Проектирование редуктора цепного конвеера. Выбор электродвигателя и кинематический расчет. Построение схемы нагружения зубчатых колес

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА

Кафедра « Детали машин и подъёмно-транспортные механизмы»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ:

«ДЕТАЛИ МАШИН И ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ»

                                                                                              ВЫПОЛНИЛ:

                                                                                              СТУДЕНТ ГРУППЫ МВ-31

2004

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА

Кафедра « Детали машин и подъёмно-транспортные механизмы»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕДУКТОРА

                ЦЕПНОГО КОНВЕЕРА

       ПРОВЕРИЛ:                                                              ВЫПОЛНИЛ:

       ПРЕПОДАВАТЕЛЬ                                                 СТУДЕНТ ГРУППЫ МВ-31

       ПРИНЯЛ:

       ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

2004

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Задание № 4

Вариант № 2

Исходные данные: N₄ = 6,2 кВт, n₄ = 113 об/мин, срок службы привода t = 8 тысяч часов, U_т = 0,95ÖU_ред, U_б = U_ред/U_т. Цепная передача расположена под углом 60° к горизонту, работает с переменной нагрузкой в закрытом помещении.

Схема привода:

СОДЕРЖАНИЕ

Введение …………………………………………………………………

1 Выбор электродвигателя и кинематический расчет ………………..

2 Выбор материалов и расчет допускаемых напряжений…………….

  2.1 Выбор материалов………………………………………………….

  2.2 Допускаемые контактные напряжения……………………………

  2.3 Допускаемые напряжения изгиба………………………………….

  2.4 Допускаемые напряжения при кратковременной нагрузке………

3 Расчет зубчатых колес…………………………………………………

  3.1 Расчет второй тихоходной прямозубой ступени…………………

  3.2 Расчет быстроходной косозубой ступени…………………………

4 Расчет цепной передачи……………………………………………….

5 Расчет валов на прочность…………………………………………….

5.1 Построение схемы нагружения зубчатых колес………………….

5.2 Расчет ведущего вала (I)……………………………………………

5.3 Расчет промежуточного вала (II)…………………………………..

5.4 Расчет ведомого вала (III)………………………………………….

6 Подбор подшипников качения………………………………………..

7 Выбор шпонок………………………………………………………….

8 Выбор муфты…………………………………………………………...

9 Выбор смазки редуктора……………………………………………….

10 Определение основных размеров крышки и корпуса редуктора ….

11 Порядок сборки редуктора……………………………………………

12 Выбор посадок деталей……………………………………………….

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

ВВЕДЕНИЕ

      В настоящее время привод с помощью зубчатого редуктора является наиболее распространённым. Этот тип привода находит своё применение практически во всех отраслях народного хозяйства нашей республики. Основными элементами привода является:

ü двигатель;

ü муфты;

ü зубчатый редуктор.

      В качестве двигателя могут использоваться электрические, а так же двигатели внутреннего сгорания. Так на современных тепловозах используются зубчатые передачи с приводом от электродвигателя. Этот тип привода используется так же в кранах. Основное преимущество зубчатых передач  с приводом от электродвигателя заключается в их высоком  коэффициенте полезного действия, простотой конструкции, дешевизне эксплуатации. Кроме того, зубчатые передачи предназначены  для исполнения целого ряда функций:

ü повышения вращающегося момента;  

ü изменения траектории или характера движения;

ü регулирование и изменения скорости;

ü предохранение деталей и узлов  от поломки при перегрузке.

Зубчатые редуктора используются для привода ленточных механизмов или цепных транспортеров, используются в автомобилях в виде коровки скоростей, в станках.

От каждого инженера требуется не только знать устройство машин правила эксплуатации их, но и уметь рассчитать узлы, детали и разработать конструкции этих машин. От уровня его творческой работы зависят темпы научно-технического прогресса. В этой связи следует отметить особую роль курсового проектирования по «Деталям машин и основам конструирования» (ДМ и ОК) в приобщении нас к деятельности инженеров, в понимании значения общетеоретических и общеинженерных дисциплин.

Курсовой проект по ДМ и ОК способствует закреплению, углублению и обобщению знаний, полученных по этому курсу, и применению этих знаний к решению инженерной задачи по проектированию деталей машин.

Курсовой проект по ДМ и ОК развивает у нас навыки самостоятельной конструкторской и творческой научно-исследовательской работы, изобретательства, завершает общеинженерную подготовку нас по проектированию, на основе которой выполняются другие курсовые проекты по специальным дисциплинам.

1 ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ

Определим потребную мощность электродвигателя для привода

N_эл = N₄/h, где  h - коэффициент полезного действия (к.п.д.) привода,

h = h₁·h₂²·h₃⁴, где h₁ – к.п.д. цепной передачи, h₁ = 0,96  [3];

h₂ – к.п.д. зубчатой цилиндрической передачи, h₂ = 0,97 [3];

h₃ – потери на трения в опорах каждого вала, h₃ = 0,993 [3].

h = 0,96×0,97²×0,993⁴ = 0,878.

Тогда

N_эл = 6,2/0,878 = 7,06 кВт.

Принимаем короткозамкнутый асинхронный трехфазный закрытый обдуваемый двигатель 4А132М2У3, имеющий n₁ = 3000 об/мин, N₁ = 7,5 кВт.

Определим передаточное отношение привода

U = n₁/n₄ = 3000/113 = 26,55.

Принимаем передаточное отношение цепной передачи U_ц.п.=2, тогда

U_ред =  U/U_ц.п. = 26,55/2 = 13,27.

По графику 4.3 назначаем U₁=4.             

U₂= U_ред/U₁=13.27/4=3,32.

Определяем частоты вращения и угловые скорости каждого привода:

n₁ = 3000 об/мин,  w₁ = p×n₁/30 = (3,14×3000)/30 = 314 рад/с;

n₂ = n₁/U₁= 3000/4= 750  об/мин,   w₂ = (3,14×750)/30=78.5 рад/с;    

n₃ = n₂/U₂=750/ 3.32=225.9 об/мин,  w₃ = (3,14×225.9)/30 = 23.64рад/с;

n₄ = n₃/U_ц.п. = 225.9/3 = 112.85 об/мин,  w₄ = (3,14×112.85)/30 = 11.81 рад/с.

Определим мощности на каждом валу привода

N₁ = 7.06 кВт,      

N₂ = N₁×h₂×h₃=7.06 ×0,97∙0,993 = 6,8 кВт,

N₃ = N₂×h₂×h₃ = 6,8×0,97×0,993 = 6,55 кВт,

N₄ = N₃×h₁·h₃  = 6,55×0,96·0,993 = 6,24 кВт.

Определим вращающий момент на каждом валу привода по формуле:

Т = N/w.

Результаты расчета представим в таблице 1.

Таблица 1 – Вращающие моменты валов

Ориентировочно определим диаметры валов по формуле:

D_р=³Ö(T/(0,2×[t])), где [t]=12…15 МПа – допускаемое напряжение на кручение. Принимаем

[t]=14 МПа.

Результаты представим в таблице 2.

Таблица 2 – Ориентировочные диаметры валов

Желая получить сравнительно небольшие габариты и невысокую стоимость редуктора, выбираем для изготовления колес и шестерен сравнительно недорогую легированную сталь 40Х (поковка). По таблице 8.8 [1] назначаем для колес термообработку: улучшение 245 НВ, s_в=850 МПа, s_т=550 МПа; для шестерен второй ступени – улучшение 270 НВ, s_в=950 МПа, s_т=700 МПа; зубьям шестерен первой ступени – азотирование поверхности 54 HRC при твердости сердцевины 28 HRC, s_в=1000 МПа, s_т=800 МПа. При этом обеспечивается приработка зубьев обеих ступеней.

2.2 Допускаемые контактные напряжения

По таблице 8.9 [1] для колес обеих ступеней:

s_но = 2НВ+70 = 2×240+70 = 550 МПа;

для шестерни

s_но = 1050 МПа.

Коэффициент безопасности для первой ступени s_н=1,2, для второй ступени – s_н=1,1 (таблица 8.9 [1]).

Число циклов напряжений для колеса второй ступени при с=1 будет

N_å = 60×n₃×t_å, где  n₃ – частота вращения колеса, n₃=225,9 об/мин;

t_å - суммарный срок службы привода, 8 тысяч часов.

N_å = 60×225,9×8000 =108,43×10⁶.

      По графикам  (рисунок 8.40 [1]) для колеса второй ступени НВ 245

N_Н0 » 1,5×10⁷;

для шестерни первой ступени HRC55

N_Н0 » 10⁸.    

По таблице 8.10 [1] К_НЕ=0,5. По формуле 8.64 [1] для колеса второй ступени

N_НЕ = К_НЕ×N_å = 0,5×108,43×10⁶ = 54,2×10⁶.

Сравнивая N_НЕ и N_Н0, отмечаем, что колеса второй ступени