Проектирование привода к цепному конвейеру по схеме. Вариант № 10, задание № 6

Вариант №10,  задание №6

Спроектировать привод к цепному конвейеру по схеме.

Исходные данные:   - мощность на ведомом колесе зубчатой передачи

                                   – скорость вращения зубчатого колеса

 

                                         P₃ T₃  w₃ n₃

                                                                          P₂ T₂ w₂ n₂                  

                                                                                                P₁ T₁ w₁  n₁ 

I.Кинематический расчет привода

1.  Расчет основных силовых выходных параметров

2.  Определяю требуемую мощность электродвигателя

- КПД  всех передаточных механизмов, входящих в привод

         

где  η₁ = 0,725 -  КПД  червячной закрытой передачи [1, т. 5.4]

       η₂  = 0,94 – КПД  открытой прямозубой цилиндрической передачи [1, т. 5.4]

       η₃   = 0,993 – КПД подшипников качения [1, т.5.4 ]

       η_общ =

По требуемой мощности  подбираю электродвигатель по ГОСТ так, чтобы выполнялось условие:  ,

где   - требуемая мощность электродвигателя, кВт.

Получила  – мощность двигателя, кВт [1, т. 5.1];

                    4А160S4 – тип электродвигателя [1, т. 5.1];

 – число оборотов вала двигателя [1, т.5.1];

- диаметр вала двигателя [1, т. 5.3];

- скольжение [1, т.5.1].

3.  Расчет мощности на каждом валу привода

 – мощность ведущего вала привода;

 - мощность ведомого вала привода;

 – мощность  на выходном валу привода.

4.  Расчет передаточных чисел привода

Определяю общее передаточное отношение

,  где - угловая скорость  ведущего вала привода, ;

                          - угловая скорость на третьем валу привода, ;

Рассчитываю угловую скорость ведущего вала привода по формуле:

;

;

  Разбиваю общее передаточное отношение по ступеням привода

что соответствует рекомендуемому значению.

5.  Определяю угловые скорости и число оборотов на каждом валу привода

Для ведущего вала червячного редуктора

Для ведомого вала червячного редуктора

Для ведомого вала открытой прямозубой цилиндрической передачи

6.  Рассчитываю  вращающие моменты на каждом вал привода

Для ведущего вала червячного редуктора

Для ведомого вала червячного редуктора

Для ведомого вала открытой прямозубой цилиндрической передачи

II. Расчет червячной закрытой передачи

  Исходные данные для расчета червячной передачи редуктора выбираю из кинематического расчета привода.

  Мощность по червячному валу 

  угловая  частота вращения червячного вала 

  число  оборотов червячного вала 

  вращающий момент червячного вала  ;

  мощность на валу червячного колеса 

  угловая частота вращения червячного колеса

  число оборотов червячного колеса 

  вращающий момент на валу червячного колеса 

  передаточное число червячной передачи 

1.  Назначаю материал деталей передачи:

для червяка – сталь 45,  закаленная до твердости более  46 HRC, витки шлифованные [2, т.1];

для червячного колеса: диск и ступица – чугун С415;

для венца принимаю бронзу  Бр АЖ9-4Л [2, т.1].

при предварительно назначенной скорости скольжения  , что соответствует приблизительно среднему значению, допускаемое  контактное напряжение    [2, т.1];

допускаемое напряжение при изгибе зубьев червячного колеса

[2, т.1].

2.   Передаточное число червячной передачи   должно соответствовать стандартному значению

  [2, т.2].

По передаточному числу принимаю число заходов винтовой линии червяка

[2, т.3].

3.  Рассчитываю число зубьев червячного колеса

4.  Принимаю коэффициент диаметра червяка q из стандартно ряда 

q=10 [2, т.4].

5.  Межцентровое расстояние

, мм,

где

      

Полученное значение округляю  по ГОСТ  а=190 мм   [2, т.5].

6.  Модуль зацепления передачи

Принимаю по ГОСТ m=9 мм.

7.  Рассчитываю основные размеры деталей передачи.

Диаметры делительных окружностей:

- для червяка 

- для колеса 

Диаметры выступов:

- для червяка 

- для колеса

Диаметры впадин:

- для червяка 

- для колеса

Внешний диаметр колеса

Принимаю  

Длина нарезной части червяка

Принимаю

Ширина зубчатого венца колеса

Принимаю

Угол наклона зубьев колеса, равный углу подъема винтовой линии червяка при   и q=10:

[2, т.7].

8.  Окружная скорость червяка

,

где 

       

9.  Скорость скольжения

10.  Степень точности передачи S принимаю в зависимости от

S=8    [2, т.8]

11.  Уточняю допускаемое  контактное напряжение при

   [2, т.1]

12. Нахожу коэффициент нагрузки

,

где   динамический коэффициент, зависящий от степени точности и скорости скольжения

=1,4      [2, т.9]

коэффициент концентрации нагрузки

,

где   коэффициент деформации червяка, зависящий от значений  и q,

  [2, т.10]

13. Проверочный расчет на контактную прочность

, МПа

=138 МПа

Так как условие прочности не выполняется, т.е. , то заменяю материал венца червячного колеса на более прочный при тех же геометрических параметрах.  Принимаю бронзу Бр ОНФ, способ отливки – центробежный, для которой

14. Эквивалентное число зубьев колеса

15. Коэффициент формы зуба   при      [2, т.12]

16.  Проверочный расчет зубьев червячного колеса на изгиб

, МПа,

где 

       

        m=9 мм

 

Условие прочности выполняется:

17.  Конструктивные размеры червячного колеса

Диаметр вала под червячным колесом

где  

         - дополнительное напряжение при кручении

Принимаю 50 мм.

Длина ступицы колеса

 Диаметр ступицы колеса

Принимаю

Толщина венца

Толщина  диска

Диаметр расположения облегчающих отверстий

Диаметр облегчающих отверстий

Количество облегчающих отверстий i=4 принимаю конструктивно.

Радиус закругления зубьев колеса

принимаю

Размеры фасок принимаю в зависимости   от диаметра вала                   n=3    [2, т.11]

III. Расчет цилиндрической зубчатой передачи

   Исходные данные для расчета зубчатой цилиндрической передачи редуктора выбираю из кинематического расчета привода.

    Мощность на валу шестерни

    угловая частота вращения шестерни 

    число оборотов  шестерни 

    вращающий момент вала шестерни  ;

    мощность на валу ведомого колеса 

    угловая частота вращения ведомого колеса

    число оборотов ведомого колеса 

    вращающий момент  навалу ведомого колеса

    передаточное число зубчатой цилиндрической передачи 

1.  Назначаю материал зубчатых колес:

- для шестерни – сталь 40Х, твердостью 270НВ, для которой допускаемое контактное напряжение  допускаемое напряжение при изгибе [3,т.1];

- для колеса – сталь 40Х, твердостью 235НВ, для которой     [3, т.1].

Общее допускаемое контактное напряжение для зубчатых колес, в прямозубой передаче,  

2.  Межосевое расстояние

где 

      

      

       коэффициент ширины венца зубчатого колеса, принимаю    [3, т.2]

        - коэффициент распределения нагрузки по длине зуба, принимаю в зависимости от коэффициента 

        [3, т.3]

 

Полученное значение  округляю по ГОСТ а=220 мм  [3, т.4].

3.  Модуль зацепления передачи

Принимаю модуль зацепления по ГОСТ m=4 мм      [3, т.5].

4.  Число зубьев шестерни

Принимаю

Число зубьев колеса

 

Принимаю 

5.  Назначаю угол наклона зуба для прямозубой передачи 

6.  Основные размеры шестерни и колеса

Диаметры делительных окружностей

- для шестерни 

- для колеса

Диаметр выступов зубьев

- для шестерни

- для колеса

Диаметры впадин зубьев

- для шестерни 

- для колеса 

Ширина венца зубчатых колес

- для колеса 

- для шестерни

7.      Окружная скорость передачи

8.  Степень точности передачи в зависимости от окружной скорости и вида передачи  S=9      [3, т.6]

9.  Проверочный расчет передачи на контактную прочность

 – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями

          - коэффициент, учитывающий механические свойства зубчатых колес

Условие прочности выполняется:

10.  Эквивалентное число зубьев для шестерни

- для шестерни

- для колеса 

11.  Коэффициент формы зуба

- для шестерни    [3, т.9]

- для колеса      [3, т.9]

12.  Нахожу отношения

- для шестерни

- для колеса 

Расчет на изгиб провожу для шестерни, так как его отношение меньше.

13.  Проверочный расчет на изгиб

где -коэффициент наклона зуба

      

     

     

      =3,9

     

Условие выполняется: 

14.  Конструктивные размеры ведомого зубчатого колеса

Толщина зубчатого венца

Принимаю

Толщина диска

Принимаю с=30 мм

Диаметр вала под зубчатым колесом

где  

       - допускаемое напряжение при кручении

Диаметр вала принимаю

Диаметр ступицы колеса

Длина ступицы колеса

Принимаю

Размер фаски под вал   n=3   [3, т.8]

Размер фаски колеса

=0,5

Диаметр расположения облегчающих отверстий

Диаметр облегчающих отверстий

Принимаю 

Количество облегчающих отверстий  i=4 принимаю конструктивно.