Кинематический расчет привода ленточного конвейера и расчет червячной передачи
Индивидуальное задание
по дисциплине «Детали машин и ПТМ»
Тема: «Кинематический расчет привода ленточного конвейера и расчет
червячной передачи»
1. Исходные данные
Тип редуктора – червячный
Сила полезного сопротивления на ленте редуктора F=8 кН
Скорость движения ленты V=0,6 м/с
Диаметр барабана конвейера D= 0,4 м
Материал червячного вала – Сталь 40ХН (закалка)
Материал червячного колеса – БрА10Ж4Н4
2. Кинематическая схема привода ленточного конвейера
Рисунок 2.1 Кинематическая схема привода ленточного конвейера
3. Выбор электродвигателя и кинематический расчет
3.1 Общий КПД привода ленточного конвейера.
Принимаем КПД червячного редуктора
=
0,9 [1, c.
5]
Коэффициент, учитывающий потери
пары подшипников качения
=0,99
[1, c.
5]
КПД открытой цепной передачи
=0,92
[1, c.
5]
КПД открытой ременной передачи
=0,97
[1, c.
5]
Потери в опорах вала приводного
барабана
=0,99
[1, c.
5]
3.2 Определяем мощность на валу барабана
,
кВт
3.3 Определяем требуемую мощность электродвигателя
,
кВт
Выбираем стандартный асинхронный
электродвигатель серии 4А, закрытый
обдуваемый мощностью Р=7,5 кВт с синхронной
частотой вращения 1500 об/мин 4А132S4УЗ
и скольжением s=3,0%.
Номинальная частота вращения вала
двигателя
=1500-0,030
1500=1455 об/мин.
3.4 Определяем угловую скорость вала двигателя
,
рад/с
3.5 Определяем угловую скорость барабана
,
рад/с
3.6 Определяем общее передаточное отношение
Из рекомендаций [1, c. 7] принимаем передаточное отношение редуктора Uред = 8; цепной передачи передачи Uц = 3 ; ременной передачи Uр = 2,115.
Проверка выполнена
3.7 Определяем результаты кинематических расчетов на валах
Вал А:
Частота вращения вала
об/мин
Угловая скорость
рад/с
Мощность на валу
кВт
Крутящий момент
Н
м
Вал Б:
Частота вращения вала
об/мин
Угловая скорость
рад/с
Мощность на валу
кВт
Крутящий момент
Н
м
Вал В:
Частота вращения вала
об/мин
Угловая скорость
рад/с
Мощность на валу
кВт
Крутящий момент
Н
м
Вал Г:
Частота вращения вала
об/мин
Угловая скорость
рад/с
Мощность на валу
кВт
Крутящий момент
Н
м
Результаты кинематических расчетов сведены в таблицу 3.1
Таблица 3.1 Результаты кинематических расчетов
|
Вал |
Угловая скорость
|
Частота вращения п, об/мин |
Мощность на валу Р, кВт |
Крутящий момент Т, Н м |
|
А |
152,3 |
1455,0 |
6,150 |
40,38 |
|
Б |
72,0 |
687,8 |
5,970 |
82,90 |
|
В |
9,0 |
85,9 |
5,267 |
585,0 |
|
Г |
3,0 |
28,6 |
4,800 |
1600 |
,
рад/с
Проверка
кН
м =1600 Н м
Условие выполнено
4. Расчет зубчатых колес редуктора
4.1 Число витков червяка Z1 принимаем в зависимости от передаточного числа: при Uред = 8 принимаем Z1 = 4 [1, с 55]
Тогда число зубьев червячного колеса:
Z2 = Z1 U = 4 8 = 32
При этом
проверка выполнена
4.2 Материал червячного вала – 40ХН с твердостью после закалки не менее 45 HRC [1, с. 35]. Материал венца червячного колеса - БрА10Ж4Н4.
Предварительно принимаем скорость скольжения в зацеплении
Vз= 4м/с. [1, с 68]
Тогда при длительной работе допускаемое контактное напряжение
[
]=175
МПа [1, с. 68].
Допускаемое напряжение изгиба для нереверсивной работы
[
]=KFL
[
]
В этой формуле KFL=0,543 при длительной работе;
[
]=101
МПа [1, с. 66].
[
]
= 0,543 101 = 54,8 МПа
Принимаем предварительно коэффициент диаметра червяка q=8. [1, c 55]
4.3 Принимаем предварительно коэффициент нагрузки К=1,2. [1, c 369]
Определяем межосевое расстояние из условия контактной выносливости
,
мм
где Т3 – крутящий момент на ведомом валу редуктора Т3 = ТВ = 585 Н м (см. табл. 3.1)
К - коэффициент нагрузки К=1,2 [1, c 369]
Z2 – число зубьев ведомого колеса
мм
Модуль
мм
Принимаем по ГОСТ 2144-76 стандартные значения т=8 мм; q=8
Межосевое расстояние при стандартных значениях т и q:
мм
4.4 Основные размеры червяка
делительный диаметр червяка
d1 =q m =8 8 =64 мм
диаметр вершин витков червяка
мм
диаметры впадин витков червяка
мм
длина нарезанной части шлифованного червяка
мм
Принимаем в1 = 130 мм.
Делительный угол подъема витка
при Z1
= 4 и q=8
=26
34’
[1, с. 57].
4.5 Основные размеры венца червячного колеса:
делительный диаметр червячного колеса
мм
диаметр вершин зубьев червячного колеса
мм
диаметры впадин зубьев червячного колеса
мм
наибольший диаметр колеса
мм
ширина венца червячного колеса
мм
Окружная скорость червяка
м/с,
где п1 – частота вращения червячного вала, п1 = пБ = 687,8 об/мин (см. табл. 3.1)
Скорость скольжения
м/с
при этой скорости [
]=184
МПа
погрешность составит
.%,
что в пределах допускаемых отклонений
[1, с 62].
4.6 Расчет контактных напряжений
[
]:
Выбираем 7-ю степень точности передачи, при этом Кv=1,0 [1, с. 65].
Коэффициент неравномерности распределения нагрузки определяем по формуле [1, c 64]
,
где
– коэффициент деформации червяка при
q=8
и z=4
=47
[1, с. 64].
х- вспомогательный коэффициент х=0,6 [1, с. 65].
Коэффициент нагрузки
Проверяем контактное напряжение по формуле
МПа
Полученный
результат больше
допускаемого напряжения
на
%,
что свидетельствует о перегрузке в
допускаемых пределах [1, c
62]. Уточняем ширину венца червячного
колеса:
мм
Принимаем ширину венца b = 65 мм
4.7 Проверка прочности зубьев червячного колеса на изгиб.
Эквивалентное число зубьев
Коэффициент формы зуба YF =2,37 [1, с. 63].
Напряжение изгиба
МПа
что значительно меньше вычисленного
ранее [
]=54,8
МПа
Условие выполнено.
4.8 Результаты расчетов зубчатых колес сведены в таблицу 4.1
Таблица 4.1 Основные характеристики зацепления
|
№ п/п |
Параметр |
Червячный вал |
Червячное колесо |
|
1. |
Межосевое расстояние, мм |
160 |
|
|
2. |
Модуль,мм |
8 |
|
|
3. |
Число зубьев |
4 |
32 |
|
4. |
Делительный диаметр, мм |
64 |
256 |
|
5. |
Диаметр вершин зубьев, мм |
80 |
272 |
|
6. |
Диаметры впадин, мм |
44,8 |
236,8 |
|
7. |
Наибольший диаметр колеса, мм |
___ |
284 |
|
8. |
Длина нарезанной части шлифованного червяка, мм |
155 |
___ |
|
9. |
Ширина венца червячного колеса, мм |
___ |
65 |
|
10. |
Материал |
Сталь 40ХН |
БрА10Ж4Н4 |
|
11. |
Допускаемое контактное напряжение, МПа |
184 |
|
|
12 |
Расчетное контактное напряжение, МПа |
191 |
|
|
13. |
Допускаемое напряжение изгиба, МПа |
____ |
54,8 |
|
14. |
Расчетное напряжение изгиба, МПа |
____ |
7,66 |
5. Литература
1. Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие для учащихся машиностроительных специальных техникумов – М.: Машиностроение, 1988.