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 , рад/с
|
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
|
5,970
|
82,90
|
В
|
9,0
|
85,9
|
5,267
|
585,0
|
Г
|
3,0
|
28,6
|
4,800
|
1600
|
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
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
|
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.