Введение
Технический уровень всех отраслей народного хозяйства тесно связан и в значительной степени определяется уровнем развития машиностроения. На основе машиностроения осуществляется комплексная механизация в лесной и деревообрабатывающей промышленности, на транспорте, в строительстве, в коммунальном хозяйстве. Уделяется внимание усовершенствованию и развитию конструкций современных машин, указываются направления и требования, которые необходимо учитывать при проектировании новых машин и механизмов. Проектируемые машины должны иметь высокие эксплуатационные показатели, небольшой расход энергии и материалов при наименьшей массе и габаритах, высокую надежность. Они должны быть экономичны и как в процессе производства, так и в процессе эксплуатации, удобны и безопасны в обслуживании, допускать стандартизацию деталей и сборочных единиц.

Различные машины и механизмы в большинстве своем состоят из однотипных по служебным функциям деталей и сборочных единиц. Отсюда следует, что одни и те же методы анализа, расчета и проектирования находят применение, казалось бы, в далеких друг от друга отраслях техники. Поскольку большинство деталей общего назначения используются в приводах, то они выбраны одним из объектов курсового проектирования. Привод рабочей машины – это система состоящая из двигателя и связанных с ним устройств, для приведения в движение рабочих органов машины.

При проектировании привода производят кинематический и силовой расчет, решают вопросы, связанные с выбором материалов, выполняют проектные и проверочные расчеты деталей, освещают вопросы установки, сборки, разборки и смазки отдельных сборочных единиц в привода в целом.

Основной задачей на этапе конструирования привода является минимизация его стоимости и габаритов, при обеспечении надежности и работоспособности. Это достигается оптимальным соотношением 

параметров привода и электродвигателя по рекомендуемым значениям передаточных чисел, передач привода. Исходным документов при проектировании является техническое задание.

Курсовой проект позволяет получить следующие навыки:

• 
  применение на практике приемов расчета и конструирования;
  
• 
  составления кинематических схем, описания устройства и принципа действия проектируемого объекта;
  
• 
  обоснования и разработки технических решений и расчетов элементов конструкций;
  
• 
  работы со специальной технической литературой;
  
• 
  анализа технических параметров и технико-экономического анализа проектируемого изделия.
  

Знания и опыт, приобретенные при выполнении этого проекта, являются базой для выполнения курсового проекта по грузоподъемным устройствам и дипломного проекта.


1 Организационно-технический раздел
1.1 Условия эксплуатации машинного агрегата
Привод к ленточному конвейеру состоит из электродвигателя, установлен на железнодорожной станции. Предназначен для погрузки и разгрузки товарных вагонов, работает в течение 6 лет. Работа в две смены, нагрузка маломеняющаяся, режим реверсивный, продолжительность смены 8 часов.
1.2 Анализ кинематической схемы
От электродвигателя энергия вращательного движения поступает через плоскоременную передачу, на редуктор одноступенчатый цилиндрический косозубый и затем на вал конвейера.
1.3 Срок службы приводного устройства
Срок службы приводного устройства определяем по формуле:

Lh=365∙L1∙tc∙Lc, (1.1)

L1 - срок службы привода, год;

tc – продолжительность смены, ч;

Lс – число смен;

Lh=365∙6∙8∙2=35040 ч.

Принимаем время простоя машинного агрегата 15% ресурса.

Тогда Lh=35040∙0,85=29784 ч.

Рабочий ресурс привода принимаем Lh=30∙103 ч.

Составим табличный отчет, как показано в таблице 1.


Таблица 1

Эксплуатационные характеристики машинного агрегата

Место установки	LТ	LС	tс	Lh	Характер нагрузки	Режим работы
Железнодорожная станция	6	2	8	30∙103	С малыми колебаниями	Реверсивный



2 Расчетно-конструкторский раздел
2.1 Выбор двигателя, кинематический и силовой расчет привода
Определяем мощность на валу рабочей машины, кВт, по формуле:

Pр.м.=PIII=F∙v, (2.1)

где F – тяговая сила, кН;

v – скорость тягового органа, м/с.

Pр.м.=PIII=1,6∙0,9=1,44 кВт.

Определяем частоту вращения приводного вала ленточного конвейера, об/мин, по формуле:

nр.м.=nIII=60∙1000∙vπ∙D, (2.2)

где D – диаметр барабана, мм.

nр.м.=nIII=60∙1000∙0,93,14∙200=85,98 об/мин.

Определяем общий к.п.д. привода по формуле:

μобщ=μзакр.пер.∙μоткр.пер.∙μмуфт.∙μподш.2, (2.3)

где μзакр.пер.=0,8; μоткр.пер.=0,95; μмуфт.=0,98; μподш.=0,99 - к.п.д. механизмов.

μобщ=0,8∙0,95∙0,98∙0,992=0,73.

Определяем требуемую мощность электродвигателя, кВт:

Pэл.дв.=PIIIμобщ, (2.4)

Pэл.дв.=1,440,73=1,97 кВт.

Принимаем стандартную мощность Pном.=2,2 кВт.

Таблица 2

Подбор электродвигателя

Pном., кВт	3000	1500	1000	750
2,2	4АМ80B2У3/2850	4АМ90L2У3/1425	4АМ100L6У3/950	4АМ112MA8У3/700



Двигатель с полученной мощностью может иметь разную синхронную частоту: 3000, 1500, 1000, 750 об/мин. Чтобы из 4 вариантов выбрать приемлемые, определяем предельное значение общего передаточного числа привода.

uобщ.=3000 (1500,1000, 750)nр.м. (2.5)

1 вариант: uобщ.=300085,98=34,89.

2 вариант: uобщ.=150085,98=17,45.

3 вариант: uобщ.=100085,98=11,63.

4 вариант: uобщ.=75085,98=8,72.

uрем=3.

uчерв.=10.

Требуемая частота:

umax=nр.м.∙uрем∙uчерв.. (2.6)

umax=85,98∙3∙10=2579,4 об/мин

Определяем максимально допускаемое отклонение частоты вращения приводного вала рабочей машины, об/мин:

∆nр.м.=nр.м.∙δ100, (2.7)

где δ% - отклонение скорости вала рабочей машины.

∆nр.м.=85,98∙4100=3,44 об/мин.

Определяем допускаемую частоту вращения приводного вала рабочей машины, об/мин:

nр.м.=nр.м.±∆nр.м., (2.8)

nр.м.=85,98±3,44 =89,42 об/мин.

Определяем фактическое общее передаточное число:

uф=nномnр.м., (2.9)

uф=300089,42 =33,55.



Определяем передаточное число открытой передачи по формуле:

uо.п.=uфuз.п., (2.10)

uо.п.=33,5510=3,36.

Таким образом, выбираем двигатель 4АМ80B2У3 (Pном.=2,2 кВт; nном.=2850 об/мин).

Определяем частоты вращений, угловые скорости, мощности и вращающие моменты всех валов привода:

nI=nэл.дв. (2.11)

nII=nIuI (2.12)

nIII=nIIuII (2.12)

nI=2850 об/мин

nII=28503=950 об/мин

nIII=95010=95 об/мин.

Угловые скорости для каждого вала ωI, ωII, ωIII, рад/с.

ωI=π∙nI30 (2.13)

ωII=π∙nII30 (2.14)

ωIII=π∙nIII30 (2.15)

ωI=3,14∙285030=298,3 рад/с.

ωII=3,14∙95030=99,4 рад/с.

ωIII=3,14∙9530=9,9 рад/с.

Мощности на валах привода PI,PII,PIII, кВт.

PI=Pэл.дв. (2.16)

PII= Pэл.дв.∙μо.п. (2.17)

PIII= PII∙μз.п. (2.18)

PI=2,2кВт.



PII= 2,2∙0,95=2,09кВт.

PIII= 2,09∙0,8=1,67кВт.

Вращающие моменты на валах ТI,ТII,ТIII, кНм.

ТI=PIωI (2.19)

ТII= PIIωII (2.20)

ТIII= PIIIωIII (2.21)

ТI=2,2298,3= 0,0074 кНм

ТII=2,0999,4=0,021 кНм

ТII=1,679,9= 0,168 кНм

Таблица 3

Силовые и кинематические параметры привода

Тип двигателя 4АМ80B2У3 Pном.=2,2 кВт; nном.=2850 об/мин
Вал	Частота вращения, n, об/мин	Угловая скорость, ω, рад/с	Мощность, Р, кВт	Момент, Т, кНм	Передаточные числа
I. Электродвигателя Быстроходный ременной передачи	2850	298,3	2,2	0,0074	13,36
II. Тихоходный ременной Быстроходный редуктора	950	99,4	2,09	0,021	3,36
III. Тихоходный редуктор Рабочей машины	95	9,9	1,67	0,168	10



2.2 Выбор материала и термообработки закрытой передачи. Расчет допускаемых напряжений.

Передачи со стальными зубчатыми колесами имеют минимальную массу и габариты, тем меньшие, чем выше твердость рабочих поверхностей зубьев, которая, в свою очередь, зависит от марки стали и варианта термической обработки.

Так как к размерам проектируемого редуктора не предъявляют высоких требований, применяем сталь 40Х с термообработкой:

- для шестерни улучшение плюс закалка ТВЧ, средняя, твердость HRC1cр=45+502=47,5, переводим в единицы HB по графику

HB2cр=457.

• 
  Для колеса 40Х улучшение, средняя твердость
  

HB2cр=269+3022=285,5.

Определяем число циклов переменных напряжений:

- для колеса N2=573∙ω2∙Lh, циклов;

- для шестерни N1=u∙N2, циклов,

где ω2- угловая скорость тихоходного вала редуктора, рад/с;

Lh- время работы передачи, ч.

Число циклов переменных напряжений NH0 соответствующее пределу контактной выносливости определяем интерполированием:

- для шестерни, при HB=457, NH01=69,9 млн.циклов;

- для колеса, при HB=285,5, NH02=22,45 млн.циклов;

Определяем коэффициенты долговечности по контактным напряжениям КHL и по напряжениям КFL.

Так как N>NH0, КHL1=КHL2=1.

Так как N>4∙106, КFL1=КFL2=1.

Определяем допускаемые напряжения σH0 и σF0, Н/мм² соответсвующие числу циклов переменных напряжений NH0 и NF0:



- для шестерни при улучшении и закалки для твердости

45,7HRC1cр≥45HRC.

σH01=14∙HRC1cр+170=14∙47,5+170=835;

σF01=310 Н/мм2, в предположении, что модуль m<3.

- для колеса при улучшении для твердости 285,5HRC2cр≤350HB.

σH02=18∙HB2cр+67=1,8∙285,5+67=580,9;

σF02=1,03HB2cр=294.

Определяем допускаемые контактные напряжения σH, Н/мм² с учетом времени работы передачи:

для шестерни σH1=КHL1∙σH01. (2.22)

для колеса σH2=КHL2∙σH02. (2.23)

Среднее контактное напряжение:

σH=0,45(σH1+σH2). (2.24)

Определяем допускаемые напряжения изгиба σF, Н/мм² с учетом времени работы передачи:

для шестерни σF1=КFL1∙σF01. (2.25)

для колеса σF2=КFL2∙σF02. (2.26)

Полученные значения напряжений заносим в таблицу 4.

Таблица 4

Механические характеристики материалов зубчатой передачи

Элемент передачи	Марка стали	Dпред	Термообработка	HRC1cр	σH	σH, среднее	σF
		Sпред		HRC2cр	Н/мм2
Шестерня	40Х		У+ТВЧ
Колесо	40Х		У

Список использованных источников
1. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. М., ВШ., 2004.

2. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. М., ВШ., 1991.

3. Эрдеди А.А., Эрдеди Н.А. детали машин, М., ВШ., 2002.

4.Дунаева П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирвоание. – М., ВШ., 1985.

5.Ицкович Г.М. Сборник задач и примеров расчетов по курсу Деталей машин. М., Машиностроение, 1974.

6. Иосилевич Г.Б. Детали машин. М., Машиностроение, 1988.



7. Куклин Н.Г., Куклина Г.С., Детали машин. М., Машиностроение 1987.

8. Раховский О.А., Клыпин А.В., Детали машин. М., ООО «Дрофа», 2002.

9. Романов М.Я., Константинов В.А., Покровский Н.А., Сборник задач по деталям машин. М., Машиностроение, 1984.

10. Стандарт СМК СТП 1.4-01-2005, ГОУ ВПО БрГУ, Братск 2005.