Привод механизма поворота крана
По табл. 3.1при мощности P=0,75 кВт червяк изготавливается из стали 40Х с твердостью ?350 HB, термообработка-улучшение; по табл. 3.2 для стали 40Х — твердость 269…302 HB, ?в = 900 H/мм2, ?т= 750 H/мм2. В соответствии со скоростью скольжения по табл. 3.5 из группы II принимаем сравнительно дешевую бронзу БрА10Ж4Н4, полученную способом центробежного литья; ?в = 530 H/мм2, ?т= 245 H/мм2. Где… Читать ещё >
Привод механизма поворота крана (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГАОУ ВПО «Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова»
Автодорожный факультет Кафедра «Машиноведение»
Курсовая работа по дисциплине: «Детали машин»
на тему: «Привод механизма поворота крана»
Выполнил: Петров В.Н.
Проверила: Савватеева И.А.
Якутск — 2012
Задача 1. Определение срока службы приводного устройства
Срок службы определяется по формуле Lh=365LrtcLc;
Lr— срок службы привода, лет;
tc— продолжительность смены, ч;
Lc— число смен;
Таблица 1
Момент сопротивления вращению Т, кН· м | 1,3 | |
Скорость поворота, V м/с | 0,06 | |
Диаметр колонны, D мм | ||
Допускаемое отклонение скорости поворота крана ?, % | ||
Срок службы привода Lh, лет | ||
1. Срок службы приводного устройства определяем по формуле:
L=365· L· t· L
где L-срок службы привода, 7 лет;
t-продолжительность смены, 8 ч;
L-число смен;
L=365· 7·8=20 440 ч.
2. Принимаем время простоя машинного агрегата 15% ресурса.
Тогда L= 20 440· 0,85=17 374 ч.;
Рабочий ресурс принимаем:
L=17· 103 ч.
2. Выбор двигателя и кинематический расчет привода.
1. Определяем требуемую мощность рабочей машины P, кВт:
P= T· ?;
Tвращающий момент, 1,3 кН· м;
? -угловая скорость тягового органа рабочей машины, рад/с, Для нахождения угловой скорости определим частоту вращения приводного вала nрм.
nрм= ;
где Vскорость поворота, об/мин;
nрм= об/мин;
Определим угловую скорость по формуле:
? рм= ;
? рм =
Ppm=1,3· 0,4=0,52 кВт;
2. Определяем общий коэффициент полезного действия (КПД) привода:
? = ?· ?· ?· ?2· ?;
где ?, ?, ?, ?, ?-коэффициенты полезного действия закрытой передачи, открытой передачи, муфты, подшипников качения, подшипников скольжения, выбираем по табл.2.2[3]:
?=0,8;
?=0,94;
?=0,98;
?=0,99;
?=0,98;
?=0,8· 0,94· 0,98· 0,992 · 0,98=0,707;
3. Определяем требуемую мощность двигателя P, кВт:
РДВ =;
РДВ= кВт;
Из табл. К9[3] выбираем подходящей мощности двигателя:
Pном=0,75 кВт; nном=915 об/мин Таблица 2
4AM71A2У3 | 4АМ71В4У3 | 4АМ80А6У3 | 4AM90LA8У3 | |||||
2.2 Определение передаточного числа привода и его ступеней
u= uЗП · uОП
где uзп выбираем по табл. 2.3[3]:
uзп= 25;
uоп= 10;
u=25· 10=250;
1. Определяем частоту вращения приводного вала рабочей машины, об/мин:
nрм=3,821
2. Определяем передаточное число привода для всех приемлемых вариантов типа двигателя при заданной номинальной мощности PНОМ:
u=;
где смотреть табл.2.1:
u1=;
u2=;
u3=;
u4=;
3. Определяем передаточные числа ступеней привода
uоп=u/uзп uзп=const=25
uзп=u/uопuоп=25/100=2,5
4. Определяем максимальное допускаемое отклонение частоты вращения приводного вала рабочей машины? n, об/мин:
?n=;
где ?, %- допускаемое отклонение скорости частоты вращения приводного вала рабочей машины, 5%:
?n=;
5. Определяем допускаемую частоту вращения приводного вала рабочей машины с учетом отклонения [n], об/мин:
[n]= n? n;
[n]= 3,821 0,19=3,631…4,011;
6. Определяем фактическое передаточное число привода u:
u=n/[n];
u=;
7. Уточняем передаточное числа закрытой и открытой передач в соответствии с выбранным вариантом разбивки передаточного числа привода:
u= u/u:
u= ;
Принимаем: u=10;
u=25;
8. Определяем фактическое передаточное число привода uпр. ф:
uпр. ф. = · u;
uпр. ф. =25· 10=250;
9. Определяем фактическое число оборотов привода:
;
об/мин;
2.3 Определение силовых и кинематических параметров привода Таблица 3.
Параметр | Вал | Дв-М-ЗП-ОП-РМ | |
Мощность Р, кВт | ДВ | Рдв=0,73 | |
Б | Р1= Рдв?м?пк=0,708 | ||
Т | Р2= Р1?зп?пк=0,56 | ||
РМ | Ррм= Р2?оп?пк=0,522 | ||
Частота n, об/мин | ДВ | nном=915 об/мин | |
Б | n1= nном=915 | ||
Т | n2= n1/ uзп=915/25=36,6 | ||
РМ | nрм= n2/uоп=36/10=3,66 | ||
Угловая скорость? 1/с | ДВ | ? ном= ?nном/30=95,7 | |
Б | ? 1= ?ном=95,7 | ||
Т | ?2= ?1/uзп=95,7/25=3,828 | ||
РМ | ?рм= ?2/uоп=3,828/10=0,382 | ||
Вращающий момент Т, Н*м | Дв | Тдв=Рдв*103/ ?ном=0,73*103/95,7=7,62 | |
Б | Т1=Тдв?м?пк=7,62*0,98*0,99=7,39 | ||
Т | Т2=Тдвuзп?зп?пк=7,62*25*0,8*0,99=150,8 | ||
РМ | Трм=Т2uоп?оп?пс=150,8*10*0,94*0,98=1389,1 | ||
Таблица 2.5. Силовые и кинематические параметры привода Тип двигателя 4АМ80А6У3 Рном=0,75кВт nном=915 об/мин
Параметр | Передача | Параметр | Вал | |||||
Открытая | Закрытая | Двигатель | Редуктор | Привод РМ | ||||
Б | Т | |||||||
Передаточное число u | Расчетная мощность Р, кВт | 0,73 | 0,708 | 0,56 | 0,522 | |||
Угловая скорость ?, 1/с | 95,7 | 95,7 | 3,828 | 0,382 | ||||
КПД | 0,94 | 0,8 | Частота вращения n, об/мин | 36,6 | 3,66 | |||
Вращающий момент Т, Н*м | 7,62 | 7,39 | 150,8 | 1389,1 | ||||
Задача 3. Выбор материалов червячных передач. Определение допускаемых напряжений
3.1 Червячные передачи
1. Выбор материала червяка и червячного колеса:
По табл. 3.1при мощности P=0,75 кВт червяк изготавливается из стали 40Х с твердостью ?350 HB, термообработка-улучшение; по табл. 3.2 для стали 40Х — твердость 269…302 HB, ?в = 900 H/мм2, ?т= 750 H/мм2
2. Определяем скорость скольжения:
?s = м/с
3. В соответствии со скоростью скольжения по табл. 3.5 из группы II принимаем сравнительно дешевую бронзу БрА10Ж4Н4, полученную способом центробежного литья; ?в = 530 H/мм2, ?т= 245 H/мм2.
4. Для материала венца червячного колеса по табл. 3.6 определяем допускаемые контактные [?]H и изгибные [?]F напряжения.
а) при твердости витков червяка ?350 HB,
[?]H=250−25?s=250−25*2,20=195 H/мм2.
привод червячный передача редуктор
б) Коэффициент долговечности
KFL=,
где наработка N=574?2Lh=574*3,828*10 000=21,9*10 6 циклов.
Тогда KFL==0,71.
Для нереверсивной передачи
[?]F=(0,08?в+0,25?т)KFL=(0,08*530+0,25*245)*0,71=73,6 H/мм2
5. Составляем табличный ответ к задаче 3.
Таблица 3.1
Элемент передачи | Марка материала | Dпред | Термообработка | HB | ?в | ?т | [?]H | [?]F | |
Способ отливки | H/мм2 | ||||||||
Червяк Колесо | Сталь 40Х БрА10Ж4Н4 | ; | У Ц | 269…302 ; | ; | ; 73,6 | |||
Задача 4. Расчет червячных передач редукторов
1. Определяем главный параметр — межосевое расстояние, мм:
=61 ;
где Т2-вращающий момент на тихоходном валу редуктора, Н· м, см. табл. 2.5;
[?]-допускаемое контактное напряжение материала червячного колеса, Н/ мм, см. табл.4.1;
=61 мм;
по рекомендациям из табл.13.15[3] округляем до ближайшего стандартного значения:
=98 мм;
2. Выбираем число витков червяка z:
т. к. u=25, то z=2;
3. Определяем число зубьев червячного колеса:
z= z u;
z=2· 25=50;
4. Определяем модуль зацепления m, мм:
m= (1,5…1,7);
m= (1,5…1,7) · = 2,94…3,3 мм выбираем стандартное значение в этих пределах: m=3 мм;
5. Из условия жесткости определяем коэффициент диаметра червяка:
q? (0,212…0,25) z;
q? (0,212…0,25)· 50 ?10,6…12,5;
По табл. на стр. 75 выбираем стандартное значение в этих пределах:
q=12,5;
6. Определить коэффициент смещения инструмента x:
х= (/m) — 0,5(q+ z);
х= () — 0,5· (12,5+50)=1,41;
7. Определить фактическое передаточное число u, и проверить его отклонение? u от заданного u:
u=; ?u=;
где u=25;
u=; ?u=;
8. Определить фактическое значение межосевого расстояния, мм:
=0,5m (q+ z+2x);
=0,5· 3· (12,5+ 50+2· 1,41)=97,98 мм;
9. Определить основные геометрические размеры передачи, мм
a) Основные размеры червяка:
Делительный диаметр d1=qm;
d1=12,5· 3=37,5 мм;
Начальный диаметр
dw1=m (q+2x);
dw1=3(12,5+2· 1,41)=45,96 мм;
Диаметр вершин витков da1=d1+2m;
da1=37,5+2· 3=43,5 мм;
Диаметр впадин витков d=d-2,4m;
d=37,5−2,4· 3=30,3 мм;
Делительный угол подъема линии витков
=arctg ();
=arctg ()=9°
Длина нарезаемой части червяка b=(10+5,5|x|+ z) m+C;
При х0, С=0;
b=(10+5,5· |1,41|+2) · 3+0=59,26 мм;
По табл. 13.15 выбираем стандартное значение: b=60 мм;
б) Основные размеры винца червячного колеса:
делительный диаметр d2=dw2=mz;
d= mz=3· 50=150 мм;
диаметр вершин зубьев da2=d2+2m (1+x);
da2=150+2· 3(1+1,41)=164,46 мм;
наибольший диаметр колеса
d?d+;
d?164,46+=168,96 мм;
Диаметр впадин зубьев d=d-2m (1,2-x);
d=150−2· 3(1,2−1,41)=151,26 мм;
Ширина венца: при z=2 ;
b=0,355*;
b=0,355*98=34,79 мм;
Радиусы закругления зубьев:
Ra=0,5d1-m;
Ra=0,5· 37,5−3=15,75 мм;
Rf=0,5d1+1,2m;
Rf=0,5· 37,5+1,2·3=22,35 мм;
Условный угол обхвата червяка венцом колеса 2:
sin ?=;
sin ?=;
Проверочный расчет.
1. Определяем КПД червячной передачи:
;
где? — угол трения, определяется в зависимости от фактической скорости:
По табл.4.9 выбираем угол трения? = 2°20';
;
2. Проверяем контактное напряжение зубьев: ?н, Н/мм2;
;
где, окружная сила на колесе, Н;
где Т2 — крутящий момент, 153,2 Н· м,
Н;
К — коэффициент нагрузки, принимается в зависимости от окружной скорости V2 м/с:
;
;
При V2=0,28 3 принимаем К=1;
;
=204,88<[]=195;
3.Проверяем напряжение изгиба зубьев колеса ?F, Н/мм2:
?F=0,7YF2?[?]F,
где а) значение m, мм; b2, мм; Ft2, H; K;
б) YF2 — коэффициент формы зубы колеса. Определяется по табл. 4.10 в зависимости от эквивалентного числа зубьев колеса zv2=z2/cos3?
;
;
YF2=1,45;
;
= 20,07 < []=73,6;
4. Составляем табличный ответ к задаче 4.
Таблица 4.1 Параметры червячной передачи
Параметр | Значение | Параметр | Значение | |
Межсетевое расстояние aw | Ширина зубчатого венца колеса b2 | 34,79 | ||
Модуль зацепления m | Длина нарезаемой части червяка b1 | 56,84 | ||
Коэффициент диаметра червяка q | 12,5 | Диаметр червяка: делительный d1 начальный dw1 вершин витков da1 впадин витков df1 | 37,5 45,96 43,5 30,3 | |
Делительный угол подъема витков червяка ? | ||||
Угол обхвата червяка венцом 2? | 0,82 | Диаметр колеса: делительный d2=dw2 вершин зубьев da2 вершин зубьев df2 наибольшей dам2 | 164,46 151,26 168,96 | |
Число витков червяка z1 | ||||
Число зубьев колеса z2 | ||||
Таблица 4.2
Параметры | Допускаемые значения | Расчётные значения | |
Коэффициент КПД | ; | 0,76 | |
Контактное нагружение ?н, Н/мм2 | 204,88 | ||
Напряжения изгиба F, Н/мм2 | 73,6 | 20,07 | |
Задача 6. Нагрузки валов редуктора
1. Силы в зацеплении закрытой передачи.
Угол зацепления принят ?=20°:
Таблица 4.3
Вид передачи | Силы в зацеплении | На червяке | На колесе | |
Червячная | Окружная | |||
Радиальная | ||||
Осевая | ||||
2. Определяем консольные силы:
Таблица 4.4
Муфта | « | На быстроходном валу | На тихоходном валу | |
Fм1=50…125= 50…125= 137,02…342,55 | Fм2=250=250= 3094,3 | |||
Задача 7. Разработка чертежа общего вида редуктора
7.1 Выбор материала валов Марка стали 40Х
?В=900 ?Т=750 ?-1=410
7.2 Выбор допускаемых напряжений на кручение
[?]k=10Н/мм2 -быстроходное [?]k=20 Н/мм2-тихоходное
7.3 Определение геометрических параметров ступеней валов Таблица 7.1
Ступени валов и её размеры | Вал — червяка | Вал — колеса | ||
1 — ая под элемент открытой передачи | d1 | |||
l1 | принимаем: l1=50мм, т.к. под полумуфту | |||
2 — ая под уплотнение крышки с отверстием и подшипником | d2 | Округляем до диаметра внутреннего кольца подшипника по табл. К27-К30, принимаем: d2=35 мм | ||
l2 | принимаем:l2=43 мм | |||
3 — ая под шестерню, колесо | d3 | где rфаски подшипника по табл. 7.2[3] r=1,6 | ||
принимаем:d3=40 мм | принимаем:d3=40 мм | |||
l3 | Определяется графически при эскизной компоновки | |||
4 — ая под подшипник | d4 | |||
l4 | =7,74 | |||
5 — ая упорная или под резьбу | d5 | ; | где f по табл.7.1[3] f=1 | |
принимаем:d5=43 мм | ||||
l5 | ; | Определяется графически | ||
1. L=aw+0, 5*(da1+da2) =110+0,5*(50,75+178,26) =224,5
2. l3=L-l1-l2-l4=224,5−50−43−7,74=123,76