Индивидуальноезадание
по дисциплине«Детали машин и ПТМ»
Тема:«Кинематический расчет привода ленточного конвейера и расчет
червячнойпередачи»
1. Исходные данные
Тип редуктора – червячный
Сила полезногосопротивления на ленте редуктора F=8 кН
Скорость движения ленты V=0,6 м/с
Диаметр барабанаконвейера D= 0,4 м
Материал червячного вала– Сталь 40ХН (закалка)
Материал червячногоколеса – БрА10Ж4Н4
2. Кинематическаясхема привода ленточного конвейера
/>
Рисунок 2.1Кинематическая схема привода ленточного конвейера
3. Выборэлектродвигателя и кинематический расчет
3.1 Общий КПД приводаленточного конвейера.
Принимаем КПД червячногоредуктора />= 0,9 [1, c. 5]
Коэффициент, учитывающийпотери пары подшипников качения />=0,99[1, c. 5]
КПД открытой цепнойпередачи />=0,92 [1, c. 5]
КПД открытой ременнойпередачи />=0,97 [1, c. 5]
Потери в опорах вала приводногобарабана />=0,99 [1, c. 5]
/>
3.2 Определяем мощностьна валу барабана
/>, кВт
3.3 Определяем требуемуюмощность электродвигателя
/>, кВт
Выбираем стандартныйасинхронный электродвигатель серии 4А, закрытый обдуваемый мощностью Р=7,5 кВтс синхронной частотой вращения 1500 об/мин 4А132S4УЗ и скольжением s=3,0%. Номинальная частота вращения вала двигателя />=1500-0,030 1500=1455об/мин.
3.4 Определяем угловуюскорость вала двигателя
/>, рад/с
3.5 Определяем угловуюскорость барабана
/>, рад/с
3.6 Определяем общеепередаточное отношение
/>
Из рекомендаций [1, c. 7] принимаем передаточное отношениередуктора Uред = 8; цепной передачи передачи Uц = 3; ременной передачи Uр = 2,115.
/> Проверка выполнена
3.7 Определяем результатыкинематических расчетов на валах
Вал А:
Частота вращения вала />об/мин
Угловая скорость />рад/с
Мощность на валу />кВт
Крутящий момент />Н м
Вал Б:
Частота вращения вала />об/мин
Угловая скорость />рад/с
Мощность на валу />кВт
Крутящий момент />Н м
Вал В:
Частота вращения вала />об/мин
Угловая скорость />рад/с
Мощность на валу />кВт
Крутящий момент />Н м
Вал Г:
Частота вращения вала />об/мин
Угловая скорость/> рад/с
Мощность на валу />кВт
Крутящий момент />Н м
Результаты кинематическихрасчетов сведены в таблицу 3.1
Таблица 3.1 Результатыкинематических расчетовВал
Угловая скорость />, рад/с Частота вращения п, об/мин Мощность на валу Р, кВт Крутящий момент Т, Н м А 152,3 1455,0 6,150 40,38 Б 72,0 687,8 5,970 82,90 В 9,0 85,9 5,267 585,0 Г 3,0 28,6 4,800 1600
Проверка />кН м =1600 Н м
Условие выполнено
4. Расчет зубчатыхколес редуктора
4.1 Число витков червяка Z1 принимаем в зависимости от передаточного числа: при Uред = 8 принимаем Z1 = 4[1, с 55]
Тогда число зубьевчервячного колеса:
Z2 = Z1 U = 4 8 = 32
При этом /> проверка выполнена
4.2 Материал червячноговала – 40ХН с твердостью после закалки не менее 45 HRC [1, с. 35]. Материал венца червячного колеса — БрА10Ж4Н4.
Предварительно принимаемскорость скольжения в зацеплении
Vз= 4м/с. [1, с 68]
Тогда при длительнойработе допускаемое контактное напряжение
[ />]=175 МПа [1, с. 68].
Допускаемое напряжение изгибадля нереверсивной работы
[ />]=KFL [ />]
В этой формуле KFL=0,543 при длительной работе;
[ />]=101 МПа [1, с. 66].
[ />] = 0,543 101 = 54,8 МПа
Принимаем предварительнокоэффициент диаметра червяка q=8.[1, c 55]
4.3 Принимаемпредварительно коэффициент нагрузки К=1,2. [1, c 369]
Определяем межосевоерасстояние из условия контактной выносливости
/>, мм
где Т3 – крутящий момент на ведомом валу редуктора Т3 = ТВ = 585 Н м (см. табл. 3.1)
К — коэффициент нагрузкиК=1,2 [1, c 369]
Z2 – числозубьев ведомого колеса
/>мм
Модуль
/>мм
Принимаем по ГОСТ 2144-76стандартные значения т=8 мм; q=8
Межосевое расстояние пристандартных значениях т и q:
/>мм
4.4 Основные размерычервяка
делительный диаметрчервяка
d1 =q m =8 8 =64 мм
диаметр вершин витковчервяка
/>мм
диаметры впадин витковчервяка
/>мм
длина нарезанной частишлифованного червяка
/>мм
Принимаем в1 = 130 мм.
Делительный угол подъемавитка при Z1 = 4 и q=8 />=26 />34’ [1, с. 57].
4.5 Основные размерывенца червячного колеса:
делительный диаметрчервячного колеса
/>мм
диаметр вершин зубьевчервячного колеса
/>мм
диаметры впадин зубьевчервячного колеса
/>мм
наибольший диаметр колеса
/>мм
ширина венца червячногоколеса
/>мм
Окружная скорость червяка
/>м/с,
где п1 – частота вращения червячного вала, п1 = пБ = 687,8 об/мин (см. табл. 3.1)
Скорость скольжения
/>м/с
при этой скорости [ />]=184 МПа
погрешность составит />.%, что в пределахдопускаемых отклонений [1, с 62].
4.6 Расчет контактныхнапряжений [ />]:
Выбираем 7-ю степеньточности передачи, при этом Кv=1,0[1, с. 65].
Коэффициентнеравномерности распределения нагрузки определяем по формуле [1, c 64]
/>,
где /> – коэффициент деформациичервяка при q=8 и z=4 />=47 [1, с. 64].
х- вспомогательныйкоэффициент х=0,6 [1, с. 65].
/>
Коэффициент нагрузки
/>
Проверяем контактноенапряжение по формуле
/>МПа
Полученный результат больше допускаемого напряжения на />%, что свидетельствует о перегрузке вдопускаемых пределах [1, c 62].Уточняем ширину венца червячного колеса:
/>мм
Принимаем ширину венца b = 65 мм
4.7 Проверка прочностизубьев червячного колеса на изгиб.
Эквивалентное числозубьев
/>
Коэффициент формы зуба YF =2,37 [1, с. 63].
Напряжение изгиба
/> МПа
что значительно меньшевычисленного ранее [ />]=54,8 МПа
Условие выполнено.
4.8 Результаты расчетовзубчатых колес сведены в таблицу 4.1
Таблица 4.1 Основныехарактеристики зацепления№ п/п Параметр Червячный вал Червячное колесо 1. Межосевое расстояние, мм 160 2. Модуль, мм 8 3. Число зубьев 4 32 4. Делительный диаметр, мм 64 256 5. Диаметр вершин зубьев, мм 80 272 6. Диаметры впадин, мм 44,8 236,8 7. Наибольший диаметр колеса, мм ___ 284 8. Длина нарезанной части шлифованного червяка, мм 155 ___ 9. Ширина венца червячного колеса, мм ___ 65 10. Материал Сталь 40ХН БрА10Ж4Н4 11. Допускаемое контактное напряжение, МПа 184 12 Расчетное контактное напряжение, МПа 191 13. Допускаемое напряжение изгиба, МПа ____ 54,8 14. Расчетное напряжение изгиба, МПа ____ 7,66
5. Литература
1. Чернавский С.А. Курсовоепроектирование деталей машин: Учебное пособие для учащихся машиностроительныхспециальных техникумов – М.: Машиностроение, 1988.