Механизм подъема груза кранового механизма

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Прикладная механика»

Тема: «Механизм подъема груза кранового механизма»

Целью выполнения проекта является закрепление знаний, полученных из ранее освоенных дисциплин и использование их при проектировании механического привода.

Задачей работы является подбор электродвигателя, выполнение кинематического расчёта, расчёт редуктора, определение геометрических и конструктивных размеров деталей и проверок их на прочность.

При выполнении графической части проекта использованы результаты проведённых расчётов.

Поставленные задачи решались с учётом изменений в действующих стандартах и рекомендаций, учитывающий опыт создания и эксплуатации подобных устройств.

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчёт

1.1 Выбор двигателя

Определяем необходимую мощность двигателя:

электродвигатель червячный передача подшипник

где — КПД редуктора;

— момент сопротивления движению выходного звена;

— угловая скорость.

Определяем сопротивления:

где Рг — вес груза.

где g = 9.8 м/с2 — ускорение свободного падения.

;

Предварительный расчет КПД передачи

общ=122

где 1= 0.75- КПД передачи

2= 0.99 — КПД опор качения общ= 0.70.992 = 0.735

Вт Выбираем двигатель АИР90LB8

Номинальная мощность Рдв = 1,1 кВт.

Номинальная частота вращения вала n1 = 750 об/мин

1.2 Кинематические расчеты

Общее передаточное отношение редуктора:

1.3 Определение моментов

Вращающие моменты нагружающие валы:

момент на валу червяка

Н· м момент на валу черячного колеса

Н· м

2. Расчет червячной передачи

2.1 Ожидаемая скорость скольжения в зацеплении

м/с

2.2 Определение допускаемых напряжений

Для венца червячного колеса бронзу марки БрА9ЖЗЛ, отливка в кокиль у1=195 Н/мм2; у2=490 Н/мм2. Материал червякасталь 35ХМ закалка витков с нагревом ТВЧ (Н>45HCR). Для материалов группы 2 при закаленных витках червяка (H>45 HCR) исходное допускаемое напряжение[у]HO = 300Н/мм2.

Допускаемое контактное напряжение Н/мм2

Общее число циклов нагружений Коэффициент долговечности Исходное допускаемое напряжение изгиба для материала группы 2 венца червячного колеса Н/мм2

Допускаемое напряжение изгиба Н/мм2

2.3 Межосевое расстояние червячной передачи

мм Округляем до стандартного числа: aw=190 мм.

2.4 Подбор основных параметров передачи

Примем число витков червяка z1=1. Число зубьев колеса

.

Примем число зубьев червячного колеса z2 =126 для того, что бы коэффициент смещения инструмента находился в пределах -1

Фактическое передаточное число .

Предварительные значения:

Модуль передачи

мм.

Принимаем стандартное значение модуля m= 2.5 мм.

Коэффициент диаметра червяка Принимаем стандартное значение q= 25

Коэффициент смещения

2.5 Геометрические размеры червяка и колеса

Диаметр делительный червяка мм

Диаметр начальный червяка мм Диаметр окружности вершин витков

Диаметр окружности впадин мм Длина нарезанной части червяка мм Округляя до стандартного значения, принимаем b1=32 мм Диаметр делительного колеса

мм Диаметр окружности вершин зубьев мм Диаметр окружности впадин мм Диаметр колеса наибольший мм Ширина венца мм Примем стандартное число b2=67 мм.

2.6 Проверочный расчет передачи на контактную прочность

Действительное значение окружной скорости на начальном диаметре червяка м/с.

Угол подъёма линии витка червяка на начальном цилиндре Скорость скольжения в зацеплении м/с Уточним значение допускаемого контактного напряжения Н/мм2

Окружная скорость (м/с) на колесе

м/с Коэффициент нагрузки К=1 при V2? 3 м/с.

Тогда расчетное контактное напряжение Н/м что находится в допустимом диапазоне.

2.7 Коэффициент полезного действия червячной передачи

Приведенный угол трения при скорости скольжения Vs=2.55 м/с равен с = 220' = 2.33. Тогда

2.8 Силы в зацеплении

Окружная сила на колесе, равная осевой силе на червяке Н

Окружная сила на червяке, равная осевое силе на колесе Н

Радиальная сила

Н

2.9 Проверка зубьев колеса по напряжениям изгиба

Коэффициент нагрузки К=1,0. Эквивалентное число зубьев червячного колеса Тогда коэффициент YF2 = 1.71. Расчетное напряжение изгиба Н/мм2.

Что меньше допустимого [у]F = 70.62Н/мм2.

2.10 Тепловой расчет передачи.

Мощность на червяке Вт Поверхность охлаждения корпуса, А = 0,78 м². Коэффициент тепло отдачи КT = 13.18 Вт/(м2 · ?С). Тогда по формуле температура нагрева масла без искусственного охлаждения что не превышает максимально допустимой температуры.

3. Предварительный расчет валов

Ориентировочный расчёт валов производится на ранней стадии проектирования, когда изгибающие моменты ещё не определены. Расчёт выполняют на чистое кручение по пониженным допускаемым напряжениям и определяют диаметры отдельных ступеней валов.

3.1 Вал червяка

Диаметр выходного конца вала мм Для удобства крепления с валом двигателя примем d1 = 24 мм.

Диаметр вала под подшипник, мм.

Диаметр бортика подшипника, мм.

3.2 Вал червячного колеса

Диаметр выходного конца вала мм Примем d2 = 70 мм.

Диаметр вала под подшипник Примем dП = 60 мм.

Диаметр бортика подшипника мм Примем dБП = 70 мм.

Диаметр бортика колеса мм Примем dБR = 80 мм.

4. Уточненный расчет валов

4.1 Вал червяка

Исходные данные: a = 0.102 м.

Составляем уравнения равновесия заданной системы сил.

Определение реакции опор Н

Н Определение изгибающих моментов Н

Н Строим эпюры поперечных и изгибающих моментов.

Находим поперечную силу и изгибающий момент, действующие в опасном сечении.

.

Определяем минимально необходимое значение диаметра вала в опасном сечении:

4.2 Вал червячного колеса

Исходные данные: a = 0.044м.

Составляем уравнения равновесия заданной системы сил.

Определение реакции опор Н

Н Определение изгибающих моментов Н

Н Строим эпюры поперечных и изгибающих моментов.

Находим поперечную силу и изгибающий момент, действующие в опасном сечении.

.

Определяем минимально необходимое значение диаметра вала в опасном сечении:

5. Выбор подшипников качения

Вал: входной;

Подшипник: шариковый радиально-упорный однорядный;

Серия: средняя;

Угол: 260;

Обозначение: 46 306;

Внутренний диаметр d: 30 мм;

Наружный диаметр D: 72 мм;

Ширина В: 19 мм;

Величина динамической грузоподъёмности Cr: 32.6 кН;

Величина статической грузоподъёмности C0r: 18.3кН.

Вал: выходной;

Подшипник: шариковый радиально-упорный однорядный;

Серия: средняя;

Угол: 260;

Обозначение: 46 312;

Внутренний диаметр d: 60 мм;

Наружный диаметр D: 130 мм;

Ширина В: 31 мм;

Величина динамической грузоподъёмности Cr: 100 кН;

Величина статической грузоподъёмности C0r: 65.3кН.

6. Расчет шпоночных соединений

Расчёт на срез производится по формуле:

.

Расчёт на смятие производится по формуле:

.

Здесь:

— момент, действующий на валу; - диаметр вала; - высота шпонки; - ширина шпонки; - длина шпонки;

— допустимое напряжение при срезе, ;

— допустимое напряжение при смятии, .

Вал двигателя — червяк Шпонка 8×7×32 ГОСТ 23 360–78

Вал-колесо Шпонка 20×12×56 ГОСТ 23 360–78

Вал-фланец Шпонка 14×9×36 ГОСТ 23 360–78

7. Выбор и обоснование способа смазки передачи и подшипников

Для смазывания передач применим картерную смазку.

Смазывание зацепления червяка и червячного колеса, зацепления подшипников производится разбрызгиванием жидкого масла. Рекомендуемая вязкость масла при скорости скольжения м/с должна быть равна.

Принимаем масло марки И-20А.

1. Первицкий Ю. Д. Расчет и конструирование точечных механизмов — Л.: Машиностроение, 1976.

2. Гузенков Н. Г. Детали машин — М.: Высш. Школа, 1982.

3. Дунаев П. Ф. Леликов О. П. Детали машин М.: Машиностроение, 2003.