Подбор электродвигателя привода

ПОДБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПРИВОДА

1.1 Определение потребляемой мощности электродвигателя.

 

Потребляемая мощность привода: Р₃ = F·V = 5,5·0,9 = 4,95 кВт.

Мощность электродвигателя определим по формуле Р_дв = Р₃ / η_общ,

где .

Значения КПД отдельных звеньев привода с учетом потерь в подшипниках принимаем по таблице:

= 0,94 – КПД цепной передачи;

η_п.п = 0,99 - КПД пары подшипников качения;

η_ц.з.п = 0,97 – КПД цилиндрической зубчатой передачи;

η_м = 0,98 – КПД муфты.

Тогда:

Р_дв = 4,95 / 0,87 = 5,689 кВт.

Частота вращения приводного вала: об/мин.

 

1.2 Определение предполагаемой частоты вращения электродвигателя.

 

Требуемую частоту вращения вала электродвигателя вычислим, подставляя в формулу для n_д.в. средние значения передаточных чисел из рекомендуемого диапазона таблице:

n_д.в = n₃·u_ц.п·u_ц.з.п = 68,789·(1,5…3)·(2,5…5,6) = (257,95…1155,65) об/мин.

 

Подбор электродвигателя по двум условиям.

Для проектируемого привода рекомендуют использовать асинхронные электродвигатели переменного тока серии АИР(Табл.24.9, стр. 417, П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов).

Промышленность выпускает электрические двигатели следующих синхронных частот: n_c=750, 1000,1500,3000 мин^-1.

 

a) По условию нормальной работы в установившемся режиме

где P^ʹ_ДВ – требуемая мощность электродвигателя, кВт;

P_ТАБ –мощность электродвигатель по табл. 24.9, выбираем АИР160S8/727, Р_ТАБ = 7,5 кВт; синхронная частота вращения n _C = 750 об/мин, асинхронная частота вращения n_ас = 727 об/мин.

Проверка условия:

P^ʹ_ДВ ≤ P_ТАБ;

5,689 кВт < 7,5 кВт.

b) По условию нормальной работы в период пуска

где – перегрузочная характеристика электродвигателя в период пуска, табл. 24.9, примечание 1,

K – коэффициент учитывающий перегрузку которую создают вращающиеся детали привода в период пуска, K = 1,25.

Проверка условия:

2,4 > 1,25.

Так как выполняются два условия подбора электродвигателя, то он будет нормально работать в период пуска, в установившемся режиме.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО ПЕРЕДАТОЧНОГО ЧИСЛА И ЕГО РАЗБИВКА ПО ПЕРЕДАЧАМ

 

Общее передаточное число привода определим по формуле:

u_общ = n_ас / n₃ = 727/ 68,789 = 10,57.

Полученное расчетом общее передаточное число распределяем между передачами привода:

примем u_ц.п =2,5 тогда u_ц.з.п = u_общ/ u_ц.п = 10,57/2,5=4,2.

 

СИЛОВОЙ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТЫ ПРИВОДА

Вал двигателя:

P_дв^’= 5,689 кВт; n_ac=727 мин^-1;

Первый вал:

Определим частоту вращения:

Определим мощность:

Определи угловую скорость:

Определим вращающий момент:

Второй вал:

Определим мощность:

Определим частоту вращения:

Определи угловую скорость:

Определим вращающий момент:

Третий вал:

Определим мощность:

Определим частоту вращения:

Определи угловую скорость:

Определим вращающий момент:

 

 

РАСЧЕТ ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ

Мощность на ведущей звездочке

P₁=P_2редук=2,09 кВт, частота вращения ведущей звездочки,

n₁=n₂=169,6 мин^-1.

Передаточное отношение равное фактически передаточному числу:

i=U_цпф=

Расположение линии центров передачи – горизонтальное, передача открытая, работает в пыльном помещении в одну смену, регулируется передвижением оси малой звездочки, цепь роликовая.

Расчёт:

z₁=17

1. Назначаем z₁=17, z₂=17*2,2=37,4 - принимаем z₂=38<z_2max<100…120.

2. По рекомендации назначаем межосевое расстояние a=40p_ц.

3. По формуле Р_р=Р₁*К_э*К_z*K_n≤[P_p] определяем расчетную мощность, принимая величины коэффициентов, где

Р₁=2,09 кВт;

К_э=2,925;

К_z=1,47;

K_n=1,2;

Р_р=2,09*2,925*1,47*1,2=10,78 кВт≤[P_p];

[P_p]=11 кВт;

10,78≤11 кВт.

4. Для принятых n₀₁=200 мин^-1 и Р_р=10,78 кВт назначаем однорядную цепь с шагом Р_ц=25,4 мм. При этом а=40*р_ц=40*25,4 1016 мм.

5. Найдем скорость цепи по формуле:

v= .

Назначаем переодическую смазку через 6-8 часов.

6. Число звеньев цепи или длина цепи в шагах рассчитывается по фор-ле:

L_p=

Округляя до целого числа, принимаем L_p=108.

Уточняем a по формуле:

a= =

= мм.

Принимаем а=1015 мм.

7. Диаметры звездочек определяем по формуле:

d= ;

d₁=

d₂= .

Находим окружную силу по формуле: F_t=

Находим натяжение от центробежных сил по формуле: F_v=q*v²=1,9*1,22²=2,83 Н.

Находим силу предварительного натяжения от массы цепи: F₀=K_f*a*q*g=6*1,015*1,9*9,81=113,51 Н.

 

Оценим возможность резонансных колебаний цепи по формуле при F₁ F_t:

n_1k= мин^-1 < n₁=169,6 мин^-1.

Резонанса нет.

КОМПОНОВКА РЕДУКТОРА

 

Компоновку и дальнейшую расстановку конструкции провожу по первому варианту, т.к. d _БП > d _f1; 45 > 28,705 мм.

Чтоб поверхности крутящихся колес не задевали за внутренние поверхности стен корпуса, меж ними оставляют зазор a, мм

,

где L – расстояние между крайними точками зубчатых колес, мм.

,

где d _a1, d _a2 - диаметры окружностей вершин зубьев шестерни и колеса, мм;

a _w – межосевое расстояние, мм.

мм

мм

Принимаем a = 10 мм.

Ширина шестерни b ₁, мм

,

где b ₂ – ширина зубчатого колеса, мм.

мм

 

Рисунок 6 (ЭСКИЗ)

 

РАСЧЕТ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

 

– Для быстроходного вала.

Сила смятия F _см, МПа

где d – диаметр вала, мм;

T ₁ – вращающий момент на I валу, Н∙м.

Длина шпонки l, мм

где l _ст – длина ступицы, мм.

Принимаем стандартное значение: l = 40 мм ([1] таблица 24.29).

Расчетная длина шпонки l _р, мм

где l – длина шпонки, мм;

b – ширина шпонки, мм.

Критерием трудоспособности шпонки являются напряжения смятия:

где Т – передаваемый шпонкой момент, Н∙м;

d – диаметр вала, мм;

h и l _p – высота и рабочая длина шпонки, мм;

[σ]_см = 110 МПа – допускаемые напряжения смятия.

 

 

– Для тихоходного вала

Сила смятия F _см, МПа

где d – диаметр вала, мм;

T ₁ – вращающий момент на II валу, Н∙м.

Длина шпонки l, мм

где l _ст – длина ступицы, мм.

Принимаем стандартное значение: l = 40 мм ([1] таблица 24.29).

Расчетная длина шпонки l _р, мм

где l – длина шпонки, мм;

b – ширина шпонки, мм.

Критерием трудоспособности шпонки являются напряжения смятия:

где Т – передаваемый шпонкой момент, Н∙м;

d – диаметр вала, мм;

h и l _p – высота и рабочая длина шпонки, мм;

[σ]_см = 110 МПа – допускаемые напряжения смятия.

Для шпонки на конусе.

Сила смятия F _см, Мпа

где d – диаметр вала, мм;

T ₂ – вращающий момент на II валу, Н∙м.

Длина шпонки l, мм

где l _ст – длина ступицы, мм.

Принимаем стандартное значение: l = 40 мм ([1] таблица 24.29).

Расчетная длина шпонки l _р, мм

где l – длина шпонки, мм;

b – ширина шпонки, мм.

Критерием трудоспособности шпонки являются напряжения смятия:

где Т – передаваемый шпонкой момент, Н∙м;

d – диаметр вала, мм;

h и l _p – высота и рабочая длина шпонки, мм;

[σ]_см = 110 МПа – допускаемые напряжения смятия.

По данным расчетам условие прочности выполняется.

 

 

УСТАЛОСТИ

 

Предeлы вынoсливости вaла опредeлим по формулaм:

, ,

где σ_-1 и τ_-1 – предeлы выносливoсти глaдких обрaзцов, принимaем по табл. 10.2 σ_-1 = 410 МПа, τ_-1 = 230 МПа.

Кoэффициенты снижeния предeла вынoсливости опрeделим по формулaм:

, .

Значeния коэффициeнтов в этих формулaх принимaем по табл. 10.7 – 10.13, [1]:

K_σ = 2,2; K_τ = 2,05; K_dσ = 0,83; K_dτ = 0,72; K_Fσ = 0,91; K_Fτ = 0,95; K_V = 1,0.

Тoгда:

Кoэффициент ψ_τD = 0,09 / 2,9 = 0,031.

Тaким обрaзом: σ_-1D = 410 / 2,75 = 149,09 МПа, τ_-1D = 230 / 2,9 = 79,31 МПа.

 

Oбщий коэффициeнт запaса прочнoсти:

Наиболее опасным сечением является сечение Р так как значение «S» меньше чем в сечение R. Прочность тихоходного вала обеспечена с запасом в сечении Р и R.

 

 

ВЫВОДЫ

В итоге исполнения курсового проекта по дисциплине «Основы проектирования»
1. Закреплены познания по: техническим характеристикам, конструктивным особенностям, принципам работы плоского механизма, цилиндрического редуктора, зубчатой передачи, муфты упругой втулочно – пальцевой, подшипников качения, шпоночных соединений, валов, корпусных деталей, системы смазки зубчатой передачи.
2. Сформированы умения по: структурному, кинематическому и кинетостатическому анализам плоского механизма, расчёту и проектированию цилиндрической, цепной зубчатой передачи, узлов и деталей (муфты, подшипников качения, валов, шпоночных соединений, корпусных деталей), подбору электродвигателя и муфты привода к ленточному конвейеру в соответствии с техническим заданием. Применена обычная графическая система Компас 3D V16 при проектировании и конструировании редуктора. Графическая и текстовая части курсового проекта подходят требованиям стандартов, технических критериев, нормативных документов.
3. Получены навыки: изучения плоского механизма, разбора конструкций устройств, используемых в приводах общетехнических устройств, расчёта деталей и узлов цилиндрического редуктора и его проектирования, расчёта цепной зубчатой передачи, подбора стандартных узлов и расчёта деталей по аспектам, обеспечивающих их работоспособность.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Дунаев, П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин [Текст]: учеб. пособие для вузов / П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов. – 8-е изд., перераб. и доп. – М.: Академия, 2003. -496 с.

2. Иванов, М.Н. Детали машин [Текст]: учеб. для вузов / М. Н. Иванов, В. А. Финогенов. – 15-е изд., испр. и доп. – Москва: Юрайт, 2014. – 408.

3. Левитская, О.Н. Курс теории механизмов и машин [Текст]: учеб. пособие для вузов / О. Н. Левитская, Н. И. Левитский. – Изд. 2 – е, перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1985. -279 с.

4. Анурьев, В.И. Справочник конструктора – машиностроителя [Текст]. В 3 т. Т. I. / В.И. Анурьев; под ред. И.Н. Жестковой. – 9-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2006. – 928 с.: ил. – ISBN 5-217-03343-6.

5. Муфты упругие втулочно-пальцевые. Параметры и размеры. Технические требования: ГОСТ 21424-93. -Введ. 1996-07-01.— М.: ИПК Издательство стандартов, 2002 год.— 4 с.

6. Чернилевский, Д.В. Детали машин. Проектирование приводов технологического оборудования [Текст]: учеб. пособие для вузов / Д. В. Чернилевский. – 3-е изд., испр. – М.: Машиностроение, 2003. – 560 с.: ил. – Гр.

7. Ресурсы информационно-телекоммуникационной сети «Интернет»: http://www.elibrary.ru

 

ПОДБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПРИВОДА

1.1 Определение потребляемой мощности электродвигателя.

 

Потребляемая мощность привода: Р₃ = F·V = 5,5·0,9 = 4,95 кВт.

Мощность электродвигателя определим по формуле Р_дв = Р₃ / η_общ,

где .

Значения КПД отдельных звеньев привода с учетом потерь в подшипниках принимаем по таблице:

= 0,94 – КПД цепной передачи;

η_п.п = 0,99 - КПД пары подшипников качения;

η_ц.з.п = 0,97 – КПД цилиндрической зубчатой передачи;

η_м = 0,98 – КПД муфты.

Тогда:

Р_дв = 4,95 / 0,87 = 5,689 кВт.

Частота вращения приводного вала: об/мин.

 

1.2 Определение предполагаемой частоты вращения электродвигателя.

 

Требуемую частоту вращения вала электродвигателя вычислим, подставляя в формулу для n_д.в. средние значения передаточных чисел из рекомендуемого диапазона таблице:

n_д.в = n₃·u_ц.п·u_ц.з.п = 68,789·(1,5…3)·(2,5…5,6) = (257,95…1155,65) об/мин.