№11033 методичка
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Российский государственный профессионально-педагогический университет» Машиностроительный институт
Кафедра механики
Задания и методические указания к выполнению курсового проекта
по дисциплине «Теоретическая и прикладная механика»
для студентов всех форм обучения направления подготовки 051000.62 Профессиональное обучение (по отраслям)
профиля подготовки «Металлургия»
Екатеринбург
РГППУ
2013
1
Задания и методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Теоретическая и прикладная механика». Екатеринбург: ФГАОУ ВПО «Рос. гос. проф.-пед. университет, 2013. 39 с.
Автор: доц., канд. техн. наук |
Н.Н.Эльяш |
Одобрены на заседании кафедры механики. Протокол от 24 . 01. 2013г.,
№ 5
Зав. кафедрой |
О.С. Лехов |
Рекомендованы к печати методической комиссией Машиностроительного института РГППУ. Протокол от 12 февраля 2013 г., № 6
Председатель методической |
|
комиссии МаИ РГППУ |
А.В. Песков |
ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально – педагогический университет», 2013.
© Н.Н.Эльяш, 2013
2
ВВЕДЕНИЕ Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой
дисциплины «Теоретическая и прикладная механика».
Выполнение курсового проекта способствует формированию базовой общеинженерной подготовки студентов. Работа над курсовым проектом представляет собой практическое решение последовательных и взаимосвязанных задач, реализуемых с обязательным учетом междисциплинарных связей.
Объектом курсового проектирования по дисциплине обычно являются приводы машин общего машиностроения (например, ленточных и цепных конвейеров, транспортёров, лебёдок, и др.), в которых используется большое количество типовых узлов и деталей. В такие приводы входят редукторы общего назначения (рис.1 и 2), при расчёте и конструировании которых возможно закрепление большинства изучаемых разделов дисциплины
«Теоретическая и прикладная механика». В задачу студента входит расчет и проектирование редуктора (позиция 3 на рис. 1 или рис. 2). Варианты заданий на курсовое проектирование даны в табл. 1.
Выполненный курсовой проект должен содержать:
расчетно-пояснительную записку, объемом 20-25 листов,
графическую часть в виде сборочного чертежа редуктора в двух проекциях (1 или 2 листа формата А1);
деталировочные чертежи двух основных деталей редуктора (листы формата А4 или А3).
Расчетно-пояснительная записка должна содержать:
1. Индивидуальное задание; 2. Расчет энергосиловых параметров привода;
3. Расчёт передачи редуктора; 4. Расчёт валов; 5. Выбор подшипников и расчёт их на долговечность; 6. Выбор и расчёт шпонок; 8. Выбор смазки.
9. Список литературы. 10. Спецификации к сборочным чертежам).
3
Курсовой проект следует выполнять в соответствии с требованиями к чертежам и технической документации по стандартам ЕСКД. Подробные правила выполнения и оформления курсового проекта изложены в литературных источниках [1, 2].
Таблица 1.
Задание № 1. Проектирование привода ленточного конвейера (рис.1)
Номер |
F, кН |
V, м/с |
dБ, мм |
n дв , об\мин. |
uО. П. |
|
варианта |
||||||
|
|
|
|
|
||
01 |
3,8 |
1,0 |
400 |
1500 |
5,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
02 |
4,0 |
0,9 |
450 |
1500 |
5,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
03 |
3,9 |
0,8 |
315 |
1000 |
4,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
04 |
3,5 |
1,1 |
355 |
1000 |
4,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
05 |
4,1 |
0,7 |
400 |
1500 |
5,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
06 |
2,9 |
1,5 |
450 |
1000 |
4,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
07 |
2,6 |
1,2 |
315 |
1000 |
4,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
08 |
3,2 |
0,8 |
355 |
1500 |
4,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
09 |
4,4 |
0,6 |
400 |
1500 |
5,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
4,1 |
0,7 |
450 |
1500 |
5,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Задание № 2. Проектирование привода шнекового транспортера
(рис.2)
Номер |
F, кН |
V, м/с |
dБ, мм |
n дв , об\мин. |
uО. П. |
|
варианта |
||||||
|
|
|
|
|
||
01 |
3,8 |
1,0 |
400 |
1500 |
5,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
02 |
4,0 |
0,9 |
450 |
1500 |
5,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
03 |
3,9 |
0,8 |
315 |
1000 |
4,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
04 |
3,5 |
1,1 |
355 |
1000 |
4,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
05 |
4,1 |
0,7 |
400 |
1500 |
5,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
06 |
2,9 |
1,5 |
450 |
1000 |
4,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
07 |
2,6 |
1,2 |
315 |
1000 |
4,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
08 |
3,2 |
0,8 |
355 |
1500 |
4,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
09 |
4,4 |
0,6 |
400 |
1500 |
5,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
4,1 |
0,7 |
450 |
1500 |
5,0 |
|
|
|
|
|
|
|
4
В таблице 1 приняты обозначения: F- окружное усилие на барабане конвейера или на ведомой звездочке цепной передачи; V – скорость на приводном барабане конвейера (транспортера); dБ - диаметр барабана (или звездочки); uО. П.- передаточное число открытой передачи (ременной или цепной).
Кинематические схемы приводов
dб
6 4
Рис. 1. Схема привода ленточного конвейера: 1-электродвигатель; 2-ременная передача; 3-редуктор цилиндрический одноступенчатый; 4-зубчатая муфта; 5-лента конвейера; 6- барабан конвейера
Нагруженность деталей зависит от места установки передачи в силовой цепи и распределения общего передаточного числа между отдельными передачами. По мере удаления по силовому потоку от двигателя в понижающих передачах нагруженность деталей растет. Следовательно, в области малых
5
частот вращения n (и соответственно больших вращающих моментов Т)
целесообразно применять передачи с высокой нагрузочной способностью
(например, зубчатые, цепные).
Рис.2. Кинематическая схема привода шнекового транспортера с открытой цепной передачей:
1 – электродвигатель; 2 – упругая муфта; 3 – редуктор; 4 – муфта зубчатая; 5 – открытая цепная передача
Индивидуальное задание студента обозначается набором следующих цифр:
-первые две цифры (01 или 02) – это номер задания, принятый по табл.1.
-следующие две цифры – это вариант одной из шести схем редукторов,
представленных на рис.3, (01 – прямозубый, 02 – косозубый цилиндрический редуктор, и т.д., … 06 - червячный с нижним расположением червяка).
- последние две цифры – это вариант числовых значений исходных данных, которые содержатся в соответствующей строке заданий из табл.1.
Например, задание 0204- 09 означает, что студент получил задание на проектирование привода шнекового транспортера (см. табл.1, задание № 2,
рис.2) с коническим редуктором (см. рис.3); числовой вариант - строка № 9.
6
2
1
3 |
4 |
5 |
6 |
Рис. 3. Кинематические схемы редукторов:
1 – цилиндрический прямозубый; 2 – цилиндрический косозубый; 3 – цилиндрический шевронный; 4 – конический; 5 – червячный с верхним
расположением червяка; 6 – червячный с нижним расположением червяка
7
1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
(пример оформления)
dб
6 4
Рис. 4. Схема привода ленточного конвейера: 1-электродвигатель; 2-ременная передача; 3-редуктор цилиндрический косозубый одноступенчатый; 4-зубчатая муфта; 5-лента конвейера; 6- барабан конвейера
F, кН |
V, м/с |
dБ, мм |
n дв , об/мин. |
uО. П. |
3,8 |
1,0 |
400 |
1500 |
5,0 |
|
|
|
|
|
8
2. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ. РАСЧЕТ КИНЕМАТИЧЕСКИХ И
ЭНЕРГОСИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ РЕДУКТОРА
2.1. Выбор электродвигателя
Выбор электродвигателя производят в зависимости от требуемой
мощности Рдв.треб. и частоты вращения вала электродвигателя nдв.треб.
Требуемую мощность электродвигателя определяют по формуле
Pдв.треб |
Рв ых |
, |
(2.1) |
|
|
||||
|
|
|
где Рвых – мощность на выходном валу привода, определяемая из исходных
данных, кВт
Рв ых |
F V |
(2.2) |
|
|
η – общий КПД привода, который определяется произведением КПД
элементов привода и характеризует потери мощности при передаче энергии от электродвигателя к исполнительному механизму.
Если привод состоит из электродвигателя, открытой передачи,
одноступенчатого редуктора и двух муфт, то
|
|
о.п. |
2 |
|
ред |
|
о.п. |
2 |
|
зп |
|
n |
2 |
|
(2.3) |
|
|
|
|
м |
|
|
м |
|
|
, |
|
|
|||||||
где ηо.п. – КПД открытой передачи; |
ηм – КПД муфты; ηред – КПД редуктора |
||||||||||||||||
(ηред = ηзп ∙ ηп2) ; |
ηзп – КПД зубчатой передачи; ηп – |
КПД одной пары |
|||||||||||||||
подшипников, значения которых принимают по табл.2 [ 1, с.7 ]. |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
Вид передачи |
|
|
|
|
|
|
|
|
КПД |
|
||||
|
Зубчатая редукторная цилиндрическая передача |
|
|
|
0,97 – 0,98 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Зубчатая редукторная коническая передача |
|
|
|
|
|
0,96 – 0,97 |
|
|||||||||
|
Червячная редукторная передача: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
при числе заходов червяка |
|
|
|
|
|
z1 = 1 |
|
|
|
0,70 – 0,75 |
|
|||||
|
при числе заходов червяка |
|
|
|
|
|
z1= 2 |
|
|
|
0,80 – 0,85 |
|
|||||
|
при числе заходов червяка |
|
|
|
|
|
z1= 4 |
|
|
|
0,85 – 0,95 |
|
|||||
|
Цепная открытая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,90 – 0,95 |
|
|
|
Клиноременная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,95 – 0,97 |
|
|
Одна пара подшипников качения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,99 |
|
|||||
|
Муфта соединительная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,98 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Требуемая частота вращения двигателя определяется по диапазону
возможных частот вращения вала электродвигателя
n |
n |
u |
u |
|
|
дв. min |
в ых |
о.п. |
|
ред. min |
|
n |
n |
u |
u |
|
(2.4) |
|
|||||
дв. max |
в ых |
о.п. |
|
ред. max |
|
nвых. определяется по известным из теоретической механики зависимостям
nв ых |
60V 103 |
. |
(2.5) |
|
d |
||||
|
|
|
Значение uо.п. принимается для ременной или цепной передачи в соответствии с исходными данными. Если в приводе нет открытой передачи, то uо.п.= 1.
Значения uред.min и uред.max выбираются на основании табл. 3 [1, с. 8].
Таблица 3 Рекомендуемый диапазон значений передаточных чисел редуктора
Вид передачи |
uред.min |
uред.max |
|
|
|
Зубчатая цилиндрическая |
2,5 |
5 |
Зубчатая коническая |
|
|
1,5 |
4,0 |
|
Червячная |
|
|
16 |
50 |
|
|
|
|
Затем по каталогу выбирают электродвигатель, имеющий ближайшую
большую мощность, чем рассчитанная по (2.1), и частоту вращения в диапазоне
от nдв. min до nдв. max, определенную по (2.4).
Таблица 4 Каталог двигателей закрытых обдуваемых единой серии 4А
(тип / асинхронная частота вращения nдв, об/мин) ГОСТ 19523-81
Мощность |
|
Синхронная частота nдв , об/мин |
|
|
Рдв, кВт |
3000 |
1500 |
1000 |
750 |
1,1 |
- |
80A4/1420 |
80B6/920 |
90LB8/700 |
1,5 |
80А2/2850 |
80B4/1415 |
90L6/935 |
100L8/700 |
2,2 |
80В2/2850 |
90L4/1425 |
100L6/950 |
112MA8/700 |
3 |
90L2/2840 |
100S4/1435 |
112MA6/955 |
112MB8/700 |
4 |
100S2/2880 |
100L4/1430 |
112MB6/950 |
132S8/720 |
5,5 |
100L2/2880 |
112M4/1445 |
132S6/965 |
132M8/720 |
7,5 |
112M2/2900 |
132S4/1455 |
132M6/970 |
160S8/730 |
11 |
132M2/2900 |
132M4/1460 |
160S6/975 |
160M8/730 |
|
|
|
|
|
Примечание: после значка / указана асинхронная частота, которую и следует принимать в дальнейших расчетах.
10