Завдання до розділу "Деталі машин і основи проектування"

Методичні вказівки містять матеріали, необхідні для виконання розрахункової і графічної частин контрольної роботи, а також зміст завдань і порядок їх виконання. Зазначені завдання складені за стоваріантною схемою, де вихідні дані вибираються за останньою і передостанньою цифрами шифру залікової книжки студента.

Під час виконання контрольної роботи необхідно дотримуватися таких вказівок:

• чітко формулювати вихідні дані і назви розділів розрахунково-пояснювальної записки;

• усі розрахунки супроводжувати коротким пояснювальним текстом, де зазначається назва визначених величин, їх розмірність, посилаючись на джерело інформації;

• усі обчислення виконувати в системі СІ;

• усі креслення, специфікації, текст розрахунково-пяснювальної записки і список літератури повинні виконуватися з дотримуванням вимог до графічної і текстової конструкторської документації [1].

1 ВИХІДНІ ДАНІ

Спроектувати зубчатий редуктор, який є разом з клинопасовою передачею і пружною втулково-пальцевою муфтою передавальною ланкою від зведеного електродвигуна до робочого органу (РО). Потужність на виходному валу привода N_р.о. і потрібна кількість обертів n_р.о. на валу робочого органа, синхронна частота обертання вхідного вала електродвигуна наведені в табл. 1.1. Конструктивні схеми приводів наведені на рис.1.1.

В завданні потрібно визначити кутові швидкості ω_і і моменти М_і на всіх валах приводу машини. Вали нумерують послідовно від електродвигуна до робочого органа.

В графічній частині треба навести кінематичне схему приводу з спроектованим редуктором (формат а 4)

Номер схеми обирається за номером передостанньою цифрою залікової книжки

Рисунок 1.1 – Схеми приводів для розрахунку.

М – мотор (двигун); РО – робочий орган.

Таблиця 1.1 – Вихідні дані потужності двигуна.

Остання цифра залікової книжки	Np.o, кВт	np.o, хв.-1	nд, хв.-1
0	8,6	4	1000
1	12	3	750
2	28	3	1500
3	5	80	3000
4	2,6	10	1000
5	0,5	29	1500
6	1,4	6	750
7	14	70	3000
8	31	24	1500
9	12	80	3000

2. Приклад вирішення

Необхідно виконати кінематичний розрахунок приводу (див. рисунок 1) N_p.o = 8,2 кВт, n_p.o = 12,5 хв^-1, n_д = 3000 хв^-1.

2.1. Розрахункове значення загального передаточного співвідношення привода:

Рисунок 1 – Схема приводу кінематична

Із схеми пристрою виходить, що привод складається із: фрикційної передачі, конічного або конічно-циліндричного редуктора та клинопасової передачі, Додаток А. Загальне передаточне співвідношення приводу з урахуванням його структури має вигляд:

i_пр = i_р.к i_ред i_ф.п

де i_р.к, i_ф.п, i_ред – передаточні співвідношення клинопасової, фрикційної передач і редуктора.

Призначаємо передаточні співвідношення додаткових передач (окрім редуктора) за рекомендаціями, які приведенні у Додатку Б та таблиці 1 так, щоб i ≤ i_max. Наприклад, для клинопасової передачі максимальне передаточне співвідношення дорівнює 6, приймаємо: i_р.к = 4,0; для фрикційної передачі – 7 приймаємо: i_ф.п = 5,0.

Тоді попереднє значення передаточного співвідношення редуктора з урахуванням прийнятих i_р.к, i_ф.п:

За величиною i_ред уточнюємо його тип у відповідності із приведеною таблицею: двоступінчатий конічно-циліндричний (i_{ред max} =28).

Таблиця 1 - Характеристики типових конструкцій передач, муфт, підшипників

Найменування механізму		Nmax, кВт	іmax	ККД, %
Відкриті передачі, механізми
Зубчасті передачі: (одна ступень)	циліндрична	50000	10	93
	конічна	40000	5	88
	черв’ячна (Z1=1)	60	40	30
Пасові переді	клинові	50	6	95
	пласкі	50	6	96
Цепна передача		120	8	94
Фрикційна передача		20	7	80
Підшипники кочення (ковзання)				99(98)
Муфти компенсуючі		50000		97+99
Редуктори
Циліндричні	одноступінчаті	50000	8	98
	двохступінчаті		40	96
	трьохступінчаті		400	94
Конічний одноступінчатий		40000	5	96
Конічно-циліндричний	двохступінчаті		28	94
	трьохступінчаті		180	91

Визначаємо передаточні числа ступенів: швидкохідної ступені за графіком рис.1. Так як редуктор двохступінчатий U_б визначаємо по першій кривій, на горизонтальній осі знаходимо точку, яка відповідає i_ред = 12 і на кривій 1 знаходимо точку перетину і проекцію на вертикальній осі U_б = 3,8. Вираховуємо передаточне співвідношення для тихохідної ступені: так як передаточне співвідношення редуктора дорівнює добутку передаточних чисел окремих ступенів:

Рисунок 2 – Графік для визначення рекомендованого передаточного числа редуктора

1 – U_б для двохступінчатого редуктора,

2 – U_б для трьохступінчатого редуктора,

3 – U_п для трьохступінчатого редуктора

2. Розбивка передаточного співвідношення по ступеням

якщо i_ред = U_тU_б , то

Наприкінці за Додатком Б приймаємо стандартні значення передаточних чисел: U_б = 3,15; U_т = 3,55.

Таким чином, i_ред = 3,15∙3,55 = 11,18.

Перед виконанням розрахунків складається повна кінематична схема приводу з нумерацією валів від електродвигуна до робочого органу (см. рис).

Загальний ККД привода η_пр у відповідності:

η_пр = η_р.к. · η_ред · η_ф.л. · η_мф = 0,95 · 0,94 · 0,80 · 0,98 = 0,70

Рисунок 2.3 – Схема привода

2. Визначаємо потужність, яку споживає двигун:

кВт

За таблицею Додаток В з урахуванням частоти обертання n_д =3000 об/хв обираємо двигун з номінальною потужністю N ≥ N_д: 4А16082 з параметрами: N = 15,0 кВт; ККД = 88,0%.

2. Визначаємо кутові швидкості і моменти на валах привода.

Кутова швидкість 1-го валу (вала двигуна):

рад/с

Оскільки для клинопасової і фрикційної передачі: , а для зубчастих и черв’ячних передач: , то кутова швидкість 2-го і наступних валів: рад/с.

Таким чином, розрахункове значення n^р _p.o:

об/хв.

Відхилення від заданого значення:

Так як відхилення від заданого значення n_p.o більше допустимого 4%, необхідно змінити розбивку по ступеням.

Приймаемо i_р.к = 5; i_ф.п = 5,0, U_б = 3,15; U_т = 3,15, тоді

ω₁ = 314 рад/с; ω₂ = ω₁ = 314 рад/с; ω₃ = 62,8 рад/с; ω₄ = 19,94 рад/с;

ω₅ = 6,33 рад/с; ω₆ = 1,27; n_p.o = 12,09 об/хв.; ∆n_p.o = 3,39%

2. Визначення обертальних моментів на валах.

Обертальний момент 1-го вала (вала двигуна):

Нм.

Обертальний момент 2-го і наступних валів:

Т₂ = Т₁ · η_мф = 37,3 · 0,98 = 36,55 Нм;

Т₃ = Т₂ · і_р.к. · η_р.к. = 36,55 · 5,0 · 0,95 = 173,63 Нм;

Т₄ = Т₃ · U_б · η_1ред = 173,63 · 3,15 · 0,96 = 525,05 Нм;

Т₅ = Т₄ · U_Т · η_2ред = 525,05 · 3,15 · 0,98 = 1620,84 Нм;

Т₆ = Т₅ · і_ф.п. · η_ф.п. = 1620,84 · 5,0 · 0,8 = 6483,35 Нм;

Таблиця 2.2 – результати розрахунків.

№ вала	ω, рад/с	Т, Н·м
1	314	37,3
2	314	36,6
3	62,8	173,63
4	19,94	525,05
5	6,33	1620,8
6	1,27	6483,4

Додаток А

Умовні позначення елементів кінематики на схемах

Додаток Б

Номінальні передаточні співвідношення редукторів і передаточні числа їх ступенів.

Додаток В

Електродвигуни серії 4А закриті обдуваємі