Детали машин

Министерство  сельского хозяйства Российской Федерации

Тюменская государственная сельскохозяйственная

академия 

         Механико-технологический институт 
 
 

         Дисциплина « Детали машин » 
 
 
 

Пояснительная записка 

по  деталям машин  Задание №4, Вариант №1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
                                                                                          Выполнил: студент Баленко С.В.

Группа  551

Шифр-М-060524

Руководитель: Тимофеев В.И.  
 
 

_{Тюмень  – 2010}

Содержание

 
 

Введение

Техническое задание 

1 Кинематическая схема машинного агрегата

2 Выбор двигателя, кинематический расчет привода

3 Выбор материалов червячной передачи и определение допускаемых напряжений

4 Расчет закрытой червячной передачи

5 Расчет открытой зубчатой передачи

6 Нагрузки валов редуктора

7 Проектный расчет валов. Эскизная компоновка редуктора.

8 Расчетная схема  валов редуктора

9 Проверка прочности шпоночных соединений

10 Уточненный расчет валов

11 Смазка редуктора

12 Подбор и проверка муфт

13  Конструктивные элементы корпуса

14 Тепловой расчет редуктора

Литература 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

    Создание  машин, отвечающих потребностям народного  хозяйства, должно предусматривать  их наибольший экономический эффект и высокие тактико-технические  и эксплуатационные показатели.

    Основные  требования, предъявляемые к создаваемой  машине: высокая производительность, надежность, технологичность, ремонтопригодность, минимальные габариты и масса, удобство эксплуатации, экономичность, техническая  эстетика. Все эти требования учитывают  в процессе проектирования и конструирования.

    Машиностроению  принадлежит ведущая роль среди  других отраслей экономики, так как  основные производственные процессы выполняют  машины. Поэтому и технический  уровень многих отраслей в значительной мере определяет уровень развития машиностроения.

    Повышение эксплуатационных и качественных показателей, сокращение времени разработки и внедрения новых машин, повышение их надежности и долговечности — основные задачи конструкторов-машиностроителей. Одним из направлений решения этих задач является совершенствование конструкторской подготовки студентов высших технических учебных заведений.

    Большие возможности для совершенствования  труда конструкторов дает применение ЭВМ, позволяющее оптимизировать конструкции, автоматизировать значительную часть  процесса проектирования. Представленные в книге различные конструктивные решения можно использовать для  создания графической базы данных, используемой при проектировании. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Техническое задание по проекту 

 
 

1 Кинематическая схема машинного агрегата

1. Условия эксплуатации машинного  агрегата.

Проектируемый машинный агрегат служит приводом механизма  поворота крана и может использоваться на предприятиях различного направления. Привод состоит из электродвигателя, вал которого через упругую муфту соединен с ведущим валом червячного редуктора и открытой зубчатой, ведомый вал которой является основой поворотной колонны крана. Проектируемый привод работает в 1 смену в реверсивном режиме. Характер нагрузки -  с малыми колебаниями.

2. Срок  службы приводного устройства

Срок службы привода определяется по формуле

L_h = 365L_ГК_Гt_cL_cK_c

где    L_Г = 6 лет – срок службы привода;

     К_Г – коэффициент годового использования;

     К_Г = 300/365 = 0,82

где 300 – число  рабочих дней в году;

      t_c = 8 часов – продолжительность смены

      L_c = 1 – число смен

      К_с = 1 – коэффициент сменного использования.

L_h = 365·6·0,82·8·1·1 = 14366 часа

С учетом времени  затрачиваемого на ремонт, профилактику и т.п. принимаем ресурс привода 15 ·10³ часов. 
 
 
 
 
 
 

2. Выбор двигателя, кинематический расчет привода

2.1 Определение мощности и частоты вращения двигателя.

Требуемая мощность рабочей машины

Р_рм = Тω = 2,0·1,5 = 3,0 кВт

где ω –  угловая скорость колонны

Частота вращения колонны

n_рм = 6·10⁴v/D = 6·10⁴·0,06/300 = 12 об/мин

     w₃ = nπ/30  = 12π/30 = 1,26 рад/с

Р_рм = Тω = 1,0·1,26 = 1,26 кВт

     Общий коэффициент полезного действия 

η = η_мη_чпη_опη_пк²η_пс,

    где η_м  = 0,98 – КПД муфты [1c.40],

  η_чп = 0,80 – КПД закрытой червячной передачи,

  η_оп = 0,93 – КПД открытой зубчатой передачи,

η_пк  = 0,995 – КПД пары подшипников качения,

η_пс  = 0,99 – КПД пары подшипников скольжения,

η = 0,98·0,80·0,93·0,995²·0,99 = 0,715.

Требуемая мощность двигателя

Р_тр =  Р_рм/η = 1,26/0,715 = 1,76 кВт.

Выбираем  асинхронный электродвигатель 4А100L6 [1c.384]:

мощность  -  2,2 кВт,

синхронная  частота – 1000 об/мин,

рабочая частота  950 об/мин.

2. Определение передаточного числа  привода и его  ступеней

Общее передаточное число привода

u = n₁/n_рм = 950/12 = 79,17

Рекомендуемые значения передаточных чисел [1c.43]:

- для червячной  передачи  10÷35,5

- для открытой  цепной  3÷7.

Принимаем для  червячной передачи u₁ = 16, тогда для открытой передачи

u₂ = u/u₁ = 79,17/16 = 4,95 
 
 
 

2.3 Определение силовых и кинематических параметров привода

      Числа оборотов валов и угловые скорости:

n₁ = n_дв = 950 об/мин      w₁ = 950π/30 = 99,5 рад/с

n₂ = n₁/u₁ = 950/16  = 59 об/мин      w₂= 59π/30 = 6,18 рад/с

n₃ = n₂/u₂ = 59/4,95 =  12 об/мин      w₃=  12π/30 = 1,26 рад/с

       Фактическое значение скорости вращения колонны

v = Dn₃/6·10⁴ = 300·12/6·10⁴ = 0,06 м/с

       Отклонение  фактического значения от заданного 

δ = 0 < 5%

      Мощности  передаваемые валами:

P₁ = P_трη_мη_пк = 1760·0,98·0,995 = 1716 Вт

P₂ = P₁η_зпη_пк = 1716·0,80·0,995 = 1366 Вт

P₃ = P₂η_опη_пс = 1366·0,93·0,99 = 1260 Вт

      Крутящие  моменты:

Т₁ = P₁/w₁ = 1716/99,5 = 17,2 Н·м

Т₂ =  1326/6,18 =214,6 Н·м

Т₃ = 1260/1,26 = 1000 Н·м

        Результаты расчетов сводим в  таблицу

3 Выбор материалов червячной передач и определение допускаемых напряжений

Принимаем, согласно рекомендациям [1c.53],  для червяка сталь 45 с закалкой до твердости >HRC45.

      Ориентировочное значение скорости скольжения:

v_s = 4,2uw₂10^-3M₂^1/3 = 4,2×16,0×6,18×10^-3×214,6^1/3 = 2,48 м/с,

при v_s <5 м/с рекомендуется [1 c54] бронза БрА10Ж4Н4, способ отливки – центробежный: s_в = 700 МПа, s_т = 460 МПа. 

Допускаемые контактные напряжения:

[s]_H = 300 – 25v_s = 300 – 25×2,48 = 238 МПа.