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
, кВт3.3 Определяем требуемую мощность электродвигателя
, кВтВыбираем 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/с3.5 Определяем угловую скорость барабана
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 выполнена3.7 Определяем результаты кинематических расчетов на валах
Вал А:
Частота вращения вала
об/минУгловая скорость
рад/сМощность на валу
кВтКрутящий момент
Н мВал Б:
Частота вращения вала
об/минУгловая скорость
рад/сМощность на валу
кВтКрутящий момент
Н мВал В:
Частота вращения вала
об/минУгловая скорость
рад/сМощность на валу
кВтКрутящий момент
Н мВал Г:
Частота вращения вала
об/минУгловая скорость
рад/сМощность на валу
кВтКрутящий момент
Н мРезультаты 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 | 687,8 | 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 мУсловие 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 выполнена4.2 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 МПаПринимаем 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
, ммгде Т3 – крутящий момент на ведомом валу редуктора Т3 = ТВ = 585 Н м (см. табл. 3.1)
К - коэффициент нагрузки К=1,2 [1, c369]
Z2 – число зубьев ведомого колеса
ммМодуль
ммПринимаем по ГОСТ 2144-76 стандартные значения т=8 мм; q=8
Межосевое расстояние при стандартных значениях т и q:
мм4.4 Основные размеры червяка
делительный диаметр червяка
d1 =qm =8 8 =64 мм
диаметр вершин витков червяка
ммдиаметры впадин витков червяка
ммдлина нарезанной части шлифованного червяка
ммПринимаем 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
диаметр вершин зубьев червячного колеса
ммдиаметры впадин зубьев червячного колеса
ммнаибольший диаметр колеса
ммширина венца червячного колеса
ммОкружная скорость червяка
м/с,где п1 – частота вращения червячного вала, п1 = пБ = 687,8 об/мин (см. табл. 3.1)
Скорость скольжения
м/спри этой скорости [
]=184 МПапогрешность 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].