Файл: Фгбоу впо угту.docx

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ухтинский государственный технический университет»

ФГБОУ ВПО «УГТУ»

Воркутинский филиал УГТУ
Кафедра недропользования, строительства и менеджмента
Курсовой проект
Дисциплина: Детали машин и основы конструирования

Тема: Проектирование и расчёт одноступенчатого редуктора
Шифр (202223) Группа ГД-20з-С Курс 3 Вариант № 28
Шамыкаев Александр Алексеевич
Оценка: ______________

Проверил:____________

Хозяинов В.П.

Дата проверки_________


г. Воркута 2023г.

Оглавление

1. Задание на проектирование.

Спроектировать привод ленточного конвейера, содержащий асинхронный электродвигатель, клиноременную передачу, одноступенчатый цилиндрический редуктор с косозубыми колёсами и стандартную компенсирующую муфту.

Схема привода – на рисунке 1.

---

Срок службы редуктора 36000 часов, привод реверсивный. Кратковременные перегрузки соответствуют максимальному пусковому моменту выбранного электродвигателя.

М ощность Р₄ = 6 кВт, передаваемая компенсирующей муфтой 11, при частоте вращения

n₄ = 80об/мин.



1 – вал электродвигателя; 2 – вал редуктора быстроходный; 3 – вал редуктора тихоходный; 4 – вал конвейера; 5 – электродвигатель; 6, 7 – шкивы клиноременной передачи ведущий и ведомый соответственно; 8 – ремень клиновой; 9, 10 – косозубые колёса редуктора; 11 – муфта компенсирующая; 12 – подшипники; 13 – корпус редуктора; 14,15 – барабаны конвейера ведущий и ведомый соответственно; 16 – лента конвейера.

Рисунок 1.1 – Схема привода.

2. Кинематический и силовой расчёт привода.

2.1 Выбор электродвигателя.

2.1.1 Требуемая мощность электродвигателя.

, (2.1)

где Р₄ – мощность на компенсирующей муфте (на выходе привода), кВт; η – КПД привода.

Здесь: , (2.2)

где η_Р, η_З, η_п – соответственно КПД ременной, зубчатой передач, пары подшипников качения; η₄ – КПД, учитывающий потери в опорах вала приводного барабана конвейера.

Примечания.

В формуле (2.2) принято, что КПД всех подшипников качения одинаковы.

Руководствуясь рекомендациями /2, с.5/, принимаем η_Р = 0,95; η_З = 0,97; η_п = 0,99; η₄ = 0,99;

После подстановки численных значений параметров в формулы (2.2) и (2.1), получим КПД привода:



и требуемую мощность электродвигателя

.

2.1.2 С учётом требуемой мощности Ртр = 6,74 кВт выбираем асинхронный двигатель трехфазный короткозамкнутый 4А132M6У3 серии 4А закрытый, обдуваемый, с номинальной мощностью Р_ном = 7,5 кВт, синхронной частотой вращения n_с = 1000 об/мин, с учётом скольжения s = 3,5% и отношением пускового момента к номинальному

Вычисляем номинальную частоту вращения:

---

, (2.3)

.

2.2 Передаточные отношения привода и отдельных его передач.

Общее передаточное отношение привода при частоте вращения входного вала привода n_дв = 965 об/мин.

, (2.4)

Расчёт по формуле (2.4) дает

Примем /2, с. 6/ передаточное отношение для зубчатой пары – i_зб = 4.

Тогда на долю клиноременной передачи остается передаточное отношение:

.

Проверка убеждает в правильности вычислений.

2.3 Частоты вращения, угловые скорости, мощности и моменты на валах привода.

2.3.1 Частоты вращения валов.

– частота вращения на валу двигателя;

– частота вращения вала шкива клиноременной передачи; – частота вращения вала шестерни;

– частота вращения вала колеса;

– частота вращения вала конвейера (выходного вала).

2.3.2 Угловые скорости валов.

– угловая скорость вращения на валу двигателя;

– угловая скорость вращения вала шкива клиноременной передачи;

– угловая скорость вращения вала шестерни;

– угловая скорость вращения вала колеса;

– угловая скорость вращения вала конвейера (выходного вала).

2.3.3 Мощности на валах привода.

– мощность на валу двигателя;

–мощность на быстроходном (ведущем) валу;

– мощность на тихоходном (ведомом) валу;

---

– мощность на валу конвейера.

2.3.4 Вращающие моменты на валах привода.

– вращающий момент на валу двигателя; – вращающий момент на быстроходном (ведущем) валу;

– вращающий момент на тихоходном (ведомом) валу;

– вращающий момент на валу конвейера (выходном валу).

2.3.5 Максимальный момент при перегрузке на валу двигателя (вал 1)

(см. пункт 2.1.3).

Номинальной мощности двигателя Р_ном = 3,0 кВт соответствует номинальный момент

.

Отсюда,

.

Очевидно, что при кратковременных перегрузках максимальные моменты на всех остальных валах будут превышать моменты, рассчитанные при передаче требуемой мощности (см. пункт 2.3.4) в раза.

Исходя из этих соображений, получаем:

;

;

;

.


2.3.6 Результаты расчётов, выполненных в подразделе 2.3, сведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Частоты вращения, угловые скорости, мощности и моменты навалах привода.

№ вала по рис. 1.1	n,об/мин	ω, рад/с	Р, кВт	Т, Н·м	Тmax, Н·м
1	965	101	6,74	66,73	142,13
2	320,59	33,55	6,4	190,76	406,31
3	80,14	8,38	6,2	739,85	1575,88
4	80,14	8,38	6,13	735,54	1545,40

---

3 Расчёт косозубой передачи редуктора.

3.1 Материалы зубчатых колёс и допускаемые напряжения.

3.1.1Материалы шестерни и колеса.

Задание не содержит ограничений на габариты привода, поэтому для зубчатых колёс назначаем материалы со средними механическими характеристиками: сталь 45, термическая обработка - улучшение по ГОСТ 1050 – 88. Материал шестерни и колеса должен иметь нижеследующие механические свойства по таблице 3.3, с.34/ Учебник Чернавский С.А. :
Шестерня Колесо

Твёрдость НВ 230…260 НВ 200…225

Предел текучести σ_Т, не менее 440 МПа 400 МПа

Предел прочности σ_В, не менее 750 МПа 690 МПа
3.1.2 Допускаемое контактное напряжение при расчёте зубьев на выносливость в общем случае /2, с.33/

, (3.1)

где – предел контактной выносливости при базовом числе циклов, МП – коэффициент долговечности; – коэффициент безопасности.

Для стальных колёс с твердостью менее НВ 350 /2, с.34/ / Учебник Чернавский С.А. :

, (3.2)

Коэффициент долговечности /2, с.33/

, (3.3)

где – базовое число циклов; – эквивалентное (действительное) число циклов перемены напряжений.

Для стали с твердостью НВ 200…500 значение базового числа циклов линейно возрастает от 10⁷ до 6·10⁷ /2, с.34/.

Эквивалентное (действительное) число циклов /3, с.184/

, (3.4)

где с – число зубчатых колес, сцепляющихся с рассматриваемым колесом;

n – частота вращения этого колеса, об/мин; t – срок службы передачи в часах.

Для шестерни и колеса c = 1, n₂ = 32,99 об/мин, n₃ = 80,14 об/мин.

По заданию на курсовой проект (см. раздел 1) срок службы составляет 36000 часов.

Расчёт по формуле (3.4) даёт для шестерни и колеса соответственно:

---