Кинематический расчет двигателя

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1

 

 

Курсовой проект

Спроектировать привод общего назначения.

Исходные данные:

Схема привода по рисунку 2;

Мощность на выходном валу Р_вых = 0,9 кВт;

Режим работы - Т;

Срок службы в годах - 2;

Разработать чертеж шкива - ведомого;

Число оборотов выходного  вала п_вых = 20 об/мин.;

Передаточное число  редуктора и_ред = 16;

Первая ступень - прямозубая;

Число смен работы - 2;

Количество  рабочих смен в году принять равным 300, продолжительность одной смены - 8 часов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кинематическая  схема привода

 

             Исходные данные для выполнения курсового проекта выбираем из табл. 1 [1, стр. 18] согласно первой букве фамилии (М), последней цифре учебного шифра (1), сумме двух последних цифр шифра (3 + 1 = 4), второй букве фамилии (И).

 

Содержание

       Введение

1. Кинематический расчет и выбор электродвигателя.
1. Выбор электродвигателя.
2. Определение передаточных чисел привода и его ступеней.
3. Определение частот вращения и вращающихся моментов на валах привода.
2. Расчет клиноременной передачи.
1. Назначение, устройство, достоинства и недостатки передачи.
2. Расчет клиноременной передачи.
3. Конструирование шкивов.
3. Расчет редуктора.
1. Выбор термообработки и материала колес редуктора.
2. Определение допускаемых напряжений.
3. Проектировочный расчет быстроходной ступени редуктора.
4. Проверочный расчет быстроходной ступени на выносливость.
5. Основные размеры зубчатого зацепления
6. Силы, действующие в зацеплении.
7. Проектировочный расчет тихоходной ступени редуктора.
8. Проверочный расчет тихоходной ступени на выносливость.
9. Основные размеры зубчатого зацепления.
10. Силы, действующие в зацеплении.
4. Предварительный расчет валов.
5. Расчет муфты.
6. предварительная компоновка редуктора.
7. Проектный расчет промежуточного вала.
8. Расчет подшипников.
9. Расчет шпонок.
10. Уточненный расчет валов.
11. Выбор типа и способа смазывания зубчатых колес.
12. Конструктивные размеры зубчатых колес.
13. Выбор и определение основных размеров корпуса редуктора.

ЛитератураИзм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕИзм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

3

 

 

Проектируемый привод состоит  из электродвигателя, цилиндрического  редуктора, быстроходный вал которого соединен с валом электродвигателя ременной передачей и компенсирующей муфты, соединяющей выходной (тихоходный) вал редуктора и приводной вал.

Назначение привода - передавать вращающий момент от электродвигателя через редуктор на приводной вал. При этом происходит понижение частоты  вращения и увеличение вращающего момента.

Элементы привода смонтированы на раме, которая при помощи фундаментальных  болтов крепится к перекрытию помещения..

Помещение, где предполагается устанавливать  привод должно быть снабжено трехфазной электросетью переменного тока напряжением 380 В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ И ВЫБОР  ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

1. Выбор электродвигателя.

Номинальная мощность на приводном валу привода:

Р _пр = 0,9 кВт

Мощность двигателя, необходимая при номинальной загрузке привода:

 

где η - КПД привода.

η_пр = η_{12 ·} η_{34 ·} η₅₆

где η₁₂ ,η₃₄ ,η₅₆ - соответственно КПД цилиндрической зубчатой и клиноременной передач. 

Значения КПД принимаем

η₁₂ = 0,96; η₃₄ = 0,98; η₅₆ = 0,98

Тогда

η_пр = 0,96 · 0,98 · 0,98 = 0,92

Расчетное значение мощности

 

Частота вращения вала электродвигателя:

 

где - частота вращения приводного вала;

                                         - диапазон рекомендуемых значений передаточного числа          привода.

Частота вращения приводного вала:

  = 20 мин^-1

Диапазон рекомендуемых  значений передаточного числа привода:

 

- рекомендуемые передаточные числа цилиндрического редуктора и клиноременной передачи:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

4

 

 

 

При этом частота  вращения вала электродвигателя

^-1

По каталогу принимаем электродвигатель 4A80Б6УЗ, мощностью Р_эд=1,10 кВт серии 4А по ГОСТ 19523-74 с частотой вращения n_эд =920 мин^-1

 

1.2 Определение передаточных чисел привода и его ступеней.

 

Общее передаточное число привода:

 

Принимаем предварительное  число клиноременной передачи:

 

передаточное  число редуктора:

 

Производим  разбивку передаточного числа привода  по ступеням. Для цилиндрических редукторов с соосной схемой передаточное число тихоходной ступени:

 

Полученное  значение согласовываем с ГОСТ 2185-76. Принимаем передаточное число тихоходной ступени , тогда передаточное число быстроходной ступени:

 

Принимаем по ГОСТ 2185-66 передаточное число быстроходной ступени u_б =4,4.

Получаем стандартизированное число редуктора:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

5

 

 

При этом требуемое передаточное число клиноременной передачи:

 

Тогда фактическое  передаточное число привода:

 

 

 

 

 

 

1.3 Определение частот вращения и вращающих моментов на валах привода.

 

Частоты вращения валов привода:

вала электродвигателя

 

быстроходного вала редуктора

 

промежуточного  вала

 

тихоходного вала редуктора и вала привода

 

Расчетная мощность на валах привода:

На валу электродвигателя:

 

На ведущем валу редуктора:

 

На промежуточном  валу редуктора:

 

На ведомом  валу редуктора:

 

Вращающие моменты  на валах.

На валу электродвигателя:

 

На ведущем валу редуктора:

 

На промежуточном  валу редуктора:

 

На выходном валу редуктора:

 

Проверка:

 

Практически без изменений

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

6

 

 

Номер вала	P, кВт	N, об/мин	T, Н∙м
I	1,1	920	11,42
II	1,056	317,2	31,8
III	1,03	72	136,6
IV	1,01	20	482,3

 

 

 

2. РАСЧЕТ КЛИНОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ

 

2.1. Назначение, устройство, достоинства и недостатки передачи.

Клиноременная передача относится к приводам с  гибкой связью и предназначена для  передачи крутящего момента с  одного вала на другой. Клиноременная  передача состоит, как правило, из двух шкивов с клиновыми канавками, которые  соединены бесконечным клиновым ремнём.

Преимуществами  клиноременной передачи по сравнению  с зубчатой передачей являются:

- отсутствие, перегрузок привода, поскольку при перегрузке происходит буксование ремня;

- передача вращения при значительном межосевом расстоянии;

- плавность и бесшумность работы;

- простота устройства и ухода;

- меньшая стоимость;

- возможность использования при бесступенчатом регулировании

скорости.

К недостаткам  клиноременной передачи также по сравнению с зубчатой относятся:

- непостоянство передаточного отношения;

- большее давление на валы и опоры;

- меньшая компактность;

- более низкий КПД.

 

2.2 Расчет клиноременной передачи

 

Схема клиноременной передачи.Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

7

 

 

Сечением  ремня выбираем в зависимости  от Р_эд =1,1 кВт, n_эд=920 об/мин по рекомендациям.

Принимаем сечение  А(А): ГОСТ 1284.1-89

W_p = 11 мм, W = 13 мм, Т_о = 8 мм, А = 81 мм2, L_p=2,24 м,

d_min =90мм

Принимаем диаметр  шкива d₁ = 100 мм

Диаметр ведомого шкива

d'₂ = d₁ • U_кр = 100 • 2,9 = 290 мм

Принимаем d₂ = 290 мм

Передаточное  число с учетом скольжения ε = 0,01

 

Отличие от заданного передаточного числа:

 

Что меньше допустимого отклонения приблизительно на 1%

Межосевое расстояние

а_min = 0,55 ∙ (d₁ + d₂)+ T₁ = 0,55 ∙ (100 + 290) + 8 = 222,5 мм;

а_max = d₁ + d₂ = 100 + 290 = 390 мм;

Принимаем промежуточное стандартное значение

 

Принимаем a = 307

Расчетная длина  ремня:

 

Принимаем ближайшее  стандартное значение L_p = 1250 мм.

Окружная  скорость ремня:

 

Межосевое расстояние:

 

Где   w = 0,5 ∙ π ∙ (d₁ + d₂) = 0,5 ∙ 3,14 ∙ (100 + 290) = 612,3 мм

           = 9025 мм²

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

8

 

 

Тогда 

Принимаем 

Для установки  и замены ремней предусматриваем  возможность уменьшения а на 3% (т.е. на 0,03 ∙ 304 = 9,1 мм)

Для компенсации  удлинения ремней во время эксплуатации предусматриваем возможность увеличения а на 5,5% (т.е. на 0,055 ∙ 304 = =16,7 мм)

Угол обхвата малого шкива:

 

Номинальная крутящая мощность ремня Р₀ = 1,08 кВт

Коэффициент угла охвата С_a =0,89

Коэффициент длины C_L = 0,96 для ремня типа А

Коэффициент режима работы С_P = 1,2

Коэффициент числа ремней C_Z =0,95

Определим расчетную  мощность передаваемую одним ремнем:

 

Число ремней:

 

Принимаем число  ремней  Z = 2

Натяжение ремня  определяем по формуле:

 

Где – масса 1 м. длины ремня

Сила, действующая  на валы и опоры:

 

Условие необходимой  долговечности:

Средний ресурс ремня Т_ср= 2000 часов

Расчетный ресурс ремня

Т_{ср. рем.} = Т_ср ∙К₁∙К₂ = 2000 ∙ 1 ∙ 1 = 2000 часов

где К₁ = 1 - тяжелый режим работы;

        К₂  = 1 - умеренный климат эксплуатации.

Суммарное число  ремней за период эксплуатации:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

9

 

 

 

где L_пр = 2 ∙ 300 ∙ 2 ∙ 8 = 9600 часов

По результатам  расчетов принят ремень А-1120Ш ГОСТ 1289.1-80- ГОСТ 1284.3-80.

 

2.3 Конструирование шкивов.

Выбираем  вид натяжного устройства:

Периодическое перемещение в процессе эксплуатации ременной передачи одного из ее шкивов при помощи передачи «Винт-гайка».

В ременной передаче со шкивом, расположенным  на валу электродвигателя, применяется  устройство, которое рассматривает 

периодическое перемещение шкива вместе с электродвигателем, установленным на салазках.

Назначаем материал, выбираем конструкцию шкивов и определяем исполнительные размеры шкивов передачи:

Конструкции шкивов клиноременных передач всех видов, их основные, расчетные посадочные и габаритные размеры регламентируются ГОСТ Р 50641 -94, ГОСТ 20889-80 - ГОСТ 20897-80.

Шкивы с диаметром d = 100...400 мм в соответствии с ГОСТ 20892-80 - ГОСТ 20894-80 изготавливают со сплошным диском или имеющим 4-6 отверстий, предназначенных  для удобства демонтажа и снижения веса шкивов.

Для изготовления шкивов при окружных скоростях вращения 5 м/с < V < < 30 м/с применяют СЧ 20, СЧ 25 ГОСТ 1412-85.

В условиях любой разновидности серийных производств  шкивы выполняют литыми.

Рабочая поверхность  обода шкивов клиноременных передач  имеет трапецеидальные кольцевые  канавки по числу параллельно  работающих ремней Z = 2.

Угол профиля  канавок на шкивах назначают в  соответствии с ГОСТ Р 50641-94 и ГОСТ 1284.2-89.