3814
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»
ДЕТАЛИ МАШИН
методические указания к практическим занятиям для студентов по направлению подготовки
15.03.02 - Технологические машины и оборудование (уровень бакалавриата)
ВОРОНЕЖ 2016
2
УДК 621.81+621.86
Детали машин [Текст]: методические указания к практическим занятиям для студентов по направлению подготовки 15.03.02 - Технологические машины и оборудование (уровень бакалавриата)/ В. В. Ткачев, Р. Г. Боровиков, П. Н. Щеблыкин; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2016. – 27 с.
Печатается по решению учебно-методической комиссии по направлению подготовки «Технологические машины и оборудование» ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» (протокол № 4 от 3 июня 2016 г.)
Рецензент: заведующий кафедрой эксплуатации машинно-тракторного парка ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I», д-р техн. наук, Е.В. Пухов
Виталий Викторович Ткачев Роман Геннадьевич Боровиков Павел Николаевич Щеблыкин
ДЕТАЛИ МАШИН
методические указания к практическим занятиям для студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавра
15.03.02 - «Технологические машины и оборудование»
3
Введение
Целью практических занятий по дисциплине «Детали машин» является закрепление полученных теоретических знаний и применение их при проведении конкретных расчетов передач и узлов общего назначения.
Расчет необходимо производить с соблюдением следующей методики:
-внимательно прочитать условие задания;
-определиться с тем, какие исходные величины или параметры даны, что они собой представляют;
-выяснить какие параметры или величины требуется рассчитать, а какие выбрать из справочных материалов;
-понять, какие дополнительные исходные данные можно получить из справочных материалов;
-большое внимание обращать на единицы измерения всех величин, фигурирующих в задаче или задании;
-понять алгоритм решения данной задачи (при необходимости построить схему или проанализировать формулы, используемые при решении);
Темы занятий предполагают выполнение заданий, согласно варианту, назначаемого преподавателем индивидуально каждому студенту.
Отчет по каждой теме оформляется на одной стороне белой нелинованной бумаги формата А4 в один столбец с полями: левое – 30, верхнее, нижнее – 20, правое – 10 мм. Страницы должны быть пронумерованы сквозной нумерацией арабскими цифрами и сшиты. Первой страницей считается титульный лист, причем номер страницы на нем не ставятся. Номера страниц должны быть проставлены по центру нижней части листа без точки.
При написании формул в отчете их необходимо размещать по центру строки, причем выше и ниже каждой формулы должно быть оставлено по одной свободной строчке. При этом необходимо вначале представить общий вид формулы, затем провести расшифровку входящих в нее элементов с указанием их количественных данных и только после этого приводить непосредственный ее расчет. Формулы должны иметь сквозную нумерацию, проставленную в круглых скобках в крайнем положении строки справа.
При необходимости получения дополнительных сведений или значений каких-либо величин студент может использовать литературные источники, указанные в библиографическом списке.
4
Тема № 1. Расчет ременной передачи
Ременная передача состоит из ведущего и ведомого шкивов и охватывающего их бесконечного ремня. Передача движения осуществляется за счет сил трения, возникающих между ремнем и шкивами.
Задание 1. Определить частоту вращения ведущего n1, об/мин и ведомого n2, об/мин шкивов, зная их угловые скорости (табл. 1.1):
|
|
|
n |
30 1 |
, |
n |
30 2 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.1 |
||
Вариант |
1 |
2 |
3 |
|
4 |
|
5 |
|
6 |
|
7 |
8 |
|
9 |
10 |
ω 2, рад/с |
60 |
95 |
55 |
|
40 |
70 |
|
50 |
65 |
115 |
|
45 |
75 |
||
ω 1, рад/с |
130 |
140 |
120 |
155 |
170 |
160 |
185 |
175 |
|
110 |
190 |
||||
Р, кВт |
5,2 |
6,4 |
7,6 |
|
8,8 |
5,0 |
|
6,6 |
7,4 |
8,6 |
|
9,8 |
10,0 |
Задание 2. По заданным и рассчитанным значениям величин из предыдущего задания вычислить передаточное отношение ременной передачи:
i n1 n2
По передаваемой мощности Р (кВт) и частоте вращения ведущего шкива выбрать сечение ремня (рис. 1).
Рис. 1.Номограмма для выбора сечения клинового ремня
На номограмме сечения О и Е не приведены. Сечение О используют для передач мощностью до 2 кВт, сечение Е – свыше 200 кВт.
5
Из таблицы 1.2 выбрать технические данные ремня: lp, мм; W, мм; Т0, мм; А, см2; массу 1 м m, кг/м; Lp, мм (в интервале); L, мм; минимальный диаметр ведущего (меньшего) шкива dmin
Таблица 1.2
|
Обоз- |
|
|
Сечение ремня |
|
|
||
|
начение |
О |
А |
Б |
В |
Г |
Д |
Е |
|
W, мм |
10 |
13 |
17 |
22 |
32 |
38 |
50 |
|
Т0, мм |
6 |
8 |
10,5 |
13,5 |
19 |
23,5 |
30 |
|
lp |
8,5 |
11 |
14 |
19 |
27 |
32 |
42 |
|
Площадь |
|
|
|
|
|
|
|
|
сечения |
0,47 |
0,81 |
1,38 |
2,30 |
4,76 |
6,92 |
11,72 |
|
А, см2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Lp, мм |
400... |
500... |
800... |
1800... |
3150... |
4500... |
6300... |
|
|
2500 |
4000 |
6300 |
10000 |
14000 |
18000 |
18000 |
|
L = |
|
|
|
|
|
|
|
|
Lp –Lвн, |
25 |
33 |
40 |
59 |
76 |
95 |
120 |
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
dp, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
не менее |
63 |
90 |
125 |
200 |
315 |
500 |
800 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 3. Рассчитать скорость движения ремня V, м/с:
V d1 n1 , 60000
где d1 – диаметр ведущего шкива, мм.
Задание 4. Рассчитать диаметр ведомого шкива d2, мм, учитывая найденное в задании 2 передаточное отношение и величину выбранного диаметра ведущего шкива по табл. 1.2:
d2 d1 i
Задание 5. Найти по формуле расчетную длину ремня Lр, мм. Задаться межосевым расстоянием а, мм, учитывая следующие рекомендации:
i… |
1 |
2 |
|
|
3 |
|
|
4 |
|
5 |
6 |
а, мм… |
1,5 d2 |
1,2 d2 |
d2 |
0,95 d2 |
0,9 d2 |
0,85 d2 |
|||||
|
|
L |
|
2 a 0.5 d |
d |
|
|
d1 d22 |
|
|
|
|
|
p |
2 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
1 |
|
|
4a |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Принять длину ремня, согласно стандартного ряда: 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500, 2800, 3150, 3550, 4000, 4500, 5000, 6000 мм.
6
Задание 6. Определить расчетную мощность Рр, кВт, передаваемую одним ремнем. Значения необходимых величин выбрать из табл. 1.3.
P po ca cl ci , |
|
p |
cp |
|
где Р0 – номинальная мощность, передаваемая одним ремнем (определяется по выбранному сечению ремня и частоте вращения ведущего шкива), кВт;
Сα – коэффициент угла обхвата выбирается в зависимости от угла
обхвата ремнем ведущего шкива 1 180 57 d2 d1 ;
a
Ср – коэффициент режима нагрузки выбирается в зависимости от условий работы передачи;
Сі – коэффициент передаточного отношения;
СL – коэффициент длины ремня выбирается в зависимости от величины длины ремня.
Таблица 1.3
|
|
О |
1,3 |
|
1,33 |
1,35 |
1,37 |
|
1,38 |
1,4 |
1,5 |
1,5 |
1,55 |
1,6 |
|||||
Р0, |
|
А |
2,0 |
|
2,1 |
2,8 |
3,0 |
|
3,1 |
|
3,2 |
3,35 |
3,7 |
4,2 |
4,5 |
||||
кВт |
|
Б |
3,15 |
|
3,45 |
3,65 |
3,85 |
|
4,2 |
|
4,4 |
4,6 |
|
4,8 |
5,0 |
5,2 |
|||
|
|
В |
5,0 |
|
5,5 |
6,0 |
6,2 |
|
6,5 |
|
6,8 |
7,2 |
7,5 |
8,5 |
8,7 |
||||
|
|
Г |
18,0 |
|
20,0 |
22,5 |
24,5 |
|
26,5 |
- |
- |
|
- |
- |
- |
||||
n1, об/мин |
500 |
|
700 |
900 |
1000 |
|
1100 |
1300 |
1400 |
1500 |
1700 |
1900 |
|||||||
Ср |
|
1,1 |
|
1,1 |
1,2 |
1,2 |
|
1,3 |
|
1,3 |
1,4 |
1,4 |
1,5 |
1,5 |
|||||
Сα |
|
0,98 |
0,95 |
|
0,92 |
0,89 |
0,86 |
|
0,82 |
0,78 |
0,73 |
0,68 |
0,62 |
0,56 |
|||||
α1 , |
|
170 |
160 |
|
150 |
140 |
130 |
|
120 |
|
110 |
100 |
90 |
80 |
70 |
||||
град |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сі |
|
1,07 |
|
1,09 |
1,1 |
1,12 |
|
1,25 |
1,13 |
1,135 |
1,14 |
1,14 |
1,14 |
||||||
i |
|
1,2 |
|
1,4 |
1,6 |
1,8 |
|
2,0 |
|
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
3,0 |
|||||
|
|
О |
0,82 |
|
|
1,09 |
|
1,3 |
|
- |
|
|
- |
|
|
- |
|||
СL |
|
А |
0,88 |
|
|
1,45 |
|
1,13 |
|
1,18 |
|
|
- |
|
|
- |
|||
|
|
Б |
0,83 |
|
|
0,98 |
|
1,07 |
|
1,12 |
|
|
1,19 |
|
1,22 |
||||
|
|
В |
0,81 |
|
|
0,95 |
|
0,99 |
|
1,05 |
|
|
1,16 |
|
1,19 |
||||
|
|
Г |
0,78 |
|
|
0,90 |
|
0,94 |
|
0,99 |
|
|
1,12 |
|
1,13 |
||||
Lр, м |
1 |
|
|
|
2 |
|
|
3 |
|
4 |
|
|
5 |
|
|
6 |
Задание 7. Вычислить число ремней в клиноременной передаче z, используя значение мощности Р, кВт электродвигателя, от которого передается вращение, и выбрав величины: Р0, кВт - мощности, передаваемой одним ремнем; Сα – коэффициент угла обхвата; Ср - коэффициента режима нагрузки
(табл. 1.3).
7
Z |
P |
|
|
|
|
|
|
|
|
P C |
A |
C |
P |
|
|
O |
|
Полученное значение числа ремней округлить до целого числа.
Задание 8. Определить усилие F, Н, действующее на вал в передаче:
|
|
|
|
|
|
F 2 o |
z A sin |
1 |
|
, |
|
2 |
|||||
|
|
|
|
где δ0 = 1,8 МПа – напряжение для одного ремня; А – площадь поперечного сечения ремня, м2;
α1 - угол обхвата ремнем ведущего шкива, град.
При уменьшении скорости возрастают сечение ремня и габариты, поэтому при проектировании ременной передачи в механическом приводе нецелесообразно размещать ее после редуктора.
Тема № 2. Расчет цепной передачи
Цепная передача состоит из ведущей и ведомой звездочек и надетой на них бесконечной цепи. Передача движения осуществляется за счет зацепления зубьев звездочек с шарнирами цепи.
Задание 1. Определить частоты вращения ведущей n1, об/мин, и ведомой звездочек n2, об/мин, используя их угловые скорости из табл. 2.1.
|
|
|
n |
30 1 |
; |
n |
30 2 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.1 |
||
Вариант |
1 |
2 |
|
3 |
|
4 |
5 |
|
|
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|||
ω 2, рад/с |
40 |
50 |
|
30 |
|
42 |
70 |
|
35 |
28 |
50 |
40 |
30 |
||||
ω 1, рад/с |
101 |
96 |
|
105 |
|
99 |
114 |
|
108 |
115 |
127 |
132 |
136 |
||||
Р, кВт |
2,1 |
2,3 |
|
2,5 |
|
2,7 |
2,9 |
|
3,1 |
3,3 |
3,5 |
3,7 |
3,9 |
Задание 2. Определить передаточное отношение цепной передачи:
i n1 n2
Приняв минимально возможное значение числа зубьев ведущей звездочки z1, рассчитать число зубьев ведомой звездочки z2
|
|
|
Z1min 29 2 i |
|
|
|
i… |
1-2 |
2-3 |
3-4 |
4-5 |
5-6 |
более 6 |
Z1… |
30-27 |
27-25 |
25-23 |
23-21 |
21-17 |
17-15 |
Z2 Z1 i
8
Применение нечетных чисел зубьев звездочки, а числа звеньев цепи четным будет способствовать более равномерному износу цепи.
Задание 3. Определить вращающий момент на ведущей звездочке:
|
|
|
|
Ò1 |
9550 |
|
Ð |
. |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
n1 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Задание 4. Определить расчетное значение шага однорядной роликовой |
|||||||||||||||
цепи, мм: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Ðö 12,8 3 |
Ò1 |
|
|
, |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
Z1 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
По расчетному значению шага выбрать тип цепи и задаться ее парамет- |
|||||||||||||||
рами (таблица 2.2). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.2 |
|
Тип |
Шаг, |
ВВН, |
Диаметр |
h |
b |
|
|
|
b1 |
Проекц. |
Разруш. |
Масса |
||||
цепи |
р |
не |
валика, |
ролика, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
опорн. |
нагруз. |
1 м |
|
|
менее |
d |
d1 |
не более |
поверх, |
F, кН |
цепи, |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А, мм2 |
|
кг |
ПР |
8,00 |
3,0 |
2,31 |
5,00 |
7,5 |
12 |
|
|
7 |
– |
4,6 |
0,20 |
||||
ПР |
9,525 |
5,72 |
3,28 |
6,35 |
8,5 |
17 |
|
|
10 |
– |
9,1 |
0,45 |
||||
ПР |
|
|
|
|
|
21 |
|
|
|
|
18,2 |
0,75 |
||||
|
12,7 |
7,75 |
4,45 |
8,51 |
11,8 |
|
|
|
|
|
|
|
11 |
13,92 |
|
|
2ПР |
|
|
|
|
|
35 |
|
|
|
|
31,8 |
1,4 |
||||
ПРЛ |
15,875 |
9,65 |
5,08 |
10,16 |
14,8 |
24 |
|
|
13 |
– |
22,7 |
0,90 |
||||
ПР |
15,875 |
9,65 |
5,08 |
10,16 |
14,8 |
24 |
|
|
13 |
– |
22,7 |
1,0 |
||||
2ПР |
15,875 |
9,65 |
5,08 |
10,16 |
14,8 |
41 |
|
|
13 |
16,59 |
45,4 |
1,9 |
||||
ПРЛ |
|
|
|
|
|
33, |
|
|
17 |
– |
29,5 |
1,6 |
||||
ПР |
19,05 |
12,70 |
5,96 |
11,91 |
18,2 |
33, |
|
|
18 |
– |
31,8 |
1,9 |
||||
2ПР |
|
|
|
|
|
54 |
|
|
18 |
25,5 |
72,0 |
3,5 |
||||
ПРЛ |
|
|
|
|
|
39 |
|
|
|
– |
50 |
2,6 |
||||
ПР |
25,4 |
15,88 |
7,95 |
15,88 |
24,2 |
39 |
|
|
22 |
– |
60 |
2,6 |
||||
2ПР |
|
|
|
|
|
68 |
|
|
|
29,29 |
113,4 |
5,0 |
||||
ПРЛ |
|
|
|
|
|
46 |
|
|
|
|
70 |
3,8 |
||||
ПР |
31,75 |
19,05 |
9,55 |
19,05 |
30,2 |
46 |
|
|
24 |
– |
88,5 |
3,8 |
||||
2ПР |
|
|
|
|
|
82 |
|
|
|
35,76 |
17,7 |
7,3 |
||||
ПРЛ |
|
|
|
|
|
58 |
|
|
|
– |
100 |
5,5 |
||||
ПР |
38,1 |
25,4 |
11,12 |
22,23 |
36,2 |
58 |
|
|
30 |
– |
127 |
5,5 |
||||
2ПР |
|
|
|
|
|
104 |
|
|
|
45,44 |
254 |
11,0 |
||||
ПРЛ |
|
|
|
|
|
62 |
|
|
|
|
130 |
7,5 |
||||
ПР |
44,45 |
25,4 |
12,72 |
25,4 |
42,2 |
62 |
|
|
34 |
– |
172,4 |
7,5 |
||||
2ПР |
|
|
|
|
|
110 |
|
|
|
48,87 |
344 |
14,4 |
||||
ПРЛ |
|
|
|
|
|
72 |
|
|
|
|
160 |
9,7 |
||||
ПР |
50,8 |
31,75 |
14,29 |
28,28 |
48,3 |
72 |
|
|
38 |
– |
226,8 |
9,7 |
||||
2ПР |
|
|
|
|
|
130 |
|
|
|
58,55 |
453 |
19,1 |
||||
ПР |
63,5 |
38,1 |
19,84 |
39,68 |
60,4 |
89 |
|
|
48 |
– |
353,8 |
16,0 |
Примечания: Примеры условных обозначений: цепи роликовой однорядной, нормальной серии, шага 19,05 мм с разрушающей нагрузкой 31,8 кН: Цепь ПР – 19,05 – 31,8 ГОСТ 13568-75; цепи роликовой двухрядной нормальной серии шага 25,4 мм с разрушающей нагрузкой 113,4 кН: Цепь 2ПР-25,4-113,4 ГОСТ 13568-75.
9
Задание 5. Рассчитать среднюю скорость цепи V, м/с:
V z pö n
60000
Задание 6. Определить расчетную мощность Рр, кВт для проектируемой цепной передачи по формуле:
PP P Ký KZ Kn PP
где Р – передаваемая мощность цепи, кВт (см. таблицу 2.1);
Кэ = КДКаКнКрегКсКреж – коэффициент эксплуатации; Кz = z01/z1 – коэффициент числа зубьев;
Кn = n01/n1 – коэффициент частоты вращения; [Рр] – допускаемая мощность из табл. 2.2, кВт.
z01 = 25 – стандартное значение числа зубьев меньшей звездочки; z1 – число зубьев ведущей звездочки;
n01 – ближайшая к расчетной частота вращения ведущей звездочки из ряда: 50, 200, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1600 об/мин.;
n1 – частота вращения ведущей звездочки, об/мин.;
КД – коэффициент динамической нагрузки из табл. 2.3; Ка – коэффициент межосевого расстояния или длины цепи
из табл. 3; Кн – коэффициент наклона передачи к горизонту из табл. 2.3;
Крег – коэффициент способа регулировки натяжения цепи из табл. 2.3;
Кс – коэффициент смазки и загрязнения передачи из табл.2.3; Креж – коэффициент режима или продолжительности работы пере-
дачи в течение суток из табл. 2.3.
|
|
Таблица 2.3 |
Условия работы |
Значения |
|
|
Коэффициентов |
|
Нагрузка равномерная |
КД ≈ 1 |
|
Нагрузка переменная |
КД ≈ 1,2-1,5 |
|
а = (30-50)рц |
Ка = 1 |
|
а ≤ 25рц |
Ка |
= 1,25 |
а ≥ (60-80)рц |
Ка |
= 0,8 |
Линия центров звездочек наклонена к горизонту: |
|
|
до 60° |
Кн ≈ 1 |
|
больше 60° |
Кн |
≈ 1,25 |
Положение оси регулируется: |
|
|
10
одной из звездочек |
Крег = 1 |
|
нажимными роликами |
Крег = 1,1 |
|
не регулируется |
Крег = 1,25 |
|
Производство: |
Смазка: |
|
без пыли |
I – хорошая |
Кс ≈ 0,8 |
|
II – удовлетворительная |
Кс ≈ 1 |
запыленное |
II – удовлетворительная |
Кс ≈ 1,3 |
Односменное производство |
Креж = 1 |
|
Двухсменное производство |
Креж = 1,25 |
|
Трехсменное производство |
Креж = 1,45 |
Задание 7. Найти длину цепи L, мм, которая представляет собой произведение длины цепи, выраженной в шагах или числом звеньев цепи Lр, и шага цепи рц, мм:
|
2 a |
|
z z |
2 |
z |
2 |
z |
2 |
|
pö |
|
|
|
L LP pö |
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
pö |
||
p |
2 |
|
2 |
a |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ö |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 8. Рассчитать уточненное межосевое расстояние передачи:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z1 z2 |
|
L |
|
z1 z2 |
|
2 |
|
|
z2 |
z1 |
|
2 |
|||
a 0.25 p |
L |
|
|
|
|
8 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
ö |
|
P |
2 |
|
|
P |
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для обеспечения провисания цепи уменьшить значение межосевого расстояния на величину: ∆а = 0,003а.
Задание 9. Вычислить делительные диаметры ведущей звездочки d1, мм, и ведомой звездочки d2, мм, по формулам:
d1 |
|
Pö |
|
, d1 |
|
Pö |
|
||
sin |
1800 |
|
sin |
1800 |
|
||||
|
|
z1 |
|
|
|
z2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 10. Вычислить наружные диаметры ведущей и ведомой звездочек соответственно по формулам::
de1 pö (ctg (180) 0.6)
Z1
de2 pö (ctg (180) 0.6) .
Z2
Задание 11. Определить окружное усилие Ft, Н по формуле:
F 1000 PP .
t V