3855
.pdf21
|
|
V |
d1 n1 |
, |
|
|
|
60000 |
|
||
где d1 – диаметр малого шкива, м (из табл. 4.2). |
|||||
|
|
|
|
|
Таблица 4.3 |
|
|
|
|
||
Сечение |
|
Скорость ремня, м/с |
|||
ремня |
До 5 м/с |
|
5 – 10 м/с |
|
Свыше 10 м/с |
О |
* |
|
* |
|
* |
А |
* |
|
* |
|
* |
Б |
* |
|
* |
|
* |
В |
- |
|
* |
|
* |
Г |
- |
|
* |
|
* |
Задание 5. Рассчитать диаметр ведомого шкива d2, мм, учитывая найденное в задании 3 передаточное число и величину выбранного диаметра ведущего шкива по табл. 4.2:
d2 d1 i
Задание 6. 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 |
|
|
2a |
d d |
2 |
|
|
d |
2 |
d |
2 |
L |
|
1 |
|
|
1 |
|
||||
p |
2 |
|
|
|
|
4a |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Принять длину ремня, согласно стандартному ряду: 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.
Задание 7. Определить расчетную мощность Рр, кВт, передаваемую одним ремнем. Значения необходимых величин выбрать из табл. 4.4.
Pp P0 C CL Ci , Cp
где Р0 – номинальная мощность, передаваемая одним ремнем, кВт;
22
Сα – коэффициент угла обхвата выбирается в зависимости от угла обхвата ремнем малого шкива, который определяется по формуле:
|
|
|
|
|
|
|
180o |
57 d2 d1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
a |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ср – коэффициент режима нагрузки выбирается в зависимости от |
|||||||||||||||||||
условий работы передачи; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Сі |
– коэффициент передаточного отношения выбирается в |
||||||||||||||||||
зависимости от величины передаточного числа; |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
СL – коэффициент длины ремня выбирается в зависимости от |
|||||||||||||||||||
величины длины ремня. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
О, А, Б, В, Г – сечения ремня. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.4 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
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, мин-1 |
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 8. Вычислить число ремней в комплекте клиноременной передачи z, используя значение мощности Р, кВт электродвигателя (табл. 4.5), от которого передается вращение, и выбрав величины: Р0, кВт – мощности, передаваемой одним ремнем; Сα – коэффициента угла обхвата; Ср
– коэффициента режима нагрузки из табл. 1.4.
23
|
|
z |
|
P |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
P C |
C |
p |
|
|
|
|||||
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
n1, мин-1 |
900 |
|
1100 |
|
|
1300 |
1500 |
1700 |
1900 |
|||
Р, кВт |
6,8 |
|
7,6 |
|
|
8,2 |
|
8,5 |
9,2 |
9,5 |
Полученное значение числа ремней округлить до целого числа.
Задание 9. Определить усилие F, Н , действующее на вал от z клиновых ремней:
F 2 0 z A sin 21 ,
где δ0 = 1,8 МПа – напряжение для одного ремня; А – площадь поперечного сечения ремня, м2 (из табл. 4.2); α1 – угол обхвата ремнем малого шкива, град.
При уменьшении скорости возрастают сечение ремня и габариты, поэтому при проектировании ременной передачи в механическом приводе нецелесообразно размещать ее после редуктора.
Тема № 5. Проектирование и расчет цепной передачи
[1 Осн., 2 Осн., 1 Доп., 2 Доп.].
Цепные передачи, а именно роликовые, втулочные и зубчатые, применяют в приводах транспортеров и конвейеров, сельскохозяйственных и мелиоративных машинах и пр.
Цепные передачи стандартизованы. В связи с этим проектирование цепной передачи подразумевает расчет основных параметров с целью подбора необходимой цепи, для которой разрабатываются соответствующие звездочки.
Задание 1. Дать определение терминам и понятиям:
а) цепная передача –_______;
б) шаг цепи – _____________ ; в) шарнир – _______________.
24
Задание 2. Определить частоту вращения меньшей звездочки n1, мин-1, и большей звездочки n2, мин-1, используя их угловые скорости из табл. 5.1.
|
n1 |
|
30 1 |
; |
n2 |
|
30 2 |
. |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5.1 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Вариант |
1 |
|
2 |
|
3 |
|
4 |
5 |
|
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
ω2, рад/с |
44 |
|
55 |
|
33 |
|
45 |
71 |
|
37 |
38 |
52 |
40 |
30 |
||
ω1, рад/с |
105 |
|
95 |
|
100 |
|
110 |
104 |
|
112 |
116 |
125 |
130 |
135 |
||
Р, кВт |
2,2 |
|
3,0 |
|
4,1 |
|
2,2 |
3,2 |
|
4,1 |
2,2 |
3,0 |
4,1 |
3,2 |
Задание 3. Приняв минимально возможное значение числа меньшей звездочки z1, рассчитать число зубьев большей звездочки, предварительно вычислив передаточное число і, зная частоту вращения звездочек.
z1min 29 2i
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
Задание 4. Выбрать тип цепи и задаться ее параметрами (табл. 5.2): рц, мм – шаг цепи; d, мм – диаметр валика; В, мм – длина втулки; [Рр], кВт – допускаемая мощность; [u], 1/сек – допускаемое число ударов цепи.
Таблица 5.2
|
Допус- |
|
|
|
|
[Рр], кВт, |
|
||
Приводные |
каемое |
|
|
|
|
при n1, мин-1 |
|
||
роликовые цепи типа |
число |
рц, мм |
d, |
В, |
|
|
|
|
|
ПР из ГОСТ 13568- |
ударов |
|
мм |
мм |
800 |
1000 |
1200 |
|
1600 |
75 |
[u], |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1/сек |
|
|
|
|
|
|
|
|
ПР-12,7 – 9000 – 2 |
60 |
12,7 |
3,66 |
5,80 |
2,06 |
2,42 |
2,72 |
|
3,20 |
ПР-12,7 – 18000 – 1 |
60 |
12,7 |
4,45 |
8,90 |
3,86 |
4,52 |
5,06 |
|
5,95 |
ПР-15,875 – 23000 –1 |
50 |
15,875 |
5,08 |
10,11 |
6,26 |
7,34 |
8,22 |
|
9,65 |
ПР-19,05 – 32000 |
35 |
19,05 |
5,96 |
17,75 |
13,5 |
15,3 |
16,9 |
|
19,3 |
ПР-25,4 – 56700 |
30 |
25,4 |
7,95 |
22,61 |
30,7 |
34,7 |
38,3 |
|
43,8 |
25
Задание 5. Рассчитать среднюю скорость движения цепи V, м/с:
V z1 pц n1 z2 pц n2
60000 60000
Задание 6. Определить расчетную мощность Рр, кВт для проектируемой цепной передачи по формуле:
Pp P Kэ Kz Kn Pp ,
где Р – заданная мощность цепи в условиях работы, кВт;
Kэ K Д Kа Kн K рег Kс K реж – коэффициент эксплуатации;
K |
|
|
|
z01 |
|
|
|
z |
|
|
– коэффициент числа зубьев; |
||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
z1 |
||
K |
|
n01 |
|||||
|
|
n |
|
|
|
|
– коэффициент частоты вращения; |
|
|
|
|
|
n1 |
[Рр] – допускаемая мощность из табл. 5.2, кВт.
z01 = 25 – стандартное значение числа зубьев меньшей звездочки; z1 – число зубьев меньшей звездочки;
n01 – ближайшая к расчетной частота вращения меньшей звездочки из ряда: 50, 200, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1600 мин-1;
n1 – частота вращения меньшей звездочки, мин-1;
КД – коэффициент динамической нагрузки из табл. 5.3; Ка – коэффициент межосевого расстояния или длины цепи
из табл. 3; Кн – коэффициент наклона передачи к горизонту из табл. 5.3;
Крег – коэффициент способа регулировки натяжения цепи из табл. 5.3;
Кс – коэффициент смазки и загрязнения передачи из табл. 5.3; Креж – коэффициент режима или продолжительности работы
передачи в течение суток из табл. 5.3.
|
26 |
|
|
|
|
|
Таблица 5.3 |
|
|
|
|
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: |
|
||
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:
|
|
|
|
|
|
|
2a |
|
z z |
2 |
|
z |
2 |
z |
2 |
|
pц |
|
|
|
|
|||||||||
|
L Lp |
pц |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
pц |
|
|
|
|||||||
|
p |
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
a |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Задание 8. Рассчитать уточненное межосевое расстояние цепной |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
передачи: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z1 z2 |
|
|
L |
|
|
|
z1 z2 |
|
|
2 |
|
|
z2 z1 |
|
2 |
||||||||||
|
a 0, 25 p L |
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
||||||||||||||||||
|
p |
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
ц |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для обеспечения провисания цепи уменьшить значение межосевого расстояния на величину: ∆а = 0,003а.
27
Задание 9. Вычислить делительные диаметры ведущей звездочки d1, мм, и ведомой звездочки d2, мм, по формулам:
d1 |
pц |
|
d2 |
pц |
|
|||||||
sin |
180 ; |
sin |
180 . |
|||||||||
|
|
|||||||||||
|
|
z1 |
|
|
|
z2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Задание 10. Вычислить наружные диаметры звездочек:
|
|
|
180 |
|
|
|
|
|
|
180 |
|
|
||
de1 |
pц |
ctg |
0, 6 |
|
|
de2 |
pц |
ctg |
0, 6 |
. |
||||
|
z1 |
, |
|
z2 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 11. Проверка цепи по числу ударов в секунду u, 1/сек, которое для обеспечения долговечности цепи не должно превышать допускаемого [u], 1/сек (из табл. 5.2):
u4z1n1 u
60Lp
Задание 12. Определить окружное усилие F, Н по формуле:
F |
1000Pp |
|
|
V |
. |
||
|
|||
|
|
Нерационально применять цепные передачи при резких колебаниях нагрузки, так как при этом остаточные деформации цепи (увеличение ее шага по сравнению с шагом зубьев звездочек) и значительный износ шарниров возникают уже при кратковременной ее эксплуатации.
Тема № 6. Проектирование и расчет валов [1 Осн., 2 Осн., 1 Доп.].
Проектирование валов заключается в разработке последовательности расположения его основных участков с определением в дальнейшем конкретных размеров. Валы имеют форму тел вращения. Основными участками вала являются:
–концевой консольный участок (отсутствует у промежуточных валов);
–участок под уплотнения (отсутствует у промежуточных валов);
–две посадочные поверхности под подшипники;
28
–посадочную поверхность под ступицу колеса;
–буртик под колесо.
Переходные участки валов образуются между двумя ступенями разных диаметров. Чаще всего используют два типа переходных участков:
–с канавкой для выхода обрабатывающего инструмента;
–с галтелью постоянного радиуса.
Расчет валов проводят в два этапа: первый этап – приближенный расчет вала, который выполняют для предварительного выбора диаметров вала в местах посадки полумуфт, подшипников, зубчатых колес и т. п.; второй этап – уточненный расчет, выполняемый на основе окончательно разработанной конструкции проектируемого объекта, с целью определения действительного коэффициента запаса прочности для опасного сечения вала.
Приближенный расчет вала
Задание 1. Выписать исходные данные для расчета быстроходного вала редуктора из табл. 6.1 согласно варианта: n1, мин-1 – частота вращения шестерни; m, мм – модуль зацепления; z1 – число зубьев шестерни; Р, кВт – мощность на валу; α = 20° – стандартный угол зацепления; β, град – угол наклона зуба шестерни; l1, l2, l3, мм – длины участков между центрами деталей на валу; Qр, Н – сила, действующая на валу от ременной передачи; Qц, Н – сила, действующая на валу от цепной передачи.
Таблица 6.1
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
n1, мин-1 |
305 |
325 |
345 |
365 |
315 |
335 |
355 |
375 |
385 |
395 |
m, мм |
2,25 |
3,5 |
3,15 |
2,25 |
3,5 |
3,15 |
2,25 |
3,5 |
3,15 |
2,25 |
z1 |
24 |
26 |
28 |
30 |
24 |
26 |
28 |
30 |
32 |
26 |
Р, кВт |
2,8 |
3,2 |
4,0 |
3,6 |
4,2 |
2,8 |
3,8 |
3,6 |
4,0 |
4,2 |
β, град |
10,3 |
12,7 |
10,3 |
12,7 |
10,3 |
12,7 |
10,3 |
12,7 |
10,3 |
12,7 |
l1, мм |
35 |
50 |
55 |
40 |
60 |
50 |
30 |
55 |
35 |
40 |
l2, мм |
55 |
65 |
50 |
55 |
65 |
50 |
55 |
65 |
50 |
55 |
l3, мм |
75 |
70 |
80 |
70 |
75 |
70 |
80 |
70 |
75 |
70 |
Qр, Н |
+ |
- |
+ |
- |
+ |
- |
+ |
- |
+ |
- |
Qц, Н |
- |
+ |
- |
+ |
- |
+ |
- |
+ |
- |
+ |
Задание 2. Вычислить значения сил, действующих от ременной или цепной передач на валу (расчет проводить по значениям, данным и полученным в темах 4 и 5).
1. Величина суммарного усилия Qр, Н, от клиноременной передачи при угле обхвата малого шкива α ≥ 150° определяется:
29
Qр 2F0 sin 2 ,
где F0 0 A – усилие предварительного натяжения ремней, Н;
σ0 = 1,8 МПа – напряжение от предварительного натяжения
ремней;
A z A1 – суммарная площадь поперечных сечений ремней, м2;
z – число ремней клиноременной передачи;
А1 – площадь поперечного сечения одного ремня, м2; α – угол обхвата малого шкива, град.
Направление суммарного усилия можно принимать по линии, соединяющей центры шкивов.
2. Величина суммарного усилия Qц, Н, от цепной передачи:
Qц F aqKн ,
где F – окружное усилие, Н;
а – межосевое расстояние цепной передачи, м; q – вес 1 м цепи, кг;
Кн – коэффициент наклона передачи к горизонту.
Направление суммарного усилия можно принимать по линии, соединяющей центры звездочек.
Задание 3. Определить величину вращающего момента Т1 на валу и силы, действующие в косозубом зацеплении, по формулам:
T |
9550P |
|
|
|
|
|
|
|
– 1 |
n |
, Нм; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– окружная сила на шестерне – Ft1 |
|
2000T1 |
|
|||||
|
|
d1 |
|
, Н; |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– радиальная сила на шестерне – Fr1 |
|
Ft1 tg |
|
|||||
cos |
|
, Н; |
||||||
|
|
|
|
|
|
– осевая сила на шестерне – Fa1 Ft1 tg , Н.
Задание 4. Рассчитать реакции опор R, Н, (подшипников качения) в горизонтальной плоскости и вертикальной плоскости с учетом действующих
30
в этих плоскостях сил согласно представленной ниже схеме проектируемого вала:
Задание 5. Вычислить изгибающие моменты в горизонтальной и вертикальной плоскостях на выбранных отрезках:
M R x ,
где х = [0, l] м.
Построить эпюры изгибающих моментов и эпюру вращающего момента.
Задание 6. Определить суммарные реакции опор RΣ, Н:
R A RAx2 RAy2 ,
R B RBx2 RBy2 ,
где RАх и RАy – реакции подшипника А в горизонтальной и вертикальной плоскостях, Н;
RВх и RВy – реакция подшипника В в горизонтальной и вертикальной плоскостях, Н.
Задание 7. Рассчитать суммарный изгибающий момент Мизг, Нм: