Привод механизма передвижения мостового крана

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

  

 

КП.ДМ.150411.51.В06.ПЗ

 

Задание по курсовому  проекту

1. двигатель
2. муфта
3. цилиндрический редуктор
4. цилиндрическая зубчатая передача
5. рельс
6. колесо

I, II, III, IV - валы, соответственно - двигателя, быстроходный, тихоходный  редуктора, рабочей машины

F, кН=2.0; v, м/с=2.0; D, мм=500; δ, %=5

 

1. Введение

Редуктором называется механизм, выполненный в виде самостоятельного агрегата с целью понижения частоты  вращения ведущего вала и увеличения вращающего момента на ведомом валу.

Редуктор состоит из зубчатых или червячных передач, установленных  в отдельном герметичном корпусе, что принципиально отличает его  от зубчатой или червячной передачи, встраиваемой в исполнительный механизм или машину.

Редукторы классифицируют по типам, типоразмерам и исполнениям. Тип редуктора определяют по виду применяемых передач и порядку их размещения в направлении от быстроходного вала к тихоходному, по числу ступеней передач и по расположению геометрической оси тихоходного вала в пространстве.

По виду применяемых передач  различают редукторы: цилиндрические, конические, червячные, планетарные, волновые.

По порядку размещения передач - коническо - цилиндрические, червячно - цилиндрические, зубчато - червячные и другие.

По числу ступеней различают  одноступенчатые и многоступенчатые.

По расположению валов  редуктора в пространстве - на горизонтальные, вертикальные, наклонные.

Исполнение редуктора  определяют передаточное число, вариант  сборки и форма концевых участков валов.

Цилиндрические редукторы  состоят из цилиндрических зубчатых передач. Благодаря своей долговечности, широкому диапазону передаваемых вращающих  моментов, простоте изготовления и  обслуживания они широко распространены в машиностроении.

Одноступенчатые редукторы  применяют при передаточных числах u ≤ 6,3. Зацепление в большинстве случаев косозубое. В редукторах обычно применяют зубчатые колеса с эвольвентным зацеплением, но иногда используют и зацепление М.Л. Новикова.

 

Выполнение курсового  проекта по дисциплине «Детали машин» является первой конструкторской работой, выполненной на основе знаний общетехнических  и обще специальных дисциплин. При  выполнении работы мною активно использовались знания, полученные при изучении таких  дисциплин, как техническая механика, сопротивление материалов и др. Объектом курсового проекта является привод, с цилиндрическим

одноступенчатым редуктором предназначенным для привода механизма передвижного мостового крана.

 

  

2. Пояснительная записка

2.1 Кинематический и силовой расчет привода

1. Определяю требуемую  мощность рабочей машины Р_рм , КВт:

Р_рм=F* v, где

F- значение тяговой силы, Кн.

v - линейная скорость тягового рабочей машины, м/с

Р=2*2=4

2.Определить общий коэффициент  полезного действия (КПД) привода:

η= η_зп*η_оп*η_м*η_пк*η_пс, где

коэффициенты полезного  действия закрытой передачи, открытой передачи, муфты, подшипников качения (в одноступенчатых редукторах две  пары подшипников, поэтому необходимо брать η²_пк), подшипники качения. Значения КПД передач, подшипников, муфт выбрал из табл. 1 (см.

приложение)

η=0.96*0.95*0.98*0.99*0.99=0.87

3. Определяю требуемую мощность двигателя Р_дв, КВт

Р_дв=Р_рм/η

Р_дв=4/0.87=4.6

4.Определяю номинальную мощность двигателя Р_ном, КВт.

Р_ном ˃ Р_дв

Р_ном=5.5

Значение номинальной  мощности выбрать из табл.2 по величине, большей, но ближайшей к Р_дв. (см. приложение)

5.Выбираю тип двигателя.  Необходимо выбрать четыре типа  двигателя по соответствующей  номинальной чистоте. Результаты  подбора занес в таблицу.

 

 

 

 

Таблица 1

Вариант	Тип двигателя	Номинальная мощность Р ном, КВт	Частота вращения, об/мин
			Синхронная	При номинальном режиме
1	4АМ10012У3	4	3000	2880
2	4АМ112М4У3	4	1500	1445
3	4АМ13256У3	4	1000	965
4	4АМ132М8У3	4	750	720

6. Определил частоту вращения приводного вала рабочей машины ленточных транспортёров, грузоподъёмных и прочих машин n_рм, об/мин.

n_рм= 60*1000v /π* D, где

v - скорость передвижения ленты или моста, м/с.

D - диаметр барабана или колеса, мм.

n_рм =60*1000*2/3.14*500=120000/1570=76.43

7. Определил передаточное число привода для четырёх типов двигателя при заданной номинальной мощности Р_ном, КВт.

u₁=n_ном1/n_рм

u₂=n_ном2/n_рм

u₃=n_ном3/n_рм

u₄=n_ном4/n_рм

u₁=2880/76.43=37.7 
u₂=1445/76.43=18.9

u₃=9650/76.43=12.6

u₄=720/76.43=9.4

8. Определяю передаточное  число открытой и закрытой  передачи. Определение передаточных  чисел открытой и закрытой  передач осуществляется с помощью  одного из способов разбивки. Для нахождения передаточного  числа открытой передачи необходимо  принять значение передаточного  числа закрытой передачи постоянным, равным 4.

Передаточные числа открытой передачи находим для четырёх  типов двигателя по формуле:

u_оп1=u₁/u_зп

u_оп2=u₂/u_зп

 

 

 

u_оп3=u₃/u_зп

u_оп4=u₄/u_зп

u_оп1=37.7/4=9.4

u_оп2=18.9/4=4.7

u_оп3=12.6/4=3.15

u_оп4= 9.4/4=2.35

9. Определяю максимальное допустимое значение отклонение частоты вращения приводного вала рабочей машины ∆n_рм, об/мин.

∆n_рм=n_рм*δ/100, где

δ,% - допускаемое отклонение скорости (см. исходные данные).

∆n_рм=76.43*5/100=3.8%

10. Определяю допускаемую  частоту вращения приводного  вала рабочей машины с учётом  отклонения [∆n_рм ], об/мин:

[∆n_рм ]= n_рм+∆n_рм

[∆n_рм ]= 76.43+3.8=80.23

11. Определяю фактическое передаточное число привода u_ф:

u_ф= n_ном/[n_рм ]

u_ф=1445/80.23=18.01

12. Уточняю передаточное  число закрытой и открытой  передачи:

u_оп=u_ф/u_зп

u_оп=18.01/4=4.5

13. Определил силовые кинематические  параметры привода.

 Определение силовых  и кинематических параметров  привода производиться на основе  кинематической схемы и таблицы  2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2

Параметр		Вал	Расчетные значения
			Дв-м-зп-оп-рм
Мощность Р., КВт		Дв	Рдв = 5.5
		Б	Р1=Рдв* ηпк* ηм= 5.5*0.99*0.98=5.34
		Т	Р2=Р1* ηзп* ηпк= 5.34*0.96*0.98=5.02
		РМ	Ррм=Р2* ηоп* ηпс= 5.02*0.95*0.99=4.7
Частота вращения	Угловая скорость	Дв	nном= 1445	ω=π* nном/30=151.24
		Б	n1= nном= 1445	ω1= ω=151.24
		Т	n2= n1/uзп=1445/4=361.25	ω2= ω/uзп=151.24/4=37.81
		РМ	nрм=n2/uоп=361.25/4.5=80.3	ωрм= ω2/uоп=37.81/4.5=8.4
Вращающий момент Т, Нм		Дв	Тдв=Рдв*103/ω=5.5*103/151.24=36.4
		Б	Т1= Тдв*ηпк*ηм=36.4*0.99*0.98=35.3
		Т	Т2=Т1*ηзп*ηпк*uзп=35.3*0.96*0.99*4=134.16
		РМ	Трм=Т2* ηоп*ηпс*uоп=134.16*0.95*0.99*4.5=567.8

 

 

2.2 Расчёт зубчатой передачи редуктора

1. Выбор твердости, термообработки и материала колёс.

Сталь в наше время - основной материал для изготовления зубчатых колёс. В условиях индивидуального  и мелкосерийного производства, предусмотрено  заданиями на курсовой проект применяют  зубчатые колёса с твёрдостью материала  Н < 350 НВ. При этом обеспечивается чистовое нарезание зубьев после  термообработки, высокая точность изготовления и хорошая прирабатываемость зубьев.

Материал зубчатой пары выбирают в следующей последовательности:

2.Выбрать материал для  зубчатой пары колёс (табл. 7) (см. приложение). Твердость шестерни  должна быть выше, чем твёрдость  колеса. При этом необходимо ориентироваться  на дешёвые марки стали типа: 40,45,40Х - для закрытой передачи

35Л,40Л,45JI - для открытой зубчатой передачи.

3.Выбрать термообработку  для зубьев шестерни и колеса (табл.8)(см. приложение)

4.Результаты подбора ввести  в таблицу.

Таблица 3

Элемент передачи	Марка стали	Дпред	Механические  свойства			Термообработка
		Sпред	Твердость поверхности	Предел прочности  σв, МПа	Предел текучести  σт, МПа
Шестерня	40Х	125/80	269…302 НВ	900	750	У
Колесо	40Х	200/125	235…262 НВ	790	640	У

5.L_h=365*L_r*L_c*t, где срок службы

L_r-3 года

L_c-число смен (2)

t_c- Продолжительность смены (8 часов)

L_h=365*3*2*8=17520 часов

6.Принимаем время простоя  магнитного агрегата 15% ресурса.  Тогда L_h=17520*0.85=14892 часа.

Рабочий ресурс привода принимаем  L_h=15*10³ ч.

7.Определение допускаемых  контактных напряжений [σ_н], Н/мм²

а) Определение коэффициента долговечности для зубьев шестерни и колеса

 

 

 

Где N_HO – число циклов перемены напряжения, соответствующее пределу выносливости.

N – число циклов перемены напряжений за весь срок службы

N-573*ω*L_h ,

где ω – угловая  скорость соответствующего вала, 1/с;

L_h – срок службы привода, ч.

 

 

 

 

б) Определение допускаемых  контактных напряжений,[σ]_HO, Н/мм². Для определения использую таблицу 7 (см. приложение).

 

 

 

 

 

[σ]_HO=1,8*НВ_ср+67

 

 

в) Определяю допускаемые  контактные напряжения для зубьев шестерни и колеса, [σ]_H, Н/мм².

 

 

Для косозубых передач  дальнейший расчет ведут по среднему контактному напряжению:

[σ]_H=0.45([σ]_H1+[σ]_H2)

 

8. Определяю допускаемое  напряжение изгиба, [σ]_F, Н/мм²

а) Определяю долговечность  для зубьев шестерни и колеса

 

где N_FO=4*10⁶ – число циклов перемены для сталей;

N - число циклов перемены напряжений за весь срок службы привода.

 

 

б) Определяю допускаемые  напряжения изгиба [σ]_FO, Н/мм² 

 

 

 

в) Определяю допускаемые  напряжения изгиба [σ]_F, Н/мм²

 

 

Далее веду расчеты по наименьшему  значению:

 

 

 

 

2.3 Проектный расчет зубчатой передачи

1. Определяю главный параметр - межосевое расстояние, а_ω, мм:

 

 

 

а)К_а - вспомогательный коэффициент

К_а= 43 - косозубая передача

б)ψ=0,28…0,36

в) и - передаточное число редуктора

г) Т₂ - вращающий момент на тихоходном валу;

д) [σ]_H- среднее допускаемое контактное напряжение, H/мм²

е)К_нβ - коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба;

К_нβ = 1

Полученное значение межосевого расстояния округлил до ближайшего стандартного числа по табл. 12 (см. приложение)

2. Определяю модуль зацепления т, мм:

 

 

а) K_m - вспомогательный коэффициент

 К_т= 5,8 - косозубая передача

б) d₂=2a_ω*u/u+1=2*105*4/5=168-делительный диаметр колеса, мм

в) b₂=ψ_a*a_ω=0.3*105=31.5 - ширина венца колеса, мм

г) [σ]_F – допускаемое напряжение изгиба, Н/мм²

Полученное значение округлил в большую сторону из ряда стандартных  чисел.

3. Определяю угол наклона зубьев β_min:

 

Угол наклона принимают β = 8....16

4. Определяю суммарное число зубьев шестерни и колеса.

 Для косозубых колес: 

Округляю значение в меньшую  сторону до целого числа:

5. Уточняю действительную величину угла наклона зубьев.

 

 

 

6. Определяю число зубьев шестерни.