З А Д А Н И Е

Спроектировать привод.
В состав привода входят следующие передачи:
1 - червячная передача.
Мощность на выходном валу Р = 4 кВт.

Частота вращения выходного вала n = 74 об./мин.
Коэффициент перегрузки Кп = 1,2.

Коэффициент годового использования Кг = 0,65.

Коэффициент использования в течении смены Кс = 0,7.

Срок службы L = 5 лет.

Число смен S = 2.

Продолжительность смены T = 8 ч.

Тип нагрузки - переменный.

			t

12           Уточненный расчёт валов

12.1     Расчёт 1-го вала

Крутящий момент на валу T_кр. = 34874,135 H^xмм.

Для данного вала выбран материал: сталь 45. Для этого материала:

- предел прочности s_b = 780 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба

s_-1 = 0,43 ^x s_b = 0,43 ^x 780 = 335,4 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле кручения

t_-1 = 0,58 ^x s_-1 = 0,58 ^x 335,4 = 194,532 МПа.
2 - е    с е ч е н и е.
Червячный вал порверять на прочность не следует, так как размеры его поперечных сечений, принятые при конструировании после расчёта геометрических характеристик (d₁=80мм, d_a1=96мм, d_f1=60,8мм), значительно превосходят те, которые могли бы быть получены расчётом на кручение.

Проверим стрелу прогиба червяка (расчёт на жёсткость).

Приведённый момент инерции поперечного сечения червяка:
J_пр =
         913505,094 мм ⁴
(формула известна из курса 'Сопротивления материалов' и 'Детали машин')
Стрела прогиба:
f =
     0,0089 мм,
где l = 380 мм - расстояние между опорами червяка; F_x=759,614H, F_y=1281,474H - силы, действующие на червяк; E=2,1 ^x 10 ⁵ Н^xмм ².
Допускаемый прогиб:

[f] = (0,005...0,01) ^x m = 0,04...0,08 мм.

Таким образом, жёсткость червяка обеспечена, так как

f £ [f]
4 - е    с е ч е н и е.
Диаметр вала в данном сечении D = 32 мм. Это сечение при передаче вращающего момента через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
S_t = , где:
- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:
t_v = t_m = 0,5 ^x 2,973 МПа,
здесь
W_{к нетто} =
                5864,451 мм ³
где b=10 мм - ширина шпоночного паза; t₁=5 мм - глубина шпоночного паза;

- y_t = 0.1 - см. стр. 166[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- k_t = 1,7 - находим по таблице 8.5[1];

- e_t = 0,77 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:
S_t = 27,538.
ГОСТ 16162-78 указывает на то, чтобы конструкция редукторов предусматривала возможность восприятия консольной нагрузки, приложенной в середине посадочной части вала. Величина этой нагрузки для редукторов должна быть 2,5 ^x .

Приняв у ведущего вала длину посадочной части под муфту равной длине полумуфты l = 80 мм, получим М_изг. = 2,5 ^x 2,5 ^x 18674,618 Н^xмм.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
S_s = , где:
- амплитуда цикла нормальных напряжений:
s_v = 14,548 МПа,
здесь
W_нетто =
              2647,46 мм ³,
где b=10 мм - ширина шпоночного паза; t₁=5 мм - глубина шпоночного паза;

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:
s_m = 0 МПа, где
F_a = 0 МПа - продольная сила в сечении,

- y_s = 0,2 - см. стр. 164[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- k_s = 1,8 - находим по таблице 8.5[1];

- e_s = 0,88 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:
S_s = 10,933.
Результирующий коэффициент запаса прочности:
S = = = 10,161
Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5.

Проверим вал на статическую прочность.

Проверку будем проводить по допустимым напряжениям. Коэффициент перегрузки Кп = 1,2. Проверка по допустимым напряжениям на статическую прочность проводится по формуле 11.2[2]:
s_экв.max = K_п ^x s_экв. = К_п ^x £ [s_ст.] , где:
[s_ст.] = 176 МПа, здесь
sт = 440 МПа; [S]=2.5 - минимально допустимый коэффициент запаса прочности.

Тогда:
s_экв.max = 1,2 ^x  = 18,519 МПа £ [s_ст.]
Таким образом сечение полностью проходит по прочности.

12.2     Расчёт 2-го вала

Крутящий момент на валу T_кр. = 552391,645 H^xмм.

Для данного вала выбран материал: сталь 45. Для этого материала:

- предел прочности s_b = 780 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба

s_-1 = 0,43 ^x s_b = 0,43 ^x 780 = 335,4 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле кручения

t_-1 = 0,58 ^x s_-1 = 0,58 ^x 335,4 = 194,532 МПа.
3 - е    с е ч е н и е.
Диаметр вала в данном сечении D = 60 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием двух шпоночных канавок. Ширина шпоночной канавки b = 18 мм, глубина шпоночной канавки t₁ = 7 мм.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
S_s =
- амплитуда цикла нормальных напряжений:
s_v = 12,189 МПа,
здесь
W_нетто =
              15306,85 мм ³,
где b=18 мм - ширина шпоночного паза; t₁=7 мм - глубина шпоночного паза;
- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:
s_m = 0,269 МПа, F_a = 759,614 МПа - продольная сила,
- y_s = 0,2 - см. стр. 164[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- k_s = 1,8 - находим по таблице 8.5[1];

- e_s = 0,82 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:
S_s = 12,136.
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
S_t = где:
- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:
t_v = t_m = 7,564 МПа,
здесь
W_{к нетто} =

                36512,601 мм ³,
где b=18 мм - ширина шпоночного паза; t₁=7 мм - глубина шпоночного паза;
- y_t = 0.1 - см. стр. 166[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- k_t = 1,7 - находим по таблице 8.5[1];

- e_t = 0,7 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:
S_t = 9,878.
Результирующий коэффициент запаса прочности:
S = = = 7,661
Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5.

Проверим вал на статическую прочность.

Проверку будем проводить по допустимым напряжениям. Коэффициент перегрузки Кп = 1,2. Проверка по допустимым напряжениям на статическую прочность проводится по формуле 11.2[2]:
s_экв.max = K_п ^x s_экв. = К_п ^x £ [s_ст.] , где:
176 МПа, здесь sт = 440 МПа; [S]=2.5 - минимально допустимый коэффициент запаса прочности.
Тогда:
s_экв.max = 1,2 ^x  = 21,473 МПа £ [s_ст.]
Таким образом сечение полностью проходит по прочности.

13           Тепловой расчёт редуктора

Червячный редуктор в связи с невысоким КПД и большим выделением теплоты должен проверяться на нагрев.

Мощность (Вт) на червяке:
P = 4971,642 Вт
Температура нагрева масла (корпуса) при установившемся тепловом режиме без искусственного охлаждения:
t_раб. = 89,851 ^oC £ [t]_раб. = 95 ^oC
где j = 0,3 - коэффициент, учитывающий отвод теплоты от корпуса редуктора в металлическую плиту или раму; Kт = 15Вт/(м ^{2x o}C) - коэффициент теплоотдачи для чугунных корпусов при естественном охлаждении; [t]_раб. = 95 ^oC - минимально допустимая рабочая температура.

Температура лежит в пределах нормы.

14           Выбор сорта масла

Смазывание элементов передач редуктора производится окунанием нижних элементов в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение элемента передачи примерно на 10-20 мм. Объём масляной ванны V определяется из расчёта 0,25 дм ³ масла на 1 кВт передаваемой мощности:

V = 0,25 ^x 5,312 = 1,328 дм ³.

По таблице 10.8[1] устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях s_H = 126,659 МПа и скорости v = 6,151 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 15 ^x 10 ^-6 м/с ². По таблице 10.10[1] принимаем масло индустриальное И-12А (по ГОСТ 20799-75*).

Выбираем для подшипников качения пластичную смазку УТ-1 по ГОСТ 1957-73 (см. табл. 9.14[1]). Камеры подшинпиков заполняются данной смазкой и периодически пополняются ей.

15           Выбор посадок

Посадки элементов передач на валы - Н7/р6, что по СТ СЭВ 144-75 соответствует легкопрессовой посадке.

Посадки муфт на валы редуктора - Н8/h8.

Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением вала k6.

Остальные посадки назначаем, пользуясь данными таблицы 8.11[1].

16           Технология сборки редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии с чертежом общего вида редуктора, начиная с узлов валов.

На валы закладывают шпонки и напрессовывают элементы передач редуктора. Мазеудерживающие кольца и подшипники следует насаживать, предварительно нагрев в масле до 80-100 градусов по Цельсию, последовательно с элементами передач. Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу. После этого в подшипниковые камеры закладывают смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок, регулируют тепловой зазор. Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышку винтами. Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель. Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой, закрепляют крышку болтами. Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

17           Заключение

При выполнении курсового проекта по “Деталям машин” были закреплены знания, полученные за прошедший период обучения в таких дисциплинах как: теоретическая механика, сопротивление материалов, материаловедение.

Целью данного проекта является проектирование привода цепного конвейера, который состоит как из  простых стандартных деталей, так и из деталей, форма и размеры которых определяются на основе конструкторских, технологических, экономических и других нормативов.

В ходе решения поставленной передо мной задачей, была освоена методика выбора элементов привода, получены навыки проектирования, позволяющие обеспечить необходимый технический уровень, надежность и долгий срок службы механизма.

Опыт и навыки, полученные в ходе выполнения курсового проекта,  будут востребованы при выполнении, как курсовых проектов, так и дипломного проекта.

Можно отметить, что спроектированный редуктор обладает хорошими свойствами по всем показателям.

По результатам расчета на контактную выносливость действующие напряжения в зацеплении меньше допускаемых напряжений.

По результатам расчета по напряжениям изгиба действующие напряжения изгиба меньше допускаемых напряжений.

Расчет вала показал, что запас прочности больше допускаемого.

Необходимая динамическая грузоподъемность подшипников качения меньше паспортной.

При расчете был выбран электродвигатель, который удовлетворяет заданные требования.

18           Список использованной литературы

1. Чернавский С.А., Боков К.Н., Чернин И.М., Ицкевич Г.М., Козинцов В.П. 'Курсовое проектирование деталей машин': Учебное пособие для учащихся. М.:Машиностроение, 1988 г., 416с.

2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. 'Конструирование узлов и деталей машин', М.: Издательский центр 'Академия', 2003 г., 496 c.

3. Шейнблит А.Е. 'Курсовое проектирование деталей машин': Учебное пособие, изд. 2-е перераб. и доп. - Калининград: 'Янтарный сказ', 2004 г., 454 c.: ил., черт. - Б.ц.

4. Березовский Ю.Н., Чернилевский Д.В., Петров М.С. 'Детали машин', М.: Машиностроение, 1983г., 384 c.

5. Боков В.Н., Чернилевский Д.В., Будько П.П. 'Детали машин: Атлас конструкций.' М.: Машиностроение, 1983 г., 575 c.

6. Гузенков П.Г., 'Детали машин'. 4-е изд. М.: Высшая школа, 1986 г., 360 с.

7. Детали машин: Атлас конструкций / Под ред. Д.Р.Решетова. М.: Машиностроение, 1979 г., 367 с.

8. Дружинин Н.С., Цылбов П.П. Выполнение чертежей по ЕСКД. М.: Изд-во стандартов, 1975 г., 542 с.

9. Кузьмин А.В., Чернин И.М., Козинцов Б.П. 'Расчеты деталей машин', 3-е изд. - Минск: Вышейшая школа, 1986 г., 402 c.

10. Куклин Н.Г., Куклина Г.С., 'Детали машин' 3-е изд. М.: Высшая школа, 1984 г., 310 c.

11. 'Мотор-редукторы и редукторы': Каталог. М.: Изд-во стандартов, 1978 г., 311 c.

12. Перель Л.Я. 'Подшипники качения'. M.: Машиностроение, 1983 г., 588 c.

13. 'Подшипники качения': Справочник-каталог / Под ред. Р.В. Коросташевского и В.Н. Нарышкина. М.: Машиностроение, 1984 г., 280 с.

14. 'Проектирование механических передач' / Под  ред. С.А. Чернавского, 5-е изд. М.: Машиностроение, 1984 г., 558 c.
Программа DM-Monster V8.x всегда рада поработать за Вас.

Сайт:  Курсовое проектирование ДЕТАЛЕЙ МАШИН для студентов и преподавателей.

www.dm-monster.narod.ru

Сайт:  Programs from Russia.

www.mouse-ru.narod.ru