Введение

При изучении раздела «Передачи» дисциплин «Детали машин», «Теоретическая и прикладная механика» и «Техническая механика» студентам вузов приходится сталкиваться с необходимостью использования большого числа литературных источников, что требует значительных затрат времени. С целью сокращения этих затрат, а также с целью облегчения первого знакомства студентов с методиками прочностных и геометрических расчетов основных видов механических передач и подготовлены эти методические указания.

Все расчеты изложены по единой методике, в основу которой положены критерии работоспособности деталей механических передач машиностроения. Методические указания содержат все необходимые материалы для выполнения расчетов зубчатых и червячных передач с учетом требований современных стандартов.

Настоящие методические указания предназначены для самостоятельной работы студентов при выполнении расчетно-графических работ и курсовых проектов по дисциплинам «Детали машин» и «Техническая механика», а также при подготовке к зачетам и экзаменам.

1. Объем и последовательность расчетов

Учебный процесс дисциплин «Детали машин», «Теоретическая и прикладная механика» и «Техническая механика» включает в себя проектирование каждым студентом той или иной технологической машины. Различные этапы этого проектирования заключены в расчетно-графических работах (РГР), курсовой работе (КР) или курсовом проекте (КП). Графический алгоритм объема работ в рамках курсового проекта или курсовой работы приведен на рис. 1.1.

Объем РГР значительно меньше и, как правило, включает в себя какой-либо один этап расчетов машины. Например, РГР № 1 содержит расчеты кинетики машины, РГР № 2 – расчеты передач редуктора привода, РГР № 3 – расчеты валов и их опор (как правило, одного вала редуктора и его опор). Цель выполнения РГР – ознакомить студентов с методиками ведения прочностных расчетов всех основных деталей редукторной передачи.

Начинается этот процесс проектирования с получения студентом задания, в котором приводится кинематическая схема привода рабочего органа машины и исходные данные.

Данные методические указания предназначены для ознакомления студентов с методикой расчетов по двум разделам: «Выбор электродвигателя. Расчет кинетики привода» и «Расчет редукторных передач».

2. Выбор электродвигателя. Расчет кинетики привода машины

1. Выбор электродвигателя Выбор электродвигателя производят согласно гост 19523-81 в зависимости от рассчитанной требуемой мощности электродвигателя ртреб и числа оборотов его вала n дв.

Исходные данные к расчетам могут быть заданы по двум вариантам:

1. заданы величины силы F и линейной скорости V на приводном органе машины (барабане, звездочке или колесе).

2. заданы величины мощности Р_вых и частоты вращения выходного вала привода n_вых .

Мощность на выходном валу привода (при первом варианте задания исходных параметров):

Р_вых = F ^. V, кВт (2.1)

где F – сила, кН;

V – линейная скорость приводного органа машины, м/с.

Линейную скорость на приводном органе машины (барабане, звездочке или колесе) вычисляют по зависимости:

, м/с (2.2)

где: D – диаметр барабана, звездочки или колеса, мм,

n_вых – частота вращения барабана, звездочки или колеса, об/мин.

Из ф. (2.2) следует:

(2.3)

Исходные данные студент может получить в виде значений мощности и частоты вращения выходного вала привода машины: Р_вых, n_вых.

В обоих случаях требуемую расчетную мощность электродвигателя определяют по формуле:

(2.4)

где: η_ – общий КПД привода машины.

КПД привода характеризует потери мощности при передаче энергии от электродвигателя к исполнительному органу машины. Его вычисляют как произведение КПД элементов привода.

Например, для привода, приведенного на рис. 2.1, состоящего из электродвигателя, соединительных муфт и двухступенчатого цилиндрического редуктора (рис. 2.2, а), КПД вычисляют по зависимости:

η_ = η_М² ּη_Бּη_Тּη_П³ , (2.5)

где η_{М –} КПД муфты_; η_Б ; η_Т – соответственно: КПД быстроходной и тихоходной ступеней редуктора, соответственно; η_П – КПД одной пары подшипников_.

Рис. 2.1. Кинематическая схема привода станка:

1 – электродвигатель; 2 – муфта упругая; 3 – редуктор;

4 – муфта зубчатая; 5 - станок

Если привод состоит из электродвигателя, соединительных муфт и одноступенчатого (например, червячного) редуктора, то КПД такого привода вычисляют по зависимости (рис. 2.2, б):

η_ = η_М² ּη_ЗАЦּη_П² , (2.6)

здесь η_ЗАЦ - КПД червячной передачи.

Показатель степени КПД подшипников в ф.ф. (2.5) и (2.6) соответствует числу валов привода.

Рис. 2.2. Кинематические схемы редукторных передач:

а – двухступенчатой цилиндрической; б – червячной

Значения КПД различных механических передач, соединительных муфт и подшипников качения приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1