Индивидуальное задание
по дисциплине «Детали машин и ПТМ»
Тема: «Кинематический расчет привода ленточного конвейера и расчет
червячной передачи»
Исходные данные
Тип редуктора – червячный
Сила полезного сопротивления на ленте редуктора F=8 кН
Скорость движения ленты V=0,6 м/с
Диаметр барабана конвейера D= 0,4 м
Материал червячного вала – Сталь 40ХН (закалка)
Материал червячного колеса – БрА10Ж4Н4
Кинематическая схема привода ленточного конвейера
Рисунок 2.1 Кинематическая схема привода ленточного конвейера
Выбор электродвигателя и кинематический расчет
3.1 Общий КПД привода ленточного конвейера.
Принимаем КПД червячного редуктора 
= 0,9 [1, c. 5]
Коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения 
=0,99 [1, c. 5]
КПД открытой цепной передачи 
=0,92 [1, c. 5]
КПД открытой ременной передачи 
=0,97 [1, c. 5]
Потери в опорах вала приводного барабана 
=0,99 [1, c. 5]
3.2 Определяем мощность на валу барабана
, кВт
3.3 Определяем требуемую мощность электродвигателя
, кВт
Выбираем стандартный асинхронный электродвигатель серии 4А, закрытый обдуваемый мощностью Р=7,5 кВт с синхронной частотой вращения 1500 об/мин 4А132S4УЗ и скольжением s=3,0%. Номинальная частота вращения вала двигателя 
=1500-0,030 1500=1455 об/мин.
3.4 Определяем угловую скорость вала двигателя
, рад/с
3.5 Определяем угловую скорость барабана
, рад/с
3.6 Определяем общее передаточное отношение
Из рекомендаций [1, c. 7] принимаем передаточное отношение редуктора Uред = 8; цепной передачи передачи Uц = 3; ременной передачи Uр = 2,115.
Проверка выполнена
3.7 Определяем результаты кинематических расчетов на валах
|
|
Вал А:
Частота вращения вала 
об/мин
Угловая скорость 
рад/с
Мощность на валу 
кВт
Крутящий момент 
Н м
Вал Б:
Частота вращения вала 
об/мин
Угловая скорость 
рад/с
Мощность на валу 
кВт
Крутящий момент 
Н м
Вал В:
Частота вращения вала 
об/мин
Угловая скорость 
рад/с
Мощность на валу 
кВт
Крутящий момент 
Н м
Вал Г:
Частота вращения вала 
об/мин
Угловая скорость 
рад/с
Мощность на валу 
кВт
Крутящий момент 
Н м
Результаты кинематических расчетов сведены в таблицу 3.1
Таблица 3.1 Результаты кинематических расчетов
| Вал | Угловая скорость  , рад/с
| Частота вращения п, об/мин | Мощность на валу Р, кВт | Крутящий момент Т, Н м |
| А | 152,3 | 1455,0 | 6,150 | 40,38 |
| Б | 72,0 | 687,8 | 5,970 | 82,90 |
| В | 9,0 | 85,9 | 5,267 | 585,0 |
| Г | 3,0 | 28,6 | 4,800 |
Проверка 
кН м =1600 Н м
Условие выполнено
Расчет зубчатых колес редуктора
4.1 Число витков червяка Z1 принимаем в зависимости от передаточного числа: при Uред = 8 принимаем Z1 = 4 [1, с 55]
Тогда число зубьев червячного колеса:
Z2 = Z1 U = 4 8 = 32
При этом 
проверка выполнена
4.2 Материал червячного вала – 40ХН с твердостью после закалки не менее 45 HRC [1, с. 35]. Материал венца червячного колеса - БрА10Ж4Н4.
Предварительно принимаем скорость скольжения в зацеплении
Vз= 4м/с. [1, с 68]
Тогда при длительной работе допускаемое контактное напряжение
[ 
]=175 МПа [1, с. 68].
Допускаемое напряжение изгиба для нереверсивной работы
[ 
]=KFL [ ]
В этой формуле KFL=0,543 при длительной работе;
[ ]=101 МПа [1, с. 66].
[ ] = 0,543 101 = 54,8 МПа
|
|
Принимаем предварительно коэффициент диаметра червяка q=8. [1, c 55]
4.3 Принимаем предварительно коэффициент нагрузки К=1,2. [1, c 369]
Определяем межосевое расстояние из условия контактной выносливости
, мм
где Т3 – крутящий момент на ведомом валу редуктора Т3 = ТВ = 585 Н м (см. табл. 3.1)
К - коэффициент нагрузки К=1,2 [1, c 369]
Z2 – число зубьев ведомого колеса
мм
Модуль
мм
Принимаем по ГОСТ 2144-76 стандартные значения т=8 мм; q=8
Межосевое расстояние при стандартных значениях т и q:
мм
4.4 Основные размеры червяка
делительный диаметр червяка
d1 =q m =8 8 =64 мм
диаметр вершин витков червяка
мм
диаметры впадин витков червяка
мм
длина нарезанной части шлифованного червяка
мм
Принимаем в1 = 130 мм.
Делительный угол подъема витка при Z1 = 4 и q=8 
=26 
34’ [1, с. 57].
4.5 Основные размеры венца червячного колеса:
делительный диаметр червячного колеса
мм
диаметр вершин зубьев червячного колеса
мм
диаметры впадин зубьев червячного колеса
мм
наибольший диаметр колеса
мм
ширина венца червячного колеса
мм
Окружная скорость червяка
м/с,
где п1 – частота вращения червячного вала, п1 = пБ = 687,8 об/мин (см. табл. 3.1)
Скорость скольжения
м/с
при этой скорости [ 
]=184 МПа
погрешность составит 
.%, что в пределах допускаемых отклонений [1, с 62].
4.6 Расчет контактных напряжений [ ]:
Выбираем 7-ю степень точности передачи, при этом Кv=1,0 [1, с. 65].
Коэффициент неравномерности распределения нагрузки определяем по формуле [1, c 64]
|
|
,
где 
– коэффициент деформации червяка при q=8 и z=4 
=47 [1, с. 64].
х- вспомогательный коэффициент х=0,6 [1, с. 65].
Коэффициент нагрузки
Проверяем контактное напряжение по формуле
МПа
Полученный результат больше допускаемого напряжения на 
%, что свидетельствует о перегрузке в допускаемых пределах [1, c 62]. Уточняем ширину венца червячного колеса:
мм
Принимаем ширину венца b = 65 мм
4.7 Проверка прочности зубьев червячного колеса на изгиб.
Эквивалентное число зубьев
Коэффициент формы зуба YF =2,37 [1, с. 63].
Напряжение изгиба
МПа
что значительно меньше вычисленного ранее [ 
]=54,8 МПа
Условие выполнено.
4.8 Результаты расчетов зубчатых колес сведены в таблицу 4.1
Таблица 4.1 Основные характеристики зацепления
| № п/п | Параметр | Червячный вал | Червячное колесо |
| 1. | Межосевое расстояние, мм | ||
| 2. | Модуль,мм | ||
| 3. | Число зубьев | ||
| 4. | Делительный диаметр, мм | ||
| 5. | Диаметр вершин зубьев, мм | ||
| 6. | Диаметры впадин, мм | 44,8 | 236,8 |
| 7. | Наибольший диаметр колеса, мм | ___ | |
| 8. | Длина нарезанной части шлифованного червяка, мм | ___ | |
| 9. | Ширина венца червячного колеса, мм | ___ | |
| 10. | Материал | Сталь 40ХН | БрА10Ж4Н4 |
| 11. | Допускаемое контактное напряжение, МПа | ||
| Расчетное контактное напряжение, МПа | |||
| 13. | Допускаемое напряжение изгиба, МПа | ____ | 54,8 |
| 14. | Расчетное напряжение изгиба, МПа | ____ | 7,66 |
Литература
1. Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие для учащихся машиностроительных специальных техникумов – М.: Машиностроение, 1988.