primera leccion de mecanica

/tt/file_convert/55cf9bb0550346d033a704cb/document.doc

ЛЕКЦІЯ 1

МОДУЛЬ М1Проектування передач приводів машин

ЗМІСТОВНИЙ МОДУЛЬ ЗМ1Розрахунок і проектування механічних передач

Навчальний елемент НЕ1.1 – 1годОснови проектування і конструювання машин

Навчальний елемент НЕ1.2 – 1годМеханічні передачі

План лекції:НЕ1.1 Загальні положення курсу. Поняття про проектування і

конструювання. Поняття деталі і складальної одиниці. Класифікація деталей машин і критерії їх працездатності. Вибір матеріалів

деталей машин.НЕ1.2 Призначення і класифікація механічних передач. Кінематичні і

силові параметри передач. Привод механізмів і машин

Загальні положення курсу. Навчальний курс «Деталі машин» вивчає теорію, розрахунок і конструювання деталей та складальних одиниць загального машинобудівного призначення. Цей курс є першим, у системі підготовки інженерів, в якому вивчають основи проектування і конструювання механізмів і машин. Перший курс «Деталі машин» був написаний на території бувшого СРСР проф. В.Л.Кірпічовим в 1881р.

Проектування (від лат. projektus – кинутий вперед) процес створення взірця можливого механізму або машини. Етапи проектування – технічна пропозиція, ескізний проект, технічний проект, робоча технічна документація. Учбовий план вивчення дисципліни передбачає виконання курсового проекту «Проектування приводу машини загального машинобудівного призначення» за заданим технічним завданням. Етапи виконання цього проекту: ескізний проект (компоновка) редуктора приводу; технічний проект (складальне креслення) редуктора; робоча технічна документація креслення деяких деталей редуктора).

Конструювання – процес створення, (на основі базової моделі) раціональних конструкцій деталей і складальних одиниць взірця можливого механізму або машини. Результатом конструювання є збільшення працездатності, полегшення процесу збирання, зменшення габаритів і т.д. спроектованого механізму або машини.

Основні поняття курсу – машина, деталь, складальна одиниця.Машиною називається пристрій, який виконує механічний рух для

перетворення енергії, матеріалів і інформації. Залежно від функціонального призначення машини діляться на енергетичні, робочі і інформаційні.

Будь-яка машина складається з деталей і складальних одиниць.

1


Деталлю називається складова частина машини, яка виготовлена із однорідного за назвою і маркою матеріалу, без застосування збірних операцій (наприклад; вал, гайка, шайба).

Складальною одиницею називається група з’єднаних між собою складальними операціями (різьбові, зварні і інші види з’єднань) деталей (наприклад; підшипник кочення, корпусні деталі, муфта і т.д.).

Класифікація деталей машин і критерії їх працездатності. Класифікація деталей машин наступна: 1. Деталі роз’ємних (різьбових, шпонкових, шліцевих) і нероз’ємних (з натягом, зварних, клепаних, паяних, клеєних) з’єднань; 2.Деталі призначені для передачі обертового руху зачепленням (колеса зубчастих, циліндричних і конічних, черв’ячних, зубчасто-гвинтових передач та зірочки ланцюгових передач) та тертям (котки фрикційних і шківи пасових передач); 3.Деталі і складальні одиниці, які позволяють здійснити обертовий і поступальний рух, а також передати обертовий момент (вали, осі, направляючі, муфти, підшипники); 4.Опорні і корпусні деталі (фундаментні балки, станини, рами, плити); 5.Віброзахисні деталі (пружини і ресори).

Критерії працездатності деталей машин: міцність, жорсткість, зносостійкість, теплостійкість, вібростійкість, надійність.

Міцність – це здатність деталі не руйнуватися під дією, протягом заданого часу експлуатації, зовнішнього навантаження.

Жорсткість – це здатність деталі змінювати свою форму тільки в межах пружних деформацій під дією зовнішнього навантаження.

Зносостійкість – це здатність деталі зберігати свої розміри і форму в межах допустимого зносу протягом заданого часу експлуатації.

Теплостійкість – це здатність деталі зберігати свої фізико – механічні характеристики (границі пружності, текучості і т.д.) в межах заданого температурного інтервалу експлуатації.

Вібростійкість – це здатність деталі працювати без руйнувань в допустимому діапазоні динамічних навантажень, які виникають внаслідок коливань деталей та вузлів машини.

Надійність – це здатність деталі зберігати свої фізико – механічні характеристики, форму і розміри протягом заданого часу експлуатації.

Призначення і класифікація механічних передач. Механічною передачею називають механізм, який змінює параметри руху, швидкість і прискорення, від двигуна до виконавчого органу машини. Механічна передача може використовуватись для перетворення обертового руху в поступальний, гвинтовий і ін.

Всі механічні передачі поділяють на дві групи: передача руху зачепленням (зубчасті, черв′ячні, ланцюгові, гвинтові); передача руху тертям (пасові, фрикційні).

На рисунку 1.1 зображені основні види зубчастих, циліндричних і конічних, передач, які передають обертовий момент між паралельними валами і валами, осі яких перетинаються.

2


а – прямозуба циліндрична; б – косозуба циліндрична; в – шевронна; г - прямозуба циліндрична з внутрішнім зачепленням; д) прямозуба реєчна; е -

прямозуба конічна; ж) конічна з круговим зубцемРисунок 1.1 Основні види зубчастих, циліндричних і конічних, передач

Для передачі обертового руху між валами, осі яких перехрещуються, використовують червячні і зубчасто-гвинтові передачі (див. рис.1.2)

Умовні зображення механічних передач виконуються за ГОСТ 2.721.-74 і ГОСТ 2.770-68 (див. рис.1.3)

Кінематичні і силові параметри передач. Основним кінематичним параметром передачі є її швидкохідність, яка виражається частотою обертання n1 на вході і на виході – n2. Цей параметр може бути представлений і кутовими швидкостями ω1 і ω2.

Основними силовими параметрами є потужність Р1 на вході і Р2 на виході.До похідних параметрів відносять коефіцієнт корисної дії (ККД) – η,

передаточне відношення – і та передаточне число – u. Ці параметри визначаються за формулами

(1.1)

(1.2)

(1.3)

де РТ – потужність, яка затрачена на подолання сил тертя в передачі.

3


Передаточне відношення визначається в напрямі передачі(потоку) потужності, тобто від вхідного вала до вихідного. За передача зменшує частоту обертання і називається редукторною. За

передача збільшує частоту обертання і називається мультиплікаторною. Основне застосування одержали редукторні передачі.

Передаточне число – це відношення більшого значення частоти обертання до меншого, тобто його значення більше одиниці. Для редукторної передачі значення передаточного відношення і передаточного числа однакові.

Механічні передачі виконують з постійними та змінними (регульованими) передаточними відношеннями. Регулювання передаточного відношення може бути ступеневим або плавним. Ступеневе регулювання здійснюють в коробках швидкостей з зубчастими колесами, або в пасових передачах із ступінчастими шківами, плавне – за допомогою фрикційних або ланцюгових варіаторів.

а - черв’ячна; б – зубчасто-гвинтоваРисунок 1.2 Передачі між валами, осі яких перехрещуються

4


а – прямозуба циліндрична; б – косозуба циліндрична; в - прямозуба конічна; г - черв’ячна; д – пасова клиновим пасом; е - пасова плоским пасом; ж)

- ланцюговаРисунок 1.3 Умовні зображення механічних передач

5


Привод механізмів і машин. Приводом називається енергосиловий пристрій, який приводить в рух машину або механізм. Привод складається з джерела енергії, передаточного механізму і системи управління.

Джерелом енергії привода є двигун (електричний, тепловий і т.д.). Передаточний механізм застосовується у таких випадках: а) двигун, по умовах експлуатації, не можна безпосередньо з’єднати з виконавчим механізмом; б) швидкості виконавчого механізму не відповідають швидкостям обертання двигуна;в) необхідність регулювання швидкостей під час роботи з великими крутними моментами на малих швидкостях; г) під час перетворення обертового руху вала двигуна в інші види механічного руху виконавчого механізму. Основне застосування, в якості передаточного механізму, в приводах мають редуктори. Зубчастий редуктор – це механізм, який складається з однієї або декількох механічних передач, встановлених в окремому закритому корпусі. Редуктор призначений для пониження кутових шидкостей в напрямі від передачі потужності від двигуна до виконавчого механізму з одночасним збільшенням обертового моменту. Вали приводу встановлюються на підшипниках кочення або ковзання і з’єднуються між собою муфтами. Умовні зображення електричних двигунів, валів і муфт у кінематичних схемах приводів виконуються за ГОСТ 2.721.-74 і ГОСТ 2.770-68 (див. рис.1.4).

а – муфта без уточнення типу; б – пружна муфта; в – ланцюгова муфта; д – електричний двигун; г - вал на радіальних або радіально-упорних

підшипниках коченняРисунок 1.4 Умовні зображення електричних двигунів, валів і муфт

За типом механічних передач редуктори поділяють на одно та багатоступеневі циліндричні, конічні, одно та двоступеневі черв’ячні і комбіновані; конічно-циліндричні, черв’ячно-циліндричні, циліндрично-черв’ячні. Кінематичні схеми редукторів виконуються за ГОСТ 2.721.-74 і ГОСТ 2.770-68.

6


На рисунку 1.5 зображені кінематичні схеми, складальні креслення та загальні види одноступеневих циліндричних редукторів.

а)

б) в)а – горизонтальний; б - вертикальний із нижнім розміщенням шестірні; в -

вертикальний із верхнім розміщенням шестірніРисунок 1.5 Одноступеневі циліндричні редуктори

На рисунках 1.6 і 1.7 зображені кінематичні схеми, складальні креслення та загальні види одноступеневих конічних і черв’ячних редукторів.

7


а)

б)

в)а – горизонтальний; б – горизонтальний із вертикальним розміщенням

вала колеса; в – горизонтальний із вертикальним розміщенням вала шестірніРисунок 1.6 Одноступеневі конічні редуктори

8


а)

б)

в)а –з нижнім розміщенням черв’яка; б – з верхнім розміщенням черв’яка; в

– з боковим розміщенням черв’якаРисунок 1.7 Одноступеневі черв’ячні редуктори

9


Потужність на вихідному валі привода РВ, який одночасно є вхідним валом виконавчого механізму машини, визначається за такими формулами:

(1.4)

(1.5)

(1.6)

де ТВ – обертовий момент на вихідному валі привода, Нм;В – кутова швидкість вихідного вала привода,с-1;F – тягова сила, прикладена до робочого органу виконавчого механізму,Н;V – лінійна швидкість робочого органу виконавчого механізму,м/c;nB – частота обертання вихідного вала приводу,хв-1.

Частоту обертання вихідного вала привода визначають за наступними формулами:

(1.4)

, (1.5)

, (1.6)

де V – колова швидкість робочого органу, м/с;D – діаметр привідного барабана, м;z – число зубів привідної або тягової зірочки;t – крок тягового ланцюга, м.

Розрахункове значення потужності на вхідному валі привода (вал двигуна) визначається за формулою:

(1.7)

де ЗАГ – загальний коефіцієнт корисної дії приводу.(1.8)

де 12…n – ККД механічних передач привода і інших його елементів, де відбувається втрата потужності (механічні передачі, муфти і опори валів).

Умова підбору двигуна за потужністю має вигляд:(1.9)

Під час застосування, в якості двигуна приводу, асинхронного електричного двигуна змінного струму серії 4А допускається певне перевантаження потужності двигуна понад її паспортне значення. Величина перевантаження визначається за формулою:

(1.10)

Умова вибору двигуна із врахуванням перевантаження має вигляд:

(1.11)

10


Основною кінематичною характеристикою привода з редукторними (понижуючими) передачами є передаточне число.

(1.12)

Загальне передаточне число привода – це добуток передаточних чисел механічних передач u1,…un, які входять в привод.

(1.13)Значення передаточних чисел циліндричних, конічних і черв’ячних

передач стандартизовані, відповідні стандарти: ГОСТ 2185-66; ГОСТ 12289-76 і ДСТУ 2458-94. Межі відхилень дійсних значень чисел цих передач, під час проведення розрахунків, також стандартизовані і повинні становити: для одноступеневих циліндричних передач, при фактичних значеннях передаточних чисел u4,5 не більш як 2,5%; при фактичних значеннях передаточних чисел u4,5 не більш як 4%; для конічних - 3%; для черв’ячних 4%. Значення передаточних чисел пасових і ланцюгових передач не стандартизовані і вибираються з рядів нормальних чисел Ra20 i Ra40 ГОСТ6636-69,

Під час визначення передаточного числа черв’ячної передачі необхідно враховувати залежність цього числа від кількості витків черв’яка, яка приведена в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 залежність передаточного числа черв’ячної передачі від кількості витків черв’яка

u 8…14 14…28 28…80z 4 2 1

В свою чергу ККД черв’ячної передачі залежить від числа витків черв’яка z і є найменшим при z=1. Передачі з числом витків черв’яка z=1 застосовувати тільки в технічно обгрунтованих випадках. Рекомендоване значення числа витків черв’яка - z=2.

Інтервал рекомендованих значень передаточних чисел одноступінчатих редукторів: циліндричні – 1…6; конічні – 1…5; черв’ячні – 8…80.

Інтервал рекомендованих значень передаточних чисел ланцюгових передач - 1…5, пасових - 1…4.

Визначення обертових моментів, що передаються валами привода, кутових швидкостей і частот обертання всіх валів привода починають з вхідного вала привода (вала двигуна). Визначення цих величин для і-го валу привода здійснюється за формулами:

(1.15)

(1.16)

(1.21)

де ui – загальне передаточне число між валом двигуна і і-тим валом привода;і – загальний ККД між валом двигуна і і-тим валом привода.

11


ОСНОВНА ЛІТЕРАТУРА

1. Иванов М.Н. Детали машин. М.: Высш. школа, 1991 – 383с.2. Іващенко В.Т. Розрахунок і конструювання з’єднань деталей машин.

Навчальний посібник. – Івано-Франківськ: Факел, 2003 – 211с.3. Малько Б.Д. і інші. Курсове проектування деталей машин. Навчальний

посібник. – Івано-Франківськ: Факел, 2003 – 438с.4. Сенчішак В.М. Теорія механізмів і машин і деталі машин. – Івано-

Франківськ: Факел, 2002 – 292с.5. Сенчішак В.М., Іващенко В.Т. Проектування механічних передач.

Навчальний посібник. – Івано-Франківськ: Нова зоря, 2009 – 492с.6. Павлище В.Т. Основи конструювання та розрахунок деталей машин. К.:

Вища школа, 1993 – 555с.7. Решетов Д.Н. Детали машин. М.: Машиностроение, 1989 – 496с.8. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. М., 1991.9. Електронний варіант конспекту лекцій курсу «Механіка машин.

Модулі М1 і М2». Ред. Борисевича Б.Д.

ДОДАТКОВА ЛІТЕРАТУРА

1. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. М.: Высш.школа, 1970 – 368с.

2. Иванов М.Н., Иванов В.Н. Детали машин. Курсовое проектирование. М., 1975.

3. Киркач Н.Ф., Баласанян Р.А. Расчет и конструирование деталей машин. Х., 1987, Часть 1.

4. Киркач Н.Ф., Баласанян Р.А. Расчет и конструирование деталей машин. Х., 1987, Часть 2.

5. Орлов П.И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие в 3-х книгах. Книга 2. М.: Машиностроение, 1977 – 574с.

6. Поляков В.С., Барбаш И.Д., Ряховский О.А. Справочник по муфтах. Л.: Машиностроение, 1975 – 341с.

7. Цехнович Л.И., Петриченко И.П. Атлас конструкций редукторов. К., 1979.

8. Чернавский С.А. и др. Курсовое проектирование деталей машин. М.: Машиностроение, 1987 – 416с.

12

Documents

primera leccion de mecanica