Детали машин и основы конструирования

 

Санкт-Петербургский государственный

экономический университет

 

 

Филиал в г. Сосновый Бор

 

 

Курсовая работа по дисциплине

" Детали машин и основы конструирования "

 

 

 

 

Студент группы 190600                                _____________

(подпись)

 

Руководитель доцент                                   ______________

(подпись)

 

Задание  защищено   с оценкой    «                             »

 

 

Дата  «              » ____________ 2014 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург - Сосновый Бор  

   

2014

 

Содержание

 

Варианты заданий………………………………..........................3

Расчет  механизмов электромеханического  подъемника……..3

Расчет силовой винтовой передачи …………………………….3

Параметры трапецеидальной резьбы……………………….…..5

Определение параметров мотора-редуктора……………….......8

Список использованных источников………………………..…11    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                         Варианты заданий

 

             

Параметр	Значение
Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Грузоподьёмность,кН	15	18	20	26	40	40	60	80	100	120	150	180
Количество стоек, шт	2	2	2	2	4	4	4	6	6	6	6	6
Скорость подъема, м/мин	2,2	2,2	2,0	2.0	1,8	1,8	1,6	1,6	1,4	1,4	1,2	1,2
l1 ,м	0,3	0,3	0,3	0,3	0,4	0,4	0,5	0,5	0,6	0,6	0,7	0,7
Высота подьёма,м	1,5	1,5	1,6	1,6	1,8	1,8	1,9	1,9	2,0	2,0	2,2	2,2

             

 

 Расчет  механизмов электромеханического  подъемника

 

Задание: В соответствии с индивидуальным вариантом исходных данных выполнить расчёт основных механизмов электромеханического подъемника и определить параметры электродвигателя для его привода.

 

Расчет силовой винтовой передачи

 

Проектируемая винтовая передача в зависимости от числа стоек подъемника воспринимает часть общего веса. Поэтому вначале определяем вес Q, приходящийся на каждую стойку.

Средний диаметр резьбы винта и гайки d2 определяем из расчета резьбы на износостойкость

,                 (1)

 

где Q - вес, приходящийся на каждую стойку, Н;

     k1 - отношение высоты гайки h к среднему диаметру резьбы, принимаем k1 = h/d2 = 1,6;

k2 - коэффициент зависит от вида резьбы. Для трапецеидальной резьбы k2 = 0,5;

[q] - допускаемое давление для резьбы, [q] = 10МПа.

 

Грузоподьёмность равна 18000 Н. Тогда Q = 9000Н.

По формуле (1) получим:

 

  

 

С учётом запаса прочности, необходимого для грузового  винта подьёмника, принимаем трапецеидальную однозаходную правую резьбу с диаметром и шагом в соответствие с ГОСТ 24737-81. Параметры трапецеидальной резьбы которая применяется для грузовых винтов указаны в приложении Б.

 

Принимаем материал винтовой пары: для винта Сталь 45, для гайки – бронза Бр ОЦС-6-6-3.

Затем проверяем условия самоторможения винта

 

   < r,              (2)

 

где L - угол подъема винтовой линии;

       r - угол трения, для винтовой пары сталь - бронза r = 40.

;  tg40 = 0,07.

 

 

     Угол подъема винтовой линии определяем по формуле (3)

 

,              

        где Р - шаг  резьбы.

 

 

 

 

 

Параметры трапецеидальной по ГОСТ 24737-81

 

Параметры трапецеидальной резьбы указаны на рисунке Б.1.

 

 

d - наружный диаметр резьбы винта и гайки; d1 - внутренний диаметр резьбы винта и гайки; d2 - средний диаметр резьбы винта и гайки; Н1- рабочая высота профиля резьбы, Н1 =  d – d1; d = d2 + 0,5Н1; d1 = d2 – 0,5Н1; Н1 = 0,5Р.

 

Таблица Б.1 – Диаметры и шаги трапецеидальной резьбы по           ГОСТ 24737-81

 

 

 

Наружный диаметр d	14	16-20	22-28	30-36	38-42	44	46-52	55-60	65-80	85-95	100-110
Шаг P	2;3	2;4	2;3; 5;8	3;6; 10	3;6; 7;10	3;7; 8;12	3;8; 10	3;8;9; 12;14	4;10; 16	4;5;12 18;20	4;5; 12;20

 

 

 

 

 

 

Согласно рисунка Б.1, внутренний диаметр резьбы равен: d2 – 0,5Р, а наружный диаметр: d2 + 0,5Р.

 

D1 Внутр. Д = 19-0,5*2=18       D Наруж. Д = 19+0.5*2=20

 

Если мы выбрали по таблице наружный диаметр d = 20 мм, то средний диаметр будет равен 19мм, а внутренний18 мм. Тогда

 

                  

 

 

1,90<40, следовательно условие самоторможения  выполняется.

Коэффициент полезного действия винтовой пары определяется выражением (4)

 

                                         

 

                               

 

Выполним проверку винта на прочность с учетом совместного действия деформации растяжения и кручения.

Напряжение растяжения sр по формуле (7) равно

 

                            sр = =  = 31,7МПа              

 

 

        Момент трения  на опорах винта Мn по формуле (10) равен

 

            где f0 - коэффициент трения в подшипниках, f0 = 0,01

 

                        Мn = = =0,43Нм,

 

 

 

 

 

 

Величина крутящего момента Мкр определяется выражением (9)

                 

 

   Мкр = = = 9Нм

 

Величина полярного момента сопротивления для круглого сечения, вычисляется по выражению (11)

                      

 

                                  =                

 

где d1 - внутренний диаметр резьбы, в нашем примере d1 = 18мм

Определим значение касательного напряжения t действующего на винт по формуле.

                                 t = =  ,     

где Мкр - крутящий момент прилагаемый к винту, Н × м;

Wр - полярный момент сопротивления, м3.

Затем определим приведенное напряжение в соответствии с формулой (6).

 

                         = , 

 

Допускаемое напряжение [s] для материала Сталь 45 равно 160МПа. 35,3МПа<160МПа. Условие прочности по приведенному напряжению действующему на винт соблюдается.

 

 

 

 

 

 

Затем определим необходимое число витков резьбы в гайке Z из расчета по допускаемому давлению. Подставив в формулу значения указанных величин, получим требуемое число витков с округлением до ближайшего целого значения. Для пары сталь - бронза примем допускаемое удельное давление [g] = 12 МПа.

 

             =

 

 

Определим высоту гайки по формуле (13)

 

h = Р × z = 2×12,5 =25мм

 

Определим наружный диаметр гайки по формуле (14)

 

           =

где [sр] - допустимое напряжение в гайке на растяжение, [sр] = 40МПа;

d - наружный диаметр резьбы;

k - коэффициент запаса прочности, k = 1,5.

 

        

Определение параметров электродвигателя (мотора-редуктора)

 

Требуемую мощность для подъема груза  находим по формуле

 

Nм = U ∙ Fa  ,                          

Nм =0,036666666*18000=660Вт

 

где U - скорость подъема груза, м/с;

       Fa – вес автомобиля, Н.

     

         Принимаем скорость подъема груза из задания.

 Определим требуемую мощность двигателя по формуле

 

 ,   

- общий КПД привода.

Общий КПД определяем из выражения

 

= ,        (22)

 

где - КПД подшипников качения, = 0,98;

- КПД цепной или клиноремённой  передачи, =0,95

- КПД самотормозящейся передачи  винт-гайка, определённый по формуле (4);

- КПД редуктора, = 0,96.

 

= 0,98*0,95*0,39*0,96=0,3485664

 

Подставив в формулу (22) значения указанных величин, получим значение , а затем, используя формулу (21) определим мощность электродвигателя.

 

Nдв=660/0,3485664=1893,469939

 

Nдв=1,8кВт

 

Определим частоту вращения грузового винта nв

 

                                                  ,   

где U - скорость подъема груза;

р - шаг резьбы ;

nр - число заходов резьбы, nр = 1.

  

               2,2м,мин /2мм             2,2 /0.002=1100  об\мин

                        

Далее по таблице в приложении В принимаем, например, электродвигатель RA132S4 мощностью 5,5 кВт и с частотой вращения ротора nдв= 1450 мин-1.

 

Задаваясь частотой вращения ротора электродвигателя nдв мин-1, определяем передаточное отношение от электродвигателя к грузовому винту по формуле 

 

  ,   1450/1100=1,32 

 

где nдв - частота вращения вала электродвигателя, в нашем примере    nдв = 1450 мин-1;

nв - частота вращения грузового винта, мин-1.

 

Подставив в формулу (24) значение указанных величин, получим передаточное отношение от электродвигателя к грузовому винту.

Если i < 4, можно использовать для передачи крутящего момента от электродвигателя к винту клиноременную передачу. В противном случае необходимо подобрать редуктор. 

 

Фактическое время подъема tп будет равно

 

, 1,5/2,2=0,68         

 

        где L – полная высота подъема, м.

        Высота  подъема  L указана в индивидуальном задании.

 

            

 

Список использованных источников

 

 

1. Бондаренко, Е. В. Основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования : учеб. / Е. В. Бондаренко, Р. С. Фаскиев. - М. : Академия, 2011.
2. Типаж и техническая эксплуатация оборудования предприятий автосервиса : учеб. пособие / В. А. Першин [и др.]. - Ростов н/Д : Феникс, 2008.
3. Дунаев, П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин : учеб. пособие / П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов. - 10-е изд., стер. - М. : Академия, 2007.
4. Луканин, В. Н. Сарбаев, В. И. Механизация производственных процессов технического обслуживания и ремонта автомобилей : учеб. пособие / В. И. Сарбаев, В. Н. Коноплев, С. С. Селиванов. - 2-е изд., стер. - М. : МГИУ, 2006.
5. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: механизация и экологическая безопасность производственных процессов : учеб. пособие / В. И. Сарбаев [и др.]. - 2-е изд. - Ростов н/Д : Феникс, 2005.
6. ГАРО-Трейд Оборудование для автосервиса. Каталог. – Великий Новгород, 2009.