Тема: Спроектировать привод к мешалке реактора

Тема: Спроектировать привод к мешалке реактора

Задание на выполнение курсового проекта по механике

 

Исходные данные:

Мощность на рабочем валу машины - N _р.в.=10 кВт

Скорость рабочего вала машины - n_р.в.=32 об/мин

Скорость вращения электродвигателя - n_с =750 об/мин

ПВ=100 %

 

Рис.1.1.Кинематическая схема привода.

 

Введение

Приводы в химическом машиностроении многообразны по конструкции и различаются в зависимости от вида машины. Привод - устройство для приведения в действие машин от двигателя через передаточные механизмы. Соединение вала машины с валом электродвигателя возможно лишь в относительно редких случаях. Однако в химическом машиностроении это имеет место. В основном для привода машины необходима установка повышающей или понижающей передачи. Оптимальный тип передачи определяют с учетом ряда факторов: эксплуатационных условий, характера нагрузки, срока службы, техники безопасности, удобства расположения, обслуживания, стоимости привода.

Наиболее совершенным и прогрессивным является индивидуальный привод, т.к. он устраняет потери энергии в трансмиссиях, допускает наиболее рациональное размещение узлов, агрегатов машин, улучшает условия труда. Индивидуальный привод к рабочему валу машины осуществляется разными вариантами, в которые входят электродвигатель, открытые передачи, редуктор, муфты. Редуктор предназначен для уменьшения частоты вращения и увеличения вращающегося момента. В корпусе редуктора размещены зубчатые или червячные передачи, неподвижно закрепленные на валах. Обычно в червячной передаче ведущим является червяк. Валы опираются на установленные в корпус подшипники.

Червяки проектируются однозаходные и многозаходные, в основном с правым направлением витка. С увеличением числа витков червяка возрастает угол подъема винтовой линии, что повышает КПД передачи. Червячные передачи характеризуются большими скоростями скольжения в месте контакта червяка и червячного колеса.

Оптимизация выбора привода

 

Так как в исходных данных проекта известны скорость вращения рабочего вала машины и вала электродвигателя, определим ориентировочно общее передаточное отношение

 

Uпр. = nс/nр.в.

Uпр = 750/32 = 23,44

 

Особенностью заданного привода является вертикальное расположение рабочего вала, поэтому принимаем, что привод состоит из червячного редуктора с боковым расположением червяка.

Таким образом, кинематическая схема привода состоит из электродвигателя 1 типа 4А, соединительных муфт 2,4, редуктора 3, и мешалки 5, см. рис. 1.1.

 

Кинематический расчет привода и выбор электродвигателя

Определение КПД привода

 

η = η_чп · η_п² ,

 

где η_чп = 0.99 - КПД червячной передачи [1 с.40];

η_п = 0.995 - КПД пары подшипников.

η = 0.88 · 0.995² = 0.776

Определим расчетную мощность электродвигателя

N_эл^р = Nр.в. /η,

N_эл^р = 10/0.776 = 12.9 кВт.

 

Выбираем электродвигатель

 

Зная n_с = 750 об/мин

N_эл^р = 12.9 кВт.

По ГОСТ 19523-81 принимаем электродвигатель 4А180М8УЗ, рис.2.1. табл. 2.1, N_эл = 15кВт, S = 2.6% [1 с.43]. Электродвигатель будет работать с недогрузкой

- 100%

X = 1290/15 = 86%,

- X%

которая составляет 14%, что вполне допустимо, так как<15%.

Определяем асинхронную частоту вращения электродвигателя

 

n_ас = n_с· (1- (S%/100));

 

n_ас = 750 · (1- (2.6/100)) =730 об/мин.

 

Тип двигателя	Число полюсов	Габаритные размеры, мм.				Установочные присоединительные размеры, мм.																	Масса, кг.
		l30	l32	h31	d30	l1	l2	l10	l31	d1	d2	d10	d33	b1	b2	b10	h	h1	h2	h5	h6	h10
4А180М	4,6,8	702	818	470	410	110	110	241	121	48	48	15	42/36	14	14	279	180	9	9	51.5	51.5	20	185

Определяем момент на валах привода

 

M1 = Mэл = 30 · N_эл^р/π · n_ас;

M1 = 30 · 12900/3.14 · 730 = 168.8 Н·м;

M2 = M1 · U_пр.^’· η_чп · η_п^2;

M2 = 168.8 · 22.4 · 0.88 · 0.995² = 2936 Н·м.

 

Определяют КПД передачи

η = (0.95-0.96)·tg /tg( + );

 

η = (0.95-0.96)·tg9⁰06^’/tg(9⁰06^’+1⁰20^’) = 0.82,

где  = 1⁰20^’ - приведенный угол трения [1 с.98].

Уточняем передаваемый момент;

M₁ = M₂/U_пр.^’·η;

M₁ = 2936/22.4·0.82 = 159.8 Н·м;

 

Быстроходный вал - червяк

d = 16.4·⁴√ N_эл^р/n₁·[ ₀];

 

где [ ₀] = 0.5⁰ - допускаемый угол закручивания на 1м длины вала [1 c.104],

d = 16.4·⁴√ 12.9·10³/730·0.5 = 40 мм;

Чтобы ведущий вал редуктора можно было соединить с помощью стандартной муфты с валом электродвигателя d_дв = 55 мм [2 c.391],

принимаем диаметр выходного конца d_в1 = 60 мм,

диаметр вала под уплотнением d_у1 = 70 мм,

диаметр вала под подшипником d_п1 = 75 мм.

 

Тихоходный вал

червячный вал электродвигатель привод

d = 16.4·⁴√ 12.9·10³/33·0.5 = 86 мм;

принимаем диаметр выходного конца d_в3 = 85 мм,

диаметр под уплотнитель d_у3 = 90 мм,

диаметр под подшипник d_п3 = 95 мм,

диаметр под колесом d_к3 = 100 мм.

 

Предварительный выбор подшипников

Предварительно назначаем радиально - упорные конические ролика - подшипники средней серии № 27215 - для быстроходного вала и легкой серии № 7219 - для тихоходного вала по ГОСТ 333 - 79.

 

N	d мм	D мм	B мм	C кН	C0 мм	e	Y
27315	75	160	37	119	95.1	0.826	0.726
7219	95	170	32	168	131	0.41	1.48

Быстроходный вал

Эквивалентная нагрузка

 

Осевые составляющие реакций опор;

S_a = 0.83 · e · A = 0.83 · 0.826 · 4240 = 2907 H;_B = 0.83 · e · B = 0.83 · 0.826 · 1657 = 1136 H;

Результирующие осевые нагрузки;

 

F_aA = S_A = 2907 H;

F_aB = S_A + F_a = 2907 + 13048 = 15955 H;

 

Проверяем подшипник А.

Отношение F_a / F_r = 3019 / 4240 = 0.71 < e; следовательно X = 1, Y = 0 [1 c.117].

 

P = (X · V · A + Y · F_a) · K_б · K_т = 4240 · 1.1 = 4664 H;

 

X = 1 - коэффициент радиальной нагрузки;

V =1 - вращается внутреннее кольцо подшипника [1 с.117];

K_т = 1.1 - коэффициент безопасности [1 с.119];

K_т = 1 - работа при t < 100⁰ [1 с.119];

Проверяем подшипник B.

Отношение F_a / F_r = 16067 / 1657 = 9.7 > e; следовательно X = 0.45, Y = 0.858 [1 c.117].

 

P = (X·V·B+Y·F_a)·K_б·K_т=(0.45·1657+0.858·16067)·1.1==4664H;

Тихоходный вал

Эквивалентная нагрузка

 

Осевые составляющие реакций опор;

S_c = 0,83·е·С = 0.83·0.41·12957 = 4409 Н;

S_D = 0.83 · 0.41 · 14683 = 4997 Н;

Результирующие осевые нагрузки;

F_aС = S_С = 4409 Н;

 

F_aD = S_С + F_a = 4997 + 2556 = 7553 H;

 

Проверяем подшипник C.

Отношение; F_a/F_r = 4409/12957 = 0.34 < е; следовательно Х = 1 Y = 0 [1 c.117];

Р = 12957 · 1.1 = 14253 Н;

Проверяем подшипник D.

Отношение; F_a/F_r = 7553/14683 = 0.51 > е; следовательно Х = 0.45 Y = l.48 [1 c.117];

Р = (0.45 · 14683 +1.48 · 7553) · 1.3 = 19564 Н;

 

Допускаемая стрела прогиба

 

[f] = (0.005 + 0.01) · m = (0.005+0.01) · 10 = 0.05  0.1 мм; Условие f < [f] выполнено.

 

Выбор шпонки

 

Для соединения валов с деталями выбираем призматические шпонки по ГОСТ 23360-78 [2 c.169].

Напряжение смятия шпонки;

 

σ_cм = < [σ]_см = 100 МПа [2 c.170],

 

где 1 - длина шпонки;

b - ширина шпонки;

t₁- глубина паза вала.

 

Быстроходный вал

 

Шпонка на выходном конце ведущего вала b h l = l4 9 50 мм;

σ_cм = = 59.5 МПа;

 

Тихоходный вал

 

Шпонка под колесом b h l = 28 16 140 мм;

σ_cм = = 87.4 МПа;

Шпонка на выходном конце b h l = 22 14 160 мм;

σ_cм = = 83.4 МПа;

Условие σ_cм < [σ]_см выполняется во всех случаях.

 

Смазка редуктора

Смазка червячного зацепления осуществляется окунанием колеса в масляную ванну.Объем масляной ванны.

V = (0.5 ÷ 0.8)·N = (0.5 ÷ 0.8) ·12.9 ≈ 7 л.

Рекомендуемое значение вязкости масла:

при V_с = 4.7 м/с - υ = 20·10^-6 м²/с,

по этой величине выбираем масло индустриальное И-20А [2 c.253].

Смазка подшипниковых узлов осуществляется благодаря разбрызгиванию масла червячным колесом.

 

Толщина фланцев

 

b = 1.5·δ = 1.5·12 = 18 мм.

 

Толщина нижнего пояса

 

р = 2.35·δ = 2.35·12 = 28 мм.

 

Толщина ребер

 

m = b = 12 мм.

 

Диаметр болтов

 

фудаментых d₁= 0. 036·a_w+12 = 0,036·280+12 = 22 мм, примем болты М20;

болты у подшипников d₂ = 0.75·d₁ = 0.75·20 = 15 мм, примем болты М16;

болты, соединяющие крышку с корпусом d₃ = 0.6·d₁ = 0.6·20 = 12 мм, примем болты М12

 

Подбор и проверка муфт

 

Для передачи вращающего момента с вала электродвигателя на ведущий вал редуктора и с ведомого вала на вал мешалки используем упругую втулочно-пальцевую муфты по ГОСТ 21424-75, для которых допускаемые передаваемые моменты:

[M]₁ = 500 Н·м,

[M]₂ = 8000 Н·м.

Расчетный момент:

 

M_р1= k·M₁ = 1,5·168.8 = 253.2 Н·м < [M]_l

 

где к = 1,5 - коэффициент эксплуатации.

M_р2 = k·M₂ = 1,5·2936 = 4404 Н·м < [M]₂,

Список используемой литературы

1. Киселёв Б.Р. Проектирование приводов машин химического производства. - Иваново.: ИГХТУ, 1987.

.   Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин. -М.: Машиностроение, 1987.

.   Шейнблер А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. -М.: Высш. шк., 1991.

.   Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроения. Т3. -М.: “Машиностроение”, 1978.

Тема: Спроектировать привод к мешалке реактора

Задание на выполнение курсового проекта по механике

 

Исходные данные:

Мощность на рабочем валу машины - N _р.в.=10 кВт

Скорость рабочего вала машины - n_р.в.=32 об/мин

Скорость вращения электродвигателя - n_с =750 об/мин

ПВ=100 %

 

Рис.1.1.Кинематическая схема привода.

 

Введение

Приводы в химическом машиностроении многообразны по конструкции и различаются в зависимости от вида машины. Привод - устройство для приведения в действие машин от двигателя через передаточные механизмы. Соединение вала машины с валом электродвигателя возможно лишь в относительно редких случаях. Однако в химическом машиностроении это имеет место. В основном для привода машины необходима установка повышающей или понижающей передачи. Оптимальный тип передачи определяют с учетом ряда факторов: эксплуатационных условий, характера нагрузки, срока службы, техники безопасности, удобства расположения, обслуживания, стоимости привода.

Наиболее совершенным и прогрессивным является индивидуальный привод, т.к. он устраняет потери энергии в трансмиссиях, допускает наиболее рациональное размещение узлов, агрегатов машин, улучшает условия труда. Индивидуальный привод к рабочему валу машины осуществляется разными вариантами, в которые входят электродвигатель, открытые передачи, редуктор, муфты. Редуктор предназначен для уменьшения частоты вращения и увеличения вращающегося момента. В корпусе редуктора размещены зубчатые или червячные передачи, неподвижно закрепленные на валах. Обычно в червячной передаче ведущим является червяк. Валы опираются на установленные в корпус подшипники.

Червяки проектируются однозаходные и многозаходные, в основном с правым направлением витка. С увеличением числа витков червяка возрастает угол подъема винтовой линии, что повышает КПД передачи. Червячные передачи характеризуются большими скоростями скольжения в месте контакта червяка и червячного колеса.

Оптимизация выбора привода

 

Так как в исходных данных проекта известны скорость вращения рабочего вала машины и вала электродвигателя, определим ориентировочно общее передаточное отношение

 

Uпр. = nс/nр.в.

Uпр = 750/32 = 23,44

 

Особенностью заданного привода является вертикальное расположение рабочего вала, поэтому принимаем, что привод состоит из червячного редуктора с боковым расположением червяка.

Таким образом, кинематическая схема привода состоит из электродвигателя 1 типа 4А, соединительных муфт 2,4, редуктора 3, и мешалки 5, см. рис. 1.1.