Министерство образования и науки

Российской Федерации

Филиал Ухтинского Государственного Технического

Университета в г. Усинске


Контрольная работа

по теории механизмов и машин

ТММ 72 00 00 00Р

Зачетная книжка № 012300

Зачтено« » 2004 г

Преподаватель

Выполнил студент

Группы РЭНГМ – 00 14.04.2004г.
1 Задание на контрольную работу № 1
По заданию 2 и варианту 7 для схемы привода изображенной на рисунке 1, решить следующие задачи:

• 
  выбрать асинхронный э/двигатель,
  
• 
  вычислить скорость вращения, мощность и крутящий момент для каждого из валов привода,
  
• 
  рассчитать клиноременную передачу,
  
• 
  рассчитать зубчатую тихоходную цилиндрическую передачу,
  
• 
  рассчитать цепную передачу.
  

Рисунок 1 -схема привода

1,2,3,4,5, -соответственно валы э.двигателя быстроходный , промежуточный, и тихоходный редуктора и выходной вал привода, 6- э.двигатель ,7- ременная передача , 8 и 9-соответственно быстроходная и тихоходная зубчатая передачи редуктора 10-цепная передача.

Мощность Р₅ и частота вращения n₅ выходного вала привода равны соответственно 18 кВт и 50 об/мин.
1.2.Кинематический и силовой расчет привода.
2.1 Выбор электродвигателя
2.1.1 Требуемая мощность электродвигателя(2, стр.4)

Р_тр=Р₅/η (2.1)

где Р₅ - мощность на выходе привода, кВт

η – КПД привода

η=η(р) · η(з)² · η(п)⁴ · η(ц) (2.2)

где η(р), η(з), η(п), η(ц) – соответственно КПД ременной, зубчатой цилиндрической, пары подшипников качения и цепной передачи.

Руководствуясь рекомендациями (2, стр.5) принимаем

η(з) = 0,97, η(ц) = 0,95, η(п) = 0,99, η(р) = 0,96

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

η = 0,96 * 0,97² * 0,99⁴ * 0,95 = 0,87

Р_тр = 18/0,87 = 20,69 кВт
2.1.2. С учетом требуемой мощности Р_тр = 20,69 кВт рассмотрим возможность выбора асинхронных двигателей серии 4А с номинальными мощностями Р_н = 18,5 кВт и Р_н = 22 кВт. Для первого перегрузка составляет (20,69 - 18,5) * 100%/20,69 = 10,6% при допустимой перегрузке 5%. Далее его не рассматриваем. Для второго недогрузка не более 5,9%.

---

Для ориентировки в выборе двигателя по частоте вращения оценим передаточное отношение привода i(ср), вычисленное по примерно средним значениям рекомендуемых передаточных отношений отдельных передач. Возьмем (2, стр.7) эти значения для зубчатой конической цилиндрической, ременной и цепной передач соответственно i(ср.з.т) = 3, i(ср.з.б) = 3, i(ср.р) = 3, i(ср.ц) = 3.

После перемножения получим в результате:

i(ср) = 3⁴ = 81

При таком передаточном отношении привода потребуется двигатель с частотой вращения:

n = i(ср) * n₅ = 81 * 50 = 4050 об/мин
2.1.3. Окончательно выбираем (3, стр.328) ближайший по частоте вращения асинхронный электродвигатель марки 4А180S2УЗ со следующими параметрами:

1. Номинальная мощность: Р_н = 22 кВт

2. Номинальная частота вращения:

n_н = n_с * (1-S/100) = 3000 * (1 – 2,1/100) = 2937 об/мин

где скольжение S = 2,1%, синхронная частота вращения n_с = 3000 об/мин

3. Отношение пускового момента к номинальному Т_п/Т_н = 1,4
2.2. Передаточные отношения привода и отдельных его передач
Общее передаточное отношение привода при частоте вращения входного вала привода n₁ = n_н

i(общ.) = n₁/n₅ = n_н/n₅ (2.3)

где n₅ – частота вращения выходного вала привода.

Расчет по формуле (2.3) даёт:

i(общ.) = 2937/50 = 58,74

примем (2, стр.6) передаточные отношения

1 .Для ременной передачи - i(p) = 3

2.Для зубчатой (быстроходной) цилиндрической передачи - i(з,б) = 3

З.Для зубчатой(тихоходной) цилиндрической передачи - i(з,т) = 3

Тогда на долю цепной передачи остается передаточное отношение

i(ц) = i(общ)/(i(p) * i(з.б) * i(з.т)) = 58,74/3³ = 2,18
2.3. Частоты вращения, угловые скорости, мощности и моменты на валах привода .
2.3.1. Частоты вращения валов

n₁ = n_н = 2937 об/мин

n₂ = n₁/i(p) = 2937/3 = 979 об/мин

n₃ = n₂/i(з.б) = 979/3 = 326.33 об/мин

n₄ = n₃/i(з.т) = 326.33/3 = 108.8 об/мин

n₅ = n₄/i(ц) = 108.8/2.18 = 50 об/мин

Примечание: здесь и далее параметры, относящиеся к валам привода, обозначены числовыми индексами, соответствующими нумерации валов на схеме привода
2.3.2. Угловые скорости валов

ω₁ = π * n₁/30 = 3.14 * 2937/30 = 307.4 рад/с

ω₂ = ω₁/i(p) = 307.4/3 = 102.47 рад/с

---

ω₃ = ω₂/i(з.б) =102,47/3 = 34,16 рад/с

ω₄ = ω₃/i(з.т) = 34,16/3 = 12,56 рад/с

ω₅ = ω₄/i(ц) = 12,56/2,72 = 4,6 рад/с
2.3.3. Мощности на валах привода

Р₁ = Р_тр = 20,69 КВт

Р₂ = Р₁ * η(р) * η(п) = 20,69 * 0,96 * 0,99 = 19,7 кВт Р₃ = Р₂ * η(з) * η(п) = 19,7 * 0,97 * 0,99 = 18,9 кВт Р₄ = Р₃ * η(з) * η(п) = 18,9 * 0,97 * 0,99 = 18,2 кВт

Р₅ = Р₄ * η(ц) * η(п) = 18,2 * 0,95 * 0,99 =17,1 кВт

2.3.4. Моменты на валах привода

Т₁ = Р₁/ ω₁ = 20,69 * 10³/307,4 = 67,3 Н * м Т₂ = Р₂/ ω₂ = 19,7 * 10³/ 102,47 =192,3 Н * м Т₃ = Р₃/ ω₃ = 18,9 * 10³/34,16 = 553,3 Н * м Т₄ = Р₄/ ω₄ = 18,2 *10³/12,56 = 1449 Н * м Т₅ = Р₅/ ω₅ = 17,1 * 10³/4,6 = 3717 Н * м
2.3.5. Максимальные моменты при перегрузках на валах

Т_1max = T₁ * 1,4 = 67,3 * 1,4 = 94,22 Н * м

Т_2max = Т₂ * 1,4 = 192,3 * 1,4 = 269,22 Н * м

T_3max = Т₃ * 1,4 = 553,3 * 1,4 = 774,62 Н * м

T_4max = Т₄ * 1,4 = 1449 * 1,4 = 2028,6 Н * м

T_5max = Т₅ * 1,4 = 3717 * 1,4 = 5203,8 Н * м
2.3.6. Результаты расчетов, выполненных в подразделе2.3. сведены в таблицу

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

N вала По рис 1.	n, об/мин	ω, рад/сек	Р, кВт	T, Н * м	Тmax, Н*м
1	2937	307.4	20.69	67.3	94.22
2	979	102.47	19.7	192.3	269.22
3	326.33	34.16	18.9	553.3	774.62
4	108.8	12.56	18.2	1449	2028.6
5	50	4.6	17.1	3717	5203.8

---

3.Расчет клиноременной передачи.
Из раздела 2 заимствуем следующие данные

P₁ = 20,69 кВт

n₁ = 2937 об/мин

i_р = 3

Т₁ = 67,3 Н * м

В зависимости от частоты вращения малого шкива и передаваемой мощности выбираем по монограмме (2.С.134) клиновой ремень сечения А,с площадью поперечного сечения F=81 мм²

Определяем диаметр меньшего шкива d₁(2.c.l30)

d₁>=3*(T₁)^1/3

d₁ = 3 * (67300)^1/3 = 121,86 мм

по ГОСТу принимаем d₁ = 125 мм

Определяем диаметр большего шкива d₂ и согласуем с ГОСТ:

d₂ = i_p * d₁ * (1 – ε) = 3 * 125 * (1 – 0,015) = 369 мм

где ε – коэффициент упругого скольжения

по ГОСТу принимаем d₂ = 400 мм

при этом фактическое передаточное отношение

i_p = d₂/(d₁ * (1 – ε)) = 400/(125 * (1 – 0,015)) = 3,05

Расхождение составляет (3,05 – 3)/3 * 100% = 1,6%

что меньше допускаемых обычно 3%

Выбираем межосевое расстояние а_рем

а_рем = 600 мм (это не противоречит условию) (d₁ + d₂) ≤ а_рем ≤ 2,5(d₁ + d₂)

525 ≤ а_рем ≤ 1312,5

Определяем длину ремня L:

L = 2 * а_рем + (π/2) * (d₁ + d₂) + (d₂ – d₁)²/(4 * а_рем) =

= 2 * 600 + (3,14/2) * (125 + 400) + (400 – 125)²/(4 * 600) = 2056 мм

Из (2.стр.121) L = 2000 мм

Соответствующее этой длине межосевое расстояние

а_рем = 0,25 * ((L – w) + ((L – w)² – 2y))^1/2

где

w = 0,5 * π * (d₁ + d₂)

y = (d₂ – d₁)²

После подстановки получаем

w = 0,5 * 3,14 * (400 + 125) = 824,25 мм

y = (400 – 125)² = 75625 мм

а_рем = 0,25 * ((2000 – 824,25) + ((2000 – 824,25)² – 2 * 75625))^1/2 = 596 мм

Найдем угол охвата меньшего шкива (2.стр.130)

φ ≈ 180^о – ((d₂ – d₁)/а_рем) * 60^о = 180^о – ((400 – 125)/596) * 60^о = 152^о

окружное усилие передаваемое одним клиновым ремнем сечения Б (интерполируя)

Р₀ = 155 + (177 – 155)/5 * 2 = 159,4 Н

Допускаемое окружное усилие на один ремень

[Р] = Р₀ * С_α * С_L * С_р

С_α = 1 – 0,003 * (180 – φ) = 1 – 0,003 * (180 – 152) = 0,916 (2.стр.135)

Коэффициент учитывающий влияние длины ремня

С_L = 0,3 * L/L₀ + 0,7 = [L₀ = 1700] = 0,3 * 2000/1700 + 0,7 = 1,05

С_р = 1

[Р] = 159,4 * 0,916 * 1 * 1,05 = 153,3 Н

скорость v = 0,5 * ω₁ * d₁ = 0,5 * 307,4 * 125 * 0,001 = 19,2 м/с

окружное усилие

Р = Р₁/v = 20690/19,2 = 1077 Н

расчётное число ремней

Z = P/[Р] = 1077/153.3 = 7.02 = 7

Примем предварительно напряжение от предварительного натяжения σ₀ = 1,6 Н/мм

Предварительное натяжение каждой ветви ремня вычисляется по формуле (2.стр.136)

---

S₀ = σ₀ * F = 1,6 * 81 = 130 H

Усилие действующее на валы

Р_ВХ = 2 * S₀ * Z * sin(φ/2) = 2 * 130 * 7 * sin(152^o/2) = 1766 H

1. Задание на контрольную работу №2
На основании результатов решения задачи предыдущей контрольной работы расcчитать следующие передачи привода :

• 
  расcчитать зубчатую тихоходную цилиндрическую передачу
  
• 
  расcчитать цепную передачу
  

2. Расчет тихоходной цилиндрической передачи редуктора.
2.1. Материалы зубчатых колес и допускаемые напряжения.
2.1.1. Для зубчатых колес назначаем дешевую углеродистую качественную конструкционную сталь 45 по ГОСТ 1050-80. После улучшения материал колес должен иметь нижеследующие механические свойства, (2,с.34)

Шестерня Колесо

Твердость НВ 230...260 НВ 200...225

Предел текучести σ_Т, не менее 440 МПа 400 МПа

Предел прочности σ_b, не менее 750 МПа 690 МПа
2.1.2. Допускаемое контактное напряжение при расчете зубьев и общем случае (2,стр.33)

[σ_н] = σ_{нlim в} * K_HL/[S_H] (4.1)

где σ_{нlim в} – предел контактной выносливости при базовом числе циклов, МПа;

К_HL – коэффициент долговечности;

[S_H] – коэффициент безопасности.

Для стальных колёс с НВ 350 (2,стр.27)

σ_{нlim в} = 2НВ + 70 (4.2)

Коэффициент долговечности (2,стр.33) К_HL = 1

если взять [S_H] = 1,15 (2.стр.33), то расчет по формулам (4.1), (4.2) дает

[σ_н]₁ = (2НВ + 70) * К_HL/[S_H] = (2 * 230 + 70) * 1/1,15 = 461 МПа (4.3)

[σ_н]₂ = (2НВ + 70) * К_HL/[S_H] = (2 * 200 + 70) * 1/1,15 = 409 МПа (4.4)

В частном случае для косозубых передач допускаемое контактное напряжение при расчете на выносливость (2.стр.85)

[σ_н] = 0,45 * ([σ_н]₁ + [σ_н]₂) (4.5)

при соблюдении условия [σ_н] < 1,23 * [σ_н]_мин

где [σ_н]₁ и [σ_н]₂ – соответственно допускаемые контактные напряжения для шестерни и колеса вычисленные по формуле (4.1).

Расчёт по формуле (4.5) даёт

[σ_н] = 0,45 * (461 + 409) = 391,5 МПа

[σ_н] < 1,23 * [σ_н]_мин = 409 МПа условие выполняется
2.1.3. Допускаемое контактное напряжение при кратковременных перегрузках для колес зависит от предела текучести σ_т и вычисляется по формуле

[σ_н]_max = 2,8 * σ_т (4.6)

при σ_т = 400 МПа (берётся минимальное значение для колеса)

---

Смотрите также файлы

• Психологический тренинг для педагогов Сохраним себя для себя.doc

• Практика номер 3 по Основы компьютерных сетей.docx

• Методология науки.doc

• Самостоятельная работа Дана информация о характере деятельности, особенностях, целях, стратегиях и планах нескольких компаний.doc

• Імені м. П. Драгоманова форма н 03 (а) щоденник.doc