Курсовая работа / РПЗ / РПЗ Механика
.pdf
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Национальный исследовательский университет «МЭИ» ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ»
Кафедра инновационных технологий наукоемких отраслей
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА»
по теме: «Привод цепного толкателя сушильной печи»
Выполнил:
студент группы ТФ-12-20 Долгов Руслан Николаевич
Проверил:
Старший преподаватель кафедры ИТНО Писарев Дмитрий Сергеевич
«___» __________________ 20___ г.
Москва 2023
Содержание |
|
Задание............................................................................................................................................ |
3 |
Кинематический и силовой расчёт схемы привода.................................................................... |
4 |
Конструирование зубчатой передачи .......................................................................................... |
5 |
Проектирование быстроходного вала ......................................................................................... |
7 |
Проектирование тихоходного вала.............................................................................................. |
9 |
Расчет валов на усталостную выносливость............................................................................ |
11 |
Расчет подшипников качения .................................................................................................... |
12 |
Расчет корпусных элементов...................................................................................................... |
13 |
Техническое задание:
3
Техническая характеристика
№ п\п |
Наименование, размерность |
Вариант |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
Мощность на цепном толкателе, Pт, кВт |
1.1 |
2 |
Частота вращения вала звездочек толкателя nт, |
157 |
|
об/мин |
|
3 |
Срок службы привода h, час |
11500 |
Кинематический и силовой расчёт схемы привода
1)Выберем мощность ЭД:
КПД ЭД(с учетом потерь в муфтах): 1 = 0.972 1 = 0.985 КПД заданной передачи: 2 = 0.97 2 = 0.99 КПД цилиндрической передачи: 3 = 0.97 3 = 0.99
КПД цилиндрической передачи: 4 = 0.97 4 = 0.99 КПД цепной передачи: 5 = 0.96 5 = 0.98 КПД системы:
сис = 1 ∙ 2 ∙ 3 ∙ 4 ∙ 5 = 0.972 ∙ 0.97 ∙ 0.97 ∙ 0.97 ∙ 0.96 =
0.852
сис = 1 ∙ 2 ∙ 3 ∙ 4 ∙ 5 = 0.985 ∙ 0.99 ∙ 0.99 ∙ 0.99 ∙ 0.98 =
0.937
Рэд = Pт/ сис = 1.1/0.852 = 1.291 кВт
По таблице возьмем двигатель: Рэд = 1.5 кВт
2)Выберем частоту вращения ЭД:
Возьмем двигатель с частотой вращения: эд = 2850 об/мин
Пусть передаточное число цилиндрических передач: 3 = 4 = 2 Пусть передаточное число заданной передачи: 2 = 3
Передаточное число цепной передачи: 5 = эд/( в ∙ 2 ∙ 3 ∙ 4) = 2850/(157 ∙ 3 ∙ 2 ∙ 2) = 1.51
Выбираем двигатель: 80А2/2850
3)Силовой и кинематический расчет привода: Рассмотрим ЭД:
1 = 0.973 1 = 1 эд = 2850 об/мин 1 = Рэд ∙ 1 = 1.458 кВт
1 = 9.55 ∙ 106 ∙ Рэд = 5026.32 Н ∙ мм
эд
Рассмотрим заданную передачу:
эд
2 = 0.97 2 = 3 2 = 2 = 950 об/мин 2 = 1 ∙ 2 = 1.414 кВт
2 = 9.55 ∙ 106 ∙ 2 = 14626.6 Н ∙ мм
2
Рассмотрим цилиндрическую передачу:
23 = 0.97 3 = 2 2 = 3 = 475 об/мин 3 = 2 ∙ 3 = 1.372 кВт
3 = 9.55 ∙ 106 ∙ 3 = 28375.6 Н ∙ мм
3
4
Рассмотрим цилиндрическую передачу:
34 = 0.97 4 = 2 4 = 4 = 237.5 об/мин 4 = 3 ∙ 4 = 1.330 кВт
3 = 9.55 ∙ 106 ∙ 4 = 55048.7 Н ∙ мм
4
Рассмотрим цилиндрическую передачу:
45 = 0.96 5 = 1.51 5 = 5 = 157 об/мин 5 = 4 ∙ 5 = 1.297 кВк
5 = 9.55 ∙ 106 ∙ 5 = 79798.6 Н ∙ мм
5
Конструирование передачи
|
|
Шестерня |
|
|
|
|
|
|
|
Колесо |
||||||||
|
|
|
||||||||||||||||
Сталь 50. Нормализация до 100мм |
|
Сталь 40. Нормализация до 100мм |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
HB 180...228 |
|
|
|
|
|
HB 152...207 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
= 10 ∙ 107 |
|
|
|
|
|
= 1 ∙ 107 |
||||||||||
|
|
01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
01 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
= 4 ∙ 106 |
|
|
|
|
|
= 4 ∙ 106 |
||||||||||
|
|
01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
01 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
= 435 Н/мм2 |
|
|
|
|
|
|
= 390 Н/мм2 |
||||||||
|
|
01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
= 210 Н/мм2 |
|
|
|
|
|
|
= 185 Н/мм2 |
||||||||
|
|
01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
= 60 ∙ ∙ |
2 |
= 1.97 ∙ 109 |
|
|
|
|
|
= 60 ∙ ∙ |
2 |
= 6.55 ∙ 108 |
||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
= 60 ∙ ∙ |
|
= 1.97 ∙ 109 |
|
|
|
|
|
= 60 ∙ ∙ |
|
= 6.55 ∙ 108 |
||||||
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
= 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
= 1 |
|||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
= 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
= 1 |
|||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
= |
∙ |
|
= 435 Н/мм2 |
|
|
|
|
= |
∙ |
|
= 390 Н/мм2 |
||||||
1 |
|
1 |
01 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
01 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
= |
∙ |
|
= 210 Н/мм2 |
|
|
|
|
= |
∙ |
|
= 185 Н/мм2 |
||||||
1 |
|
1 |
01 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
01 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
[ ] |
|
= min ( |
, |
|
) = 390 Н/мм2 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Определение геометрических параметров передачи Коэффициент, учитывающий механические свойства материалов колес: = 49.5
Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца: = 1.03
Коэффициент относительной ширины колеса: = 0.4
|
= |
|
∙ |
1 + 3 |
= 0.8 |
|
|
||||
|
|
2 |
|
||
|
|
|
|
||
Ориентировочное значение межосевого расстояния из условия контактной выносливости
активных поверхностей зубьев: = ∙ ( 2 + 1) ∙ √3 КН ∙1 2 = 60.384 мм
∙ ∙[ ]
Принятое значение, стандартное по ГОСТ-2185-66: = 63 мм
5
Принятое значение нормального модуля по ГОСТ-14186-69: = 1.25 мм
Значения рабочей ширины венца: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
Шестерня |
|
|
|
|
|
|
|
|
Колесо |
|||||
Расчетное: |
|
|
= 1.1 ∙ = 27.72 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
∙ |
= 25.2 мм |
|||||
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||||||
Принятое: |
|
1 = 28 мм |
|
|
|
|
|
|
|
2 = 26 мм |
|
|
|||||||
Значение угла наклона зуба: = 0° |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Шестерня |
|
|
|
|
|
|
Колесо |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 = 27 |
|
|
|
|
|
|
2 = 80 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
= |
∙ 1 |
= 33.75 мм |
|
|
|
= |
∙ 2 |
= 100 мм |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
1 |
|
|
cos |
|
|
|
|
|
cos |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
1 = 1 + 2 = 36.25 мм |
2 = 2 + 2 = 102.5мм |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
= − 2.5 = 30.625 мм |
|
= |
2 |
− 2.5 = 96.875 мм |
|
|
||||||||||||
|
1 |
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Проверка : |
|
1+ 2 |
= 63 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Окружная скорость колес: = ∙1∙1 = 5.03 м/с
60000
Степень точности по ГОСТ 1643-72: 8
Проверочный расчет на контактную выносливость активных поверхностей зубьев колес:
Коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей: н = 1.76
Коэффициент, учитывающий механические свойства метариалов колес: м = 274
Коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий: = 0.88
|
= 1.88 − 3.2 ( |
1 |
+ |
1 |
) cos = 1.72 |
|
|
||||
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|||
|
= 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями: Н = 1.09
Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца: Н = 1.03
Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении: Н = 1.20
Удельная расчетная окружная сила: = 2∙1∙ ∙ ∙Н = 15.43 Н/мм
1∙ 2
Расчетное напряжение: Нр = н ∙ м ∙ ∙ √ (2+1) = 331.89 Н/мм2
1∙2
Расчет сошелся
6
Проверочный расчет выносливость при изгибе зубьев колес:
|
Шестерня |
Колесо |
|||
Коэффициент формы зуба: |
|
= 3.84 |
|
= 3.61 |
|
|
1 |
|
2 |
|
|
Эквивалентное число зубьев: |
|
= = 27 |
|
= = 80 |
|
|
1 |
1 |
2 |
|
2 |
Коэффициент учета наклона зуба: |
= 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями: |
|
= 0.91 |
|||
|
|
|
|
|
|
Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца: = 1.05 |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении: = 1.48 |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Удельная расчетная окружная сила: |
= |
2∙1∙ ∙ ∙ |
= 16.2Н/мм |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1∙ 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Расчетное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∙ |
∙ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∙ |
∙ |
|
|
напряжение изгиба: |
= |
1 |
|
|
= 49.77 Н/мм2 |
|
|
= |
2 |
|
|
= 46.79 Н/мм2 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2∙2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Силы, действующие в зацеплении колёс: = |
= 292.5 Н |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∙tan |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
= 106.46 Н |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
= ∙ tan =0 Н |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Расчет быстроходного (ведущего) вала:
Определим диаметр выходного конца: вых = |
3√ |
16∙2 |
= 13.46 мм |
|
∙[ ] |
||||
|
|
|
кр |
|
По ГОСТу 6636-69: |
Длина вала: |
|
|
|
вых = 14 мм |
1 = 1.5 вых = 24.5 мм |
|||
Диаметр вала под уплотнение:
1 = 1у1 = вых + 2 1 = 16 мм
Согласуем с ГОСТом 8752-79:
у1 = 16 мм 1 = 7 мм
Длина участка под уплотнение:
Зазор = 10 мм = 3
у1 = 1 + 1.5 + = 25 мм
7
Диаметр вала под подшипник качения: п1 = 16 мм
Определим длину участка под 1-ый подшипник: с =1.5 мм B=12 мм м = 10 мм
п11 = + + + м = 23.5 мм
Определим длину участка под 2-ой подшипник: п12 = + м = 12 мм
Определим диаметр вала под шестерней: к1 = 17 мм
Определим длину участка вала под шестерней: ст1 = 53 ∙ к1 = 29.5 мм
к1 = ст1 − 1.5 = 28 мм
Определим длину фаски на выходном конце вала: вых1 = 19 мм вых1 = 1 мм
Определим размеры шпоночного паза на выходном конце вала:
вых1 = 30 в = 8 мм 1в1 = 4 мм в1 = 1 − 7.5 = 16.5мм
Определим реакцию в опорах:
1 = 21 мм 2 |
= 30.5 мм 3 = 66.5 мм |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
∙ ( |
+ |
) |
|
|
|
|
|
|
|
= 0 Н |
= |
|
1 |
2 |
|
|
= 1.089 ∙ 104 Н |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
1 |
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
∙ ( |
+ |
) |
|
|
|
|
|
|
|
= 0 Н |
= |
|
1 |
2 |
|
|
= 3.962 ∙ 103 Н |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
у1 |
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
= |
∙ ( |
|
+ ) = 245.47 Н ∙ м |
|
= |
∙ ( |
+ ) = 89.344 Н ∙ м |
||||||
1 |
2 |
1 |
|
2 |
|
|
|
|
у1 |
у1 |
1 |
2 |
||
Рис 1. Эпюры для быстроходного вала
8
Рис. 2. Эскиз быстроходного вала
Расчет тихоходного (ведомого) вала:
Определим диаметр выходного конца: вых = |
3√ |
16∙ 3 |
= 16.2 мм |
|
∙[ ] |
||||
|
|
|
кр |
|
По ГОСТу 6636-69: |
Длина вала: |
|
|
|
вых2 = 17 мм |
2 = 1.9 вых2 = 34мм |
|||
По ГОСТу 6636-69: 2=60 мм
Диаметр вала под уплотнение:
2 = 2 у2 = вых2 + 2 2 = 21 мм
Согласуем с ГОСТом 8752-79:
у2 = 21 мм 2 = 7 мм
Длина участка под уплотнение:
Зазор = 10 мм = 3 у2 = 2 + 1.5 + = 25 мм
Диаметр вала под подшипник качения: п2 = 50 мм
Определим длину участка под 1-ый подшипник: с =1 мм B=12 мм м = 10 мм
п21 = + + + м = 24 мм
Определим длину участка под 2-ой подшипник: п22 = + м = 12 мм
Определим диаметр вала под шестерней: к2 = 28 мм
Определим длину участка вала под шестерней: ст2 = 1.23 ∙ к2 = 27 мм
к2 = ст2 − 1 = 26 мм
Определим диаметр буртика для упора: бк2 = к2 + 2 2 = 32 мм
По ГОСТу 6639-69: бк2 = 32 мм
Длина буртика для упора: бк2 = 7 мм
Определим длину фаски на выходном конце вала: вых2 = 17 мм вых2 = 1 мм
9
Определим размеры шпоночного паза на выходном конце вала:
вых2 = 17 мм в2 = 5 мм 1в2 = 3 мм в2 = 2 − 6 = 28 мм
Определим размеры шпоночного паза на участке вала под колесом:
ш2 = 8 мм 1ш2 = 4 мм ш2 = к2 − 5 = 21 мм
|
|
|
|
|
|
|
Определим реакцию в опорах: |
||||
1 = 23мм 2 = 42 мм 3 = 66 мм |
|
|
|||||||||
|
|
|
∙ |
|
|
|
|
|
|
||
|
= |
|
|
2 |
|
= 1.263 ∙ 103 Н |
= 0 Н |
|
|||
|
|
|
|
|
|||||||
1 |
|
1 |
+ 2 |
|
|
2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
∙ |
|
|
|
|
|
|
||
|
= |
|
|
2 |
|
= 459.562 Н |
|
= 0 Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
у1 |
|
1 |
+ 2 |
у2 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
= |
|
∙ |
= 245.47Н ∙ м |
|
|
|
= |
∙ = 89.344 Н ∙ м |
||
2 |
|
1 |
1 |
|
|
|
у2 |
у1 |
1 |
||
Рис 3. Эпюры тихоходного вала.
10