МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт промышленных технологий и инжиниринга
Кафедра «Прикладная механика»
 |
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине «Детали машин и основы конструирования»
«Проектирование привода ленточного конвейера»
ДМ.КР.05-05.00.00.ПЗ
Выполнил: студент группы МТОбзу-14
Зайнутдинов М.А.
Проверил: доцент, к.т.н.
Пяльченков В.А.
Тюмень 2015
Содержание
1. Задание на проектирование
2. Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода
2.1. Выбор электродвигателя
2.2. Разбивка передаточного числа
2.3. Определение параметров вращения валов привода
3. Расчет тихоходной ступени редуктора
3.1. Выбор материалов, вида термообработки зубчатых колес
3.2. Определение допускаемых контактных напряжений и изгиба
3.3. Проектный расчет
3.4. Проверочный расчет
4. Конструирование тихоходного вала
5. Список литературы
1. Задание на проектирование
Задание №5, вариант №5
Спроектировать привод к ленточному конвейеру. Мощность на ведомой звёздочке цепной передачи Р3=6 кВт и угловая скорость вращения её ω=2,9π рад/с.
Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода
2.1. 
Выбор электродвигателя
2.1.1. Вычисляем КПД привода
Общий КПД привода:
ɳобщ. = ɳмуфт. · ɳц.зуб. · ɳподш.³ = 0,985 · 0,97 · 0,993 = 0,94
2.1.2. Требуемая мощность двигателя:
Р3 6
Рэл.тр. = = = 6,383 кВт
ɳобщ. 0,94
2.1.3. Вычисляем примерное передаточное число:
Uпр.1 = 3,55
Uпр.2 = 3
Uпр.общ. = Uпр.1 · Uпр.2 = 3,55 · 3 = 10,65
2.1.4. Частота вращения вала:
30 · ω 30 · 2,9π
n3= = = 87 об/мин.
π π
nэл.тр. = Uпр.общ. · n3 = 10,65 · 87 = 926,55 об/мин.
2.1.5. По таблице выбираем тип электродвигателя:
4А132М6У3, мощность Рэл. = 7,5 кВт,
частота вращения вала nэл. = 960 об/мин.
2.1.6. Частота вращения первого вала:
n1 = nэл. = 960 об/мин.
2.2. Разбивка передаточного числа
2.2.1. Фактическое общее передаточное число привода:
n1 960
Uобщ. = = = 11,03
n3 87
U1 = 3,55
Uобщ. 960
U2 = = = 3,11
U1 3,55
2.3. Определение параметров вращения валов привода
2.3.1. Мощность на валах:
на 1-м валу: Р1 = Р1 · ɳмуфт · ɳподш = 6383 · 0,985 · 0,993 = 6243,24 Н·м
на 2-м валу: Р2 = Р1 · ɳц.зуб. · ɳподш = 6243,24 · 0,97 · 0,993 = 6013,55 Н·м
на 3-м валу: Р3 = Р2 · ɳцепн. · ɳподш = 6013,55 · 0,96 · 0,993 = 5732,6 Н·м
2.3.2. Число оборотов вращения валов:
1-го вала: n1 = 960 об/мин.
n1 960
2-го вала: n2 = = = 270,42 об/мин.
U1 3,55
n2 270,42
3-го вала: n3 = = = 270,42 об/мин.
U2 3,11
2.3.3. Угловые скорости вращения валов:
π · n1 3,14 · 960
1-го вала: ω 1 = = = 100,48 сˉ¹
30 30
π · n2 3,14 · 270,42
2-го вала: ω 2 = = = 28,3 сˉ¹
30 30
π · n3 3,14 · 28,3
3-го вала: ω 3 = = = 9,1 сˉ¹
30 30
2.3.4. Крутящие моменты на валах:
Р1 6243,94
на 1-м валу: Т1 = = = 62,14 Н·м
ω 1 100,48
Р2 6013,55
на 2-м валу: Т2 = = = 212,49 Н·м
ω 2 28,3
Р3 5732,6
на 3-м валу: Т3 = = = 629,96 Н·м
ω 2 9,1
2.3.5. Таблица полученных данных
| № вала | Мощность Р, Вт | Число оборотов n, об/мин | Угловая скорость ω, рад/с | Крутящий момент Т, Н·н |
| 6243,24 | 100,48 | 62,14 | ||
| 6013,55 | 270,42 | 28,3 | 212,49 | |
| 5732, 6 | 86,95 | 9,1 | 629,96 |
Расчет тихоходной ступени редуктора
Исходные данные для расчета
Мощность на ведущем валу Р2 = 6013,55
Частота вращения ведущего вала n2 = 270,42
Передаточное число U2 = 3,11
Срок службы передачи L = 10 лет
Коэффициенты:
Т1пик
Кn = = 2,2; Ксут. = 0,67; Кгод = 0,82
Т
3.1. Выбор материала зубчатых колес и определение допускаемых напряжений
3.1.1. Материалы и термическая обработка зубчатых колес:
Шестерня – сталь 45, улучшение НВ1 = 192…240, для расчета НВ1 = 220;
Колесо – сталь 45, нормализация НВ2 = 170…217, для расчета НВ2 = 200;
3.1.2. Механические характеристики материала:
шестерня: предел прочности – σв = 750 МПа, сечение S ≤ 100 мм.;
предел текучести - σт = 450 МПа;
колесо: предел прочности – σв = 600 МПа, сечение S ≤ 80 мм.;
предел текучести - σт = 340 МПа;
3.2. Определение допускаемых контактных напряжений и напряжений изгиба
3.2.1. Предел контактной выносливости поверхности зубьев σHlim
σHlim1 = 2НВ1 +70 = 2 · 220 + 70 = 510 МПа;
σHlim2 = 2НВ2 +70 = 2 · 200 + 70 = 470 МПа;
3.2.2. Коэффициент безопасности при расчете на контактную прочность
SН1 = 1,1;
SН2 = 1,1;
3.2.3. Коэффициент, учитывающий шероховатость сопряженных поверхностей зубьев ZR при определении допустимых контактных напряжений. Принимаем:
RА = 1,8;
ZR =0,95;
3.2.4. Коэффициент, учитывающий окружную скорость колес Zv
Принимаем:
V = 5 м/сек;
ZV =1,0.
3.2.5. Срок службы работы передачи Lh за расчетный срок службы
Lh = L · 365Кгод · 24Ксут. = 10 · 365 · 0,715 · 24 · 0,67 = 41967,78 часов;
3.2.6. Коэффициент долговечности при расчете на контактную выносливость KHL
,причем
Принимаем 
3.2.7. Допускаемые контактные данные
МПа
МПа
МПа;
Принимаем 
МПа.
3.2.8. Предел выносливости зубьев по напряжениям изгиба 
МПа;
МПа;
3.2.9. Коэффициент безопасности при расчете на изгиб 
Принимаем 
3.2.10. Коэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхности при расчете допускаемых напряжений изгиба 
Принимаем 
3.2.11. Коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего приложения нагрузки 
3.2.12. Коэффициент долговечности при расчете на изгиб 
, причем 
;
;
;
;
;
Принимаем 
3.2.13. Допускаемые напряжения изгиба 
;
МПа;
МПа;
3.2.14. Предельные допускаемые контактные напряжения при кратковременных перегрузках 
МПа;
МПа;
3.2.15. 
Предельные допускаемые напряжения изгиба при кратковременных перегрузках 
МПа;
МПа;
3.3. Проектный расчет
3.3.1. Коэффициент ширины зубчатого венца 
, относительно межосевого расстояния. Считаем, что зубчатые колеса расположены симметрично относительно опор, поэтому 
3.3.2. Коэффициент ширины зубчатого венца 
, относительно диаметра 
.
;
3.3.3. Коэффициент концентрации нагрузки при расчёте на контактную выносливость 
;
3.3.4. Вспомогательный коэффициент 
Для прямозубой передачи 
;
3.3.5. Межосевое расстояние 
мм.
Принимаем стандартное значение межосевого расстояния 
мм.
3.3.6. Ширина зубчатого венца 
мм.; принимаем 
мм.;
мм.; принимаем 
мм.;
3.3.7. Нормальный модуль зубьев 
; принимаем 
мм.;
3.3.8. Угол наклона зубьев 
Для мм., , 
3.3.9. Суммарное число зубьев 
.
Принимаем 
.
3.3.10. Число зубьев ведущего колеса 
.
Принимаем 
.
3.3.11. Число зубьев ведомого колеса 
3.3.12. Фактическое передаточное число 
.
Отличается от заданного на 1,3% < 4%.
3.3.14. Уточненное значение угла наклона зубьев
cos 
3.3.15. Диаметр делительной окружности ведущего колеса
мм.;
3.3.16. Диамер делительной окружности ведомого колеса 
мм.
3.3.17. 
Окружная скорость колес 
м/с;
3.3.18. Степень точности изготовления передачи – 9
3.3.19. Коэффициент торцевого перекрытия:
3.3.20. Силы действующие в зацеплении
Окружная сила
Н;
Радиальная сила
Н;
Осевая сила
Н;
3.4. Проверочный расчет
3.4.1. Проверочный расчет на контактную выносливость
3.4.1.1. Коэффициент распределения нагрузки между зубьями
;
3.4.1.2. Коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контактной линии 
3.4.1.3. Коэффициент динамической нагрузки 
3.4.1.4. Контактные напряжения при расчете на выносливость 
МПа 
3.4.2. Проверочный расчет по напряжениям изгиба
3.4.2.1. Коэффициент формы зубы 
.
; 
;
3.4.2.2. Коэффициент, учитывающий многопарность зацепления 
;
3.4.2.3. Коэффициент, учитывающий угол наклона зуба 
.
3.4.2.4. Коэффициент распределения нагрузки при расчете на изгиб
.
3.4.2.5. Коэффициент распределения нагрузки при расчете на изгиб
.
3.4.2.6. Коэффициент распределения нагрузки при расчете на изгиб
.
3.4.2.7. Напряжение изгиба при расчёте на выносливость
МПа 
где 
МПа 
3.4.3. Проверочный расчет на статическую прочность при перегрузке.
3.4.3.1. Максимальные контактные напряжения при перегрузке.
3.4.3.2. Максимальные напряжения изгиба при перегрузках.
4. 
Конструирование тихоходного вала
4.1. Расчетный диаметр вала:
36мм.
МПа
Принимаем d=40мм.
4.2. Диаметр под подшипниками:
мм.
Принимаем d 
=50мм.
4.3. Диаметр под колесом:
Принимаем 
мм.
4.4. Длина ступицы и диаметр определяют по соотношениям:
мм.
мм.
5. 
Список литературы
1. Иванов М.Н., Финогентов В.А., Детали машин – М, Высшая школа, 2002г.
2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П., Конструирование деталей и узлов машин – М, Высшая школа, 1998г.
3. Дунаев П.Ф., Леликов О.П., Конструирование узлов и деталей машин – М, Академия, 2003г.
4. Иванов М.Н., Детали машин – М, Высшая школа, 1991г.