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 P_эл = 18,5 кВт, n_эл = 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 HB_min  — минимальная твёрдость материала; HB_min = 235; HB_max  — максимальная твёрдость материала; HB_max = 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 L_n — срок службы редуктора;

.

Действительное число циклов для шестерни:

   ,                                        (17)

.

Из условия, что действительное число циклов больше базового числа циклов       (N_1,2 > N_HG) определяется коэффициент долговечности при расчёте по контактным напряжениям Z_N = 1. Т.к. N_1,2 > N_FG коэффициент долговечности при расчёте на изгиб y_N = 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 K_a = 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 = 20^º;

.

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 Y_B:

,                                      (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!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!