книги / Детали машин и основы конструирования

Тихоходный вал редуктора при помощи муфты 4 соединен с валом барабана конвейера 5.

Рис. 1.5. Привод ленточного конвейера

При выполнении задания требуется начертить карандашом схему привода машинного агрегата в соответствии с техническим заданием. Выписать данные к расчету.

Кинематический и силовой расчет привода включает в себя определение скоростей вращения валов привода и передаваемых ими вращающих моментов.

Предварительно требуется пронумеровать валы привода

(см. рис 1.5).

Вал 1 является одновременно валом ведущего шкива ременной передачи и валом двигателя. Соответственно, частота вращения (об/мин) вала 1 и передаваемая им мощность (кВт) определяются на основании паспортных данных двигателя:

n1 = nдв, P1 = Рдв.

Скорость вращения (рад/с) вала 1 и вращающий момент (кН·м) определяются по формулам

ω1 = ωдв = π30nдв , T1 = Tдв = Pдв / ωдв.

11

Вал 2 является валом ведомого шкива ременной передачи и быстроходным валом редуктора. Соответственно, частота (об/мин) и угловая скорость (рад/с) вращения вала 2 будут определяться по формулам

где uрп – передаточное число ременной передачи.

Мощность (кВт) и вращающий момент (кН·м), передаваемые валом 2,

P2 = P1ηрпηп, T2 = P2 / ω2,

где ηрп, ηп – КПД ременной передачи и подшипниковой пары соответственно (прил. 1).

Вал 3 является тихоходным валом редуктора, соединенным муфтой с валом рабочей машины (барабаном ленточного конвейера). Частота(об/мин) и угловая скорость (рад/с) вращения вала3

где uзуб – передаточное число зубчатого редуктора.

Мощность (кВт) и вращающий момент (кН·м), передаваемые валом 3,

P3 = P2ηзубηп, T3 = P3 / ω3,

где ηзуб, ηп – КПД зубчатой передачи и подшипниковой пары соответственно (см. прил. 1).

Полученные характеристики привода сводятся в таблицу:

12

Вопросы:

1.Дайте определение понятию «привод».

2.Какие функции выполняют механические передачи?

3.Чем вызвана необходимость введения передачи как промежуточного звена между двигателем и рабочей машиной?

4.Какие основные параметры характеризуют механическую передачу?

5.Что такое передаточное число?

6.Что такое коэффициент полезного действия?

7.Как определяется передаточное число и КПД многоступенчатой передачи?

8.Какова зависимость между мощностью, вращающими моментами, частотой вращения на ведущем и ведомом валах передачи?

9.Какрассчитываетсямощностьпривращательномдвижении?

10.Какие виды механических передач вы знаете?

11.Какой механизм называют зубчатой передачей? Опишите

ееустройство и принцип действия?

12.Покакимпризнакамклассифицируютсязубчатыепередачи?

13.Каковы основные достоинства и недостатки зубчатых передач по сравнению с другими передачами?

14.Перечислите сравнительные достоинства и недостатки прямозубых, косозубых и шевронных зубчатых передач?

15.Какой механизм называется редуктором?

16.Каковоустройствоипринципдействияременнойпередачи?

17.Какие видыремней используются временных передачах?

18.Какими достоинствами и недостатками обладают ременные передачи?

19.Почему ременную передачу в приводе ставят между двигателем и зубчатой передачей?

13

Пример выполнения задания

ЗАДАНИЕ

Произвести расчет и спроектировать основные элементы горизонтального одноступенчатого цилиндрического редуктора, входящего в состав привода ленточного транспортера.

1 – электродвигатель;

2 – плоскоременная передача;

3 – редуктор;

4 – муфта;

5 – ленточный транспортер

Исходные данные:

•электродвигатель 4А180S4/1462:

мощность на валу: Рдв = 22,0 кВт; частота вращения: nдв = 1462,0 об/мин;

•передаточное число зубчатой передачи: uзуб = 5;

•передаточное число ременной передачи: uрп = 2,5;

•материал валов и зубчатых колес– сталь40: G = 8·1010 Па;

•номинальная долговечность подшипников качения редук-

тора Lh = 10 000 ч;

•допускаемый угол закручивания валов [θ] = 0,02 рад/м.

1. Кинематический и силовой расчет привода 1.1. Определим скорости вращения валов привода

Вал 1

Частота вращения: n1 = nдв =1462 об/мин.

Угловая скорость:

ω1 = ωдв = πnдв = 3,14 1462 = 153,0 рад/с. 30 30

14

Здесь ηрп, ηзуб, ηп – КПД ременной передачи, зубчатой передачи и подшипников (см. прил. 1).

16

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИВОДА2

Задание

Определить основные геометрические параметры ременной и зубчатойпередач.

Краткие теоретические сведения

Ременная передача состоит из (рис. 2.1): ведущего шкива 1, ведомого шкива 2, ремня 3.

Рис. 2.1. Геометрические параметры ременной передачи

К основным геометрическим параметрам ременной передачи относят:

•диаметры ведущего и ведомого шкивов D1 и D2;

•межосевое расстояние (расстояние между геометрическими осями валов, на которых установлены шкивы) а = |О1О2|;

•длину ремня Lp;

•угол обхвата ремнем малого шкива (угол, на котором ре-

мень касается поверхности шкива) α1.

Минимальная величина угла обхвата α1min ≥ 110º. При меньших значениях угла обхвата возможно частичное буксование ремня под нагрузкой.

2 Ханов А.М., Сиротенко Л.Д. Детали машин и основы конструирования:

учеб. пособие. Пермь: Изд-воПГТУ, 2010. 269 с. (подразд. 10.1, 10.3, 12.2.1).

17

Для увеличения угла обхвата в ременных передачах с малыми межосевыми расстояниями и большими передаточными числами применяют натяжной ролик (рис. 2.2).

Передаточное число ременных передач непостоянно из-за скольжения ремня по шкивам:

Рис. 2.2. Применение где ω1 и ω2 – угловые скорости вращения натяжного ролика ведущего и ведомого шкивов; ε – коэффи-

циент скольжения ремня.

Временных передачах передаточное число u ≤ (5…6); для передач с натяжным роликом u ≤ 10.

Взубчатой передаче движение передается с помощью зацепления пары зубчатых колес (рис. 2.3). Меньшее колесо (ведущее) принято называть шестерней, большее (ведомое) – колесом. При обозначении параметров зубчатой пары шестерне присваивают индекс «1», колесу – «2», например d1, d2, n1, n2.

Рис. 2.3. Геометрические параметры зубчатой передачи

18

К основным геометрическим параметрам зубчатой передачи относят:

•диаметр делительных окружностей шестерни и колеса d (делительные окружности – соприкасающиеся окружности зубчатых колес, катящиеся одна по другой без скольжения);

•диаметр вершин зубьев da и диаметр впадин зубьев df:

•высоту зубьев h = ha + hf (ha – высота головки зуба, hf – высота ножки зуба);

•шаг зубьев р (расстояние между одноименными профильными поверхностями соседних зубьев по делительной окружности);

•ширину шестерни и колеса b;

•число зубьев z;

•межосевое расстояние аw = |О1О2|.

Передаточное число зубчатой передачи можно определить следующим образом:

где ω1 и ω2 – угловые скорости вращения шестерни и колеса.

Указания к выполнению задания

Для определения основных размеров зубчатого редуктора и оценки нагрузок, действующих на его валы, необходимо произвести расчет основных геометрических параметров передач, входящих в состав привода.

Поскольку в рамках данной работы расчет ременной передачи не предусмотрен, ограничимся определением ее габаритных размеров по приближенным формулам.

2.1. Определение основных размеров ременной передачи 2.1.1. Диаметр ведущего шкива (мм) ременной передачи оп-

ределяется по приближенной формуле

D1 = /30...40/ 3 T1 ,

где Т1 – вращающий момент на ведущем валу ременной передачи.

19

В целях ограничения номенклатуры режущего и мерительного инструмента на производстве основные геометрические размеры валов, колес и других типовых деталей должны соответствовать стандартным значениям. Ввиду этого полученное значение D1 необходимо округлить до ближайшего стандартного значения в соответствии с нормальным рядом диаметров, согласно ГОСТ 6636–69 (см. примечание к прил. 2).

2.1.2. Диаметр ведомогошкива (мм) определяется по формуле

D2 = D1ирп (1− ε),

где uрп – передаточное число ременной передачи; ε – коэффициент упругого скольжения, ε = 0,01...0,02.

Для приближенного расчета принимают D2 ≈ D1ирп.

Полученное значение D2 необходимо округлить до ближайшего стандартного из нормального ряда диаметров (см. примечание к прил. 2).

2.1.3. Ориентировочное межосевое расстояние (мм) определяется по формуле

2.2. Определение основных размеров зубчатой передачи 2.2.1. Предварительное значение межосевого расстояния (мм)

зубчатойпередачиопределяется по формуле

aw = K (uзуб +1) 3 TБ ,

uзуб

20