МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ № 3

Данный раздел курса технической механик – Детали машин, требует от студентов достаточно свободного владения методами решения задач теоретической механики и сопротивления материалов, знаниями и навыками, полученными при изучении инженерной графики, сведениями из курса материаловедения. При изучении деталей механизмов и машин важнейшую роль играют рисунки, схемы и чертежи, приводимые в учебной литературе; их следует изучать весьма внимательно. Изучение механизмов и их деталей следует вести в единой последовательности:

1.Назначение, устройство, принцип работы.

2.Оценка достоинства и недостатков, область применения.

3.Краткие сведения о материалах.

4.Основные расчетные параметры, геометрические и кинематические соотношения.

5.Расчет на прочность, износостойкость и др. (если таковой предусмотрен учебной программой).

Задачи №№ 1-20

К решению этих задач следует приступить после повторения, относящегося к вращательному движению материала разделов "Кинематика" и "Динамика", изучения темы 5.3 "Передачи вращательного движения", уяснения приведенных ниже методических указаний и разбора примера 13.

В предлагаемых задачах требуется определить кинематические (ω) и силовые (Р, М) параметры для всех валов многоступенчатой передачи привода. Валы и звенья нумеруются по направлению силового потока (направлению передачи движения) – от ведущего вала (вал двигателя) к ведомому валу. Индекс в обозначениях параметров валов ω, Р и М соответствует номеру вала, а в обозначениях d и z - номеру насаженного на вал звена (колеса, шкива, звездочки и т.п.), индекс 1 относится к ведущему, а индекс 2 – к ведомому звену передачи. Параметры любого последующего вала определяют через заданные параметры ведущего вала при условии, что известны КПД (при учете потерь на трение) и передаточные отношения отдельных передач привода.

66

Приводим таблицу средних значений КПД некоторых передач (с учетом потерь в подшипниках):

										Таблица 15
Тип передачи	Закрытая									Открытая
Зубчатая цилиндри-	0,97-0,98									0,95-0,96
ческая
Зубчатая коническая	0,96-0,97									0,95
Червячная	0,7-0,8									-
Цепная			-							0,90-0,92
Клиноременная			-							0,95-0,96
Передаточное число передач может определяться исходя из ис-
ходных данных:
	u	n1		1		d2		z2		(3.1)
		n				d		z
	2		2		1		1

Пример 13.

Привод состоит из электродвигателя мощностью Рдв = 14 кВт с частотой вращения вала nдв = 1200 об/мин и нескольких ступеней передачи, характеристики звеньев которой заданы: z1 = 20, z2 = 50, z3 = 20, z4 = 60, z5 = 24, z6 = 48. Требуется определить передаточное число привода и всех ступеней передачи, угловые скорости и вращающие моменты для всех валов (потери на трение не учитывать). Дать характеристику всех ступеней передачи.

Ход решения:

1. Определяем передаточное число всех ступеней:

	u1		z2						50			2,5		(3.2)
			z1					20
	u2				z4						60		3	(3.3)
					z3						20
	u3			z6							48		2	(3.4)
											24
					z5
	2. Рассчитаем общее передаточное число:
	u0 и1 и2 и3							2,5 3 2 15						(3.5)
		67

3. Определяем угловые скорости вращения всех валов:

			пдв						3,14 1200						125, 6рад/с	(3.6)
1	дв			30							30
								u1			1					(3.7)
											2
				1		125, 6							50, 24рад/с			(3.8)
			2	и1		2,5
							u2				2					(3.9)
											3
		2					50, 24							16, 75рад/с		(3.10)
			3	и2		3
								u3			3					(3.11)
											4
				3				16, 75						8,37рад/с		(3.12)
			4	и3						2

Выполняем проверку – рассчитаем общее передаточное число, которое показывает как меняется угловая скорость при передачи через все ступени:

u 1			125, 6	15, 0	(3.13)
0	4	8, 37

Решение верно.

4.Определяем вращательные моменты всех ступеней без учета потерь на трение:

Т		Рдв							14000					111, 465 Н м	(3.14)
1		1								125, 6
Т2				Рдв						14000				278, 66 Н м	(3.15)
				2							50, 24
Т3				Рдв						14000				835,82 Н м	(3.16)
				3						16, 75
Т4		Рдв								14000				1672, 64 Н м	(3.17)
		4
										8,37

Выполняем проверку – рассчитаем общее передаточное число:

68

и	Т4		1672, 64	15, 0	(3.18)
0	Т1	111, 465

Вывод: решение верно

Пример 14

Привод состоит из электродвигателя мощностью Рдв = 12 кВт с частотой вращения вала nдв = 1400 об/мин и многоступенчатой передачи, z1 = 20, z2 = 60, z3 = 20, z4 = 50 (рис. 24). Требуется определить: а) общий КПД и передаточное число привода; б) угловые скорости для всех валов; в) мощности и вращающие моменты с учетом КПД.

Рис. 24

Кинематическая и конструктивная характеристики привода: передача двухступенчатая, понижающая (т.е. уменьшающая угловую скорость, так как в каждой ступени диаметр выходного звена больше, чем входного). Первая ступень – цилиндрическая косозубая закрытая, т.е. в герметичном корпусе, называется редуктором, вторая ступень – цепная передача. Для соединения первой и второй ступени предусмотрены муфты.

В понижающих передачах понижение угловых скоростей валов сопровождается соответствующим повышением вращающих моментов. Мощности на валах снижаются незначительно вследствие потерь на трение в подшипниках и при взаимодействии звеньев

Ход решения:

1. Определяем передаточные отношения всех ступеней:

	uред		z2		60	3	(3.19)
			z1		20

69

uцеп z4 50 2,5 z3 20

Рассчитаем общее передаточное число:

u0 иред ицеп 3 2,5 7,5

2. Определяем угловые скорости всех валов:

			пдв			3,14 1400			146,53 рад/ с
	дв
1			30				30
					uр			1
								2

		1			146,53			48,84 рад/с
2	иред			3
					uцеп		2
							3
		2				48,84	19,54 рад/с
3		ицеп		2,5

(3.20)

(3.21)

(3.22)

(3.23)

(3.24)

(3.25)

(3.26)

Выполняем проверку – определяем общее передаточное число:

u	1		146,53	7,5	(3.27)
о	3	19,54
Решение верно.
3. Определяем мощности всех валов с учетом КПД:
цилиндрического редуктора: ηред = 0,98;
цепной передачи: ηцеп = 0,92
Р1 Рдв 12 кВт					(3.28)
Р2 Р1 ред 12000 0,98 11760 Вт					(3.29)
Р3 Р2 цеп	11760 0,92 10819, 2 Вт				(3.30)
Рассчитаем общий КПД:

о ред цеп 0,98 0,92 0,9016

(3.31)

Выполняем проверку:

70