Кинематичечкий и силовой расчет привода. Выбор электродвигателя и редуктора

 

                                                                                   (3.11)

 

                                           ,где                                 (3.12)

 

где d1 =11,91 - диаметр ролика цепи

 

 

 

Определим силы, действующие на цепь:

Окружная: - определена выше

От центробежных сил: , где q=1,9 кг/м - масса цепи

От провисания:

Определим расчетную нагрузку на валы по формуле:

 

 

                                                                                                       (3.13)

 

 

Проверим коэффициент запаса прочности цепи по формуле:

 

                                                                                                  (3.14)

 

 

20,7>8,4 - условие прочности выполняется

Определим размеры ведущей звездочки:

Толщина диска звездочки:

 

 

где Bвн - расстояние между пластинками внутреннего звена

Ступица звездочки:

 

 

Длина ступицы:

 

 

 

 

 

Определим размеры ведомой звездочки:

 

Толщина диска звездочки:

 

,

 

Ступица звездочки:

 

 

Длина ступицы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5- Схема цепной передачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА

 

4.1 Проектный расчет вала

 

Рассчитываем значение диаметра вала в месте установки ведомой звездочки:

 

                                                   

                                    (4.1)

 

Примем d = 45мм

Диаметр цапф вала в местах установки подшипников dП, мм определяем по формуле:

 

                        

                                                              (4.2)

где t2 = 3,8 мм.

 

 

для более лучшего торцевого фиксирования муфты примем : dП = 60 мм.

Диаметр буртика для подшипника № 1212 по ГОСТ 20226-82 (67,0 мм < dБП< 71,0 мм) примем dБП =70 мм :

Диаметр цапф вала в местах установки барабана примем: dВ = 65 мм.

 

4.2 Подбор подшипников и шпонок

 

Исходя из геометрических параметров муфты и вала под муфтой, определяем размеры шпонки вала под ведомую звездочку:

Шпонка призматическая для диаметра вала d = 45 мм:

  - высота шпонки    h = 9 мм;

  - ширина шпонки                                 b = 14 мм;

  - длина шпонки    l  = 70 мм;

  - глубина паза вала             t1 = 5,5 мм;

  - глубина паза ступицы                       t2 = 3,8 мм.

Исходя из геометрических параметров вала, в месте соединения  его с барабаном определяем размеры шпонки вала под барабаном.

Шпонка призматическая для диаметра вала d = 65 мм:

  - высота шпонки    h = 11 мм;

  - ширина шпонки                                 b = 18 мм;

  - длина шпонки    l  = 100 мм;

  - глубина паза вала    t1 = 7 мм;

  - глубина паза ступицы   t2 = 4,4 мм.

 

 

 

 

Рисунок 6 – Эскиз шпоночного соединения

 

Для опор вала исполнительного органа применим шариковые радиальные сферические двухрядные подшипники (ГОСТ 28428 – 90), из-за возможных перекосов опор подшипников. Назначаем подшипники легкой серии № 1212.

- диаметр отверстия      dП  = 60 мм;

- диаметр внешнего кольца    D  = 110 мм;

- ширина подшипника     В  = 22 мм;

- координата фаски      r    = 2,5  мм;

- динамическая радиальная грузоподъёмность Cr  = 30,0 кН;

- статическая радиальная грузоподъёмность  C0r = 16,0 кН.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7 – Эскиз подшипника

 

4.3 Проверочный расчет вала на статическую прочность

 по эквивалентному моменту

 

Окружная сила действующая на барабан со стороны ремня задана в техническом задании: Ft = 1500 Н

      Сила натяжения ремня на ненагруженной стороне равна:

 

                                       S2 = 0,25.Ft =0,25.1500 = 375 Н                                   (4.3)

 

Сила натяжения на нагруженной стороне равна:

 

                                      S1 = Ft + S2 = 1500 + 375 = 1875 Н                              (4.4)

 

Общая сила, действующая на барабан со стороны ремня:

 

                                     Q = S1 + S2 = 1875+375 = 2250 Н                                 (4.5)

 

Из уравнения моментов найдем силы FA и FВ :

 

                                                 (4.6)

 

 

Так как схема нагружения симметричная то FA = FВ = 1125 Н.

В нашем случае на вал действуют сила натяжения ремня Q  и крутящий момент Т, тогда формула для определения эквивалентного момента примет вид:

 

                                                                                               (4.7)                                      

 

Из расчетной схемы (Рисунок 8) видно, что опасным сечением является сечение D, так как в этом сечении одновременно приложены максимальные крутящий и изгибающие моменты.

ТD = 310 Нм

 

МD = 0,111.1125 = 124,875  Нм

тогда:

 

 

 

Максимальное эквивалентное напряжение равно:

 

                                             

                                      (4.8)

 

где   dD – Диаметр вала в сечении D,мм.

тогда:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 8 – Расчетная схема вала исполнительного органа

 

Допускаемое напряжение [σ], МПа:

 

                                                                                                             (4.9)

 

где    Kр– коэффициент режима работы, Kр = 1,8;

   [σи]– допускаемое напряжение изгиба, МПа.

 

                                                                                                           (4.10)

 

где   σТ –  предел  текучести материала (Сталь 40Х), σТ = 640 МПа;

  [n] –   коэффициент запаса, [n] = 2.

тогда:

 

 

25,57 МПа ≤ 177,78 МПа, – условие выполняется.

 

4.4 Проверочный расчет подшипников на долговечность

 

Fr = FA = FВ = 1147,5 Н;

 

     Определим эквивалентную динамическую нагрузку:

 

                                                     Pr = VXFrKБKТ,                                              (4.11)

 

где  Х– коэффициент радиальной нагрузки, Х = 1;

  е – коэффициент осевого нагружения, е = 0,19;

       V– коэффициент внутреннего кольца, V = 1;

 КТ – температурный коэффициент, КТ = 1;

 КБ – коэффициент безопасности, КБ = 1,3.

 

Pr = 1.1.1125.1,3.1 = 1462,5 Н.

 

Определяем по уровню надёжности и условиям применения расчётный ресурс подшипника:

                                        

                                  (4.12)

 

где a1 – коэффициент долговечности, a1 = 1;

 a23 – коэффициент, учитывающий влияние на долговечность особых свойств материала, a23 = 0,3;

 

 

Сравниваем с требуемым ресурсом = 10000, ч:

 

 

Условие выполняется, следовательно подшипник 1212 – годен.

 

4.5 Проверочный расчет шпоночного соединения

 

4.5.1 Проверочный расчет шпонки вала барабана в месте установки ведомой звездочки:

Условие работоспособности шпонки вала:

 

                                                                                      (4.13)

 

где Т – передаваемый момент, Т = 310Нм;

       d – диаметр вала, d = 45 мм;

lр – рабочая длина шпонки, мм:

 

lр = l – b = 70 – 14 = 56 мм;

 

k – глубина врезания шпонки, мм:

 

k = h – t1 = 9 – 5,5 = 3,5 мм.

 

[σсм]–допускаемое напряжение смятия, [σсм]<180 МПа.

 

 

70,3 МПа  < 180 МПа - условие выполняется.

 

 

 

 

 

4.5.2 Проверочный расчет шпонки вала в месте соединения вала с барабаном:

 

Условие работоспособности шпонки вала:

 

                                                                                      (4.14)

 

где Т – передаваемый момент, Т = 337Нм;

      d – диаметр вала, d = 65 мм;

lр – рабочая длина шпонки, мм:

 

lр = l – b = 100 – 18 = 82 мм;

 

k – глубина врезания шпонки, мм:

 

k = h – t1 = 11 – 7 = 4 мм.

 

[σсм] –допускаемое напряжение смятия, [σсм]<180 МПа.

 

 

29,08 МПа  < 180 МПа – условие выполняется.

 

Шпоночное соединение показано на рисунке 6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Конструирование - это творческий процесс создания оптимального варианта машины в документах (главным образом на чертежах) на основе теоретических расчетов.

Курсовое проектирование по дисциплине «Детали машин» выполняется после завершения изучения блока общеобразовательных, общетехнических и ряда технологических дисциплин, и его целью является приобретение первых инженерных навыков по расчету и конструированию типовых деталей и узлов машин и механизмов на основе полученных теоретических знаний.

Основными задачами курсового проекта в целом являются:

–ознакомление с научно-технической литературой по теме курсового проектирования;

–изучение известных конструкций аналогичных машин и механизмов с анализом их достоинств и недостатков;

–выбор наиболее простого варианта конструкции с учетом требований технического задания на проект;

–выполнение необходимых расчетов с целью обеспечения заданных технических       характеристик проектируемого устройства;

–выбор материалов и необходимой точности изготовления деталей и узлов проектируемого устройства, шероховатости поверхностей, необходимых допусков и посадок, допусков формы и их расположения;

–выполнение графической части курсового проекта в соответствии с требованиями стандартов;

–составление необходимых описаний и пояснений к курсовому проекту.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1 Устиновсий Е.П., Шевцов Ю.А., Яшков Ю.К., Уланов А.Г. Многовариантное проектирование зубчатых цилиндрических, конических и червячных передач с применением ЭВМ: Учебное пособие к курсовому проектировании по деталям машин. – Челябинск: ЧГТУ, 1992. –324 с.

2 Справочник конструктора -  машиностроителя: В 3 т. – 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой. – М.: Машиностроение, 2001. –423 с.

3 Дунаев П.Ф., Леликов О.П. конструирование  узлов и деталей машин: Ученое  пособие для техн. спец. вузов. – 6-е изд., исп. – М.: Высш. шк., 2000. – 477с., ил.

4 Ряховский О.А., Иванов С.С. Справочник по муфтам. – Л.: Политехника, 1991. – 384 с.

5 Сохрин П.П., Устиновский Е.П., Шевцов Ю.А.  Техническая документация по курсовому проектировании по деталям машин и ПТМ: Ученое пособие. – Челябинск: Ид. ЮУрГУ, 2001. – 67 с.

6 Чурюкин В.А., Яшков Ю.К. Обозначение конструкторской документации: Ученое пособие. – Челябинск: ЧГТУ, 1986. – 61 с.

7 Сохрин П.П., Кулешов В.В. Проектирование валов: Учебное пособие. Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2000. – 94 с.

8 Сохрин П.П. Проектирование ременных передач: Ученое пособие: Челябинск: ЧГТУ, 1997. – 94 с.