123854 (Проектирование механических передач)

Содержание

Введение

Исходные данные

1. Расчет срока службы приводного устройства

2. Выбор двигателя. Кинематический расчет привода

3. Выбор материалов зубчатых передач. Определение допустимых напряжений

4. Расчет закрытой конической зубчатой передачи

5. Расчет клиноременной передачи

6. Определение сил в зацеплении закрытых передач

7. Расчет валов

8. Предварительный выбор подшипников

9. Определение размеров муфты

Список литературы

Введение

В машиностроении находят широкое применение редукторы, механизмы, состоящие из зубчатых или червячных передач, выполненных в виде отдельного агрегата и служащих для передачи мощности от двигателя к рабочей машине. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепную или ременную передачу.

Назначение редуктора — понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим. Механизмы, служащие для повышения угловой скорости, выполнены в виде отдельных агрегатов, называют мультипликаторы.

Конструктивно редуктор состоит из корпуса (литого, чугунного или сварного стального), в котором помещаются элементы передачи — зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д.

Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назначения.

Привод предполагается размещать в закрытом, отапливаемом, вентилируемом помещении, снабженным подводом трехфазного переменного тока.

Привод к горизонтальному валу состоит из цилиндрического редуктора, быстроходный вал которого соединен с двигателем ременной передачей, а на тихоходном валу располагается компенсирующая муфта.

Исходные данные

Тяговая сила F, 3,2 кН

Скорость тяговой цепи v, 0,5 м/с

Шаг тяговой цепи р, 80 мм

Число зубьев звездочки z 7

Допустимое отклонение скорости цепи δ, 4 %

Срок службы привода L_r, 5 лет

Схема 3 Привод к скребковому транспортеру исполнение 2

1-двигатель; 2 – клиноременная передача; 3 – редуктор; 4 – упругая муфта с торообразной оболочкой; 5 – ведущая звездочка конвейера; 6 – тяговая цепь.

2. Рассчитаем срок службы приводного устройства

Срок службы (ресурс) L_h, ч, определяем по формуле

где L_r - срок службы привода, лет; t_c - продолжительность смены, ч; L_c - число смен; Кс - коэффициент сменного использования,

Определяем ресурс привода при двухсменной работе с продолжительностью смены 8 часов.

ч

Принимаем время простоя машинного агрегата 20% ресурса.

ч.

Рабочий ресурс привода принимаем 23*10³ ч.

1. Выбор двигателя. Кинематический расчет привода

1). Определяем мощность и частоту вращения двигателя

Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей машины, а его частота вращения - от частоты вращения приводного вала рабочей машины.

Определяем требуемую мощность рабочей машины

кВт

где F - тяговая сила цепи, кН, v – скорость тяговой цепи м/с.

Определяем общий коэффициент полезного действия (КПД) привода:

где η_рп – КПД ременной передачи; η_зп - КПД зубчатой передачи; η_м – КПД муфты; η_п – КПД опор приводного вала;

Из таблицы берем: η_рп – 0,96; η_зп – 0,97; η_м – 0,98; η_п – 0,99;

Находим требуемую мощность электродвигателя:

кВт

Выберем двигатель серии 4А с номинальной мощностью Р_ном = 2,2 кВт, применив для расчета четыре варианта типа двигателя:

Таблица 1

2). Определяем передаточное число привода и его ступеней

Находим частоту вращения приводного вала

м/с

где: v - скорость тяговой цепи м/с; z – число зубьев ведущей звездочки; р - шаг тяговой цепи, мм.

Находим общее передаточное число для каждого варианта:

Производим разбивку общего передаточного числа, принимая для всех вариантов передаточное число редуктора постоянным u_зп=4

Таблица 2

Анализируя полученные значения передаточных чисел приходим к выводу:

а) первый вариант затрудняет реализацию принятой схемы из-за большого передаточного числа всего, привода;

б) четвертый вариант не рекомендуется для приводов общего назначения из за большой металлоемкости;

в) во втором варианте получилось большое значение передаточного числа;

г) из рассмотренных четырех вариантов предпочтительнее третий: Здесь передаточное число цепной передачи можно изменить за счет допускаемого отклонения скорости и таким образом получить среднее приемлемое значение.

Определяем максимально допустимое отклонение частоты вращения:

об/мин

Определяем допускаемую частоту вращения приводного вала приняв

, об/мин

отсюда фактическое передаточное число привода

передаточное число цепной передачи

Таким образом, выбираем двигатель 4АМ100L6УЗ (Р_ном = 2,2 кВт, n_ном = 950 об/мин); передаточные числа: привода u = 18, редуктора u_зп = 4, цепной передачи u_оп = 4,5

3). Определим силовые кинематические параметры (двигателя), привода

Расчитаем мощность при Р_дв = 1,81 кВт

Быстроходный вал редуктора

кВт

Тихоходный вал редуктора

кВт

Вал рабочей машины

кВт

где Р_рм – мощность рабочей машины

Расчитаем частоту вращения при n_ном = 950 об/мин

Быстроходный вал редуктора

об/мин

Тихоходный вал редуктора

об/мин

Вал рабочей машины

об/мин

Рассчитаем угловую скорость

Вал двигателя

1/с

Быстроходный вал редуктора

1/с

Тихоходный вал редуктора

1/с

Вал рабочей машины

1/с

Рассчитаем вращающий момент

Вал двигателя

Н*м

Быстроходный вал редуктора

Н*м

Тихоходный вал редуктора

Н*м

Вал рабочей машины

Н*м

Таблица 3

Силовые и кинематические параметры привода

1. Выбор материалов зубчатых передач. Определение допустимых напряжений

1). Выбираем материал зубчатой передачи

а) Выбираем марку стали, твердость и термообработку

- для шестерни берем сталь 40ХН, термообработка - улучшение и закалка ТВЧ, D_пред = 200 мм S_пред = 125мм; твердостью 48...53HRC_Эl, (460…515 НВ₂);

-для колеса берем сталь 40ХН, термообработка – улучшение, D_пред = 315 мм S_пред = 200 мм; твердостью 235...262 НВ₂;

б) Определяем среднюю твердость зубьев шестерни и колеса: для шестерни

HB1_cp = (НВ_min - НВ_max )/2 = (460 + 515)/2 = 487,5.

для колеса

HB_2cp = (НВ_min - НВ_max )/2 = (235 + 262)/2 = 248,5.

2). Определяем базовые числа циклов нагружений при расчете на контактную прочность

для шестерни