Определение общего к.п.д. привода

Выбор электродвигателя

 

Определение общего к.п.д. привода

 

ή_общ= ή_ред*ή_рем*ή_под², (1) [10, с. 291]

 

где ή_ред - к.п.д. редуктора;

ή_рем - к.п.д. ременной передачи;

ή_под² - к.п.д. подшипника.

Значения к.п.д. для передач разных типов приведены в табл. 1.1. [10, с. 7]

Принимаем значение η_ред = 0.97, η_рем =0.96, η_под² =0.99 и по формуле (1) находим значение общего к.п.д. привода:

η_общ= 0.97*0.96*0.99 = 0.92

 

Определение требуемой мощности электродвигателя

 

P’_дв = Р_вых/ η_общ, (2) [4, с. 16]

 

где Р_вых - мощность на выходном валу привода валу привода, кВт;

η_общ - общий к.п.д. двигателя.

Принимаем Р_вых =3.4 кВт из условия и ή_общ = 0.92 и считаем по формуле (2):

P’_дв = 3.4/0.92 = 3.7 кВт

 

Определение требуемой частоты вращения

 

n’_дв = n_вых * i’_общ, (3) [4, с. 17]

 

где n_вых - частота вращения выходного вала привода, об/мин;

рекомендуемое передаточное отношение привода.

 

i’_общ = i’₁₄=i’₁₂*i’₃₄, (4) [4, с. 17]

 

где i’₁₂ - рекомендуемое передаточное отношение передачи 1-2;

i’₃₄ - рекомендуемое передаточное отношение передачи 3-4.

Значение рекомендуемого передаточного отношения передач приведены в

Табл. 2.2. [4, с. 17]

Принимая i’₁₂ = 3 и i’₃₄= 3 из условия, подставляем значение в формулу (4): i’_общ = i’₁₄ = 3*3=9

Дальше для вычислений возьмем формулу:

 

n_вых = (30*ω_вых)/π, (5) [4, с. 17]

 

где ω_вых - скорость вращения выходного вала, рад/с;

π - константа

Принимая ω_вых = 8.4 рад/с и π = 3.14, подставляем значение в формулу (5):

n_вых = (30*8.4)/3.14= 80 об/мин

Теперь вычисляем значение n_вых =80 об/мин и i’_общ =9 подставляем в формулу (3):

n’_дв =80*9=720 об/мин

Согласно табл. П1 [10, с. 392] выбираем электродвигатель 4А132S8 по ГОСТ 19523-81. Р_дв=4 кВт; n_дв=720 об/мин.

 

Уточнение передаточного отношения передач

 

Уточненное общее передаточное отношение:

i’_общ = i’₁₄= n_дв / n_вых, (6) [4, с. 19]

 

где n_дв - частота вращения привода, об/мин;

n_вых - частота вращения выходного вала привода, об/мин;

Принимая n_дв =720 об/мин и n_вых = 80 об/мин, подставляем в формулу (6):

i_общ = i₁₄=720/80=9

Учитывая, что:

 

i₁₄=i₁₂*i₃₄,

 

выражаем i₃₄;

₃₄=i₁₄/i₁₂, (7) [4, с. 19]

 

где i₁₄-уточненное общее передаточное отношение привода;

i₁₂ - передаточное отношение передачи 1-2.

Принимая i₁₄=9 и i₁₂=3, подставляем в формулу (7):

i₃₄=9/3=3

По рекомендации [4, с. 19] принимаем i₃₄=3

 

Кинематический и силовой расчет

 

Мощность на валах

Мощность на входном валу 1

 

Р₁=P’_дв= 4 кВт [4, с. 19]

 

Мощность на промежуточном валу 2-3

Р₂= Р₁*η₁₂*η_под, (8) [4, с. 19]

 

где Р₁ - мощность на входном валу 1, кВт;

η₁₂ - к.п.д. передачи 1-2;

η_под - к.п.д. подшипника.

Принимаем Р₁= 4 кВт, η₁₂=0.96 и η_под=0.99 и подставляем в формулу (8):

Р₂=4*0.96*0.99=3.8 кВт

Мощность на выходном валу 4

 

Р₃= Р₂*η₂₃*η_под, (9) [4, с. 19]

 

где Р₂ - мощность на промежуточном валу 2-3, кВт

η₃₄ - к.п.д. передачи 3-4;

η_под - к.п.д. подшипника.

Принимаем Р₂=3.8 кВт, η₂₃ = 0.97 и η_под = 0.99 и подставляем в формулу (9):

Р₃=3.8*0.96*0.99=3.6 кВт

 

Частота вращение валов

Частота вращение входного вала 1

n₁=n_вых=720 об/мин [4, с. 19]

Частота вращения промежуточного вала 2-3

 

n₂=n₁/i₁₂, (10) [4, с. 19]

 

где n₁ - частота вращения входного вала 1, об/мин;

i₁₂ - передаточное отношение передачи 1-2.

Принимаем n₁=720 об/мин и i₁₂= 3 и подставляем в формулу (10):

n₂= 720/3=240 об/мин

Частота вращения выходного вала 4

 

n₃=n₂/i₂₃, (11) [4, с. 19]

 

где n₂ - частота вращения промежуточного вала 2-3, об/мин;

i₂₃ - передаточное отношение передачи 3-4

Принимаем n₂= 240 об/мин и i₂₃=3 и подставляем в формулу (11):

n₃=240/3=80 об/мин

 

Скорость вращения валов

Скорость вращения входного вала 1

 

ω₁=(π*n₁)/30, (12) [4, с. 19]

 

где n₁ - частота вращения входного вала 1, об/мин;

π - константа

Принимаем π=3.14 и n₁= 720 об/мин и подставляем в формулу (12):

ω₁=(3.14*720)/30=75 рад/с

Скорость вращения промежуточного вала 2-3

 

ω₂=(π*n₂)/30, (13) [4, с. 19]

 

где n₂ - частота вращения промежуточного вала 2-3, об/мин;

π - константа

Принимаем π=3.14 и n₂= 240 об/мин и подставляем в формулу (12):

ω₁=(3.14*240)/30=25 рад/с

Скорость вращения выходного вала 4

 

ω₃=(π*n₃)/30, (13) [4, с. 19]

где n₄ - частота вращения промежуточного вала 4, об/мин;

π - константа

Принимаем π=3.14 и n₃= 80 об/мин и подставляем в формулу (12):

ω₃=(3.14*80)/30=8.4 рад/с

Проверка: ω₄= ω_вых [4, с. 19]

 

ω_вых = n_вых/9.55 (15) [10, с. 7]

 

Принимая = 80 об/мин подставляем в формулу (15):

ω_вых = 80/9.55=8.4 рад/с

Следовательно: ω₃= ω_вых, так как 8.4 рад/с = 8.4 рад/с

 

Вращающие моменты на валах

Вращающий момент на входном валу

 

Т₁=(Р₁*10³)/ω₁, (16) [4, с. 20]

 

где Р₁ - мощность на входном валу 1, кВт;

ω₁-скорость вращения входного вала, рад/с.

Принимая Р₁=4 кВт и ω₁=75 рад/с, подставляем в формулу (16):

Т₁=(4*10³)/75=53 Н*м

Вращающий момент на входном валу

 

Т₂=(Р₂*10³)/ω₂, (16) [4, с. 20]

 

где Р₂ - мощность на входном валу 1, кВт;

ω₂-скорость вращения входного вала, рад/с.

Принимая Р₂=3.6 кВт и ω₂=25 рад/с, подставляем в формулу (16):

Т₂=(3.8*10³)/25=152 Н*м

Вращающий момент на входном валу

Т₃=(Р₃*10³)/ω₃, (16) [4, с. 20]

 

где Р₃ - мощность на входном валу 1, кВт;

ω₃-скорость вращения входного вала, рад/с.

Принимая Р₃=3.6 кВт и ω₃=25 рад/с, подставляем в формулу (16):

Т₃=(3.6*10³)/8.4=428 Н*м

Проверка: Т₃=Т_вых [4, с. 20]

 

Т_вых=Р_вых/ ω_вых, (19) [4, с. 20]

 

ω_вых - скорость на выходе, рад/с

Принимая Р_вых= и ω_вых =8.4 рад/с, подставляем в формулу (19):

Т_вых= (3.6*10³)/8.4=428

Следовательно: Т₄=Т_вых, так как 428 Н*м=428 Н*м

 

Таблица 1. Итоги результатов кинематических и силовых расчетов

Вал	Передаточное отношение	Мощность Р, кВт	Частота вращения n, об/мин	Скорость вращения ω, рад/с	Вращающий момент Т, Н*м
1	i12=3 i34=3	4	720	75	53
2		3.8	240	25	152
3		3.6	80	8.4	428

 

Расчет зубчатой передачи редуктора

 

Выбор материала

 

Для колеса выбираем сталь марки 45; термообработка улучшение; Н_нв=190 НВ.

Для шестерни выбираем сталь марки 45; термообработка улучшение;

Н_нв=240 НВ.

Данные взяты согласно табл. 3.3 [10, с. 36]

 

Определение числа зубьев

Число зубьев шестерни

z₂=2* а₂₃/ (i₂₃+1)*m, (27) [10, с. 294]

 

Принимаем а₂₃=160 мм, m = 2 мм и i₂₃=3, подставляем в формулу (27):

z₂=2* 160/ (3+1)*2=40

Число зубьев колеса

 

z₃=z₂* i₂₃, (28)

 

Принимаем z₂=80 и i₂₃=3, подставляем в формулу

z₃= 40*3=120

Уточненное значение угла наклона зубьев

 

cos β = ((z₂+z₃)*m)/2* а₂₃, (29) [10, с. 294]

 

Принимаем z₂ =31, z₃=93, m =2 и а₂₃=160 мм, подставляем в формулу (29):

cos β = ((80+240)*2)/2* 160=0.99

 

Определяем диаметр впадин

для шестерни

 

d₀=d₂-2.5*m, (33) [4, с. 294]

 

Применяем m=2 мм и d₂=70 мм и подставляем в формулу (33):

d₀=80-2.5*2=75 мм

для колеса:

 

d₀=d₃-2.5*m, (33) [4, с. 294]

 

Применяем m=2 мм и d₃=300 мм и подставляем в формулу (33):

d₀=120-2.5*2=115 мм

 

Ширина зубчатого винца

Ширина венца колеса:

 

В₃= а₂₃*ψ_а, (34) [4, с. 294]

 

Применяем ψ_а =0.4 [10, с. 37] и а₂₃=160 мм, подставляем в формулу (34):

В₃=0.4*160= 64 мм

Ширина венца шестерни:

 

В₂= В₃+5 мм, (35) [10, с. 294]

 

Применяем В₃=50 мм и подставляем формулу (35):

В₂=64+5=69 мм

Проверка межосевого расстояния передачи:

 

а₂₃=(d₃+ d₂)/2 (36)

 

Применяем d₂=80 и d₃=240, подставляем в формулу (36)

а₂₃=(80+240)/2=160

Проверка сошлась

 

Окружная скорость

 

V₂=(ω₂*d₂)/2*10¹⁰, (38) [10, с. 294]

 

Принимаем =80 мм и = 25 рад/с, делаем вычисление (38):

V₂=(80*25)/2*10¹⁰=1 м/с

Из рекомендаций [4, с. 30] принимаем восьмую степень точности.

 

Промежуточный расчет работы

 

Подбор подшипников

 

Согласно таблице 3.2. [4, с. 42] выбираем подшипники:

Подшипник 208 ГОСТ 8338-75 для входного вала 2 и подшипник 209 ГОСТ 8338-75 для выходного вала 3 легкой серии.

 

Таблица 3 - Характеристики подшипников

Вал	dm мм	Условное Обозначение	d1 мм	D1 мм	B1 мм	r1 мм	Cr кН	Cor кН
2	50	210	50	90	20	2	51.1	19.8
3	55	211	55	110	21	2	43.6	25

 

Заключение

 

При выполнении курсового проекта были закреплены знания, полученные за прошедший период обучения.

Целью данного проекта является проектирование привода, который состоит как из простых деталей, так и из деталей, форма и размеры которых определяются на основе конструкторских, технологических, экономических и других нормативов.

В ходе решения поставленной передо мной задачей, была освоена методика выбора элементов привода, позволяющие обеспечить необходимый технический уровень, надежности и долгий срок службы механизма.

косозубый зубчатый редуктор подшипник

Список литературы

 

1. Баранов Г.Л. «Проектирование одноступенчатого редуктора» [Электронный ресурс] / Г.Л. Баранов // Режим доступа: http://nashaucheba.ru - Загл. с экрана. - (Дата обращения: 10.09.2012).

. Бурис Т.Ю. «Оформление пояснительных записок курсовых и дипломных работ(проектов) с применением ПЭВМ для студентов всех специальностей колледжа» [Текст] / Т.Ю. Бурис, Г.Е. Веревкина. - Кировск, 2011. - 20 с.

. Вереина Л.И. «Техническая механика» [Текст]: учебник для сред. проф. образования / Л.И. Вереина, М.М. Краснов. - 5-е изд., испр. - М.: Издательский центр «Академия», 2012. - 352 с.

4. Губарь С.А. «Проектирование привода с цилиндрическим одноступенчатым редуктором» [Текст]: учебное пособие к выполнению курсовой работы по деталям машин для студентов немеханических специальностей / сост. С.А. Губарь. - Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2008. - 90 с.

. Гурин В.В. «Детали машин» [Текст]: учебник / В.В. Гурин, В.М. Замятин, В.М. Попов. - Томск: Изд-во Томского гос. ун-та, 2009. - КН.2. - 296 с.

. Мархель И.И. «Детали машин» [Текст]: учебник для сред. проф. образования / И.И. Мархель. - М.: ФОРУМ-М, 205. 336 с.

7. Назаров А.И. «Оформление обязательных учебных документов» [Текст]: Методические указания для студентов колледжа / А.И. Назаров, Е.А. Асмоловская, Л.И. Широкова. - Кировск, 2012. - 42 с.

8. Фролов М.И. «Техническая механика: Детали машин» [Текст]: учеб. для машиностр. спец. техникумов. / М.И. Фролов. - 2-е изд., доп. - М.: Высш. школа, 1990. - 352 с.

Выбор электродвигателя

 

Определение общего к.п.д. привода

 

ή_общ= ή_ред*ή_рем*ή_под², (1) [10, с. 291]

 

где ή_ред - к.п.д. редуктора;

ή_рем - к.п.д. ременной передачи;

ή_под² - к.п.д. подшипника.

Значения к.п.д. для передач разных типов приведены в табл. 1.1. [10, с. 7]

Принимаем значение η_ред = 0.97, η_рем =0.96, η_под² =0.99 и по формуле (1) находим значение общего к.п.д. привода:

η_общ= 0.97*0.96*0.99 = 0.92