Расчет привода прядильной машины (мощность на ведомом валу привода - 4,3 кВт, частота вращения - 34 об/мин)

Задание

Вариант 5-9

Привод прядильной машины

Мощность на ведомом валу привода        P₄ = 4.3 кВт

Частота вращения                                        n₄ = 34 Об/мин

Содержание

1.	Кинематический расчет привода	3
2.	Проектный расчёт закрытой цилиндрической передачи	7
3.	Проектный расчёт на контактную выносливость	10
4.	Расчет цилиндрической зубчатой передачи	12
5.	Проверочный расчёт на контактную выносливость	14
6.	Проверочный расчёт на изгибную выносливость	16
7.	Расчёт реакций опор входного вала	18
8.	Выбор шарикоподшипников для входного вала	22
9.	Расчёт реакций опор выходного вала	24
10.	Проверочный расчёт на прочность опор выходного вала	28
11.	Выбор шарикоподшипников для входного вала	29
12.	Расчёт плоскоремённой передачи	31
13.	Расчет цепной передачи	34
14.	Выбор смазочного материала	38
15.	Спецификация (редуктор)	39
16.	Спецификация (привод)	41

Кинематический расчет привода

Выбор электродвигателя

Дано:

Мощность на ведомом валу привода       Вт

Частота вращения                                      Об/мин

1) К.П.Д. привода:

2) Мощность на ведущем валу привода:

                 Вт

3) Определяем передаточные числа:

Об/мин

Выбираем двигатель:   4А112М4У3

 Об/мин

4) Определяем действительное передаточное число двигателя:

          

5) Определяем действительные числа отдельных передач:

6) Определяем мощности:

              Вт

              Вт

              Вт

7) Определяем частоту вращения для валов:

                 Об/мин

                 Об/мин

                 Об/мин

8) Определяем угловую скорость:

             рад/с

             рад/с

             рад/с

             рад/с

9) Определяем крутящий момент на валах:

               Нмм

               Нмм

               Нмм

               Нмм

10) Календарное время работы привода:

  лет

ч

 

Проектный расчёт закрытой цилиндрической передачи при переменном режиме работы

Исходные данные для расчёта:

Мощность на ведущем валу               Вт

Частота вращения ведущего вала       Об/мин

Частота вращения ведомого вала       Об/мин

Передаточное число                         

Срок службы передачи                         лет

Выбор материалов зубчатых колёс и определение допускаемых напряжений

1) Материалы и термическая обработка зубчатых колёс:

шестерня         - сталь 40Х, улучшение          HB

колесо              - сталь 40Х, улучшение           HB

2) Механические характеристики материала:

шестерня:       предел текучести       МПа предел прочности      МПа

колесо:           предел текучести        МПа предел прочности      МПа

3) Предел контактной выносливости поверхности зубьев: 

               МПа

               МПа

4) Коэффициент безопасности:

          

5) Коэффициент, учитывающий шероховатость сопряженных поверхностей зубьев:

 мкм        мкм

6) Коэффициент, учитывающий окружную скорость зубчатых колёс:

7) Календарное время работы привода:

ч

8) Коэффициент долговечности при расчете на контактную выносливость:

Базовое число циклов перемен напряжений NHO:

           

           

Число циклов перемен напряжений при переменных режимах нагружения NHE:

               

                

    при HB<350

                    

                    

9) Допускаемые контактные напряжения:

              МПа

              МПа

                                     МПа

10) Предел выносливости зубьев по напряжениям изгиба:

                 МПа

                 МПа

11) Коэффициент безопасности при расчете на изгиб:

12) Коэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхности при

      расчете  допускаемых напряжений изгиба:

13) Коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего приложения нагрузки:

14) Коэффициент долговечности при расчете на изгиб:

Базовое число циклов перемен напряжений NFO:

Эквивалентное число циклов напряжений при переменных режимах нагружения KFL:

               

              

    при HB<350

                 

                

15) Допускаемые напряжения изгиба:

             МПа

              МПа

16) Предельные допускаемые контактные напряжения при кратковременных

       перегрузках:

            МПа

17) Допускаемые напряжения изгиба при кратковременных перегрузках: 

             МПа

Проектный расчёт на контактную выносливость

1) Крутящий момент на выходном валу, Т₂:

                рад/с

                   Нмм

               Нмм

2) Коэффициент зубчатого венца, относительно межосевого расстояния:

3) Коэффициент концентрации нагрузки при расчете на контактную выносливость:

4) Вспомогательный коэффициент Ка:

 МПа1/3

5) Межосевое растояние aw:

                 мм

Округляем до стандартного значения:       мм

5) Ширина зубчатого венца bw:

             мм

             мм

Округляем до ближайшего нормального линейного размера:      мм

 мм

6) Окружной модуль зубьев:

мм

Округляем до ближайшего стандартного значения:   мм

7) Угол наклона зубьев:

    (Передача прямозубая)

8) Число зубьев шестерни и колеса:

          

                     

Принимаем:   

    

Расчет цилиндрической зубчатой передачи

Крутящий момент на ведущем валу               

Частота  вращения шестерни                          об/мин

Заданное передаточное число                       

Ширина колеса:                                                мм

Межосевое расстояние                                    мм.

Допускаемые контактные напряжения          

Допускаемые изгибные напряжения

на шестерне           

на колесе                  

Угол зацепления:                                            

Число зубьев шестерни:                                 

Число зубьев колеса:                                      

Твердость поверхности зубьев шестерни:    HB

Нормальный модуль:                                       мм

Расчёт некоторых геометрических параметров передачи

1) Ширина зубчатого венца шестерни:

                     мм

2) Фактическое передаточное число:

              

3) Отклонение передаточного числа:

          %

Не должно превышать  4  %

4) Уточненный угол наклона линии зуба:

радиан     или       o 

5) Диаметр делительной окружности шестерни:

           мм       d_a1 = 60 мм        d_f1 = 51 мм

6) Диаметр делительной окружности колеса:

           мм      d_a2 = 198 мм       d_f2 = 189 мм

7) Окружная скорость в зацеплении:

            м/с

8) Степень точности изготовления передачи:

Проверочный расчёт на контактную выносливость

1) Коэффициент Zм, учитывающий механические свойства материала зубчатых колес:

Приведенный модуль упругости материала:       Для стали Епр=2.1 .105 

Коэффициент Пуассона материала:                     Для стали m = 0.3

Тогда коэффициент Zм будет равен:

           МПа

2) Коэффициент Zн, учитывающий форму  сопряженных поверхностей зубьев:

                

3) Коэффициент Ze, учитывающий длину контактных линий:

Коэффициент торцевого перекрытия:

          

Тогда коэффициент Ze будет равен:

                

4) Окружная сила:

                

5) Коэффициент динамической нагрузки KHV  при расчете на контакт:

Выбирается по таблице в зависимости от

степени точности изготовления передачи :     

твердости поверхности зубьев                    :HB

окружной скорости                                       :      м/с

Выбранное значение:

6) Коэффициент KHb , учитывающий неравномерность распределения нагрузки при расчете на контактную выносливость:

Определяется по графику рисунка в зависимости от коэффициента ширины зуба

                    

7) Удельная расчетная окружная сила при расчете на контактную выносливость:

                       

8) Контактные напряжения, действующие в зацеплении:

             МПа

Не должны превышать предельно допустимые:

                                      МПа

Проверочный расчёт на изгибную выносливость

1) Коэффициент формы зуба YF:

Эквивалентное число зубьев шестерни:

                          

Эквивалентное число зубьев колеса:

                          

Коэффициент формы зуба YF для колес с нулевым смещением:

для шестерни                   Y_F2 = 3.806    

для колеса                        

2) Коэффициент Yb, учитывающий угол наклона зуба:

              

3) Коэффициент KFb , учитывающий неравномерность распределения нагрузки при расчете на изгибную выносливость:

Определяется по графику рисунка в зависимости от коэффициента ширины зуба

         

4) Коэффициент динамической нагрузки KFV при расчете на изгиб:

Выбирается по таблице в зависимости от

степени точности изготовления передачи :  

твердости поверхности зубьев                    :HB

окружной скорости                                       :    м/с

Выбранное значение:

5) Удельная расчетная окружная сила при расчете на изгибную выносливость:

            

6) Изгибные напряжения при расчете на выносливость:

на шестерне                    МПа

на  колесе                       МПа

Не должны превышать предельно допустимые:

 МПа

МПа

7) Проверка прочности зубьев при перегрузках:

Максимальные контактные нагрузки при перегрузке:

                        МПа

 МПа

Максимальное изгибное напряжение при перегрузке:

                          МПа

 МПа

Расчёт реакций опор входного вала

 Нмм

 мм

              Н

                      Н

 мм

     

 Н

              Н

                    Н

 мм

 мм

 мм

 мм

Минимальный диаметр вала из расчета только на кручение:

             мм

Принимаем:     мм

Диаметр вала под колесом 1:   мм

Размеры шпоночного паза: ширина      мм глубина      мм

Моменты сопротивления опасного сечения 1 вала:

при изгибе

                 Нмм при кручении

                  Нмм

Площадь сечения 1 вала (нетто):

         

мм²

 

Реакции опор в вертикальной плоскости:

           Н

                 Н

Изгибающие моменты в вертикальной плоскости:

                           

                           

Эпюра изгибающих моментов в вертикальной плоскости

Реакции опор в горизонтальной плоскости:

               

               

               Н

               Н

Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости:

                              

               

                                  

                 

Изгибающий момент в опасном сечении 1:

                       

Изгибающий момент в опасном сечении 2:

                       

Эпюра изгибающих моментов в горизонтальной плоскости

Суммарные реакции в опасном сечении:

Ra = 1.813 х10³ Н

 

R_АГ = 620.129 Н                         

R_АВ = 1.704х10³ Н

 

Rb = 1.813 х10³ Н

 

R_ВГ = 620.129 Н

R_ВВ = 1.704х10³ Н

Выбор шарикоподшипников по динамической грузоподъемности для входного вала.

Постоянный режим нагружения

Данные для выбранного подшипника:

Тип подшипника:                                        однорядный радиальный

Угол контакта:                                             ^о

Число рядов тел качения:                           

Допустимая статическая нагрузка:             Н

Динамическая грузоподъемность:              Н

Обозначение подшипника:                        

Режим эксплуатации:

Радиальная нагрузка:                                    Н

Осевая нагрузка:                                          

Число оборотов в минуту:                             об/мин

Требуемый срок службы подшипника:        ч

Динамическая грузоподъемность

1) Определение приведенной расчетной нагрузки:

Кинематический коэффициент:        

Динамический коэффициент:          

Кб=1                 Спокойная нагрузка (без толчков)   

Кб=1 - 1.2        Легкие толчки. Кратковременные перегрузки до 125% от расчетной 

                          нагрузки

Кб=1.3 - 1.8      Умеренные толчки и вибрации. Кратковременные перегрузки до 150% от

                           расчетной нагрузки

Кб=1.9 - 2.5      Значительные толчки и вибрации. Кратковременные перегрузки до 200%

                           от расчетной нагрузки

Кб=2.5 - 3.0      Нагрузка с сильными ударами и перегрузками кратковременными и

                           длительными,  до 300% от расчетной нагрузки

Температурный коэффициент:   

Рабочая температура подшипника:  50оС

Определение коэффициентов радиальной X и осевой Y нагрузок:

Приведенная расчетная нагрузка:

                 Н

2) Долговечность:

Долговечность при постоянном режиме нагружения нагрузкой Q, в млн. оборотов

               

Долговечность, в часах

           

Требуемая долговечность, в часах

ч

Расчёт реакций опор выходного вала

 Нмм

 мм

 Н

            Н

                  Н

 мм

      

            Н

                  Н

 мм

 мм

 мм

 мм

Минимальный диаметр вала из расчета только на кручение:

                       мм

Принимаем:    мм

Диаметр вала под колесом 1:   мм

Размеры шпоночного паза:

ширина   мм глубина  мм

Моменты сопротивления опасного сечения 1 вала:

 

при изгибе

                Нмм при кручении

                Нмм

Площадь сечения 1 вала (нетто):

мм²

Реакции опор в вертикальной плоскости:

                    Н

                        Н

Изгибающие моменты в вертикальной плоскости:

                 

                 

Эпюра изгибающих моментов в вертикальной плоскости

Реакции опор в горизонтальной плоскости:

              

              

             Н

             Н

Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости:

                        

         

 

                          

         

Изгибающий момент в опасном сечении 1:

              

Изгибающий момент в опасном сечении 2:

              

Эпюра изгибающих моментов в горизонтальной плоскости

Суммарные реакции в опасном сечении:

                      Н

 Н

 Н

                       Н

 Н

 Н

Проверочный расчёт на прочность опор выходного вала

 МПа

1) Амплитуда и постоянная составляющая цикла нормальных напряжений:

                       МПа

                                МПа

2) Запас сопротивления усталости по изгибу:

               МПа

3) Амплитуда и средние напряжения кручения:

                   

4) Запас сопротивления усталости кручению:

                 МПа

5) Общий коэффициент запаса прочности:

                        МПа

Выбор шарикоподшипников по динамической грузоподъемности для выходного вала.

Постоянный режим нагружения

Данные для выбранного подшипника:

Тип подшипника:                                        однорядный радиальный

Угол контакта:                                             ^о

Число рядов тел качения:                          

Допустимая статическая нагрузка:             Н

Динамическая грузоподъемность:              Н

Обозначение подшипника:                        

Режим эксплуатации:

Радиальная нагрузка:                                   Н

Осевая нагрузка:                                         

Число оборотов в минуту:                           об/мин

Требуемый срок службы подшипника:        ч

Динамическая грузоподъемность

1) Определение приведенной расчетной нагрузки:

Кинематический коэффициент: 

Динамический коэффициент:     

Кб=1                 Спокойная нагрузка (без толчков)   

Кб=1 - 1.2        Легкие толчки. Кратковременные перегрузки до 125% от расчетной 

                          нагрузки

Кб=1.3 - 1.8      Умеренные толчки и вибрации. Кратковременные перегрузки до 150% от

                           расчетной нагрузки

Кб=1.9 - 2.5      Значительные толчки и вибрации. Кратковременные перегрузки до 200%

                           от расчетной нагрузки

Кб=2.5 - 3.0      Нагрузка с сильными ударами и перегрузками кратковременными