Раздел 2. Расчёт зубчатых передач
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
Санкт-Петербургский горный университет
Кафедра машиностроения
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине: «Прикладная механика»
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Тема работы: «Расчёт и проектирование привода конвейера».
Автор: студент гр. ГМ-18 / Тимофеев М.И. / (подпись) (Ф.И.О.)
ОЦЕНКА: _____________
Дата: ___________________
ПРОВЕРИЛ:
Руководитель работы профессор ________________ / Жуков И.А. /
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2021
Введение
Целью работы является проектирование привода конвейера, что включает в себя расчёт привода, выбор электродвигателя и соединительной муфты, расчёт клиноременной передачи, одноступенчатого редуктора, валов цилиндрической передачи, подшипников качения, шпонок, ведомого вала на усталостную прочность. В соответствии с заданием привод конвейера включает в себя: электродвигатель, клиноременную передачу, редуктор, муфту, барабан приводной. Для выполнения задания требуется спроектировать одноступенчатый горизонтальный редуктор с шевронным зацеплением.
|
|
Раздел 1. Выбор электродвигателя. Кинематические расчёты. Определение вращающих моментов на валах.
1.1 Определение потребной мощности двигателя.
По исходным данным определяем потребную мощность двигателя, т.е. мощность на выходе:
, (1)
где F — тяговое усилие; F = 10 кН; V — скорость ленты; V = 1,6 м/с,
.
1.2 Определение коэффициента полезного действия.
, (2)
где — КПД муфты; ; — КПД одной пары подшипников; ; n — количество пар подшипников, n = 3; — КПД зубчатой передачи; ; — КПД ремённой передачи; ,
.
1.3 Определение частоты вращения приводного вала.
, (3)
где D — диаметр барабана; D = 400 мм,
.
1.4 Выбор предварительного общего передаточного числа привода.
, (4)
где u1 — передаточное отношение редуктора; u1 = (2,5…5,6), u2 — передаточное отношение ремённой передачи; u1 = (2…3)
.
1.5 Определение требуемой частоты вращения электродвигателя.
|
|
, (5)
.
1.6 Выбор электродвигателя
, (6)
.
Двигатель подбирается по двум условиям:
1) ,
2) .
Согласно расчётам, выбираем электродвигатель марки А225МА12 с параметрами Pэл = 18,5 кВт, nэл = 500 об/мин [2].
1.7 Уточнение общего передаточного числа привода и его распределение между типами передач
, (7)
.
Передаточное отношение зубчатого редуктора выбирается согласно ГОСТ 2185-66 из стандартного ряда [3]. Передаточное число u1 принимается равным 2,24.
, (8)
.
Вычисленное передаточное число входит в интервал (2;3).
1.8 Определение частот вращения валов привода
Частота вращения ведущего вала через клиноременную передачу:
, (9)
.
Частота вращения ведомого вала:
, (10)
,
,
.
1.9 Определение крутящих моментов на валах привода
Крутящий момент на выходном валу:
, (11)
где F — тяговое усилие; F = 10 кН;
.
Крутящий момент на ведомом валу:
, (12)
|
|
.
Крутящий момент на ведущем валу:
, (13)
.
Раздел 2. Расчёт зубчатых передач
2.1 Выбор материалов
Материал принимается для шестерни и зубчатого колеса — сталь 40ХН. Термообработка для шестерни и зубчатого колеса— улучшение.
Предельные размеры заготовки шестерни: , .
Твёрдость зубьев в сердцевине и на поверхности колеса и шестерни:
Таблица с характеристикой стали для шестерёнки и зубчатого колеса представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 — Характеристики стали 40ХН
2.2 Определение допускаемых напряжений
Предварительно определяется средняя твёрдость рабочих поверхностей шестерни и зубчатого колеса:
, (14)
где HBmin — минимальная твёрдость материала; HBmin = 235; HBmax — максимальная твёрдость материала; HBmax = 262;
.
Базовое число циклов нагружений при расчёте на контактную прочность:
, (15)
.
Базовое число циклов нагружений при расчёте на изгиб: .
Действительное число циклов для колеса:
, (16)
|
|
где Ln — срок службы редуктора;
.
Действительное число циклов для шестерни:
, (17)
.
Из условия, что действительное число циклов больше базового числа циклов (N1,2 > NHG) определяется коэффициент долговечности при расчёте по контактным напряжениям ZN = 1. Т.к. N1,2 > NFG коэффициент долговечности при расчёте на изгиб yN = 1.
Предельное контактное напряжения:
, (18)
.
Предельное напряжение на изгиб:
, (19)
.
Допускаемое контактное напряжение:
, (20)
.
Допускаемое напряжение на изгиб:
, (21)
.
2.3 Определение межосевого расстояния
Для передачи с шевронными зубьями предварительно принимается коэффициент межосевого расстояния Ka = 43.
Коэффициент ширины принимается для шевронной передачи равным 0,5.
Коэффициент ширины:
, (22)
.
Коэффициент неравномерности нагрузки по длине контактных линий при HB < 350 принимается .
Межосевое расстояние:
, (23)
Полученное расчётное значение округляется в большую сторону до числа из таблицы нормальных линейных размеров до 210 мм.
2.4 Расчёт предварительных основных размеров колёса
Делительный диаметр:
, (24)
.
Ширина колеса:
, (25)
.
2.5 Определение модуля передачи
Коэффициент модуля для шевронной передачи принимается равным .
Модуль:
, (26)
Модуль принимается равным m = 2,75 мм.
2.6 Определение суммарного числа зубьев и угла наклона
Минимальный угол наклоны зубьев у шевронных колёс: .
Суммарное число зубьев:
, (27)
.
Действительное значение угла наклона:
, (28)
.
2.7 Определение числа зубьев шестерни и колеса
Число зубьев шестерни:
, (29)
.
Число зубьев колеса:
, (30)
.
2.8 Определение фактического передаточного числа
Фактическое передаточное число:
, (31)
.
Отклонение от заданного передаточного числа:
, (32)
2,23% < 4%, значит отклонение не превышает нормы.
2.9 Определение геометрических размеров колёс
Делительный диаметр шестерни:
, (33)
.
Делительный диаметр колеса:
, (34)
.
Диаметр вершин шестерни:
, (35)
.
Диаметр вершин зубчатого колеса:
, (36)
.
Диаметр впадин шестерни:
, (37)
.
Диаметр впадин зубчатого колеса:
, (38)
.
b2 свыше 100 мм, значит принимается отношение ,
.
2.10 Определение усилий в зацеплении
Окружная сила:
, (39)
.
Радиальная сила:
, (40)
где α — угол зацепления; α = 20º;
.
Осевая сила:
, (41)
.
2.11 Проверка зубьев колёс по напряжениям
Предварительно определяется окружная скорость колеса:
, (42)
.
Окружная скорость меньше 4 , поэтому принимается низкая степень точности (9). Коэффициент
Коэффициент YB:
, (43)
.
Коэффициент ширины:
, (44)
.
Твёрдость зубьев меньше 350 HB, окружная скорость меньше 15 , поэтому коэффициент .
Коэффициент для шевронных колёс принимается .
Приведённое число зубьев:
, (45)
.
Коэффициент влияния формы зуба вычисляется из пропорции двух близлежащих значений: для ,
для ,
Составляя пропорцию получаем, что на каждое количество зубьев приходится коэффициент на 0,002 меньший предыдущего, значит, для значения . .
Приведённое число зубьев колеса:
, (46)
.
Для коэффициент принимается .
Напряжение изгиба зубьев колеса:
, (46)
.
Напряжение изгиба шестерёнки:
, (47)
.
Коэффициент распределения нагрузки между зубьями для шевронной передачи принимается равным: .
Коэффициент учёта внутренней динамики для шевронной передачи принимается равным: .
Контактное напряжение:
, (47)
.
Условие 0,85 < < выполняется.
436,9 < 508,47 < 539,7
2.12 Проверка размеров колёс на пригодность заготовки
Диаметр заготовки:
, (48)
, , а значит, выбранный материал соответствует требованиям.
Ширина заготовки:
, (49)
, , а значит, выбранный материал соответствует требованиям.
Ширина канавки для выхода фрезы принимается равной a = 42 мм.[1]
Глубина канавки:
, (50)
.
Толщина диска
, (51)
.
Ширина торцов зубчатого колеса:
, (52)
.
Раздел 3. Предварительный расчёт валов.
3.1. Выбор материала
Из-за малого диаметра шестерни она будет изготавливаться заодно с ведущим валом. Материал для вала такой же, как у шестерни —сталь 40ХН.
Материал для ведомого вала — сталь 45.
3.2 Определение диаметров ведущего вала и предварительный подбор подшипников.
Диаметр выходного участка вала:
, (53)
где — предел прочности при кручении;
.
Значение округляется до
Высота буртика принимается равной t = 4,6 мм [1, с.47].
Диаметр участка вала под подшипник:
, (54)
.
Для соответствия внутреннему диаметру стандартного ряда подшипника диаметр приравнивается до .
2. https://gekoms.org/product/a225ma12-jelektrodvigatel-obshhepromyshlennyj-esq-a-225-ma12/
3. http://docs.cntd.ru/document/gost-8328-75
Дата добавления: 2021-06-02; просмотров: 129; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!