Методические указания к курсовой работе по деталям машин задания на курсовой проект

Разработать конструкцию привода к горизонтальному валу рабочей машины, включающего электродвигатель, передачу гибкой связью и редуктор, согласно приведенной схеме (рис 1) и числовым данным (табл.1). Для всех вариантов срок службы редуктора равен 10000 часов.

Номер схемы (рис.1) соответствует последней цифре номера зачётной книжки, а вариант числовых значений (табл.1) – предпоследней.

Таблица 1

Исходные данные

Параметр	Варианты числовых значений
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Мощность на приводном валу, Pпр , кВт	2,0	2,5	3,0	4,0	5,2	4,2	3,6	3,2	2,8	6,2
Частота вращения приводного вала, nпр, мин^-1	100	50	30	60	40	80	50	40	75	90
Характер нагрузки	Спокойная без толчков, нереверсивная					С умеренными толчками, реверсивная

Примечание:

1. Для одноступенчатых цилиндрических и конических редукторов частоту вращения приводного вала машины удвоить.

2. Недостающими исходными данными необходимо обоснованно задаться в процессе проектирования.

Пример расчета

Исходные данные: мощность на приводном валу P_пр = 1,9 кВт, частота вращения приводного вала n_пр = 200 мин^-1, привод выполнен по варианту 9 (рис.1).

1. Выбор электродвигателя

На основании сравнительного анализа свойств цепной и ремённой передач [4] принимаем решение установить в быстроходной менее нагруженной ступени привода ремённую передачу. Требуемую мощность электродвигателя найдём по формуле

P_эд^тр = P_пр /η_пр,

где P_пр - мощность на приводном валу, кВт; η_пр - КПД привода.

Так как привод содержит электродвигатель, ремённую передачу, конический одноступенчатый редуктор, соединённый с приводным валом муфтой, то общий КПД привода равен η_пр = η_рем·η_кон·η_муф = 0,95∙0,96∙0,98 = 0,89 [2,3].

Требуемая мощность электродвигателя

P_эд^тр = 1,9/0,89 = 2,14 кВт.

Электродвигатель должен иметь мощность P_эд ≥ P_эд^тр . По ГОСТ 19523-81 выбираем асинхронный трёхфазный обдуваемый электродвигатель единой серии 4А с номинальной мощностью P_эд = 2,2 кВт [2, с.689]. Частоту вращения вала электродвигателя ориентировочно найдём по зависимости

n_эд = n_пр·u_кон·u_{рем ,}

где u_кон , u_рем – соответственно передаточные числа конической и ремённой передач. В соответствии с рекомендациями [3] принимаем ориентировочно u_кон = 4, u_рем = 2, тогда n_эд = 200∙4∙2 = 1600 мин^-1. Наиболее близкая номинальная частота вращения ротора n_эд = 1425 мин^-1 (двигатель 4А90L4У3).

2. Определение передаточных чисел механизмов привода

Уточняем общее передаточное число привода

u_пр = n_эд /n_пр = 1425/200= 7,125.

Принимаем стандартное значение u_кон = 3,55 ( ГОСТ 12289-76).Тогда

u_рем = 7,125/3,55 = 2,007. Принимаем u_рем = 2. Фактическое передаточное число привода u_пр =3,55·2 = 7,1.

3. Расчёт частот вращения и крутящих моментов

Частоты вращения:

- на входном (быстроходном) валу редуктора

n_Б = n_эд / u_рем = 1425/2 =712,5 мин ^-1;

- на выходном (тихоходном) валу редуктора

n_Т = n_эд /u_пр = 1425/7,1 = 200,7 мин ^-1.

Отклонение фактической частоты вращения приводного вала n_прф = n_Т от заданной n_пр не должно превышать 5%.

Δ_n = (n_прф – n_пр) ·100% /n_прф =(200,7 − 200) ·100% /200,7 = 0,35% < 5%.

Крутящие моменты:

- на приводном валу

T_пр =(9550·P_пр)/ n_прф = (9550·1,9)/200,7 = 90,4 Н·м;

- на тихоходном (выходном) валу редуктора

T_Т = T_пр / η_муф = 90,4/0,98 =92,2 Н·м;

- на быстроходном (входном) валу редуктора

T_Б = T_Т /( u_кон · η_кон) = 92,2/(3,55·0,96) =27 Н·м;

- на валу электродвигателя (ведущем шкиве ремённой передачи)

T_эд = T_Б /( u_рем · η_рем) = 27/(2·0,95) = 14,2 Н·м.

С другой стороны (проверка)

T_эд = (9550· P_пр)/( n_прф · u_пр · η_пр) = (9550·1,9)/(200,7·7,1·0,89) =14,2 Н·м.

4. Расчёт клиноремённой передачи [3]

5. Выбор стандартного конического редуктора

Редуктор выбирается по рекомендациям [1,с.320] в зависимости от отношения (P/n _Т), причём расчётные значение (P/n _Т)_р как по изгибу, так и по контактной прочности должны быть меньше табличных (допускаемых). При подсчёте отношения (P/n _Т)_р должны учитываться следующие коэффициенты:

- k₁, учитывающий характер нагрузки (при спокойной без толчков нагрузке k₁ = 1);

- k₂, учитывающий продолжительность работы редуктора (определяется по графику [1, с. 320]).

По изгибу при k₂ = 1,2 имеем

(P/n _Т)_р =(T_Т · k₁)/(9740 k₂ ) = (92,2·1)/(9740·1,2) = 0,0079.

По контактной прочности при k₂ =1,4 имеем

(P/n _Т)_р = (92,2·1)/(9740·1,4) = 0,0068.

При передаточном числе u_кон = 3,55 и n_Т = 200,7 мин^-1 подбираем табличное допускаемое значение (P/n)_Т наиболее близкое к расчетным. Подходит редуктор конический узкого типа с конусным расстоянием R_e = 250 мм.

(В справочнике [2] также приведены характеристики цилиндрических одноступенчатых редукторов типа ЦУ [2,633], цилиндрических двухступенчатых типа Ц2У [2. с.635], коническо-цилиндрических типа КЦ [2,с.642] и червячных типа РЧУ[2, с.646, с.633] редукторов).

6. Выбор муфты

Подбираем муфту, соединяющую тихоходный вал редуктора с приводным валом машины. Тип муфты – жёсткая, компенсирующая; передаваемый момент T_м = 92,2 Н·м; нагрузка - нереверсивная спокойная без ударов; поломка муфты вызывает аварию машины, что может привести к человеческим жертвам.

Расчетный момент муфты определяется по формуле:

T_р.м = K·T_м,

где K - коэффициент, учитывающий режим работы, К= К₁·К₂,

К₁ ·- коэффициент безопасности; К₁= 1 – поломка муфты не приводит к аварии машины, К₁ = 1,2 – поломка муфты вызывает аварию машины, К₁ = 1,5 – авария может привести к человеческим жертвам;

К₂ – коэффициент, учитывающий характер нагрузки; К₂ = 1 при спокойной равномерной нагрузке, К₂ = 1,3 – умеренные толчки и удары, К₂ = 1,5 - реверсивная нагрузка или нереверсивная со значительными ударами.

В нашем случае К = 1·1,5 = 1,5.

T_р.м = 1,5·92,2 = 138 Н·м.

Наибольшее применение при нереверсивной нагрузке имеют следующие компенсирующие муфты: зубчатая МЗ по ГОСТ 50895-96 и цепная МЦ по ГОСТ 20742-93. Муфта выбирается при соблюдении условия T_м.ст ≥ T_р.м.

В нашем случае подходят муфты МЗ-60 и МЦ-60, но поскольку цепные муфты обладают большими компенсирующими возможностями чем зубчатые, то принимаем муфту МЦ-60 по ГОСТ 20742-93.

7. Конструирование привода

После определения геометрических параметров элементов привода приступают к разработке чертежа общего вида привода [4]. Первым этапом конструирования является эскизная компоновка, при которой отдельные сборочные единицы (двигатель, редуктор, муфта) и детали (шкивы или звёздочки) размещаются на общей раме (плите) с учётом их кинематических связей, габаритных и присоединительных размеров. Чертёж выполняют на одном листе формата А1 ГОСТ 2.301 – 68 с соблюдением правил ЕСКД.

8. Вопросы техники безопасности

Расположение привода в цехе должно соответствовать характеру производства и технологическому процессу, а также обеспечивать безвредные и безопасные условия труда. Расстояние между оборудованием, ширина проходов и проездов устанавливается в соответствии с действующими нормами. Привод заземлить.

К обслуживанию привода могут быть допущены только те рабочие, которые изучили устройство и инструкцию по эксплуатации. Перед включением следует удостовериться в исправности механизмов и в том, что пуск двигателя никому не угрожает опасностью. Обнаружив во время осмотра какие-либо неисправности, рабочий должен сообщить об этом мастеру и до их устранения не приступать к работе.

Запрещается оставлять работающий механизм без присмотра. Запрещается касаться движущихся частей привода и облокачиваться на него; брать или передавать через работающий привод предметы; чистить; смазывать; ремонтировать механизмы на ходу. Недопустимо пользоваться рукавицами и перчатками при выполнении работ, если имеется опасность их захвата вращающимися частями. Если во время работы в механизм попал какой-либо предмет, то запрещается доставать его, не отключив предварительно привод.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Анфимов М.И. Редукторы. Конструкция и расчёт. – М. Машиностроение, 1993. – 464 с.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т.-Т.3 7-е изд. - М.: Машиностроение, 1992. - 746 с.

3. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин.-: М. Высш. шк., 2000. - 447 с.

4. Иванов М. Н. Детали машин. – М.: Высш. шк.,1991. – 383 с.