Подбор электродвигателя и кинематический расчет приводной станции к конвейеру

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ имени К.Г.Разумовского

ИНСТИТУТ ТЕКСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Кафедра «Теоретическая механика и инженерная графика»

Контрольная работа

ДЕТАЛИ МАШИН И ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

Москва — 2012

Задача 1

Выполнить сравнительную оценку прочности сварного стыкового (рис. 1 а) и нахлёстного (рис. 1 б) соединений стальных полос, нагруженных силами растяжения F (постоянная нагрузка). Материал полос — сталь Ст 3 ([_р] = 100 МПа), марка электрода Э42А ([_р^*] = [_р], ([_с^*] = 0,8[_р^*]) — сварка автоматическая.

Расчетные параметры: b = 20 мм, h = 5 мм .

Предельно допустимая сила растяжения для сварного стыкового соединения составляет

100 = 1•10⁴ Н = 10 кН, где h = 5 мм — толщина шва;

lш = b = 20 мм — длина шва;

[у_p^*] = 100 Н/мм² — допускаемое напряжение растяжения в поперечном сечении шва.

Предельно допустимая сила растяжения для сварного соединения внахлёстку составляет

= 3,5•40•80 = 1,12•10⁴ Н = 11,2 кН, где 0,7k = 0,7h = 3,5 мм — ширина площадки среза шва в биссектральной плоскости поперечного сечения (k = h — катет углового шва);

lш = 2b = 2*20 =40мм — длина шва;

[ф_c^*] = 0,8[у_p^*] = 80 Н/мм² — допускаемое напряжение среза в поперечном сечении шва.

Прочность нахлестного сварного соединения превосходит прочность стыкового соединения (за счёт вдвое большей длины шва).

Задача 2

Рассчитать болты, крепящие зубчатое колесо к барабану лебёдки (рис.2). Расчет вести при установке болтов с зазором. Материал барабана — чугун, материал колеса — сталь. Грузоподъемность лебёдки F и диаметры D₁, D₂.

Расчетные параметры: F = 20 кН; D₁ = 350 мм; D₂ = 500 мм.

Наибольший грузовой момент на барабане Т_б = FD₁/2; = 20•0,35/2 = 3,5 кНм, где D₁ = 0,35 м — рабочий диаметр барабана.

· Установка болтов крепления колеса к барабану с зазором Сила затяжки болта крепления зубчатого колеса, обеспечивающая необходимый момент трения М_тр на стыковой поверхности (М_тр = М_б), из решения уравнения

откуда

= 8,75 кН.

где n =8 — число болтов крепления колеса;

f = 0,2 — коэффициент трения скольжения для пары сталь-чугун;

F_тр1 = fF_зат сила трения в зоне затяжки одного болта;

D₂ = 0,5 м — диаметр окружности болтового соединения барабана с зубчатым колесом.

Внутренний диаметр нарезки для болта, установленного с предварительной затяжкой, равен или более

= 12,22 мм где F_зат = 8,75 кН — сила затяжки болтов крепления зубчатого колеса;

[у_p] = 100 Н/мм² — допускаемое напряжение растяжения для стали Ст3

По найденному значению внутреннего диаметра d₁ резьбы выбирается по стандарту подходящий болт с резьбой М14.

· Установка болтов крепления колеса к барабану без зазора Окружная сила F_окр1, действующая на один болт, равна

F_окр1.= Т_б/(nD₂/2) = 3,5•10³/(8•500/2) = 1,75 кН.

Диаметр d стержня болта из условия прочности на срез составляет

= 6,49 мм, где допускаемое напряжение на срез для стержня болта принято равным [ф] = 0,5[у_р] = 50 МПа.

По найденному значению наружного диаметра d резьбы выбирается по стандарту подходящий болт с резьбой М10.

Задача 3

Подобрать электродвигатель и выполнить кинематический расчет приводной станции к конвейеру по приведенной ниже схеме (рис.3). Мощность на ведомом валу Р₃ = 2,0 кВт, угловая скорость этого вала ₃ = 2р.

Рассчитать также межосевое расстояние редуктора.

Рис. 3. Схема приводной станции цепного конвейера Общий КПД привода

0,95 • 0,99² • 0,98 = 0,91

где = 0,95 — КПД клиноремённой передачи;

= 0,99 — КПД пары подшипников;

= 0,98 — КПД прямозубого зацепления.

Требуемая мощность электродвигателя

2/0,91 = 2,2 кВт, где P₃ = 2 — мощность на ведомом валу передачи, кВт.

По справочнику выбран асинхронный электродвигатель марки 4А100L6…

Р_эл = 2,2 кВт;

n₁ = 950 об/мин;

99,4 рад/с.

Общее передаточное отношение передачи

= 15,8.

Распределяем общее передаточное отношение по ступеням Принимаем стандартное передаточное отношение редуктора u_ред = 4, тогда передаточное отношение ремённой передачи составляет

15,8/4 =3,95.

Определяем угловые скорости щ_i и вращающие (крутящие) моменты Т_i на валах:

· вал 1

щ₁ = 99,4 рад/с;

= 22,1 Нм;

· вал 2

25,2 рад/с;

82,9 Нм;

· вал 3

щ₃ = 2р = 6,28 рад/с;

318,5 Нм.

Межосевое расстояние одноступенчатого цилиндрического прямозубого редуктора составляет

= 141 мм где К_Нв= 1,1 — коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба;

Т₃ — номинальный вращающий момент на колесе в Нм;

ш_b/a = 0,4 — коэффициент относительной ширины колеса;

у_НР = 540 МПа — допускаемое контактное напряжение для материала колеса.

сварной редуктор зубчатый вал

Литература

1. Андреенков Е. В., Сёмин М. И., Харитонов Г. И. Основы деталей машин. М.: Владос, 2003.

2. Рощин Г. И., Самойлова Е. А. Детали машин и основы конструирования. М.: Юрайт, 2012.

3. Чернилевский. Детали машин: Проектирование приводов технологического оборудования. М.: Машиностроение, 2010.