Индивидуальное задание
по дисциплине «Детали машин и ПТМ»
Тема: «Кинематический расчет привода ленточного конвейера и расчет
червячной передачи»

1. Исходные данные
Тип редуктора – червячный
Сила полезного сопротивления на ленте редуктора  F=8 кН
Скорость движения ленты V=0,6 м/с
Диаметр барабана конвейера D= 0,4 м
Материал червячного вала – Сталь 40ХН (закалка)
Материал червячного колеса – БрА10Ж4Н4
2. Кинематическая схема привода ленточного конвейера

Рисунок 2.1 Кинематическая схема привода ленточного конвейера
3. Выбор электродвигателя и кинематический расчет
3.1 Общий КПД привода ленточного конвейера.
Принимаем КПД червячного редуктора  = 0,9 [1, c. 5]
Коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения =0,99 [1, c. 5]
КПД открытой цепной передачи =0,92 [1, c. 5]
КПД открытой ременной передачи =0,97 [1, c. 5]
Потери в опорах вала приводного барабана =0,99 [1, c. 5]

3.2 Определяем мощность на валу барабана
, кВт
3.3 Определяем требуемую мощность электродвигателя
, кВт
Выбираем стандартный асинхронный электродвигатель серии 4А, закрытый обдуваемый мощностью Р=7,5 кВт с синхронной частотой вращения 1500 об/мин 4А132S4УЗ и скольжением s=3,0%. Номинальная частота вращения вала двигателя =1500-0,030 1500=1455 об/мин.
3.4 Определяем угловую скорость вала двигателя
, рад/с
3.5 Определяем угловую скорость барабана

, рад/с
3.6 Определяем общее передаточное отношение

Из рекомендаций [1, c. 7] принимаем передаточное отношение редуктора Uред = 8; цепной передачи передачи Uц = 3 ; ременной передачи Uр = 2,115.
 Проверка выполнена
3.7 Определяем результаты кинематических расчетов на валах
Вал А:
Частота вращения вала об/мин
Угловая скорость рад/с
Мощность на валу кВт
Крутящий момент Н м
Вал Б:
Частота вращения вала об/мин
Угловая скорость рад/с
Мощность на валу кВт
Крутящий момент Н м
Вал В:
Частота вращения вала об/мин
Угловая скорость рад/с
Мощность на валу кВт
Крутящий момент Н м
Вал Г:
Частота вращения вала об/мин
Угловая скорость  рад/с
Мощность на валу кВт
Крутящий момент Н м
Результаты кинематических расчетов  сведены в таблицу 3.1
Таблица 3.1  Результаты кинематических расчетов

Вал	Угловая скорость , рад/с	Частота вращения п, об/мин	Мощность на валу Р, кВт	Крутящий момент Т, Н м
А	152,3	1455,0	6,150	40,38
Б	72,0	687,8	5,970	82,90
В	9,0	85,9	5,267	585,0
Г	3,0	28,6	4,800	1600

Проверка кН м =1600 Н м
Условие выполнено

4. Расчет зубчатых колес редуктора
4.1 Число витков червяка Z1 принимаем в зависимости от передаточного числа: при Uред = 8 принимаем Z1 = 4 [1, с 55]
Тогда число зубьев червячного колеса:
Z2 = Z1 U = 4 8 = 32
При этом     проверка выполнена
4.2 Материал червячного вала – 40ХН с твердостью после закалки не менее 45 HRC [1, с. 35]. Материал венца червячного колеса - БрА10Ж4Н4.
Предварительно принимаем скорость скольжения в зацеплении
 Vз= 4м/с. [1, с 68]
Тогда при длительной работе допускаемое контактное напряжение
[ ]=175 МПа [1, с. 68].
Допускаемое напряжение изгиба для нереверсивной работы
[ ]=KFL [ ]
В этой формуле KFL=0,543 при длительной работе;
[ ]=101 МПа [1, с. 66].
[ ] = 0,543 101 = 54,8 МПа
 Принимаем предварительно коэффициент диаметра червяка q=8. [1, c 55]
4.3 Принимаем предварительно коэффициент нагрузки К=1,2. [1, c 369]
Определяем межосевое расстояние из условия контактной выносливости
, мм
где Т3 – крутящий момент на ведомом валу редуктора Т3 = ТВ = 585 Н м (см. табл. 3.1)
К - коэффициент нагрузки К=1,2 [1, c 369]
Z2 – число зубьев ведомого колеса
мм
Модуль
мм
Принимаем по ГОСТ 2144-76 стандартные значения т=8 мм; q=8
Межосевое расстояние при стандартных значениях т и q:
мм
4.4 Основные размеры червяка
делительный диаметр червяка
d1 =q m =8 8 =64 мм
диаметр вершин витков червяка
  мм
диаметры впадин витков червяка
мм
длина нарезанной части шлифованного червяка
мм
Принимаем в1 = 130 мм.
Делительный угол подъема витка при Z1 = 4 и q=8 =26 34’  [1, с. 57].
4.5 Основные размеры венца червячного колеса:
делительный диаметр червячного колеса

мм
диаметр вершин зубьев червячного колеса
мм
диаметры впадин зубьев червячного колеса
мм
наибольший диаметр колеса
мм
ширина венца червячного колеса
мм
Окружная скорость червяка
м/с,
где п1 – частота вращения червячного вала, п1 = пБ = 687,8 об/мин (см. табл. 3.1)
Скорость скольжения
м/с

при этой скорости [ ]=184 МПа
погрешность составит .%, что в пределах допускаемых отклонений [1, с 62].
4.6 Расчет контактных напряжений [ ]:
Выбираем 7-ю степень точности передачи, при этом Кv=1,0 [1, с. 65].
Коэффициент неравномерности распределения нагрузки определяем по формуле [1, c 64]
,
где  – коэффициент деформации червяка при q=8 и z=4  =47 [1, с. 64].
х- вспомогательный коэффициент  х=0,6 [1, с. 65].

Коэффициент нагрузки

Проверяем контактное напряжение по формуле
МПа

Полученный результат больше допускаемого напряжения на %, что свидетельствует о перегрузке в допускаемых пределах [1, c 62]. Уточняем ширину венца червячного колеса:
мм
Принимаем ширину венца b = 65 мм
4.7 Проверка прочности зубьев червячного колеса на изгиб.
Эквивалентное число зубьев

Коэффициент формы зуба YF =2,37 [1, с. 63].
Напряжение изгиба
 МПа
что значительно меньше вычисленного ранее [ ]=54,8 МПа
Условие выполнено.
4.8 Результаты расчетов зубчатых колес сведены в таблицу 4.1

Таблица 4.1 Основные характеристики зацепления

№ п/п	Параметр	Червячный вал	Червячное колесо
1.	Межосевое расстояние, мм	160
2.	Модуль,мм	8
3.	Число зубьев	4	32
4.	Делительный диаметр, мм	64	256
5.	Диаметр вершин зубьев, мм	80	272
6.	Диаметры впадин, мм	44,8	236,8
7.	Наибольший диаметр колеса, мм	___	284
8.	Длина нарезанной части шлифованного червяка, мм	155	___
9.	Ширина венца червячного колеса, мм	___	65
10.	Материал	Сталь 40ХН	БрА10Ж4Н4
11.	Допускаемое контактное напряжение, МПа	184
12	Расчетное контактное напряжение, МПа	191
13.	Допускаемое напряжение изгиба, МПа	____	54,8
14.	Расчетное напряжение изгиба, МПа	____	7,66

5. Литература
1. Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие для учащихся машиностроительных специальных техникумов – М.: Машиностроение, 1988.