 |
Проектный (ориентировочный) расчет валов
|
|
|
|
Назначение проекта
Выполнение курсового проекта по деталям машин способствует закреплению теоретических знаний по всем общетехническим дисциплинам.
Курсовое проектирование является самостоятельной творческой инженерной работой. Знания и опыт, приобретенные студентом при выполнении курсового проекта по деталям машин – это база для выполнения последующих курсовых проектов по специальным дисциплинам и дипломному проектированию.
Тематика проекта
В задании на курсовой проект студентам предлагаются приводные установки общего назначения. Это приводы ленточных и скребковых конвейеров, шнековых питателей, смесителей и других механических устройств, используемых в химическом производстве.
Задание на курсовой проект представляет собой индивидуальный привод, состоящий из источника энергии – электродвигателя и передаточных механизмов – одноступенчатого редуктора (цилиндрического, конического или червячного) и открытой передачи (ременной, цепной или зубчатой).
Виды разрабатываемых конструкторских документов и общие требования к проекту
Курсовой проект, выполняемый студентом, как и проект, создаваемый конструктором в процессе разработки машин и механизмов, представляет собой совокупность документов: графических (чертежей, схем) и текстовых (спецификации, ведомостей, расчетов, пояснительной записки и т.п.).
Правила и порядок разработки, оформления и обращения этих документов устанавливается комплексом стандартов ЕСКД.
При выполнении курсового проекта допускаются некоторые упрощения и отклонения от стандартов ЕСКД, вызванные методическими соображениями, что связано с учебным характером проекта.
|
|
|
Графические документы проекта
Графическим документом проекта является сборочный чертеж редуктора, разрабатываемый в стадии технического проектирования.
Сборочный чертеж редуктора должен содержать:
• изображения изделия (виды, разрезы, сечения) с размерами и предельными отклонениями;
• текстовую часть, состоящую из технических требований и технических характеристик.
Изображения и штриховку сечений и разрезов выполняют по ГОСТ 2.305-68, ГОСТ 2.109-73 и ГОСТ 2.306-68.
Изображения выполняют с максимальными упрощениями, предусмотренными ЕСКД.
В учебных проектах рекомендуется соединения (болтовые, винтовые, шпильками), а также подшипники, манжеты изображать (хотя бы один раз) без упрощений.
Текстовую часть помещают на поле чертежа над основной надписью.
Объем графической части проекта – 1 лист формата А1.
К чертежу составляют спецификацию по ГОСТ 2.106-96.
Текстовые документы проекта
Текстовым документом проекта является расчетно-пояснительная записка, которая должна включать:
• техническое задание на проектирование (бланк технического задания);
• содержание;
• расчеты;
• список использованной литературы;
• приложения.
При выполнении проекта необходимо соблюдать требования ГОСТ 2.105-95 «Правила оформления текстовых документов».
Порядок изложения расчетов определяется характером рассчитываемых величин. Расчеты в общем случае должны содержать:
• эскиз или расчетную схему;
• задачу расчета (с указанием, что требуется определить при расчете);
• данные для расчета;
• условия расчета;
• собственно расчет;
• заключение.
Эскизы (схемы) допускается вычерчивать в произвольном масштабе, обеспечивающем четкое представление о рассчитываемом изделии.
Первым (заглавным) листом текстовой части записки является лист «Содержание», где дают перечень разделов и номер листа, с которого данный раздел начинается.
|
|
|
На первом листе записки дают также перечень приложений.
Последним листом текстовой части записки является лист, завершающий список использованной литературы.
На листах текстовой части записки выполняют в соответствии с ГОСТ 2.104-68 основные надписи: по форме 2 – на первом (заглавном) листе; по форме 2а – на последующих листах.
Приложения оформляют как продолжение записки. Они содержат спецификацию к сборочному чертежу редуктора, выполненную на листах формата А4, и иллюстрацию размещения отверстий под винты на фланцах подшипниковых крышек, выполненную в масштабе 1:1.
В процессе учебного проектирования, как и при реальном конструировании, необходимо совместное ведение расчетов и графических разработок.
Содержание и порядок выполнения расчетов
Расчеты производятся на основании полученного задания и содержат:
1) выбор электродвигателя;
2) кинематический расчет;
3) расчет зубчатой (червячной) передачи на прочность;
4) проектный (ориентировочный) расчет валов;
5) предварительный подбор подшипников;
6) смазывание зацепления и подшипников (способ смазки и назначение смазочного материала);
7) определение конструктивных размеров зубчатых (червячных) колес, подшипниковых крышек и корпуса редуктора;
8) определение реакций опор;
9) расчет подшипников по динамической грузоподъемности;
10) подбор и проверку прочности шпоночных соединений.
Одновременно с проведением проектных расчетов выполняют поэтапное вычерчивание сборочного чертежа редуктора.
Чертеж выполняют на ватмане в масштабе 1:1, так как такое изображение дает более четкое представление о конструкции, пропорциях, взаимной увязке элементов проектируемого изделия.
Методические указания и некоторые рекомендации
По выполнению проекта
Ознакомление с заданием
Внимательно изучите кинематическую схему привода, выделив составляющие звенья кинематической цепи и уточнив последовательность передачи энергии от начального звена по кинематической цепи к конечному звену.
Ознакомьтесь с данными для расчета.
Выбор электродвигателя
Задача сводится к тому, чтобы, используя данные для расчета, выбрать типоразмер электродвигателя.
|
|
|
Двигатель принимают по потребной мощности и частоте вращения (ориентировочно определенной) из числа трехфазных асинхронных двигателей единой серии 4А (ГОСТ 19523-81), как наиболее распространенных в различных отраслях народного хозяйства [1, с. 27-28].
Предпочтительнее двигатели с синхронной частотой вращения 
и 1000 мин-1, так как они имеют меньшие габаритные размеры, массу, стоимость, чем тихоходные той же мощности.
Значения КПД и передаточных отношений принимать по [1, с. 24].
5.3 Кинематический расчет [2]
При выполнении кинематического расчета определяют:
• передаточное отношение привода (общее передаточное отношение) при выбранном двигателе и разбивают его по ступеням, т.е., определив передаточное отношение привода, находят передаточное отношение зубчатой (червячной) передачи; передаточное отношение другой – открытой передачи дают в задании на курсовой проект;
• частоты вращения валов привода;
• мощности на валах привода;
• вращающие моменты на валах редуктора.
Расчет передач привода
При выполнении курсового проекта с целью сокращения объема работы студентам предлагается произвести расчет лишь одной – закрытой передачи (зубчатой или червячной).
Расчет зубчатой передачи
Методика расчета базируется на рекомендации ГОСТ 21354-87. Однако, учитывая учебный характер расчетов, она дается с некоторыми упрощениями, мало влияющими на результаты расчетов.
Задача расчета заключается в определении размеров передачи из условия контактной выносливости рабочих поверхностей зубьев.
С целью проверки правильности выбранного модуля необходимо после определения размеров передачи произвести проверочный расчет на сопротивление усталости при изгибе.
Расчет необходимо проводить в следующей последовательности:
• выбрать материал для зубчатых колес и назначить термообработку [1, с. 114-118];
• определить допускаемые напряжения (контактные и изгиба) для расчета на выносливость [1, с. 118-119];
|
|
|
• определить размеры передачи и произвести проверочные расчеты на сопротивление усталости (по контактным напряжениям и при изгибе) [1, с. 121-169].
Расчет червячной передачи
В отличие от зубчатых в червячных передачах чаще наблюдается износ и заедание, а не выкрашивание поверхности зубьев.
Для предупреждения заедания ограничивают контактные напряжения и применяют специальные пары материалов. Червяк рекомендуется изготавливать из стали, венцы червячных колес из материалов, обладающих хорошими антифрикционными свойствами, износостойкостью, пониженной склонностью к заеданию: из бронзы, латуни, чугуна, композиционных металлокерамических материалов, пластмасс.
Интенсивность износа зависит также от величины контактных напряжений. Поэтому расчет по контактным напряжениям для червячных передач является основным, а расчет по напряжениям изгиба производится при этом как проверочный
Задача расчета заключается в определении размеров червячной пары. Расчет выполняют для зубьев колеса, имеющих меньшую поверхностную и общую прочность, чем витки червяка.
Расчет необходимо проводить в следующей последовательности:
• выбрать материалы червячного колеса и червяка [1, с. 239-241];
• определить допускаемые напряжения для материала колеса: 1) контактные в зависимости от ожидаемой скорости скольжения и 2) изгиба [1, с. 240-242];
• определить размеры передачи и произвести проверочные расчеты: 1) по контактным напряжениям с последующим уточнением скорости скольжения и соответствующей корректировкой допускаемого контактного напряжения и 2) по напряжениям изгиба в корне зуба червячного колеса – с целью проверки модуля, установленного геометрическим расчетом [1, с. 241-253].
Проектный (ориентировочный) расчет валов
Задача расчета заключается в определении диаметров следующих функциональных участков вала:
• выходных (концевых) для размещения полумуфт, шкивов, звездочек, зубчатых колес;
• под подшипники;
• под зубчатые и червячные колеса.
Расчет начинают с определения диаметра выходного конца вала.
Так как при проектном расчете известен только вращающий момент, а изгибающие моменты оказывается возможным определить лишь после разработки конструкции вала, то расчет ведут на чистое кручение, а влияние изгиба, а также концентрации напряжений и характера нагрузки на прочность вала компенсируют понижением допускаемых напряжений кручения.
Если ведущий вал соединяется с валом электродвигателя посредством муфты, то диаметр выходного участка не должен сильно отличаться от диаметра вала электродвигателя, так как при большой разности их размеров трудно, а иногда и невозможно подобрать соединительную муфту.
|
|
|
Окончательно принятое значение диаметра согласовать со стандартом – ГОСТ 12081-72 (конические концы валов), ГОСТ 12080-66 (цилиндрические концы валов) [2, с. 250].
Остальные диаметры – под подшипники и зубчатые (червячные) колеса назначают конструктивно с учетом технологии изготовления и сборки. При этом диаметры посадочных мест под подшипники следует принимать из стандартного ряда внутренних диаметров подшипников качения (число, кратное 5); посадочные диаметры под зубчатые и червячные колеса – по ГОСТ 6636-69 «Нормальные линейные размеры» [3, с. 161-162].
|
|
|
