124164 (Расчет и проектирование привода лебедки)

Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь

УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия»

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту по «Деталям машин и основам конструирования»

Тема: Расчет и проектирование привода лебедки

Выполнил:

студент гр.

специальность

Проверил:

2009

Содержание

Введение

1. Кинематический и силовой расчет

2. Расчет косозубой передачи

3. Расчет шевронной передачи

4. Расчет валов редуктора

5. Расчет и конструирование подшипниковых узлов

6. Подбор и проверочный расчет шпонок

7. Определение конструктивных размеров зубчатой передачи

8. Определение конструктивных размеров корпуса

9. Определение конструктивных размеров крышек подшипников

10. Выбор масла, смазочных устройств

16. Выбор и проверочный расчет муфт

17. Сборка редуктора

18. Техника безопасности

Список использованной литературы

Введение

В создании материально-технической базы значительная роль отводится подъемно-транспортному машиностроению, перед которым поставлена задача широкого внедрения во всех областях народного хозяйства комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, ликвидации ручных погрузочно-разгрузочных работ и исключения тяжелого ручного труда при выполнении основных и вспомогательных производственных операций. Современные поточные технологические и автоматизированные линии, межцеховой и внутрицеховой транспорт, погрузочно-разгрузочные операции органически связаны с применением разнообразных грузоподъемных машин и механизмов, обеспечивающих непрерывность и ритмичность производственных процессов.

Правильный выбор грузоподъемного оборудования является основным фактором нормальной работы и высокой эффективности производства. Нельзя обеспечить устойчивый ритм производства на современной ступени его интенсификации без согласованной и безотказной работы современных средств механизации внутрицехового и межцехового транспортирования сырья, полуфабрикатов и готовой продукции на всех стадиях обработки и складирования. Успешно осуществляется переход от применения отдельных видов подъемно-транспортной техники к внедрению высокопроизводительных комплексов. Создаются принципиально новые системы грузоподъемных машин для комплексной механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных, транспортных и складских работ. Современные высокопроизводительные грузоподъемные машины, имеющие высокие скорости и большую грузоподъемность, появились в результате постепенного совершенствования машин в течение долгого времени.

В грузоподъемных машинах применяют электропривод с двигателями постоянного и переменного тока. Основным преимуществом двигателей постоянного тока является возможность регулирования скорости в широких пределах и получения механических характеристик, наиболее полно удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к работе грузоподъемных машин. Кроме того, двигатели постоянного тока обладают большей перегрузочной способностью и более напряженным режимом работы.

Электропривод с двигателем переменного тока по сравнению с приводом постоянного тока обладает более низкой стоимостью и меньшими затратами при эксплуатации, вследствие более простой и надежной конструкции. Кроме того, электродвигатели переменного тока получают электроэнергию непосредственно из сети, а для электродвигателей постоянного тока требуются индивидуальные или цеховые преобразовательные устройства.

Примерный вид привода лебедки приведен на рис.1

Рис.1 Примерная схема привода лебедки

где: 1-двухступенчатый редуктор, 2-электродвигатель, 3-ограничитель подъема.

Кинематическая схема заданного привода лебедки приведена на рис.2.

Вращение привода передается от вала электродвигателя 1 к выходной муфте 4 через входную муфту 2 и двухступенчатый редуктор 3.

Рис.2 Кинематическая схема привода лебедки.

1. Кинематический и силовой расчет

Исходные данные:

• вращающий момент на выходном валу Т₃=1260Нм;

• угловая скорость выходного вала ω₃=4с^-1;

Определяем мощность на выходном валу Р₃= Т₃х ω₃=1260х4=5040Вт.

Определяем общий КПД привода по схеме привода

η_общ=η_кп η_шп η_м η_п (1.1)

где [1, с.5, табл.1.1]: η_кп=0,97- КПД косозубой передачи;

η_шп=0,97 - КПД шевронной передачи;

η_м=0,98² – потери в муфтах;

η_п=0,99³- коэффициент, учитывающий потери на трение в подшипниках 3-х валов.

Сделав подстановку в формулу (2.1) получим:

η_общ.=0,97*0,97*0,98²*0,99³=0,877

Определяем мощность, необходимую на входе [1,с.4]

Р_тр=Р₃/η_общ. (1.2)

где Р_тр – требуемая мощность двигателя:

Р_тр=5,04/0,877=5,75кВт

Выбираем электродвигатель [1,с.390,табл. П1,П2]

Пробуем двигатель 4А132М6У3:

Р_дв.=7,5кВт;

n_с=1000об/мин;

S=1,3%

d_дв.=38мм.

Определяем номинальную частоту вращения электродвигателя по формуле (1.3) [1,c.6]:

n_ном=n_c·(1-S); n_ном=1000·(1-0,013);

n_ном=870 об/мин

По формуле (2.4) определяем угловую скорость вала двигателя

ω_дв=πn_дв/30=π*870/30=91,1рад/с;

Определяем общее передаточное число привода

U=ω_дв./ω₃=91,1/4=22,8

Производим разбивку передаточного числа по ступеням. По схеме привода

U_общ.=U₁· U₂; (1.3)

Назначаем по рекомендации [1,табл.1.2]:

U₁=5;

тогда

U₂= U_общ./U₁;

U₂=4,56, что входит в рекомендуемые пределы

Принимаем U₂=4,5.

Тогда уточняем передаточное число привода по формуле (2.3):

U_общ.=5х4,5=22,5

Принимаем окончательно электродвигатель марки 4А136М6 с d_вых=38мм.

Угловые скорости определяем по формуле

ω=πn/30 (1.4)

По схеме привода (рис.2) и формуле (1.4) определяем частоты вращения и угловые скорости каждого вала

n₁= n_дв

n₂= n_дв/U₁=870/5=174об/мин;

ω₂=πn₂/30=π*174/30=18,2 рад/с;

n₃= n₂/U₂=174/4,5=38,7 об/мин;

ω₃=πn₃/30=π*38,7/30=4 рад/с.

Определяем мощность на каждом валу по схеме привода

Р₁=Р_дв η_м=7,5*0,98=7,35 кВт;

Р₂=Р₁ η_кп η_п=7,35*0,97*0,99²=7,06 кВт;

Р₃=Р₂ η_шп η_п =7,06*0,97*0,99=6,78 кВт.

Определяем вращающие моменты на каждом валу привода по формуле

(Нм) (1.5)

;

;

;

.

Все рассчитанные параметры сводим в табл.1.

Параметры кинематического расчета Таблица 1

2. Расчет косозубой передачи

2.1 Исходные данные

Мощность на валу шестерни и колеса Р₁=7,35 кВт

Р₂=7,06 кВт

Вращающий момент на шестерне и колесе Т₁=80,7 Нм

Т₂=388 Нм

Передаточное число U=5

Частота вращения шестерни и колеса n₁=870 об/мин

n₂=174 об/мин

Угловая скорость вращения шестерни и колеса ω₁=91,1 рад/с

ω₃=18,2 рад/с

Угол наклона зубьев β₁=13˚

Расположение колес относительно опор симметричное.

2.2 Расчет параметров зубчатой передачи

Выбираем материал для шестерни и колеса по табл.3.3 [1,c.34]:

шестерня – сталь 40Х, термообработка – улучшение 270НВ,

колесо - сталь 40Х, термообработка – улучшение 250НВ.

Определяем допускаемое контактное напряжение по формуле (3.9) [1,c.33]:

(2.1)

где σ_Hlimb – предел контактной выносливости при базовом числе циклов;

К_HL – коэффициент долговечности;

[S_H] – коэффициент безопасности;

по [1,c.33]: К_HL =1; [S_H] =1,1.

Определяем σ_Hlimb по табл.3.2 [1,c.34]:

σ_Hlimb =2НВ+70; (2.2)

σ_Hlimb1 =2270+70; σ_Hlimb1 =610МПа;

σ_Hlimb2 =2250+70; σ_Hlimb1 =570МПа.

Сделав подстановку в формулу (3.1) получим

; МПа;

; МПа.

Определяем допускаемое расчетное напряжение по формуле (3.10) [1,c.35]:

(2.3)

;

МПа.

Определяем межосевое расстояние передачи по формуле (3.7) [1,c.32]:

(2.4)

де К_а – числовой коэффициент;

К_Hβ – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца;

- коэффициент ширины;

Т₂ – вращающий момент на колесе

Выбираем коэффициенты:

К_а =43 [1,c.32];

К_Hβ =1,1 [1,c.32,табл.3.1];

=0,315 назначаем по ГОСТ2185-66 с учетом рекомендаций [1,c.36];

Т₂=388Нм.

Подставив значения в формулу (3.4) получим:

; мм;

Принимаем окончательно по ГОСТ2185-66 [1,c.36]

мм.

Определяем модуль [1,c.36]:

(2.5)

;

;

Принимаем по ГОСТ9563-60 модуль m_n=2,0мм [1,c.36]

Определяем суммарное число зубьев по формуле (3.12) [1,c.36]:

(2.6)

Так как β=13º (β=8º…12º), тогда cosβ=0,974

; ;

Принимаем зуба.