Курсовая работа (т): Расчёт одноступенчатого цилиндрического редуктора

Расчёт одноступенчатого цилиндрического редуктора

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ МГРИ-РГГРУ

КАФЕДРА МЕХАНИКИ И ИНЖЕНЕРНОЙ ГРАФИКИ

Пояснительная записка к проекту по деталям машин

Расчёт одноступенчатого цилиндрического редуктора

Москва 2014

Задание на проектирование

Спроектировать привод шахтного ленточного конвейера с подробным расчетом редуктора по следующим данным:

полезное усилие на ленте конвейера - F=2 (кН);

скорость ленты конвейера - V=1,5(м/с);

диаметр ведущего барабана конвейера - D =0,3(м);

срок службы привода - L=7 (лет);

коэффициент использования механизма в году - Кгод=0.6 ;

коэффициент использования механизма в сутках - Ксут=0.7 ;

Кинематическая схема и график нагружения приведены ниже.

Рис. 1

Введение

Конструирование машин - творческий процесс со свойственными ему закономерностями построения и развития. Основные особенности этого процесса состоят в многовариантности решения, необходимости согласования принимаемых решений с общими и специфическими требованиями, предъявляемыми к конструкциям, а также с требованиями соответствующих государственных стандартов, регламентирующих термины, определения, условные обозначения, систему измерений, методы расчета и т. п.

Детали, узлы, машины изготовляют по чертежам, выполненным на основе проектов - совокупности расчетов, графических материалов и пояснений к ним, предназначенных для обоснования и определения параметров конструкции (кинематических, динамических, геометрических и др.), ее производительности, экономической эффективности. Для особо ответственных конструкций проект дополняют макетом или действующей моделью .

Курсовой проект по деталям машин является первой конструкторской работой студента, выполненной на основе знаний общеобразовательных, общетехнических и общеспециальных дисциплин. Здесь есть все: и анализ назначения и условий работы проектируемых деталей; и наиболее рациональные конструктивные решения с учетом технологических, монтажных, эксплуатационных и экономических требований; и кинематические расчеты; и определение сил, действующих на детали и узлы; и расчеты конструкций на прочность; и выбор материалов; и процесс сборки и разработки конструкций; и многое другое.

Таким образом достигаются основные цели этого проекта:

—      овладеть техникой разработки конструкторских документов на различных стадиях проектирования;

—      приобрести навыки самостоятельного решения инженерно-технических задач и умения анализировать полученные результаты;

—      научиться работать со стандартами, различной инженерной, учебной и справочной литературой;

—      уметь обоснованно защитить проект.

В результате приобретенные навыки и опыт проектирования машин и механизмов общего назначения станут базой для выполнения курсовых проектов по специальным дисциплинам и дипломного проекта .

1. Кинематический расчет

.1 Выбор электродвигателя

Привод состоит из электродвигателя, муфты, одноступенчатого редуктора и цепной передачи. При передаче мощности имеют место ее потери на преодоление сил вредного сопротивления. Такие сопротивления имеют место и в нашем приводе: в зубчатой передаче, в опорах валов, в муфтах и в цепи с роликами. Ввиду этого мощность на приводном валу будет меньше мощности, развиваемой двигателем, на величину потерь.

Для выбора электродвигателя определяют требуемую его мощность и частоту вращения выходного вала редуктора.

Мощность на выходном валу редуктора определяется по формуле:

,

где F - окружная сила на барабане конвейера, F = 2000 Н;

V - скорость движения ленты , V = 1,5 м/с.

= 3 кВт

Требуемая мощность электродвигателя определяется по формуле

,

где з - КПД привода.

Определим общий к.п.д. привода

где - к.п.д. муфты

- к.п.д закрытой цилиндрической передачи

- к.п.д. одной пары подшипников качения

- к.п.д цепной передачи

Получим

= 3,45 кВт.

По ГОСТ 19523-81 по требуемой мощности  кВт выбираем электродвигатель трехфазный асинхронный короткозамкнутый серии 4А закрытый, обдуваемый с синхронной частотой n = 1000 об/мин 4А112MB с параметрами Р_дв = 11 кВт и асинхронной частотой вращения nн=750 об/мин.

Определяем передаточное отношение привода

где - асинхронная частота вращения вала двигателя;

- частота вращения вала приводного барабана.

Определяем частоту вращения вала приводного барабана:

,

где D -диаметр барабана:

= 127,4об/мин.

Получим:

по стандартному ряду принимаем передаточное число цилиндрической передачи , тогда передаточное число цепной передачи равно:

1.2 Определение частот вращения и крутящих моментов на валах привода

Определение мощности на валах

 (кВт)

 (кВт)

 (кВт)

Определение частот вращения валов  (об/мин)

(об/мин)

(об/мин)

Определение угловых скоростей вращения валов

(рад/с)

(рад/с)

 (рад/с)

 (рад/с)

Определение вращающих моментов на валах

 (Нм)

 (Нм)

 (Нм)

(Нм)

2. Расчет цилиндрической передачи

Так как передача не является тяжело нагруженной и не предъявляется высоких требований к размерам, для изготовления зубчатых колес используем сравнительно дешёвые марки стали. Для равномерного изнашивания зубьев и лучшей их прирабатываемости твердость шестерён назначаем больше твёрдости колёс.

Сталь в наше время - основной материал для изготовления зубчатых колес. В качестве материала для изготовления зубчатого колеса принимаем сталь 45 ГОСТ 1050-88. Термообработка колеса - улучшение, твердость НВ200; для шестерни так же сталь 45 ГОСТ 1050-88, термообработка шестерни - улучшение, твердость на поверхности HB230.

Определяем допускаемые контактные напряжения:

,

где - предел контактной выносливости:

МПа;

МПа;

Z_R- коэффициент, учитывающий влияние шероховатости, Z_R = 0,9;

Z_V- коэффициент, учитывающий влияние окружной скорости, ;

S_H- коэффициент запаса прочности, S_H = 1,1;

Z_N- коэффициент долговечности:

,

где N_HG- число циклов, соответствующее перелому кривой усталости:

;

;

N_НЕ- эквивалентное число циклов:

,

где N_k- ресурс передачи в числах циклов перемены напряжений:

,

часов - фактический срок службы

,

.

,

;

;

,

т. к.  >  и  > , то  и , следовательно  и .

МПа;

МПа.

Расчёт будем вести по меньшему значению допускаемого контактного напряжения.

Определяем допускаемые напряжения изгиба:

,

где - предел контактной выносливости:

МПа;

МПа;

Y_R- коэффициент, учитывающий влияние шероховатости, Y_R = 1;

Y_A- коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки, Y_A= 1;

S_F- коэффициент запаса прочности, S_F = 1,7;

Y_N- коэффициент долговечности:

,

где Y_FG- число циклов, соответствующее перелому кривой усталости, ;

Y_FЕ- эквивалентное число циклов:

,

, т. к. >, то ;

, т. к. >, то ;

;

МПа;

МПа.

Проектный расчёт:

Межосевое расстояние:

где = 49.5 - вспомогательный коэффициент для прямозубых передач;

- передаточное отношение ступени;

- вращающий момент на тихоходном валу передачи;

= 0,25 - коэффициент ширины венца колеса;

- среднее допускаемое контактное напряжение;

= 1.25 -коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине зуба

(мм)

Принимаем =180 мм

Модуль зацепления

принимаем стандартное среднее значение

(мм)

Принимаем =45 мм =50 мм

Суммарное число зубьев шестерни и колеса:

Определим число зубьев шестерни