Расчет клиноременной передачи, стоящей в приводе к галтовочному барабану

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

ФГАОУ ВПО «Балтийский федеральный университет

Имени Иммануила Канта»

Институт транспорта и технического сервиса

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Детали машин»

расчет клиноременной передачи, стоящей в приводе к галтовочному барабану

РУКОВОДИТЕЛЬ:

преп. Ходоркова В.М.

Калининград 2017

Введение

Темой данной курсовой работы является расчет клиноременной передачи одноступенчатого редуктора, стоящего в приводе галтовочного барабана для снятия заусенцев после штамповки.

Целью курсовой работы является приобретение первых инженерных навыков по расчету и конструированию типовых деталей, узлов машин и механизмов на основе полученных теоретических знаний.

Основными задачами курсовой работы являются:

- ознакомление с научно-технической литературой по теме курсовой работы;

- изучение известных конструкций аналогичных машин и механизмов, анализ их достоинств и недостатков;

- осуществление необходимых расчетов с целью обеспечения заданных технических характеристик проектируемого устройства;

- выбор материалов и необходимой точности изготовления деталей узлов проектируемого устройства, шероховатости поверхностей, необходимых допусков и посадок, допусков формы и расположения;

- выполнение графической части курсовой работы в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД;

- составление необходимых описаний и пояснений к курсовой работе.

1. Разработка кинематической схемы машинного агрегата

1.1 Чертеж кинематической схемы

Таблица 1.1.1.

Исходные данные к расчетам. Задание 1. Вариант 1.

Поз.	Элементы схемы	Исходные данные	Знач.
1	Двигатель	Окружная сила на барабане F,kH	0,5
2	Передача с клиновым ремнем	Окружная скорость барабана V, м/с	2,0
3	Цилиндрический редуктор	Диаметр барабана D, мм	400
4	Упругая втулочно-пальцевая муфта	Допускаемое отклонение скорости ленты д, %	3
5	Галтовочный барабан	Срок службы привода Lt, лет	7

1.2 Условия эксплуатации машинного агрегата

Данная кинематическая схема машинного агрегата (привод галтовочного барабана для снятия заусенцев после штамповки), включает в себя такие элементы как двигатель, передача с клиновым ремнем, цилиндрический редуктор, упругую втулочно-пальцевую муфту, галтовочный барабан. Агрегат устанавливается на машиностроительном предприятии. Работает в две смены с продолжительностью 8 часов, режим нагружения двигателя равномерный, нагрузка рабочей машины - со средней неравномерностью.

1.3 Срок службы приводного устройства

Lh = 365 * Lt * tc * Lc

Lh = 365 * 7* 1 * 8 = 20440 ч;

С учетом простоя:

Lh = 20440 - 15% = 17374 ч.

Место установки	Lt	Lс	tс	Lh, ч	Характер нагрузки	Режим работы
Сталелитейное предприятие	7	1	8	17374	равномерная	3

1.4 Частота вращения выходного вала, об/мин

для ленточных конвейеров, грузоподъемных и прочих машин:

nрм = 60·10і Vвых/(р Dвых)

nрм = 60* 103*2/ ( 3,14*400)= ???95,54 ?№

1.5 Рекомендуемое min и max передаточное число привода

Uo' min = 2,5 * 2,0 = 5,0;

Uo' max = 8,0 * 7,0 = 56,0.

1.6 Расчетная min max частота вращения вала электродвигателя, мин-1

nдв р min = nрм uо' min = 95,54 * 5 =477,7 ????№

nдв р mах = nрм uо' mах = 95,54 * 56 =5350,24 ????№

1.7 Выбираем электродвигатель из условия

Рдв ? Рдв р; 1,5 ? 1,196

nдв р min< nдв < nдв р mах; 477,7 < 1415 < 5350,24

По всем параметрам наиболее подходящий асинхронный двигатель:

4АМ80В4У3

Рдв = 1,5 кВт, nдв = 1415 об/мин ;

Tmax / Tmin = 2,0 с синхронной частотой вращения 1500 об/мин

1.8 Максимальное допускаемые отклонения частоты вращения приводного вала рабочей машины

?nрм , об/мин :

? nрм = nрм д/100 = (95,54 * 3 )/100 = 2,86

1.9 Допускаемая частота вращения приводного вала с учетом отклонения [nрм], об/мин

[nрм] = nрм + ?nрм;

[nрм ] = 95,54 +2,86 = 98,4

1.10 Действительное общее число передаточного привода

Uо = nдв/[nрм ] = 1415/98,4 = 14,38

Uзп = 5,0;

Uоп = 14,38/ 5,0 = 2,8

Определить силовые и кинематические параметры привода

Силовые параметры привода рассчитываются на валах привода из требуемой мощности двигателя Рдв и его номинальной частоты вращения при установившемся режиме. Формулы для определения данных параметров приведены в таблице

Таблица 1.4.13.1.

Силовые и кинематические параметры привода

Параметр	Вал	Последовательность соединения элементов привода по кинематической схеме
		ДВ >ОП>ЗП>М>РМ
Мощность Р1, кВт	дв Б Т рм	Рдв = 1,5 Р1 = Рдв * зоп* зпк; Р1 = 1,5*0,94*0,993=1,4 Р2 = Р1 * ззп* зпк; Р2 = 1,4*0,93*0,993=1,3 Ррм = Р2 * зм* зпс; Ррм = 1,3*0,99*0,980=1,3
Рдв > Р1 > Р2 > Ррм
Частота вращения n, об/мин	Угловая скорость щ, 1/с	ДВ Б Т рм	nдв = 1415 n1 = nдв / Uоп n1 = 1415/2,8=505,357 n2 = n1 / Uзп n2 = 505,357/5=101,07 nрм = n2 nрм = 101,07	щдв = р * nдв / 30 щдв = (3,14*1415)/30=148,1 щ1 = щдв / Uоп щ1 =148,1/2,8=52,89 щ2 = щ1 / Uзп щ2 = 52,89/5=10,57 щрм = щ2 щрм = 10,57
nдв > n1 > n2; щдв > щ1 > щ2
Вращающий момент Т, H*мм	ДВ Б Т	Тдв = 9550 * Рдв / nдв Тдв = (9550*1,5)/1415=10,1 Т1 = 9550 * Р1 / n1 T1 = (9550*1,4)/505,36=26,5 Т2 = 9550 * Р2 / n2 Т2 =(9550*1,3)/101,07 =122,8 Трм = Т2 * nм * nпс = 122,8*0,99*0,980 = 119,14
Тдв < Т1 < Т2

1.11 Предварительно определить диаметры валов из расчета только на кручение при пониженных допускаемых напряжениях, мм

, (j = 1, 2, 3 …)

1.12 Силовые и кинематические параметры привода

Таблица 1.4.15.1.

Тип двигателя 4АМ80В4У3; Рдв = 1,5 кВт; nдв = 1415 мин?№
Пара- метр	Передача	Параметр	Вал
	закрытая (редуктор)	открытая		двигателя	редуктора	приводной рабочей машины
					быстро- ходный	тихо- ходный
Передат-очное число u	5,0	2,8	Расчетная мощность Р, кВт	1,5	1,4	1,3	1,3
			Угловая скорость щ, 1/с	148,1	52,9	10,6	10,6
			Частота вращения n, об/мин	1415	505,36	101,07	101,07
КПД з	0.93	0.94	Вращающий момент Т, Н·м	10,1	26,5	122,8	119,14
			Диаметр вала d, мм	22	25	30	30

2. Расчет клиноременной передачи

2.1 Проектировочный расчет

Исходные данные:

Рдв, кВт = 1,5

nдв,мин-1=1415

u=uon=2,8

Тдв,Н*м=10,1

В данной главе курсовой работы конструируются ременные передачи открытого типа (оси валов параллельны, вращение шкивов в одном направлении) с прорезиненными ремнями А сечения.

2.1.1 Сечение ремня

Таблица 2.3.1.1.

Размеры и параметры поперечных сечений клиновых ремней

Обозначение сечений ремней	Вращающий Момент Т1р, Нм	Минимальный диаметр ведущего шкива d1min,мм	Количество ремней z, шт.	Размер, мм	Площадь поперечного сечения S,
				Вр	В	Нр	Н
А(А)	15…60	90	2…4	11,0	13	8	3,3	81

2.1.2 Диаметр ведущего шкива, мм

Расчетный диаметр ведущего шкива d1

d1 d1min, d1=90мм.

2.1.3 Диаметр ведомого шкива мм

где - коэффициент упругого скольжения.

d'2 = d1 u(1 -- е) = 90 * 2,8(1-0,02) = 246,96

Действительный диаметр, мм

(первый меньший) (ГОСТ 17383--73).

d2=250.

2.1.4 Действительное передаточное отношение передачи

= .

Проверить отклонение действительного передаточного отношения ДU от заданного U:

2.1.5 Размер межосевого расстояния

- минимальное межосевое расстояние ,мм:

где -высота сечения клиновидного ремня.

а'min = 0,55 (90 + 250) + 6= 193 мм,.

-максимальное межосевое расстояние

а'mах = 2 (d1 + d2) = 2(90 +250) = 680 мм

2.1.6 Расчетная длина ремня , мм

L'p=

Полученное значение L 'р (мм) принять по стандарту из ряда чисел: 500, 550, 600, 700, 750, 800, 850, 900, 1000, 1050,1150, 1200, 1250, 1300, 1400, 1450, 1500, 1600, 1700, 1800, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000.

L p =1400

2.1.7 Уточнить значение межосевого расстояния а по стандартной длине Lp

а =425,5

При монтаже передачи необходимо обеспечить возможность уменьшения а на 0,01L для того, чтобы облегчить надевание ремня на шкив; для увеличения натяжения ремней необходимо предусмотреть возможность увеличения а на 0,025L.

2.1.8 Угол обхвата ремнем ведущего шкива , град

=

Угол должен быть ? 120°.

Значение коэффициента, учитывающего влияние угла обхвата на ведущем шкиве:

=

2.1.9 Скорость ремня V, м/с:

редуктор галтовочный привод клиноременной

= 6,66 м/с;

= 30 м/с - допускаемая скорость.

2.1.10 Число пробегов ремня

где [ v ] =30,0 с-1 -- допускаемая частота пробега, Lp -- стандартная длина ремня.

Соотношение условно выражает долговечность ремня и гарантирует срок службы 1000... 5000 ч.

2.1.11 Число ремней передачи z, шт

,

сL = f (Lp, сечения ремня)

сL =

2.1.12 Сила, нагружающая валы передачи ,H

Fоп = 2 Fо sin(б°1 /2) = 2*228,98 sin

где Fо = 0,5 Ft /ц = -- предварительное натяжения ремня, Н;

= -- окружное усилие, Н;

Для передач с периодическим контролем натяжения ремня:

F max = 1,3 Fоп = 1,3 * 453,94 = 590,122

Силы натяжения ведущей F1 и ведомой F2 ветвей ремня, Н:

F1 = Fо + Ft / 2 = F2 = Fо - Ft / 2 = = 2,29

2.2 Проверочный расчет

2.2.1 Прочность ремня по максимальным напряжениям в сечении ведущей ветви

где: а) - напряжение растяжения, ;

- в клиновом ремне.

б) - напряжение изгиба, ;

=95* - в плоском ремне,

= 80... 100- модуль продольной упругости при изгибе для прорезиненных ремней,

в) - напряжение от центробежных сил,

Здесь - плотность материала ремня, ;

= 1250...1400 -- для клиновых ремней;

г) - допускаемое напряжение растяжения:

= 10 -- для клиновых ремней.

у max = 2,42+6,3+0,057 = 8,775 ? 10

<

Полученные в результате расчета параметры представляем в таблице 2.2.2.1.

Таблица 2.2.2.1.

Параметры клиновой передачи, мм

Параметр	Значение
Тип ремня	Клиновой
Сечение ремня	О(Z)
Количество ремней z	3
Межосевое расстояние а	425^5
Длина ремня Lр	1400
Угол обхвата ведущего шкива б°1, град.	164,8
Частота пробегов ремня н, с?№	4,75
Диаметр ведущего шкива d1	90
Диаметр ведомого шкива d2	250
Максимальное напряжение уmax, Н/ммІ	9,5
Предварительное натяжение ремня Fo, Н	228,98
Сила давления ремня на вал Foп, Н	453,94

2.3 Конструирование шкивов клиноременных передач

Исходные данные:

сечение ремня;

диаметры шкивов -- d1=90, d2=250, мм;

число ремней -- z, шт.=3;

диаметр вала -- dвал, мм=22;

скорость ремня V, м/с=6,66

2.3.1 Материал шкивов

При V до 30 м/с шкивы изготавливают из чугуна СЧ15, СЧ20 (ГОСТ 1412--85).

В зависимости от объемов выпуска шкивы изготавливают литыми, коваными, штампованными, цельными или сборными.

2.3.2 Ступицы шкивов

* Диаметр Dcm и длина Lcm ступицы, мм:
Dcm =1,60 -- для чугунных,

Dcm1 =1,6022 = 35,2 мм (принимаем Dcm=35 мм);

Dcm2 =1,6025 = 40 мм

Lcm = (l,5...2,0)

Lcm1 = l,822 = 39,6 мм (принимаем Lcm =40 мм);

Lcm2 = l,825 = 45 мм

* Тип посадочных отверстий.

Посадка цилиндрического отверстия -- Н7.

* Шероховатость поверхностей:

- отверстие в ступице -- Ra = 1,6...3,2;

- боковые поверхности ступицы -- на класс ниже шероховатости обработки отверстия.

* Допуски формы и расположения поверхностей:

- осевое биение ступицы: 0,03 мм.

2.3.3 Конструкция и размеры шкивов

* Конструкция шкива = f(d).

Ведущий шкив изготовляем с диском, ведомый - со спицами.

* Размеры профиля канавок = f (сечения ремня), выбираются по таблице 3.4.2. методического пособия.

Таблица 2.3.3.1.

Размеры профиля канавок литых и точеных шкивов для клиновых ремней

Тип ремня	Сечение ремня						Значение , град
							34	36	38	40
		Размеры, мм	Расчетные диаметры шкивов ,мм
Клиновой	А	3,3	11	15	10	8,7	90…112	125…160	180…400	>450

* Наружный диаметр шкива:

de = d + 2t = 22 + 2 * 2,5 = 27 мм.

* Ширина венца шкива:

М = (z -- 1)p + 2f = (3- 1) * 12 +2 * 8 = 40 мм.

* Определение размеров шкивов со спицами:

- число спиц принимают в зависимости от диаметра:

;

nсп = (1/7)1/7*

- размеры спиц эллиптического сечения при отношении а/с = 0,4:

мм

где Т - крутящий момент, Н*м;

= 30 МПа - допускаемое напряжение для чугунов.

Тогда: с2 = 0,8 с1 =21,53 ( 22 ) мм;

а1 = 0,4 с1 =10,76; ( 11 ) мм

а2 = 0,8 а1 =8,6 ( 9 ) мм

2.3.4 Шероховатость поверхностей шкивов

- рабочая поверхность шкива: = 0,8…1,25;

-поверхности ступицы: = 1,6…3,2;

- другие обрабатываемые поверхности: = 6,3…12,5;

- Фаски =1,25…25.

- неуказанные предельные отклонения размеров обрабатываемых поверхностей:

охватываемых - h14, охватывающих - H14, прочих - 0,5 IT14.

2.3.5 Отклонения формы и расположения поверхностей шкивов (ГОСТ 20889-88)

* Допуск биения конусной рабочей поверхности канавки шкива на каждые 100 мм диаметра относительно оси вращения должен быть не более:

0,20 мм - при частоте вращения шкива до 80;

* Допуск осевого биения поверхности обода относительно оси посадочного отверстия 0,06мм;

* Отклонения размеров поверхностей ступицы 0,03 мм;

* Предельные отклонения угла канавки шкивов, обработанных резанием, должны быть не более:

- для ремней Б.

3. Конструирование валов редуктора

Основными критериями работоспособности проектируемых редукторных валов являются прочность и выносливость. Они испытывают сложную деформацию -- совместное действие кручения, изгиба и растяжения (сжатия).

Конструирование валов производится в процессе выполнения сборочного чертежа редуктора.

Принятое конструктивное оформление вала, окружающие и установленные на нем части редуктора, технологические, монтажные и эксплуатационные требования к валу определяют:

1) необходимые допуски и посадки;

2) требования к шероховатости поверхности;

3) допуски формы и расположения его поверхности.

3.1 Материалы валов и их термообработка

Прямые валы и оси для средних нагрузок изготавливаются без термообработки из углеродистых сталей 25, 30, 35, СтЗ, Ст4, Ст5. В некоторых случаях применяется сталь 40, 45 или 40Х с термообработкой (улучшение).

Тяжело на груженные валы и оси изготавливаются из легированных сталей 40X11, 40ХНМА, 30ХГС и др. с последующей термообработкой.

При повышенных требованиях к твердости рабочих поверхностей, например цапф, шлицов, применяются цементированные стали 20Х, 12ХНЗА или азотированные стали типа 38МЮА.

Для вал-шестерен материал вала определяется материалом шестерни. Участок вала в месте установки уплотнений рекомендуется термически обработать на глубину h 0,3...0,4 мм, 45...48HRC.

3.2 Определение геометрических параметров ступеней валов

Редукторный вал представляет собой ступенчатое цилиндрическое тело, количество и размеры ступеней которого зависят от количества и размеров установленных на нем деталей.

Проектный расчет ставит целью ориентировочно определить геометрические размеры каждой ступени вала: ее диаметр d и длину l.

3.3 Допуски и посадки

1. Подшипников качения.

2. Зубчатых колес:

-- для обычных соединений: Н7/р6 (d < 120),

Н7/r6, Н7/s6 (d > 100);

-- для соединений при ударных нагрузках: Н7/r6 (d < 120),

Н7/s6 (d >100).

3.4 Определение размеров ступеней валов одноступенчатых редукторов, мм

Таблица 3.4.1

Размеры ступеней валов

Ступень вала и ее размеры d, l	Вал-шестерня	Вал колеса
1-я под элемент открытой передачи или полумуфту	d1	, где Т - крутящий момент, равный вращающему моменту на валу, Н*м
		=22 мм;	=22 мм;
	l1	=(1,2…1,5) = =1,3*22=28,6 мм (30 мм)	=(1,0…1,5) = =1,2*22=26,4 мм (27 мм)
2-я под уплотнение крышки с отверстием	d2	=+2t = =22+2*2=26 мм	=+2t = =22+2*2=26 мм
	l2	=1,5 = =1,5*26=39 мм	=1,25 = =1,5*22=39мм
3-я под шестерню, колесо	d3	=+3,2r = =26+3,2*1,6 =31,12 мм	=+3,2r = =26+3,2*1,6 =31,12 мм
	l3	-определить графически на эскизной компоновке
4-я под подшипник	d4	==26мм	==26мм
	l4	=T+C = = 25,5+4,5 =30 мм	=T+C = =32,0+8,0 = 40 мм

Заключение

В данной курсовой работе мы выполнили необходимые расчеты с целью обеспечения заданных технических характеристик проектируемого устройства.

Рассчитали привод галтовочного барабана для снятия заусенцев после штамповки, подобрали к нему необходимый электродвигатель, определили силовые и кинематические параметры привода, рассчитали и проверили на прочность цилиндрическое зацепление и валы, составили необходимые описания и пояснения, выполнили графическую часть работы в соответствии с требованием стандартов ЕСКД.

Список литературы

1. Корягин С. И., Ходоркова В. М. Детали машин и основы конструирования. Материалы к выполнению курсовой работы. Калининград РГУ им. И. Канта, 2015.

2. Корягин С. И., Ходоркова В. М. Детали машин. Методические указания по выбору и выполнению курсовой работы .Калининград РГУ им. И. Канта, 2007.

3. Иванов М.Н., Иванов В.Н. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для машиностроит. вузов. - М.: Высшая школа, 1975.

4. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. - Калининград: Янтарный сказ, 2002.

5. Дунаев П. Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для студентов техн. спец. вузов. - М.: Машиностроение, 1979.

6. Устигов И. И. Детали машин: Учеб. пособие. - М.: высшая школа, 1981.

Размещено на Allbest.ru

...