + 2

8 мм

Толщина стенки крышки редуктора:

δ1=0,032 awt + 2

8 мм

Толщина верхнего фланца корпуса

s=(1,5...1,75) δ

12 мм

Толщина нижнего фланца корпуса

s2=2,35 δ

20 мм

Толщина фланца крышки редуктора

s1=(1,5...1,75) δ1

12 мм

Диаметр фундаментных болтов

d1=(0,03…0,36) awt +12

18 мм

Диаметр болтов, стягивающих корпус и крышку у бобишек

d2=(0,7…0,75) d1

14 мм

Диаметр болтов, стягивающих фланцы корпуса и крышки

d3=(0,5...0,6) d1

10 мм

Толщина ребер корпуса

с1=(0,8...1) d1

18 мм

Минимальный зазор между колесом и корпусом

b=1,2δ

10 мм

Координата стяжного болта d2 у бобишки

с2 ≈ (1,0...1,2 d2)

14 мм

Таблица 3.2 – Розмеры для компоновочного чертежа редуктора

Расстояние от внутренней стенки редуктора до вращающейся детали

е1 = (1,0...1,2)δ

10 мм

Расстояние от торцаподшипника до внутренней стенки корпуса редуктора

е

10 мм

Найменшый зазор между внутренней стенкой крышки редуктора и колесом

b≈ 1,2δ

12 мм

Расстояние от окружности вершин червяка до днища

b0 = (5...10)m,

50 мм

Расстояние между подшипниками вала червяка

l = (0,8…1,0)d2

200 мм

Расстояние от оси червяка до внутренней поверхности днища корпуса редуктора

Н1≈ (2,0...2,5)d

100 мм

Толщина крышки подшипника

δ2= d4

10 мм

Толщина фланца и стенки стакана

δ3 = δ4 = δ2

10 мм

Толщина упорного буртика стакана

δ5= δ2

10 мм

Остальные размеры принимаем конструктивно по рекомендациям [3, 4] или по справочнику [2].

4. Проектирование и расчет валов

4.1 Ориентировочный расчет валов

Ориентировочно диаметр вала определяем из условия прочности при кручении в случае понижения допускаемых напряжений.

,

где T– крутящий момент на валу,

[t] = 20 Мпа – допускаемые напряжения на кручение материала вала.

Вал II (вал червяка).

Диаметр выходного конца вала червяка:

мм.

В соответствии со стандартом принимаем мм.

Диаметр вала под уплотнения мм.

Расстояние между подшипниками червяка: мм.

Применяем конструкцию с двумя радиально-упорными подшипниками, установленными по разные стороны червяка. мм.

Диаметр мм.

Вал III (вал червячного колеса).

Средний диаметр вала червячного колеса:

мм.


В соответствии со стандартом принимаем мм.

Диаметр вала под уплотнения мм.

Диаметр вала в месте установки подшипника мм.

Диаметр вала в месте посадки колеса мм.

Диаметр упора для колеса мм.

После определения конструкции валов, червячного колеса и корпуса выполняем компоновочный чертеж редуктора. По результатам компоновочного чертежа выполняем проверочный расчет валов.

4.2 Проверочный расчет валов

Исходные данные:

Силы в зацеплении:

на колесе окружная Н,

осевая Н,

радиальная Н,

Нагрузка от цепной передачи Н.

Моменты на валах Н.

Вал III (вал колеса).

Вертикальная плоскость:

Под действием осевой силы возникает изгибающий момент

Нм.

Реакции в опорах:

Н

Н

Горизонтальная плоскость:

Н

Н

Опасными являются сечения I-I, ослабленное шпоночным пазом, и сечение II-II ослабленное проточкой.

Расчет на статическую прочность выполняем по 4-ой теории прочности:

,

допускаемые напряжения МПа.

Нормальные напряжения:

МПа

МПа.

Касательные напряжения :

МПа,

МПа,

Эквивалентные напряжения:

МПа= 520 МПа.

Статическая прочность сечения I-I достаточна.

МПа= 520 МПа.

Статическая прочность сечения II-II достаточна

Расчет на сопротивление усталости .

Запас сопротивления усталости:

,

– запас сопротивления усталости по изгибу,

– запас сопротивления усталости по кручению,

где МПа – предел выносливости при изгибе,

МПа – предел выносливости при кручении,

– амплитуда циклов напряжений при изгибе (переменная составляющая цикла), , МПа, МПа

– среднее напряжение цикла (постоянная составляющая цикла), =0,

– амплитуда циклов напряжений при кручении (переменная составляющая цикла), , 5,8 МПа, 7,8 МПа,

– среднее напряжение цикла (постоянная составляющая цикла), , 5,8 МПа, 7,8 МПа,

, – коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений по сопротивлению усталости,

– коэффициент концентрации напряжений при изгибе, =1,7, =1,8,

– коэффициент концентрации напряжений при кручении, =1,4, =1,35

– масштабный фактор,= 0,72, = 0,75,

– фактор шероховатости поверхности, для шлифованного вала = 1.

Для сечения I-I:

,

.

Для сечения II-II:

,

Прочность по сопротивлению усталости сечений вала достаточна.

5. Расчет шпоночных соединений

Шпоночное соединение червячного колеса с валом.

Диаметр вала d = 55 мм.

Выбираем призматическую шпонку 16 Х 10. [sсм]=110 МПа. Длину шпонки определяем из условия прочности на смятие:

мм.

Принимаем длину шпонки 28 мм.

Шпоночное соединение шкива ременной передачи с ведущим валом.

Диаметр вала d = 30 мм.

Выбираем призматическую шпонку 8 Х 7. [sсм]=110 МПа. Длину шпонки определяем из условия прочности на смятие:

мм.

Принимаем длину шпонки 12 мм.

Шпоночное соединение звездочки цепной передачи с ведомым валом.

Диаметр вала d = 45 мм.

Выбираем призматическую шпонку 14 Х 9. [sсм]=110 МПа. Длину шпонки определяем из условия прочности на смятие:

мм.

Принимаем длину шпонки 36 мм.

6. Выбор подшипников

Выходной вал редуктора. Колесо устанавливаем на роликовых конических подшипниках 7210Н, поставленных враспор.

Паспортная динамическая грузоподъемность C = 52,9 кН.

Паспортная статическая грузоподъемность C0 = 40,6 кН.

Реакции опор:

,

На опоре А

Н.

На опоре В

Н

.

Суммарная осевая составляющая:

Н

Н

< e, следовательно X =1, Y= 0.

> e, следовательно X =0,4, Y= 5,72.

Коэффициент безопасности Kб=1 (спокойная нагрузка).

Температурный коэффициент Kт=1 (температура до 1000).

Эквивалентная нагрузка:

Н.

Н

Выполняем расчет для опоры В как более нагруженной. (постоянный режим нагружения).

Эквивалентная долговечность:

,

где Lh – суммарное время работы подшипника.

часов.

Ресурс подшипника:

,

где n = 72 мин–1 – частота вращения.

млн. об.

Динамическая грузоподъемность:

,

где a1 = 1 – коэффициент надежности,

a2 = 1 – коэффициент совместного влияния качества материала и условий эксплуатации.

кН

C > C паспорт, следовательно условие проверки по динамической грузоподъемности выполняется. Эквивалентная статическая нагрузка:

,

где X0 = 0,5 и иY0 = 0,22ctga = 3,15 – для радиально-упорных подшипников.

Н < C0.

Условие проверки по статической грузоподъемности выполняется

7. Описание системы смазки

Система смазки комбинированная.

Смазка червячной передачи осуществляется путем окунания червяка в масло, заливаемое внутрь корпуса. Глубина погружения в масло червяка до половины диаметра.

Смазка подшипников осуществляется разбрызгиванием масла. Во избежание попадания в подшипник продуктов износа червячных колес, а также излишнего полива маслом подшипники защищаются маслозащитными шайбами.

Требуемая вязкость масла при скорости скольжения 4,8 м/с и контактных напряжениях 208,5 МПа – 25×10-6 м2/с.

Применяем авиационное масло МС-20 с вязкостью 20,5×10-6 м2/с при t = 1000 С.

8. Литература

  1. Иванов М.Н. Детали машин. – М. : Высшая школа, 1984.–336 с.

  2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. – Т.1–3.М.: Машиностроение, 1978.

  3. Киркач Н.Ф., Баласанян Р.А. Расчет и проектирование деталей машин. – Харьков: Вища школа, 1988.

  4. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование. – М.: Высшая школа, 1984.

  5. Решетов Д.Н. Детали машин. –М.: Машиностроение, 1989.

  6. Детали машин: Атлас конструкций/ Под ред. Д.Н. Решетова. – М.: Машиностроение, 1979.

  7. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Детали машин и основы конструирования». – Харьков, 1989.

  8. Методические рекомендации по изучению дисциплины «Детали машин и основы конструирования». – Харьков, 1996.


1. Реферат на тему Pearl Harbor 5 Essay Research Paper HumanitiesOn
2. Курсовая Цели и инструменты денежно-кредитной политики. Структура целей и задач денежно-кредитной политик
3. Контрольная работа Характеристика умственной отсталости и ЗПР
4. Реферат на тему World
5. Статья Реабилитация историзма. Философские исследования Германа Люббес
6. Контрольная работа на тему Экономика природопользования
7. Реферат Розробка підприємства LOMAPAK
8. Контрольная работа Вторая мировая война и Великая Отечественная война
9. Реферат Порядок составления служебных документов
10. Реферат на тему Оборудование для эксплуатации скважин фонтанным и газлифтным способами