37291

ПРИВОД ЛЕБЕДКИ

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Привод лебедки. Целью курсового проекта по дисциплине Детали машин и основы конструирования является приобретение первых инженерных навыков по расчётам и конструированию деталей и узлов машин на основе полученных теоретических знаний.

Русский

2013-09-24

3.8 MB

19 чел.

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Кафедра «ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА»

ПРИВОД ЛЕБЕДКИ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине «Детали машин и основы конструирования»

ЗАДАНИЕ: ДМ-08.10-16.02

                                                                                      

Студент: Капралов Д.О.

                                                                                

Руководитель проекта: Шестоперов В.Ю.

Проект защищен:

                                                                       

Н. Новгород 2012

Содержание

[1] Содержание

[2] Техническое задание

[3] 1 Техническое предложение

[3.1] 1.1 Введение

[3.2] 1.2 Энергетический и кинематический расчеты привода

[3.3] 1.3 Проектировочный расчет червячной передачи

[3.4] 1.4 Предварительный расчет диаметров валов

[3.5] 1.5 Конструктивные элементы редуктора

[3.6] 1.6 Проектировочный расчет цепной передачи

[3.7] 1.7 Подбор муфт

[4] 2 Эскизный проект

[4.1] 2.1 Основные параметры привода

[4.2] 2.2 Тепловой расчет червячного редуктора

[4.3] 2.3 Проверочный расчет червячной передачи

[4.4] 2.4 Проверочный расчет цепной передачи

[4.5] 2.5 Конструкция зубчатых колес

[4.6] 2.6 Смазка зацеплений и подшипников

[4.7] 2.7 Усилия в передачах

[4.8] 2.8 Проверочный расчет валов на статическую прочность

[4.9] 2.9 Расчет на изгиб вала червяка

[4.10] 2.10 Подбор подшипников качения

[4.11] 2.11 Расчет шпоночных соединений

[5] 3 Технический проект

[5.1] 3.1 Проверка опасного сечения выходного вала на сопротивление усталости

[5.2] 3.2 Расчет болтов крепления редуктора. Конструкция рамы

[6] Список использованной литературы

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

Разраб.

Капралов

Привод лебедки

Пояснительная записка

Лит.

Лист

Листов

Проверил

Шестоперов

2

32

Принял

 

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Кафедра «ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА»

Техническое задание

на курсовой проект по дисциплине «Детали машин и основы конструирования»

Студент: Капралов Д.О.

Шифр: 15020218

КОД ЗАДАНИЯ:  ДМ-08.10-16.02

Тема задания: Привод лебедки

Исходные данные по варианту 10 задания 08:

Диаметр барабана DБ = 450 мм

Нагрузка на рабочем органе F = 4,5 кН

Скорость рабочего органа n1 = 16 мин-1

Срок службы h = 4 года

Число блоков нагрузки 3

Отношение моментов Ti/T  1,0 - 0,8 - 0,4

Отношения времён  Lhi/Lh 0,3 - 0,4 - 0,3

Отношение пускового момента Tпуск/T   1,3

Длина барабана 1,6DБ = 720 мм

Высота оси барабана 0,5DБ + 250 = 375 мм

Рисунок 1 – Кинематическая схема

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

3

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Рисунок 2 – Циклограмма нагружения.

_________________                      Студент________________

   (дата выдачи)          (подпись)

_________________                      Руководитель__________

(дата подписи)             (подпись)

Выпуск массовый

Коэффициенты использования:

годовой: КГ=0,6

                                                                   суточный: Кс=0,66

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

4

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

1 Техническое предложение

1.1 Введение

Целью курсового проекта по дисциплине "Детали машин и основы конструирования" является приобретение первых инженерных навыков по расчётам и конструированию деталей и узлов машин на основе полученных теоретических знаний.

В качестве объекта для разработки проекта предлагается привод лебёдки, а для более подробного проектирования из её состава – червячный редуктор, который как сборочная единица наиболее полно содержит в себе детали общемашиностроительного назначения (передачи, валы, подшипники, уплотнения, крепежные изделия, корпуса, системы смазки, регулирования, транспортирования и т.д.). Дополнительно к редуктору в техническое задание  на проект, включена открытая цепная передача.

Конструирование - это создание конкретной, однозначной конструкции изделия. Конструкция - устройство, определяющее взаимное расположение частей (деталей и сборочных единиц) изделия.

Проектирование предшествует конструированию и представляет собой поиск научно обоснованных, технически осуществимых и экономически целесообразных инженерных решений, обоснование возможных вариантов решений на основе принятых критериев.

Конструирование опирается на результаты проектирования и уточняет решения, принятые при проектировании. Эти два процесса взаимно связаны и, как правило, выполняются инженером-конструктором.

В соответствии с ГОСТ 2.103-68 ЕСКД "Стадии разработки" предусмотрены следующие этапы разработки конструкторской документации:

а) техническое задание; 6) техническое предложение; в) эскизный проект; г) технический проект; д) рабочая конструкторская документация.

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

5

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Все стадии выполняются последовательно, каждая следующая - на основании разработки и утверждения предыдущей.

Ограниченность времени на выполнение курсового проекта не позволяет . реализовать процесс конструирования в соответствии с требованиями ГОСТа, приходится отдельные стадии совмещать и сокращать объем разработки документации.

В начале проектирования согласно техническому заданию рекомендуется найти и изучить известные технические решения конструкций (прототипов) заданных в техническом задании объектов, методику их расчета. В проекте следует максимально использовать унифицированные и стандартные детали, узлы, нормы и рекомендации.

Проектирование - многовариантная задача. Чем больше рассмотрено и разработано вариантов, тем качественнее окончательный выбор оптимального из них по критериям минимальных размеров и массы, надежности, технологичности, экономичности в изготовлении и эксплуатации.

1.2 Энергетический и кинематический расчеты привода

1.2.1 Срок службы привода

Требуемую долговечность привода в часах находят по формуле:

Lh = 365∙24∙kгkch = 365∙24∙0,6∙0,66∙4 = 13876 ч,

где kг=0,6 – коэффициент годового использования;

      kc=0,66 – коэффициент суточного использования;

      h = 4 – срок службы в годах.

1.2.2 Угловая скорость выходного вала привода

ωвыхтр= πn/30 = 3,14∙16/30 = 1,675 рад/с

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

6

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

1.2.3 Вращающий момент на выходном валу

выхтр= Н∙м

1.2.4 Коэффициент полезного действия привода

ŋ =ŋмуф ŋпк ŋчр ŋцп;

где ŋцп – КПД открытой цепной передачи[2. c.7];

ŋчр – КПД червячного редуктора [2. c.7];

ŋмуф– КПД муфты [2. c.7];

ŋпк– КПД подшипников качения [2. c.7];

ŋ = 0,98 • 0,99 • 0,8 • 0,91 = 0,706.

1.2.5 Требуемая мощность на рабочем органе

вых = Е ωвых =786,7 • 1,675 = 1 317,7 Вт.

где ТЕ = КЕ Тном – эквивалентный вращающий момент, Н∙м

Тном = Твых – номинально длительный момент, равный моменту на выходном валу.

КЕ – коэффициент приведенного заданного переменного режима к эквивалентному постоянному:

ТЕ = 0,777∙1012,5 = 786,7 Н∙м

1.2.6 Требуемая мощность двигателя

двтр= =Вт

1.2.7 Диапазон возможных скоростей вращения двигателя

umin= uчрmin uцпmin

где uчрmin– минимальное передаточное отношение червячного редуктора [1.c. 54];

uцпmin– минимальное передаточное отношение цепной передачи [2.c. 7];

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

7

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

umin= 10 •1,5 = 15;

umax= uчрmax uцпmax;

umax = 71 • 4 = 284.

1.2.8 Диапазон допустимых скоростей двигателя:

ωдвminвых umin = 1,675 • 15 = 25,12 рад/с;

 ωдвmaxвых umax = 1,675 • 284 = 475,7 рад/с.

1.2.9 Диапазон допустимых частот вращения двигателя

nmin= ωдвmin = • 25,12 = 240 мин-1;

nmахдвmax = •475,7 = 4545 мин-1.

1.2.10 Принимаем асинхронный обдуваемый электродвигатель с синхронной частотой вращения 3000 мин -1:

АИР80В2У3, дв =2,2 кВт, nном = 2850 мин -1.

Рисунок 3. Основные размеры двигателя.

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

8

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Таблица 1. Размеры выбранного двигателя.

Двигатель

Габаритные

размеры

Установочные и присоединительные размеры

l30

h31

d30

l1

l10

l31

d1

d10

b1

b10

h

h1

АИР80В2У3

320,5

204,5

190

50

100

50

22

10

6

125

80

6

1.2.11 Угловая скорость выбранного двигателя

ωдв  =  nдв= • 2850 = 298,3 рад/с.

1.2.12 Фактическое передаточное отношение привода

1.2.13 Принимаю передаточное отношение червячного редуктора        

uчр = 63 [1.c. 54].

1.2.14 Передаточное отношение открытой цепной передачи

1.2.15 Угловые скорости валов привода

ωдв = ω1 = ω2 = 298,3 рад/с;

ω3 = ω2/ uчр = 298,3/63 = 4,7 рад/с;

ω4 = 1,675 рад/с.

1.2.16 Моменты на всех валах привода

Н∙м;

Н∙м;

Н∙м;

Н∙м;

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

9

Изм.

№ докум.

Подпись

Дата

1.3.1.6 Допускаемые напряжения изгиба [2.c.35]:

[σ]FFL[σ]F0;

Коэффициент долговечности [2.c.35]:

КFL =

Эквивалентное число циклов нагружения [2.c.35]:

NFЕFЕ N=0,356·39,1·106=13,9·106

Исходное допускаемое напряжение [2.c.35]:

[σ]F0 = 0,25σТ+0,08σВ=0,25·195+0,08·245=68 МПа

[σ]F= 1,34·68 = 91 МПа

КFЕ - – коэффициент эквивалентности [2.c.35].

1.3.1.7 Межосевое расстояние передачи

мм

Принимаем мм [2.c.36].

1.3.1.8 Принимаю число заходов червяка

z1 = 1, т.к. uчр = 63.

1.3.1.9 Число зубьев колеса

z2 = z1 uчр = 1∙63 = 63

1.3.1.10 Модуль передачи

m = 1,5aw/z2 = 1,5·180/63 = 4,3 мм;

Принимаем  m = 5 мм [2.c.36].

1.3.1.11 Относительный диаметр червяка

q = 2aw/m - z2 = 2·180/5 - 63 = 9;

Принимаем  10 [2.c.36].   

1.3.1.12 Условие жесткости  10≥0,212 z2 = 13,3 не выполняется

Принимаем  16 [2.c.36].   

Условие жесткости  16≥0,212 z2 = 13,3 выполняется

1.3.1.13 Коэффициент смещения

Х=aw/m-0,5(q+ z2)

1.3 Проектировочный расчет червячной передачи

1.3.1 Проектировочный расчет червячной передачи

1.3.1.1 Предварительно ожидаемая скорость скольжения

м/с

1.3.1.2 Для изготовления червячного колеса принимаю БрО10Ф1, способ отливки в кокиль, σВ = 245 МПа,  σТ = 195 МПа [1.c.57].

1.3.1.3 Для изготовления червяка принимаю сталь 45 + улучшение                   НВ 269…302,  , , , [1.c.53].

1.3.1.4 Число циклов перемены напряжений для колеса

N = 600ωвыхLh = 600∙4,7∙13876 = 39,1∙106

1.3.1.5 Допускаемые контактные напряжения для колеса [2.c.33, 34].

При числе циклов N = 39,1∙106.

Для I группы:

Допускаемое напряжение при числе циклов перемены напряжений, равном 107:

[σ]Н0 = 0,75σВ = 0,75∙245 = 184 МПа

Допускаемые контактные напряжения при числе циклов перемены напряжений N:

[σ]НHLCV[σ]Н0= 0,96·0,8·184 = 141,3 МПа

Коэффициент CV учитывает интенсивность изнашивания материала колеса [2.c.34].

Эквивалентное число циклов нагружения:

NНЕНЕ N=0,492·39,1·106=19,2·106,

где КНЕ – коэффициент эквивалентности [2.c.34].

Коэффициент долговечности [2.c.33]:

КHL =

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

10

Изм.

Лист

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

11

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Х=180/5-0,5(16+63)=-0,84

Условие выполняется.

1.3.1.14 Фактическое передаточное отношение

uф = z2/ z1 = 63/1 = 63

Отклонение передаточного отношения от заданного

Δu = 0

, условие выполняется.

1.3.1.15 Геометрические размеры червяка

Делительный диаметр червяка

d1 = mq = 5∙16 = 80 мм

Диаметр вершин витков

da1= d1+2m = 80 + 2∙5 = 90 мм

Диаметр впадин витков

df1= d1-2,4m = 80 – 2,4∙5 = 68 мм

Длина нарезной части червяка

b1=b01+3m = 90,8 + 3∙5 = 105,8 мм

b01= b01>(12,5+0,09z2)m = (12,5+0,09∙63)∙5 = 90,8 мм

Принимаем b1= 105 мм [2.c.37].

1.3.1.16 Геометрические размеры колеса

Делительный диаметр колеса

d2=m z2 = 5∙63 = 315 мм

Диаметр окружности вершин зубьев

da2= d2+2(1+X)m = 315+2(1+0,84)∙5 = 333,4 мм

Диаметр впадин

df2= d2-2m(1,2 – Х) = 315-2∙5(1,2 – 0,84) = 311,4 мм

Наибольший диаметр колеса

DaM2da2+6m/(z1+2) = 333,4+6∙5/(1+2) = 343,4 мм

Принимаем  DaM2 = 343 мм

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

12

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Ширина венца

b2a aw;

где  при

b2 = 0,355∙180 = 63,9 мм

Принимаем , [2.c.37].

1.3.1.17 Окружная скорость на червяке

V1 = d1ωвх/2000 = 80∙298,3/2000 = 11,9 м/с

Угол подъёма винтовой линии

γ = arctg(z1/(q+2X)) = arctg(1/(16+2∙0,84)) = 3,2°

Скорость скольжения в зацеплении

Vs = v1/cosγ = 11,9/cos3,2 = 11,9 м/с

1.3.1.18 Окружная скорость на колесе

V2 = d2ωвых/2000 = 315∙4,7/2000 = 0,7 м/с

Принимаем 8 степень точности передачи.

КПД передачи:

η=tgγ/[tg(γ+φ)]=tg3,2/[tg(3,2+0,95)]=0,77,

где φ – угол трения для материала I группы при Vs=11,9; φ=0,92° [2.c.38].

1.4 Предварительный расчет диаметров валов

Рекомендуемые диаметры валов из условия прочности и жесткости [2]:

dKT1/3,

где К – расчетный коэффициент,

Т – момент на валу Н∙м (таблица 4).

Таблица 4. Предварительный расчет диаметров валов.

Вал

К

Т, Н∙м

d’, мм

d, мм

быстроходный

7…8

7,9

14…16

22

тихоходный

5…6

401,4

37…44

40

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

13

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

1.5 Конструктивные элементы редуктора

Материал корпуса СЧ15 ГОСТ 1412-85.

Толщина стенок корпуса и крышки редуктора:

δ = δ1 = 0,025αw + (3…5) = 0,025 · 180 + 3 = 7,5 мм.

Принимаем: δ = δ1 = 8 мм

Толщина пояса корпуса и крышки:

b = b1 = 1,5δ = 1,5 · 8 = 12 мм

Толщина нижнего пояса:

p = 2,35δ = 2,35 · 8 = 18,8 мм, примем р = 19 мм.

Диаметры болтов:

d1 = (0,03 – 0,036) · αω + 10 = (0,03 – 0,036) · 180 + 10 = (15,4 – 16,5) мм

Примем: М16.

d2 = (0,7 - 0,75) · d1 = (0,7 - 0,75) · 16 = (11,2 – 12) мм

Примем: М12.

d3 = (0,5 - 0,6) · d1 = (0,5 - 0,6) · 16 = (8 – 9,6) мм

Примем: М8.

1.6 Проектировочный расчет цепной передачи

Расчет цепной передачи ведем по [4]. ГОСТ 591-69.

Определяем шаг цепи р, мм:

р = 2,8 , где

kЭ – коэффициент эксплуатации:

kЭ = kД · kС · kv · kрег · kр 

kД = 1,2 – (небольшие толчки) коэффициент динамической нагрузки [4];

kрег = 1,25 – (нерегулируемая передача) коэффициент регулировки межосевого расстояния [4];

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

14

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

kv = 1,15 (θ = 0…40°) – коэффициент наклона положения барабана [4];

kС = 1,5 – периодическая смазка [4];

kр = 1 – односменная работа [4].

kЭ = 1,2 · 1,5 · 1,15 · 1,25 · 1 = 2,59

z1 – число зубьев ведущей звездочки:

z1 = 29 - 2Uцеп = 29 – 2 · 2,8 = 23,4. Примем z1 = 23.

[pц] = 28 Н/мм2 – допускаемое давление в шарнирах цепи.

v = 1- число рядов цепи (для однорядной цепи типа ПР)

Тогда:

р = 2,8  = 31,7 мм

Примем цепь приводную роликовую нормальной серии однорядную типа ПР:

Цепь ПР 31,75 – 8900 ГОСТ 13568-75

Шаг р = 31,75 мм; b3 (не менее) 19,05;

        d1 = 9,53 мм;  d3 = 19,05 мм; h (не более) 30,2 мм.

        Fr = 89000 H – разрушающая нагрузка

       Масса цепи g = 3,8 кг.

Определяем число зубьев ведомой звездочки:

z2 = z1 Uцеп = 23 · 2,8 = 64,4. Примем: z2 = 64.

Определяем фактическое передаточное число Uф и проверим его отклонение ΔU от заданного Uцеп :

Uф = z2 / z1 = 64 / 23 = 2,78; ΔU = ·100% = 0,7% - допустимо.

Определяем оптимальное межосевое расстояние а, мм:

а = (30…50)р = (30…50) · 31,75 = 952,5…1587,5 мм.

Принимаем а = 953 мм, тогда межосевое расстояние в шагах:

ар = а/р = 953 / 31,75 = 30

Определяем число звеньев цепи, lp:

lp = 2 ар +  +  = 2 · 30 +  +  = 125,3

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

15

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Принимаем: lp = 125.

Уточняем межосевое расстояние ар в шагах:

ар = 0,25 · (lp – 0,5(z2 + z1) + ) =

= 0,25 · (125 – 0,5(64 + 23) + ) = 30,2

Определим фактическое межосевое расстояние:

а = ар · р = 30,2 · 31,75 = 958,85 мм.

Для обеспечения провисания ведомой ветви цепи действительное межосевое расстояние будет равно:

ам = 0,995а = 0,995 · 958,85 = 954 мм

Определим длину цепи, l:

l = lp р = 125 · 31,75 = 3968,75 мм

Определим диаметры звездочек (ГОСТ 591-69).

Ведущей звездочки и ведомой делительные диаметры:

dδ1 = p/sin(180/z1) = 31,75 / sin(180 / 23) = 233,46 мм

d δ2 = p/sin(180/z2) = 31,75 / sin(180 / 64) = 647,96 мм

Диаметр окружности выступов:

De1 = p(k + kz1 – 0,31/λ) = 31,75 · (0,7 + 7,3 – 0,31/3,33) = 251,04 мм

k = 0,7 – коэффициент высоты зуба;

kz – коэффициент числа зубьев:

kz1 = ctg(180 / z1) = ctg(180 / 23) = 7,3; kz2 = ctg(180 / z2)= ctg(180 / 64) = 20,4

λ = р/d1 = 31,75 / 9,53 = 3,33 геометрическая характеристика зацепления.

De2 = p(k + kz2 – 0,31/λ) = 31,75 · (0,7 + 20,4 – 0,31/3,33) = 666,97 мм

Диаметр окружности впадин:

Di1 = dδ1 – (d1 – 0,175) = 233,46 – (9,53 – 0,175) = 226,6 мм

Di2 = dδ2 – (d1 – 0,175) = 647,96 – (9,53 – 0,175) = 642,88 мм

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

16

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

1.7 Подбор муфт

В качестве муфты между быстроходным валом редуктора и валом двигателя возьмем упругую втулочно-пальцевую муфту (рис. 4).

Муфты упругие втулочно-пальцевые получили широкое распространение вследствие относительной простоты конструкции и удобству замены упругих элементов.

Выбираем муфту:

Муфта 63-22-1-У3 ГОСТ 21424-93.

Номинальный вращающий момент:

[Т] = 63 Н · м.   

Вращающий момент на валу двигателя:

Т1 = 8,1 Н · м

Диаметр посадочного отверстия:

d = 22 мм.

Габаритные размеры муфты:

D × L = 100 × 76.

Наличие упругих втулок позволяет скомпенсировать неточность расположения в пространстве быстроходного вала и вала двигателя.

Рис. 4

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

17

Изм.

№ докум.

Подпись

Дата

Площадь поверхности охлаждения

А = 12аw1,71 = 12∙1801,71 = 0,63 м2

Температура нагрева масла без искусственного охлаждения

,

где  – коэффициент теплоотдачи, [2.c.40];

– коэффициент учитывающий отвод теплоты в стальную плиту

t ≤ [t] = 110° - условие выполняется.

2.3 Проверочный расчет червячной передачи

Коэффициент динамичности:

kv = 1,2. [1.c.65]

Коэффициент неравномерности распределения нагрузки:

kβ = 1,1. [1.c.64]

Коэффициент нагрузки:

k = kβ · kv = 1,1 · 1,2 = 1,32. [1.c.64]

Проверка контактного напряжения [1.c.62]:

σН = (170/(z2/q)) ·  = (170/(63/16)) ·  =

= 143 МПа

0,85[σ]Н = 120,1 МПа ≤ σН = 143 МПа ≤ 1,05[σ]Н = 148,4 МПа – условие выполняется.

Проверка прочности зубьев червячного колеса на изгиб:

Эквивалентное число зубьев [1.c.63]:

zv = z2 / cos3 γ = 63 / cos3 3,2 = 63,3. Примем: zv = 63.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

2 Эскизный проект

2.1 Основные параметры привода

Общий КПД привода: η0 = 0,706.

Общее передаточное отношение привода: u0 = 178,1.

Момент на валу приводного барабана: Тро=1012,5 Н∙м

Частота вращения рабочего органа: npo = 16 мин-1.

Двигатель АИР80В2У3:   Рдв= 2,2 кВт

                                           nдв= 2850 мин-1

Червячный редуктор.

Передаточное отношение: uред = 63.

Момент на быстроходном валу: Т2=7,9 Н∙м.

Момент на тихоходном валу: Т3=401,4 Н∙м.

Частота вращения быстроходного вала: n2= 2850 мин-1.

Частота вращения тихоходного вала: n3= 45,2 мин-1.

Цепная передача.

Цепь ПР 31,75 – 8900 ГОСТ 13568-75.

Передаточное отношение: uцеп = 2,78.

Межосевое расстояние: мм.

Момент на ведущей звездочке: Т3=401,4 Н∙м.

Момент на ведомой звездочке: Т4=1012,5 Н∙м.

Частота вращения ведущего шкива: n3= 45,2 мин-1.

Частота вращения ведомого шкива: n4= 16 мин-1.

2.2 Тепловой расчет червячного редуктора

Тепловой расчёт редуктора.

Мощность на червяке:

Рвх = ωвхТвх = 298,3∙7,9 = 2357 Вт

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

18

Изм.

Лист

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

19

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Коэффициент формы зуба: уF = 2,12. [1.c.63]

Напряжение изгиба [1.c.63]:

σF =  =  = 14 МПа < [σ]F = 91 МПа – условие выполняется.

ξ = 1 – коэффициент, учитывающий ослабление зубьев в результате износа [1.c.63].

2.4 Проверочный расчет цепной передачи

Проверим частоту вращения меньшей звездочки:

n3 ≤ [n], где

[n] = 15 · 103 / р = 15 · 103 / 31,75 = 472,4 об/мин.

n3 = 45,2 об/мин ≤ [n]. Условие выполнено.

Проверим число ударов цепи о зубья звездочек U:

U ≤ [U]

U = (4 z1 n3) / 60 lp = 4 · 23 · 45,2 / 60 · 125 = 0,55 c-1

[U] = 508 / p = 508 / 31,75 = 16 c-1

U = 0,55 ≤ [U] = 16 c-1. Условие выполнено.

Определим фактическую скорость цепи:

V = (р z1 n3) / 60 · 103 = 31,75 · 23 · 45,2 / 60 · 103 = 0,75 м/c

Определим окружную силу, передаваемую цепью:

Ft = (P2 · 103)/v, где P2 = 1,725 кВт – мощность на первой звездочке.

Ft = 1725/0,75 = 2300 Н

Проверим давление в шарнирах цепи рц:

рц = (Ft · kЭ)/А ≤ [рц], где

А – площадь проекции опорной поверхности шарнира, мм2:

А = d1 b3 = 9,53 · 19,05 = 191,55 мм2

рц = (2300 · 2,59)/191,55 = 27,5 МПа

ц] = 28 МПа > рц

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

20

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Проверим прочность цепи: S ≥ [S], где [S] = 7,4 – допускаемый коэффициент запаса прочности для роликовых цепей.

S – расчетный коэффициент запаса прочности:

S = Fp / (Ft kД + F0 + Fv), где

F0 – предварительное натяжение цепи от провисания ведомой ветви:

F0 = kf q a g, где

kf = 3 – коэффициент провисания.

F0 = 3 · 3,8 · 0,953 · 9,81 = 106,6 Н

Fv – натяжение цепи от центробежных сил:

Fv = q v2 = 3,8 · 0,752 = 2,14 Н

S = 89000 / (2300 · 1,2 + 106,6 + 2,14) = 31 > [S] = 7,4 - условие выполнено.

Определяем силу давления цепи на вал:

Fоп = kv Ft + 2F0 = 1,15 · 2300 + 2 · 106,6 = 2858 H

2.5 Конструкция зубчатых колес

Конструктивные размеры червяка и колеса.

Червяк выполняется за одно целое с валом.

Материал червяка – Сталь 45 ГОСТ 1050-88.

Колесо.

Конструкция червячного колеса – бандажированная.

Материал колеса: СЧ15 ГОСТ 1412-85.

Материал венца: БрО10Ф1 ГОСТ 493-79.

Диаметр ступицы:

dcт = 1,6 · dк = 1,6 · 60 = 96 мм, берем: dcт = 96 мм.

Длина ступицы:

lст = (1,2 – 2) · dк = (1,2 – 2) · 60 = (72 – 120) мм

Примем  lст = 76 мм

Толщина обода:

δ = δ1 = 2 · m = 2 · 5 = 10 мм

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

21

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Толщина диска:

с = 0,25 · b2 = 0,25 · 64 = 16 мм

Примем  с = 16 мм

2.6 Смазка зацеплений и подшипников

Смазывание зацепления редуктора при нижнем расположении червяка при высокой частоте вращения для уменьшения тепловыделения и потери мощности уровень масла понижаем так, чтобы вывести червяк из масляной ванны.

Рекомендуемая вязкость масла при

σH = 143 МПа и v = 11,9 м/с будет равна 15 мм2 / с. [2.c.200]:

Примем масло И-Г-С-220 ГОСТ 21743-76 с кинематической вязкостью 14 мм2 / с.

Слив масла осуществляется через сливное отверстие, предусмотренное при проектировании данного редуктора.

Смазывание подшипников осуществляется масляным туманом. Для предотвращения залива маслом подшипников применены внутренние уплотнения.

2.7 Усилия в передачах

Силы в зацеплении (рис. 5):

Окружная сила на колесе, равная осевой силе на червяке

Ft2 =  =   = 2549 H

Fα1 = Ft2 = 2549 H

Окружная сила на червяке, равная осевой силе на колесе

Ft1 =  =   = 198 H

Fα2 = Ft1= 198 H

    Радиальная сила

Fr1 =  Fr2 = Ft2 tgα = 2549 · tg20 = 928 H,

где – угол зацепления,.

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

22

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Рис. 5

2.8 Проверочный расчет валов на статическую прочность

Быстроходный вал (червяк).

Дано:

Fм = 125 = 125 = 351 Н

Ft1 = 198 H

Fr1 =  928 H

Fα1 = 2549 H

d1 = 80 мм

Определим реакции опор (рис. 6):

Ry1 = Ry2 = Fr1 / 2 = 928 / 2 = 464 H

Rx1 = (Fм · (lоп + l) - Fα1 · (d1 / 2) + Ft1l2) / l =

= (351 · 326 – 2549 · 40 + 198 · 111) / 222 = -89 Н

Rx2 = (Fмlоп - Fα1 · (d1 / 2) - Ft1l1) / l =

= (351 · 104 – 2549 · 40 – 198 · 111) / 222 = -638 Н

Проверка:

ΣХ = 0: Fм - Rx1 + Ft1 + Rx2 = 0

351 + 89 + 198 – 638 = 0

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

23

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Суммарные реакции:

R1 =  =  = 472 H

R2 =  =  = 787 H

Опасным сечением является сечение в червяке.

Мх = Ry2 l2 = 464∙0,111 = 52 Н·м

Му = Rx2 l2 = 636∙0,111 = 71 Н·м

Мк = 7,9 Н·м

КП = 2,2 – коэффициент перегрузки.

Схема быстроходного вала.

Рис. 6

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

24

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Определим нормальные σ и касательные τ напряжения в рассматриваемом сечении вала при действии максимальных нагрузок:

σ = Mmax·103/W;

τ = Mкmax·103/Wк, где

Mmax = KП((Mx2 + My2)1/2 + Mк) = 154 Н·м

Мкmax = KП Мк = 17 Н·м

W = 0,1d3 = 51200 мм3

Wк = 0,2d3 = 102400 мм3

σ = 154·103/51200 = 3,0 МПа;

τ = 17·103/102400 = 0,17 МПа.

SТσ = σТ/ σ = 800/3,0 = 267 – коэффициент текучести,

SТτ = τТ/ τ = 500/0,17 = 2941 - коэффициент текучести.

Коэффициент запаса по текучести:

SТ ≥ [SТ] = 2

SТ = SТσ· SТτ/(SТσ 2 + SТτ2)1/2 = 267·2941/(2672 + 29412)1/2 = 266 > 2 - статическая прочность обеспечена.

Тихоходный вал.

Дано:

Ft3 = 2300 H

Fr3 = 2858 H

Ft2 = 2549 H

Fr2 = 928 H

Fα2 = 198 H

d2 = 315 мм

Определим реакции опор (рис. 7):

Rу1 = (-Fr2l2Fr3l3) / (l1 + l2) =

= (-928· 50 - 2858 · 75) / 100 = -2245 Н

Rу2 = (Fr3 · (l1 + l2 + l3)  – Fr2l1) / (l1 + l2) =

= (2858· 175 - 928 · 50) / 100 = 4175 Н

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

25

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Проверка:

ΣY = 0: Fr3Ry1Fr2Ry2 = 0

2858 + 2245 - 928 - 4175 = 0

Rx1 = (Ft2l2 - Fα2 · (d2 / 2) – Ft3l3) / l =

= (2549 · 50 - 198 · 157,5 - 2300 · 75) / 100 = -378 Н

Rx2 = (Ft3 · (l + l3) + Fα2 · (d2 / 2) + Ft2l1) / l =

= (2300 · 175 + 198 · 157,5 + 2549 · 50) / 100 = 5227 Н

Проверка:

ΣХ = 0: -Ft3 + Rx1 - Ft2 + Rx2 = 0

-2300 - 378 - 2549 + 5227 = 0

Схема тихоходного вала.

Рис. 7

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

26

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Суммарные реакции:

R1 =  =  = 2286 H

R2 =  =  = 6694 H

Опасным сечением является вторая опора.

Мх = Fr3l3 = 2858∙0,075 = 214 Н·м

Му = Ft3l3 = 2300∙0,075 = 173 Н·м

Мк = 401,4 Н·м

КП = 2,2 – коэффициент перегрузки.

Определим нормальные σ и касательные τ напряжения в рассматриваемом сечении вала при действии максимальных нагрузок:

σ = Mmax·103/W;

τ = Mкmax·103/Wк, где

Mmax = KП((Mx2 + My2)1/2 + Mк) = 1642 Н·м

Мкmax = KП Мк = 883 Н·м

W = 0,1d3 = 12500 мм3

Wк = 0,2d3 = 25000 мм3

σ = 1642·103/12500 = 131 МПа;

τ = 883·103/25000 = 35 МПа.

SТσ = σТ/ σ = 800/131 = 6,1 – коэффициент текучести,

SТτ = τТ/ τ = 500/35 = 14,3 - коэффициент текучести.

Коэффициент запаса по текучести:

SТ ≥ [SТ] = 2

SТ = SТσ· SТτ/(SТσ 2 + SТτ2)1/2 = 6,1·14,3/(6,12 + 14,32)1/2 = 5,6 > 2 - статическая прочность обеспечена.

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

27

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

2.9 Расчет на изгиб вала червяка

Расчетная схема вала червяка приведена на рисунке 6.

Приведенный момент инерции поперечного сечения червяка:

126,1·104 мм4

Стрела прогиба:

= 0,00034 мм

Допускаемый прогиб:

[f] = (0,005…0,01)m = (0,005…0,01)·5 = 0,025…0,05 мм

Таким образом жесткость обеспечена, так как:

f = 0,00034 мм < [f] = 0,025…0,05 мм

2.10 Подбор подшипников качения

Быстроходный вал.

Берем подшипники роликовые конические однорядные №7206А ГОСТ 27365-87

d = 30 мм; С = 38 кН; α = 14°;

D = 62 мм; е = 0,36;

В = 16 мм; у = 1,65.

Осевые составляющие радиальных реакций:

S1 = 0,83 · e · R1 = 0,83 · 0,36 · 472 = 141 H

S2 = 0,83 · e · R2 = 0,83 · 0,36 · 787 = 235 H

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

28

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Осевые нагрузки подшипников (рис. 8):

Рα1 = S1 = 141 H

Рα2 = S2+ Fα1 = 235 + 2549 = 2784 H

Рис. 8

Подшипник №1:

Рα1 / R1 = 141 / 472 = 0,3 < е = 0,36

РЭ1 = v · R1 · kσ · kT = 1 · 472 · 1,2 · 1 = 566 H

Подшипник №2:

Рα2 / R2 = 2784 / 787 = 3,5 > е = 0,36

РЭ2 = (x · v · R2 + y · Рα2 ) · kσ · kT = (0,4 · 1 · 787 + 1,65 · 2784) · 1,2 · 1 = 5890 H

Расчетная долговечность, млн. об.:

L = (C/ РЭ2)3 ·  = (38/ 5,890)3 ·  = 499 млн. об.

Ресурс (срок службы привода):

Lh = 13876 часов.

Расчетная долговечность, ч:

Lh’ = (L · 106)/(60 · n2) = (499 · 106)/(60 · 2850) = 29181 ч > Lh  =  13876 часов

Условие выполнено. Подшипники пригодны.

Тихоходный вал.

Берем подшипники роликовые конические однорядные №7210А ГОСТ 27365-87

d = 50 мм; С = 70,4 кН; α = 15°;

D = 90 мм; е = 0,37;

В = 20 мм; у = 1,6.

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

29

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Осевые составляющие радиальных реакций:

S1 = 0,83 · e · R1 = 0,83 · 0,37 · 2286 = 702 H

S2 = 0,83 · e · R2 = 0,83 · 0,37 · 6694 = 2056 H

Осевые нагрузки подшипников (рис. 9):

Рα1 = S1 = 702 H

Рα2 = S2+ Fα2 = 2056 + 198 = 2254 H

Рис. 9

Подшипник №1:

Рα1 / R1 = 702 / 2286 = 0,31 < е = 0,37

РЭ1 = v · R1 · kσ · kT = 1 · 2286 · 1,2 · 1 = 2743 H

Подшипник №2:

Рα2 / R2 = 2254 / 6694 = 0,34 < е = 0,37

РЭ2 = v · R2 · kσ · kT = 1 · 6694 · 1,2 · 1 = 8033 H

Расчетная долговечность, млн. об.:

L = (C/ РЭ2)3 ·  = (70,4/ 8,033)3 ·  = 1387 млн. об.

Ресурс (срок службы привода):

Lh  =  13876 часов.

Расчетная долговечность, ч:

Lh’ = (L · 106)/(60 · n3) = (1387 · 106)/(60 · 45,2) = 511430 ч > Lh  =  13876 часов

Условие выполнено. Подшипники пригодны.

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

30

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

2.11 Расчет шпоночных соединений

Шпонки призматические по ГОСТ 23360-78.

Материал шпонок: сталь 45, нормализованная.

Напряжение смятия и условие прочности (рис.10):

σсм = 2Т / d(lb)(ht1) ≤ [σ]см

Допускаемые напряжения смятия:

- стальная ступица [σ]см = 110…190 МПа;

Быстроходный вал Ø22 мм, шпонка 6 × 6 × 28, t1 = 3,5 мм.

σсм = 2 · 7,9 · 103 / 22 · (28 – 6)(6 – 3,5) = 17 МПа < [σ]см

Тихоходный вал Ø60 мм, шпонка 18 × 11 × 40, t1 = 7 мм.

σсм = 2 · 401,4 · 103 / 60 · (40 – 18)(11 – 7) = 108,6 МПа < [σ]см

Тихоходный вал Ø40 мм, шпонка 12 × 8 × 50, t1 = 5 мм.

σсм = 2 · 401,4 · 103 / 40 · (50 – 12)(8 – 5) = 105,4 МПа < [σ]см

Условия выполняются. Шпонки пригодны.

Рис. 10

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

31

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

3 Технический проект

3.1 Проверка опасного сечения выходного вала на сопротивление усталости

Материал вала – сталь 40Х, НВ = 240, σв = 790 МПа, σ-1 = 370 МПа, τ-1 = 210 МПа, [2].

Опасным сечением является вторая опора (рис. 11).

Мх = 214 Н·м

Му = 173 Н·м

Мсеч =  = = 275 Н·м.

Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.

σа = σu =  Мсеч / 0,1d13 = 275 · 103 / 0,1 · 503 = 24,6 МПа

τа = τк /2 =  Т3 / 2 · 0,2d13 = 401,4 · 103 / 0,4 · 503 = 8,0 МПа

Кσ / К = 3,8 [2];        Кτ / К = 2,2 [2];

K = K = 1 [2];          KV = 1 [2].     

KσД = (Кσ / К + 1 /  К – 1) · 1 /  KV = (3,8 + 1 – 1) · 1 = 3,8

KτД = (Кτ / К + 1 /  К – 1) · 1 /  KV = (2,2 + 1 – 1) · 1 = 2,2

σ-1Д = σ-1 / KσД = 370 / 3,8 = 97,4 МПа

τ-1Д = τ -1 / KτД = 210 / 2,2 = 95,5 МПа

Рис. 11

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

32

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Sσ = σ-1Д / σа = 97,4 / 24,6 = 3,6;          Sτ = τ -1Д / τ а = 95,5 / 8,0 = 11,9

S = Sσ Sτ /  = 3,6 · 11,9 /  = 3,4 > [S] = 2,5

Прочность вала обеспечена.

3.2 Расчет болтов крепления редуктора. Конструкция рамы

Конфигурацию и размеры рамы определяют тип и размеры редуктора и электродвигателя. Размеры и конструкцию рамы определяем в процессе вычерчивания чертежа общего вида привода.

Раму конструируем сварной из двух продольно расположенных швеллеров и приваренных к ним поперечно расположенных швеллеров.

Раму при сварке сильно коробит, поэтому все базовые поверхности обрабатываем после сварки, отжига и правки (рихтовки).

Диаметр болта крепления редуктора к раме:

dф = 1,25d,

где d – диаметр болта крепления крышки и корпуса редуктора.

dф = 1,25∙12 = 15 мм.

Примем М16.

Число болтов принимаем в зависимости от межосевого расстояния: аw < 315, z=4.

Возьмем фундаментный болт М16.

Размеры болта:

l1 = 8d = 8 · 16 = 128 мм

l2 = 4d = 4 · 16 = 64 мм

Ширина сторон колодца для размещения болта:

b = (6…8)d = (6…8)·16 = 96…128 мм

Глубина заложения болта:

Н = 20d = 20·16 = 320 мм

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

33

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Список использованной литературы

 

1. С.А. Чернавский и др. – Курсовое проектирование деталей машин,

    Москва, «Машиностроение», 1988 г.

2. П.Ф. Дунаев, С.П.Леликов – Конструирование узлов и деталей машин,

Москва, «Высшая школа», 1998 г.

3. М.Н. Иванов – Детали машин, Москва, «Высшая школа», 1998 г.

4. А.Е. Шейнблит – Курсовое проектирование деталей машин,

Калининград, «Янтарный сказ», 2002 г.

ДМ-08.10-16.02-0000.ПЗ

Лист

34

Изм.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

23865. Хождение за три моря 16.74 KB
  Купцов предупреждают что караван подстерегают татары.Хасанбек дает подарки осведомителям чтобы они провели их безопасным путем. В Дербенте Афанасий просит помощи у Василия Панина который благополучно дошел до Каспия и Хасанбека чтоб заступились за людейзахваченных в плен и вернули товары. Считалось то что пришло с моря собственность владельца побережья.
23866. Основные особенности древне-русской литры 42 KB
  Литературный этикет слагается:из представлений о том как должен был совершаться тот или иной ход событийН: князь дб торжественен его конь не мб хромым он не может болетьиз представлений о том как дБ вести себя действующее лицо в соотв со своим положениемиз представлений о том какими словами должно описываться событие.Летопись дает историю госва содержит точные документальные сведения о князьях создает легитимность правомочность власти подтверждает власть.Легенда о призвании варягов: 3 брата старший Рюрик = все русские...
23867. История возникновения, создания Повести временных лет 24.5 KB
  История возникновения создания Повести временных лет Повесть временных лет составлена ок 1113 года монахом КиевоПечерского монастыря Нестором. В дальнейшем повесть временных лет включалась летописцами как начальная часть во вновь составлявшиеся летописные своды.
23868. «Поучение» Владимира Мономаха 35 KB
  Владимир Мономах Великий Князь Киевский был сыном Всеволода Ярославича и византийской царевны.Основные черты Поучения:1 Требование соблюдения норм христианской морали быть кротким слушать старейших и покоряться им не обижать сирот2 Основная мысль Поучении князь должен беспрекословно подчиняться старейшему жить в мире с другими князьями не притеснять младших князей и бояр. Князь так же должен избегать ненужного кровопролития быть радушным хозяином не предаваться лени не увлекаться властьюНо Мономах не ограничивается...
23869. Слово о законе и благодати митрополита Иллариона 31.5 KB
  Автор Слова Иларион первый митрополит из русских поставленный на киевскую митрополию из священников в 1051 г.Тема Слова тема равноправности народов резко противостоящая средневековым теориям богоизбранничества лишь одного народа теориям вселенской империи или вселенской церкви.Трехчастная композиция Слова подчеркнутая в названии позволяет органически развить основную тему Слова прославление Русской земли ее кагана Владимира и князя Ярослава.Основной пафос Слова в систематизации в приведении в иерархическую цепь фактов вселенской...
23870. Особенности передачи сигналов по линиям связи 48 KB
  Сеть - это совокупность каких-либо линий, расположенных по определенной системе (Толковый словарь русского языка. Под редакцией проф. Д.Н. Ушакова). Применительно к радиотехнической специальности в качестве такой совокупности будем рассматривать линии связи.
23871. Историческая основа Слова 22 KB
  историческая основа СловаВ основе сюжета лежат действительные реальные события: поход на половцев князя Игоря Святославича. Согласно этой летописи Игорь выступил в поход 23 апреля 1185 года. В пути к ним присоединился и четвертый участник похода – брат Игоря Всеволод князь Трубчевский.Затмение 1 мая 1185 года встревожило князей и участников похода: они увидели в нём недоброе предзнаменование но Игорь убедил своих соратников продолжить поход.
23872. Идейно-художественная концепция Слова 25.5 KB
  Идейнохудожественная концепция СловаАвтор слова превратил частный случай поражения русских в событие общерусского значения. Кто виноват:сами виноватыно есть разная степень виныполитические уроки слова Что делатьНа силу ответить силойнет. Жертвенная любовьособенно в образе Ярославныстановиться главной идей слова.Художественная природа слова своеобразна.
23873. Композиция и жанр Слова 27.5 KB
  Жанр СловаСлово как и ряд других памятников древнерусской литературы оказывается как бы вне её жанровой системы. Для русской литературы того времени было характерно существование двух жанровых систем: системы литературных жанров и системы жанров фольклора. Но обе эти системы не знали жанров которые могли бы воплотить в себе новые формы исторического и патриотического сознания. Система фольклорных жанров была для этого слишком архаичной а система лит.