Проектирование привода перегружателя. Прочностной расчёт быстроходной ступени редуктора. Расчет валов на выносливость

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

                                       Кафедра КГМ и ТМ

                                   КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

По дисциплине: _______________Детали машин______________________________

________________________________________________________________________

^{(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)}

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Тема: проектирование привода перегружателя____________                                                                                                                                                                   

 ________________________________________________________________________                                                                                                                                                                  

Автор: студентка гр.   ГМ 00-2           ________________                 / /

^{(подпись)                                    (Ф.И.О.)}

ОЦЕНКА:     _____________

Дата: ___________________

ПРОВЕРИЛ

Руководитель:          доцент                ________________                  / /

^{(должность)                                         (подпись)                                                       (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2003

Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный горный институт им Г.В. Плеханова (технический университет)
		УТВЕРЖДАЮ Заведующий кафедрой _____/_____________./ "___"_________2003 г.

Кафедра КГМ и ТМ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: Детали машин                                                                                        .

                                                            ^{(наименование  дисциплины согласно учебному плану)}

ЗАДАНИЕ

Студенту группы        ГМ-00-2                                                           / А.М /

^{(шифр группы)                                                                                                      (Ф.И.О.)}

1. Тема работы: __________________________________________________________

2. Содержание пояснительной записки:______________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

4. Перечень графического материала:________________________________________

5. Срок сдачи законченного проекта:________________________________________

(Ф.И.О.)

(подпись)

 

(должность)

Руководитель работы:      /доцент./            _______________              / /

СОДЕРЖАНИЕ

Аннотация…………………………………………………………………………………4

Исходные данные для расчета..........................................................................................4

1.Выбор электродвигателя и кинематический расчёт……………………………………..6

2.Прочностной  расчёт быстроходной ступени редуктора .................................................8

3. Прочностной  расчёт тихоходной ступени редуктора ...............................................….11

4. Прочностной расчет открытой конической передачи………………………………….18

5.Предварительный расчет валов…………………………………………………………..25

6. Расчет валов на статическую прочность…………………………………………………26

7.Расчет валов на выносливость ………………………………………………….32

8. Проверка червяка на жесткость…………………………………………………………..34

9.Выбор шпоночных соединений для промежуточного и тихоходного валов и проверка их на прочность………………………………………..……………………………………….35

  10.Подбор подшипников для промежуточного и тихоходного валов и проверка их на долговечность…………………………………………………………………………………..37

11.Выбор муфт………………………………………………………………………………..39

12.Определение толщины стенок редуктора……………………………………………………….39

13.Выбор болтов………………………………………………………………………………40

14.Выбор сорта масла…………………………………………………………………………40

Список использованной литературы………………………………………………………………………41

Аннотация

Данный курсовой проект посвящен расчету электромеханического привода цепного конвейера. В составе привода имеется двухступенчатый  зубчато-червячный редуктор приводимый от электродвигателя через соединительную муфту. Привод располагается на сварной индивидуальной раме. Расчёт редуктора состоит из прочностного и геометрического расчётов быстроходной и тихоходной ступеней, прочностного расчёта валов, выбора и расчёта на долговечность подшипников, а также выбора соединительных муфт по крутящему моменту на валах.

The summary

The given work is devoted to account and designing of an electromechanical transmission of the circus conveyor. In structure of a transmission there is a cylindrical two-step reducer, drive the engine, connecting muff. The drive is based on a welded individual frame. Are produced durable and geometrical accounts of gear transfers of a two-step reducer, intermediate and exit of spindle on static and fatigue durability with definition of settlement stocks. The rating of durability of bearings is produced which satisfy to a resource of work of a transmission. Are picked up and are checked up on durability of connection of gear wheels with spindle. On the settlement moment the choice muff of a standard set is made.

Исходные данные:

      Спроектировать привод перегружателя. Кинематическая схема привода представлена на рис.1. Мощность на валу перегружателя Р₃=7кВт, частота вращения w₃=0,8p 1/c. График нагрузки представлен на рис.2.

Рис. 1. Схема привода перегружателя.

1 – звездочка конвейера; 2 – зубчатая передача; 3 – червячный редуктор;

4 – упругая муфта; 5 – электродвигатель.

Рис. 2. График нагрузки

L - продолжительность работы привода, L=7 лет;

k_сут – коэффициент суточного использования, k_сут=0,3;

k_год - коэффициент годового использования, k_год=0,7.  

I Выбор электродвигателя и кинематический расчёт

I.I Определение необходимой мощности электродвигателя

Потребная мощность электродвигателя:

Р_э=Р_з/, где Р_з- потребляемая мощность, Р_з=7кВт,

 -общий КПД, где -КПД одной соединительной муфты, =1,0;

-КПД червячного редуктора =0,8, при ;

-КПД цилиндрической зубчатой .

.

Р_э=7/0,776=9 кВт.

I.2Частота вращения вала электродвигателя 

, где n_з – частота вращения вала перегружателя:

;

n_чр и n_зп – передаточные числа червячного редуктора и зубчатой пары соответственно:

n_чр=28,0 (при заходе червяка );

n_зп=4,5.

По ГОСТ 19523-81 на асинхронные трехфазные электродвигатели единой серии 4А принимаем электродвигатель 4А160S6У3 с номинальной мощностью Р_ном=11,0кВт,  n_э=970 мин ^-1.

I.3 Оценка общего передаточного числа привода

U_общ=n_э/n_з , где n_з-частота вращения вала перегружателя n_з=7,7мин^-1.

U_общ=970/7,7=126

Полученное передаточное число разбиваем по ступеням кинематической схемы:

U_общ=U_чрU_зп, где U_чр=28 (ГОСТ 2144-76) - передаточное число червячного редуктора;

U_зп=4,5- передаточное число зубчатой цилиндрической пары.

U₀=28*4,5=126.

I.4 Определение мощностей на валах привода

Мощность на быстроходном валу редуктора:

P₁=P_э =9,0*1,0=9,0кВт;

Мощность на тихоходном валу редуктора:

Р₂=Р₁=9,0*0,8=7,2кВт;

Мощность на валу перегружателя:

Р₃=Р₂ =7,2*0,97=6,984кВт.

I.5 Определение частоты вращения валов привода

Частота вращения быстроходного вала редуктора:

n₁=n_э=970мин^-1;

Частота вращения тихоходного вала редуктора:

n₂=n₁/U_чр=970/28=34,6мин^-1;

Частота вращения вала перегружателя:

n₃=n₂/U_зп=34,6/4,5=7,69мин^-1.

I.6 Определение крутящих моментов на валах привода

Крутящий момент на быстроходном валу:

 Нм ;

Крутящий момент на тихоходном валу:

Hм;

Крутящий момент на валу перегружателя:

Hм.

I.7 Определение ресурса работы привода

, где

 .

II Прочностной  расчёт червячной передачи (быстроходная ступень)

II.1 Выбор материала червяка и червячного колеса.

Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений Ориентировочный расчет скорости скольжения:

V_s = 4,5×10^-4×n₂×U_чр×=4,5×10^-4×34,6×28×=5,5 м/c.

С учетом скорости скольжения для червячной пары принимаем следующие материалы:

- червяк – сталь 18ХГТ цементированная с термохимической обработкой до твердости выше 60 с последующим шлифованием и полированием;

-червячное колесо – бронза БрО5Ц5С5(литье в кокиль): =200МПа, =90МПа.

Допускаемые контактные напряжения для бронзы БрО5Ц5С5:

, где - коэффициент, учитывающий интенсивность изнашивания материала, его принимают в зависимости от скорости скольжения, при V_s=5,5 м/c   =0,92;

.

Допускаемое изгибное напряжение:

.

Для проверки передачи на прочность при кратковременных перегрузках принимаем максимальные допустимые напряжения:

,

   .

II.2 Определение межосевого расстояния по критерию контактной выносливости активных поверхностей зубьев червячного колеса

, где Т₂ – вращающий момент на валу червячного колеса, Т₂=1987Hм;

– предварительное значение коэффициента качества передачи, принимаем ;

- допускаемое контактное напряжение для зубьев колеса, =166