Выбор материала для изготовления зубчатых колес

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ

ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

по дисциплине «Детали машин»

Разработала преподаватель Оксанич Л.В.

СОДЕРЖАНИЕ

1 Изучение кинематической схемы приводного устройства. Выбор

двигателя. Кинематический и силовой расчеты привода 3

2 Выбор материала для изготовления зубчатых колес. Определение допускаемых напряжений 9

3 Геометрический расчет цилиндрической зубчатой передачи

(проектный расчет) 13

4 Проверочный расчет цилиндрической зубчатой передачи 18

5 Проектировочный расчет валов 24

6 Проверочный расчет подшипников на долговечность 29

7 Изучение конструкции и проверочный расчет муфты МУВП 37

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 1

Изучение кинематической схемы приводного устройства. Выбор двигателя. Кинематический и силовой расчеты привода

Цель: Вычертить и изучить кинематическую схему, проанализировать назначение и конструкцию элементов привода, определить его ресурс. Произвести выбор двигателя. Рассчитать силовые и кинематические параметры привода.

Изучение кинематической схемы приводного устройства

Графическую часть задачи выполнить на чертежной бумаге формата А4 карандашом или в графическом редакторе на ПК. Работа должна содержать: кинематическую схему машинного агрегата в соответствии с техническим заданием; основную надпись; перечень элементов схемы; исходные данные для проектирования.

а) Выполняем кинематическую схему привода.

1 – двигатель; 2 – муфта; 3 –шестерня; 4 – вал быстроходный; 5 – колесо зубчатое; 6 – вал тихоходный; 7 – подшипник

Рисунок 1 – Кинематическая схема привода

б) Производим анализ назначения и конструкции элементов приводного устройства.

Приводное устройство предназначено для увеличения вращающего момента на ведомом валу за счёт уменьшения его угловой скорости.

Таблица 1 - Исходные данные

Исходные данные	Значение
Мощность на тихоходном валу Р_{т ,}кВт
Частота вращения тихоходного вала, n_т,об/мин
Характер нагрузки
Срок службы привода, L_г , лет,
Число смен в сутки, L_c
Продолжительность смены, t_c ,ч

в) Определяем срок службы приводного устройства L_h, , ч , с вычетом 15% времени на профилактику, текущий ремонт, нерабочие дни

L_h=365·L_r·t_c·L_с·0,85 (1)

Рабочий ресурс привода принимаем L_h = …… часов (округлить в большую сторону до целого значения).

Выбор двигателя

Двигатель является одним из основных элементов машинного агрегата. От типа двигателя, его мощности, частоты вращения и прочего зависят конструктивные и эксплуатационные характеристики рабочей машины и ее привода. Для проектируемых приводов рекомендуются трехфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели серии 4А. Эти двигатели наиболее универсальны. Закрытое и обдуваемое исполнение позволяет применить эти двигатели для работы в загрязненных условиях, в открытых помещениях и т. п.

Исходными данными технических заданий на проектирование предусмотрено применение двигателей серии 4А с диапазоном мощностей от 0,25 до 7,5 кВт. Технические данные этих двигателей приводятся в таблице К1 [1].

а) Определяем мощность двигателя

Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей машины, а его частота вращения – от частоты вращения приводного вала рабочей машины.

Определяем мощность двигателя, Р_дв, кВт

Р_дв = Р_т/η, (2)

где Р_т – мощность на тихоходном валу, кВт;

η = η_м·η_зуб·η_n² – общий КПД привода;

η_м= 0,98 – КПД муфты;

η_зуб=0,96…0,97 – КПД закрытой цилиндрической зубчатой передачи. Принимаем η_зуб= 0,96;

η_n = 0,99 – КПД одной пары подшипников качения.

η =

Р_дв=

б) Определяем номинальную (паспортную) мощность двигателя Р_ном, кВт

Значение номинальной мощности выбираем из справочной таблицы по величине большей, но ближайшей к требуемой мощности Р_дв

Р_номР_д (3)

Р_ном= … > Р_дв=…

По таблице К1[1] выбираем тип двигателя, применив для расчета четыре варианта типа двигателя:

Таблица 2

Вар.	Тип двигателя	Номинальная мощность Р_ном , кВт	Частота вращения, об/мин
Синхронная	При номинальном режиме n_ном

в) Определяем передаточное число редуктора для каждого из четырёх вариантов двигателей

n = n_ном / n_т , (4)

где n_ном – частота вращения при номинальном режиме, об/мин;

n_т – частота вращения тихоходного вала, об/мин.

n₁ = n₂ =

n₃ = n₄ =

Заполняем таблицу 3.

Таблица 3

	Варианты

Передаточное число

При выборе типа двигателя учитываем, что двигатель с большей частотой вращения (синхронной 3000 об/мин) имеют низкий рабочий ресурс, а двигатели с низкими частотами (синхронными 750 об/мин) весьма металлоёмки.

Выбираем двигатель типа … (Р_ном= … кВт, n_ном= об/мин, передаточное число редуктора u = , что находится в диапазоне рекомендуемых значений u = 2,0…6,3).

3 Силовые (мощность и вращающий момент) и кинематические (частота вращения и угловая скорость) параметры привода рассчитываем на валах, исходя из требуемой (расчётной) мощности двигателя Р_дв и его номинальной частоты вращения n_ном .

Определяем частоту вращения, угловую скорость, мощность и вращающий момент на каждом валу.

а) Вал I (быстроходный):

Определяем частоту вращения быстроходного вала, об/мин

n₁ = n_дв= (5)

Определяем угловую скорость быстроходного вала, рад/с

(6)

Определяем требуемую мощность двигателя, кВт

(7)

Определяем вращающий момент на быстроходном валу, Нм

(8)

б) Вал II (тихоходный):

Определяем частоту вращения тихоходного вала, об/мин