Курсовая работа по Механика на тему Привод лебедки для горизонтального перемещения грузов

Задание на курсовой проект.
Спроектировать привод лебедки для горизонтального перемещения грузов по схеме: рисунок 1.

Рисунок 1
1 – двигатель; 2 – клиноременная передача; 3 – цилиндрический редуктор; 4 – упругая муфта с торообразной оболочкой; 5 – барабан; I, II, III, IV – валы, соответственно, - двигателя, быстроходный и тихоходный редуктора, рабочей машины.
Грузоподъемность лебедки (усилие) Q, кН Скорость лебедки V,
м/с Диаметр барабана D,
мм
6 0,8 120






Содержание
1. Кинематический расчет привода 4
1.1 КПД привода 4
1.2 Подбор электродвигателя 4
1.3 Расчет передаточного числа и его разбивка 5
по ступеням передач 5
1.4. Расчет частоты вращения и момента на валах 7
2. Расчет закрытой зубчатой цилиндрической передачи. 9
2.1 Выбор материала и термообработка зубчатых колес. 9
2.2 Определение допускаемых напряжений. 10
2.2.1 Расчет зубчатых передач на контактную выносливость 10
2.2.2. Расчет зубчатых передач на выносливость при изгибе 11
2.3 Расчет закрытой зубчатой цилиндрической передачи. Проектный расчет 13
2.3.1. Расчет закрытой цилиндрической зубчатой передачи 13
2.4 Проверочный расчет цилиндрической зубчатой передачи 16
3. Расчет открытых передач. 19
3.1 Расчет клиноременной передачи. Проектный расчет. 19
3.2 Расчет клиноременной передачи. Проверочный расчет. 21
4. Предварительный расчет диаметров валов 24
5. Расчет нагрузки валов. Введение 27
5.1 Расчет нагрузки валов редуктора 29
6. Определение реакций в подшипниках 30
6.1 Проверочный расчет подшипников 34
7. Проверочный расчет быстроходного вала. 36
7.1 Проверочный расчет тихоходного вала 38
8. Конструктивная компоновка привода 40
8.1 Конструирование зубчатого колеса 40
8.2 Конструирование элементов открытых передач. Шкив. 40
9. Выбор муфты 41
10. Проверочный расчет шпонок 42
11. Конструирование корпуса редуктора 43
12. Выбор смазочных материалов 45
Список использованной литературы 46

1. Кинематический расчет привода
1.1 КПД привода
Общий КПД двигателя в соответствии с рис. 1:
η0 = ηрем * ηзп * ηпк2* ηм, где
ηрем–КПД ременной передачи;
ηзп –КПД зубчатой передачи;
ηпк – КПД подшипников качения;
ηм– КПД муфты.
Таблица №1
КПД ременной передачи 0,96
КПД зубчатой цилиндрической закрытой передачи 0,97
КПД подшипников качения 0,995
КПД муфты 0,99
η0= 0,96 * 0,97 * (0,995)2 * 0,99 ≈ 0,9127
1.2 Подбор электродвигателя
Определяем требуемую мощность рабочей машины (лебедки) Ррм, кВт:
Ррм = Q*V, где:
Ррм– мощность лебедки, кВт;
Q – усилие, тяговая сила лебедки, кН;
V – линейная скорость тягового органа рабочей машины (лебедки), м/с.
Ррм = 6 * 0,8 = 4,8 кВт
Находим требуемую мощность мощность двигателя:
Рдв= Ррм/η0 = 4,8/0,9127 ≈ 3,39 кВт
По таблице К9 выбираем двигатель серии 4А с номинальной мощностью Рном= 5,5 кВт, применив для расчета 4 варианта типа двигателя:


Таблица № 2
Вариант Тип двигателя Номинальная мощность Рном, кВт Частота вращения, об/мин
синхронная при номинальном режиме nном
1 4АМ132М8У3 5,5 750 720
2 4АМ132S6У3 5,5 1000 965
3 4АМ112M4У3 5,5 1500 1445
4 4АМ100L2У3 5,5 3000 2880

1.3 Расчет передаточного числа и его разбивка
по ступеням передач
Определяем частоту вращения барабана:
nрм = (60 * 1000 * V) / (π * D)
nрм = (60 * 1000 * 0,8) / (3,14 * 120) ≈ 127,4 об/мин.
Находим передаточное число привода Uпривдля каждого варианта. При выбранном электродвигателе (из табл. К9 [1, стр. 406]), действительное передаточное число привода определяется по формуле:
Uприв= nном / nрм
nном – действительное число оборотов двигателя, а не синхронное (теоретическое); или частота вращения двигателя;
nрм– частота вращения приводного вала рабочей машины;
Расчет:
U1 = 720/127,4≈5,65; U2 = 965/127,4 ≈ 7,57
U3 = 1445/127,4≈11,34; U4 = 2880/127,4≈22,61
Производим разбивку передаточного числа привода Uприв. В схеме привода, кроме закрытой цилиндрической передачи (редуктор), есть открытая ременная передача.

По таблице 2.3 [1, стр. 45] примем передаточное отношение для редуктора Uред = 4 и просчитаем передаточное отношение для ременной передачи Uрем:
Uрем = Uприв/ Uред
Расчет представлен в таблице №3.
Таблица №3
Передаточное число Варианты
1 2 3 4
Привода U 5,65 7,57 11,34 22,61
Ременной передачи Uрем 1,41 1,89 2,84 5,65
Цилиндрического редуктора Uред 4 4 4 4
Анализируя полученные значения передаточных чисел, приходим к выводу:
Четвертый вариант (U = 22,61; nном = 2880 об/мин) – большое передаточное отношение, малый ресурс двигателя;
Первый вариант (U= 5,65; nном = 720 об/мин) - двигатели с низкими частотами весьма металлоемкие и их не рекомендуется применять без особой необходимости в приводах общего назначения малой мощности (1, стр.42).
Выбирая из 2 и 3-го вариантов (они примерно одинаковы, выберем второй вариант, так как передаточное число редуктора и ременной передачи соответствуют требуемым значениям таблица 2.3 [1, стр. 45].
Таким образом, выбирае