125387 (Расчет редуктора (конический одноступенчатый прямозубый). Передачи: ременная, цепная)

Введение

«Детали машин» являются первым из расчетно-конструкторских курсов, в котором изучают основы проектирования машин и механизмов.

Любая машина (механизм) состоит из деталей.

Деталь – такая часть машины, которую изготовляют без сборочных операций. Детали могут быть простыми (гайка, шпонка и т.п.) или сложными (коленчатый вал, корпус редуктора и др.). Детали частично или полностью объединяют в узлы. Узел представляет собой законченную сборочную единицу, состоящую из ряда деталей, имеющих общее функциональное назначение (подшипник качения, муфта, редуктор и т.п.). Сложные узлы могут включать несколько простых узлов, например, редуктор включает подшипники, валы с насажденными на них зубчатыми колесами и т.п.

Среди большого разнообразия деталей и узлов машин выделяют такие, которые применяют почти во всех машинах (болты, валы, муфты, механические передачи и т.п.). Эти узлы называют деталями общего назначения. Все другие детали (поршни, лопатки турбин) относят к деталям специального назначения.

Детали общего назначения применяют в машиностроении в очень больших количествах. Поэтому любое усовершенствование методов расчета и конструкции этих деталей, позволяющее уменьшить затраты материала, понизить стоимость производства, повысить долговечность, приносит большой экономический эффект. Основные требования к конструкции деталей машин: совершенство конструкции детали оценивают по ее надежности и экономичности. Под надежностью понимают свойство изделия сохранять во времени свою работоспособность. Экономичность определяют стоимостью материала, затратами на производство и эксплуатацию.

Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин – прочность, жесткость, износостойкость, коррозионная стойкость, теплостойкость, виброустойчивость. Значение того или иного критерия для данной детали зависит от ее функционального назначения и условий работы. Например, для крепежных винтов главным критерием является прочность, а для ходовых винтов – износостойкость. При конструировании деталей их работоспособность обеспечивают в основном выбором соответствующего материала, рациональной конструктивной формой и расчетом размеров по главным критериям. Прочность является главным критерием работоспособности большинства деталей.

Жесткость характеризуется изменением размеров и формы детали под нагрузкой. Расчет на жесткость предусматривает ограничение упругих перемещений детали в пределах, допустимых для конкретных условий работы.

Изнашивание – процесс постепенного изменения размеров деталей в результате трения. При этом увеличиваются зазоры в подшипниках, в направляющих, в зубчатых зацеплениях, в цилиндрах поршневых машин и т.п. Установлено, что при современном уровне техники 85…90% машин выходят из строя в результате изнашивания и только 10…15% по другим причинам.

Особенности расчета деталей машин. Для того чтобы составить математическое описание объекта расчета и по возможности просто решить задачу, в инженерных расчетах реальные конструкции заменяют идеализированными моделями или расчетными схемами. Например, при расчетах на прочность, по существу, несплошной и неоднородный материал деталей рассматривают как сплошной и однородный, идеализируют опоры и форму деталей. При этом расчет становится приближенным. В приближенных расчетах большое значение имеют правильный выбор расчетной модели, умение оценить главные и отбросить второстепенные факторы. Отметим, однако, что неточности расчетов на прочность компенсируют в основном за счет запасов прочности. При этом выбор коэффициентов запасов прочности становится весьма ответственным этапом расчета. Заниженное значение запаса прочности приводит к разрешению детали, а завышенное – к неоправданному увеличению массы изделия и перерасходу материала.

В инженерной практике встречаются два вида расчета: проектный и проверочный. Проектный расчет – предварительный, упрощенный расчет, выполняемый в процессе разработки конструкции детали (машины) в целях определения ее размеров и материала. Проверочный расчет – уточненный расчет известной конструкции, выполняемый в целях проверки ее прочности или определения норм нагрузки. Выбор материалов для деталей машин является ответственным этапом проектирования. Правильно выбранный материал в значительной мере определяет качество детали и машины в целом. Выбирая материал, учитывают в основном следующие факторы: соответствие свойств материала главному критерию работоспособности (прочность, износостойкость и др.); требования к массе и габаритам детали и машины в целом; другие требования, связанные с назначением детали и условиям ее эксплуатации и другие факторы. Проектирование машин и их деталей является особым видом инженерного творчества. Для принятия удачных технических решений недостаточно знаний одной лишь теории. Необходимо так же знакомство с существующими конструкциями и умение в них критически разобраться; знания технологических основ изготовления деталей; знание условий работы проектируемой машины; умение конкретно воплощать свои идеи в конструкторскую документацию. Рационально спроектированная машина должна быть прочной, долговечной экономичной при изготовлении и эксплуатации, безопасной для обслуживающего персонала, удобной в работе. Получение необходимых практических навыков проектирования механизмов и деталей общетехнического назначения является главной целью курсового проектирования деталей машин.

Выполнением курсового проекта по «Деталям машин» завершается общетехнический цикл подготовки студентов. При выполнении данной работы активно используется знания из ряда пройденных предметов: механики, сопротивления материалов, технологии металлов и др. Целью данного курсового проекта является разработка механического привода, включающего: электродвигатель; муфту соединительную упругую; двухступенчатый цилиндрический горизонтальный редуктор; передачу цепную.

1. Энергетический и кинематический расчеты привода

1.1 Определение номинальной мощности двигателя

Определяем общий КПД привода по формуле:

; (1.1)

где - ориентировочные величины КПД различных видов механических передач и отдельных элементов привода [Л1] (табл. 1.2.1).

Для нашего привода (рис.1):

Рисунок 1 – Схема привода: 1 – электродвигатель, 2 – ременная передача, 3 – редуктор конический одноступенчатый, 4 – цепная передача.

Расчетная мощность электродвигателя, кВт:

; (1.2)

На основании рекомендуемых min и max величин передаточных чисел u для различных видов механических передач [Л1] (табл. 1.2.2) определяют рекомендуемое min и max передаточное число привода:

(1.3)

(1.4)

Расчетная минимальная и максимальная частота вращения вала электродвигателя, об/мин:

, (1.5)

; (1.6)

,

.

1.2 Выбор электродвигателя

По каталогу [Л1] (табл. 17.7.1 и табл. 17.7.1) выбираем электродвигатель из условия:

,

.

Выбираем электродвигатель марки 4А132S8УЗ, у которого = 1415 об/мин, = 3кВт.

Двигатели данного типа предназначены для привода механизмов общего назначения, работают от сетей 220, 380 В, 50 и 60 Гц, режим работы S4 по ГОСТ 183, степени защиты IP44(АИР),IP54(АИС) по ГОСТ 17494, климат умеренный или тропический, способ охлаждения IC0141 по ГОСТ 20459, соотношения моментов (приближенно): Ммакс/Мном = 2,2, Мпуск/Мном = 2,2,

Ммин/Мном = 1,8, климатическое исполнение У3, Т2, УХЛ2, УХЛ4.

1.3 Силовые и кинематические параметры привода

Действительное общее передаточное число привода

, (1.7)

.

Принимаем передаточные числа для каждой механической передачи: ; ; .

Мощность Р_i, частота вращения n_i и вращающий момент Т_i на валах привода:

(1.8)

(1.9)

(1.10)

Вал 1:

;

Вал 2:

;

Вал 3:

;

Вал 4:

;

2. Расчет параметров ременной передачи

В зависимости от передаваемой мощности и частоты вращения выбираем сечение ремня Б и расчетный диаметр ведущего шкива мм.

Диаметр ведомого шкива, мм

, (2.1)

мм.

Расчетный диаметр принимаем

Действительное передаточное отношение проектируемой передачи

, (2.2)

Минимальное межосевое расстояние, мм

, (2.3)

где - высота сечения профиля клинового ремня

мм.

Расчетная длина ремня, мм

, (2.4)

мм

Действительная длина ремня мм.

Межцентровое расстояние, мм

, (2.5)

мм.

Угол обхвата ремнем меньшего шкива, град

, (2.6)

Скорость ремня, м/с

, (2.7)