Энергетический и кинематический расчет привода

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

1.1 Определение расчетной мощности привода

 

Определим мощность на приводном валу

N_пр=F

Определим обороты на приводном валу

n_ПР= = =11.141 об/ мин

Определяем величину коэффициента условия работы

 

K_УР=К_{1 2 3} К_пв К_рев=1.2 =1.344

K₁ = 1.2 коэффициент, учитывающий характеристики двигателя

 

K₂ = 1.12 коэффициент, учитывающий продолжительность работы в сутки

 

K₃ = 1 коэффициент, учитывающий количество пусков

 

KПВ = 1 коэффициент, учитывающий продолжительность включения

Определим требуемый крутящий момент на приводном валу:

 

T_вых=9550

Определим расчетный крутящий момент на приводном валу:

T_{ВЫХРАСЧ} =T_{вых УР} =1920

Предварительно принимаем частоту вращения электродвигателя

 

n_эл=1000

 

Определим общее передаточное значение привода:

U_общ= = =89.759

 

 

Принимаем передаточное открытой цепной передачи U_оп=2...5 U_оп = 3

 

Определяем передаточное отношение редуктора:

 

U_общ= = =89.759

 

Расчетный момент равным моменту на выходном валу редуктора:

 

T_ред= =860.212 мм

 

Выбираем редуктор Ч-125 с параметрами:

 

Передаточное число редуктора Uред = 32

 

Допустимый крутящий момент на выходном валу T_{вых.доп} = 890 Нм

 

Допустимый радиамльная нагрузка на выходном валу F_2доп = 9000 Н

 

Допустимый радиамльная нагрузка на входном валу F_1доп = 1200 Н

 

КПД редуктора

 

Уточним передаточное отношение открытой передачи

 

U_оп= = =2.805

 

Обший КПД привода

 

η_общ=η_м η_ред η_цеп η_пк =0.99 0.78 0.92 0.99=0.703

 

где η_м = 0.99 КПД муфты 0,985...0,995

 

η_ред = 0.78 КПД редуктора

 

η_цеп = 0.92 КПД открытой цепной 0,92...0,95

 

ηпк = 0.99 КПД подшип 0,985...0,995

 

Мощность электродвигателя

 

N_ЭЛ = = =3.186 кBт

 

ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

При выборе электродвигателя необходимо учитывать следующее: − номинальная мощность электродвигателя PДВ должна быть по возможности близкой к расчетной мощности PВХ.РАСЧ; − отношение TПУСК/ TНОМ электродвигателя не должно быть меньше отношения TПУСК/ TНОМ на циклограмме нагрузки привода; − частота вращения вала электродвигателя выбирают так чтобы передаточные числа привода были оптимальные.

 

По произведенным ранее расчетам производим выбор электродвигателя.

 

N_эл =3.186 кBт n_эл=1000

 

Принимаем электродвигателя

 

Модель= "4A112MB6"

 

Мощность электродвигателя N_{Э.ДВ.СИНХР} = 4 кBт

 

Частота вращения вала электродвигателя синхронная

 

n _{Э.ДВ.СИНХР} = 1000

 

Частота вращения вала электродвигателя

 

_эл = =1000 =949 об/мин

 

 

где S 5.1 = % коэффициент скольжения

 

Таблица1. Параметры электродвигателя

 

Тип	Мощность,кВт	Обороты,об/мин	Тнач/Тном	Тмах/Тном
4A112MB6				2,2

 

 

 

Определение общего передаточного числа привода и выбор стандартного редуктора.

Общее передаточное отношение

U_общ=

Передаточное число редуктора

U_оп= = =2.662

Выбираем редуктор Ч-125 с параметрами:

 

 

Передаточное число редуктора U_ред = 32

 

Допустимый крутящий момент на выходном валу T_{вых.доп} = 890 Нм

 

Допустимая радиальная нагрузка на выходном валу F_2доп = 9000 Н

 

Допустимая радиальная нагрузка на входном валу F_1доп = 1200 Н

 

КПД редуктора ŋ_ред = 0.78

Обозначение выбранного редуктора

 

Редуктор Ч-125-31,5-51-1-КЦ-2ВУ3, ТУ 4161-002-14738560-2005 1.4

ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ

Определяем шаг цепи

 

t =2.8

 

 

где K_э k_д k_a k_н k_p k_см k_п = _ = 1.25 1.25 1.3 1.25 = 2.539

 

k_д = 1.25

динамический коэффициент, при небольшой ударной нагрузке

ka = 1

коэффициент учитывающий влияние межосевого расстояния, при a=(30...50)t

k_н = 1

коэффициент учитывающий влияние наклона цепи, при Θ<60

k_p = 1.25

коэф-т учитывающий способ рег-ия натяжения цепи, при переодическом

k_см = 1.3

коэф-т учитывающий способ смазки, при переодическом

k_п = 1.25

коэф-т учитывающий режим работы, при 2-х сменном режиме

 

Число зубьев ведущей звездочки

 

z₁ =31- 2 U_оп = − _ = 31 − 2 2.662 = 25.676 Принимаем z₁ = 25

 

m= 1 число рядов цепи

 

Методом интерполяции определим табличное значение допустимого давления в шарнирах

 

p_табл = 33 Мпа

 

При Z1 не равным 17 табличное значение умножают на Kz

 

k_z = 1 + 0.01 (z1 − 17) = 1 + 0.01 (25 − 17) = 1.08

p_доп k_z p_табл = 1.08 33 = 35.64 МПа

 

Число зубьев ведущей звездочки

 

z₂= z1 U_оп = 25 2.662 = 66.55 Принимаем z₂ = 67

 

 

Уточняем фактическое передаточное отношение

 

 

U_опф=

 

Принимаем Цепь = "ПР-38,1-12700" по ГОСТ 13568-75 с параметрами

 

Шаг цепи t = 38.1 мм

 

Диаметр ролика шарнира цепи d₁ = 22.23 мм

 

Площадь опорной поверхности шарнира A_оп = 394 мм²

Разрушающая нагрузка цепи Q = 127000 Н

 

Масса q = 5.5 кг/м

 

 

Проверочный расчет

Расчетное давление в шарнирах

 

р_расч=

Где

F_t=

N₂=2.46 кBт мощность на ведущей звездочке

 

V= фактическая скорость цепи

 

на ведущей звездочке

 

 

Межосевое расстояние в шагах аt=30…50 принимаем a t = 40

 

Определяем число звеньев цепи

 

L_t=2а_t+0.5 =2 =127.117

 

 

Где

 

= = =6

 

 

полученное значение округляем до целого четного L_t = 128

 

Межосевое расстояние

 

a =0.25

 

Так как ведомая (свободная) ветвь цени должна провисать примерно на 0,01a

 

то для этого при монтаже передачи надо предусмотреть возможность

 

уменьшения действительного межосевого расстояния на 0,004a. Таким

 

образом, монтажное межосевое расстояние

 

a = a_0.996 = 1541_0.996 = 1535 мм

 

Определяем диаметры звездочек

 

Делительный диаметр

 

Ведущей звездочки

 

 

d_g1=

 

 

Ведомой звездочки

 

d_g2=

 

Диаметр окружности выступов

 

Ведущей звездочки

 

D_e1=t

 

 

Ведомой звездочки

 

D_e2=t

 

Где d₁=22.23 мм

 

Окружная сила, действующая на вал

 

F_t = 5222.93

 

Центробежная

 

F_v =q ⋅V²= 5.5 0.471² =1.22 H

 

Сила от провисания цепи

 

F_f =9.81

 

где k _f = 6 горизонтально расположенная цепь

 

 

Коэффициент запаса прочности

 

s =

 

s _табл = 7.5 нормативный коэффициент запаса

 

Определяем силу давления цепи на вал

 

F_оп =F_t+2⋅F_f = 5222.93+ 2⋅496.926 = 6216.78 Н

 

 

 

Выбор муфты

Для соединения вала электродвигателя и быстроходного вала редуктора принимаем упругую втулочно-пальцевую муфту.

 

Расчетный момент муфты

 

Т_расч = К T_эл = 1.375 32.061 = 44.084 Нм

 

где

Tэл = 32.061 Нм крутящий момент на валу электродвигателя

 

К = 1.375 коэффициент динамичности нагрузки привода

 

Диаметр вала электродвигателя d_эл = 32 мм

 

 

 

По величинам Т_м и d_эл выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту по ГОСТ 21424-93

 

Муфта = "250-32-1-32-3" ([Анурьев2001 т.2], стр.313)

 

 

Таблица Габаритные и присоединительные размеры муфты

 

"Размер"	"d"	"d.1"	"D"	"Do"	"l1"	"l2"	"L"
"мм"

 

ЭСКИЗНАЯ КОМПАНОВКА ПРИВОДА

После определения геометрических размеров открытой передачи и предварительного расчета приводного вала выполним эскизную компоновку привода. Для этого определим расположение деталей передачи, расстояния между ними и предварительно назначим подшипники. Взаимное расположение деталей передачи выполнено в соответствии с заданной схемой и представлено на первом листе графической части курсового проекта. В соответствии с посадочным диаметром приводного вала предварительно назначаем шарикоподшипник по ГОСТ 27365-87. При клиноременной передаче необходимым условием правильной работы электродвигателя с приводимым им во вращение механизмом является соблюдение параллельности их валов. Габаритные размеры всех элементов берем из справочной литературы: - электродвигатель 112МВ6: габаритные размеры 440х256х290 мм, длина выходного конца вала I₁ = 80 мм, расстояние между болтами крепления к раме 140х216 мм, высота от поверхности до оси двигателя h – 112 мм; - редуктор Ч125: габаритные размеры ДхШхВ 437х365х396 мм, расстояния между болтами крепления к раме 230х190 мм; - муфта втулочно-пальцевая МУВП-250-32-1-32-2, диаметр муфты D = 140 мм, длины полумуфт l = 80 мм. Для установки элементов привода предусматривается сварная или литая рама. Применение литых рам более выгодно при серийном выпуске машин. Так как проектируется единичный вариант привода, предусматриваем сварную раму. Сварная рама состоит из базовой конструкции и надстройки. Базовая конструкция рамы состоит из двух продольно расположенных швеллеров. Для создания базовых поверхностей под двигатель и редуктор на раме предусматривают платики высотой 5-6 мм (без припуска на обработку). Надстройка предназначена для установки второй сборочной единицы привода, опорная поверхность которой оказывается поднятой (в нашем случае это электродвигатель). С целью сокращения сортамента для надстройки обычно применяют тот же номер швеллера, что и для базовой конструкции. Высота базовой конструкции рамы ориентировочно равна 0,08- 0,1 длины рамы. Также необходимо учитывать диаметр болтов крепления редуктора и электродвигателя. Таким образом, выбираем по сортаментушвеллер №18а. В соответствии с длиной и высотой рамы выбираем диаметр и количество фундаментных болтов (4 х М16).

 

СБОРКА ПРИВОДА

 

На раму устанавливаем червячный редуктор. Закрепляем его при помощи болтов крепления к раме. На быстроходный вал насаживаем полумуфту и закрепляем ее торцевым креплением. На тихоходный вал насаживаем ведущую звездочку. На раму устанавливаем электродвигатель и закрепляем его при помощи болтов крепления к раме. На вал электродвигателя насаживаем полумуфту и закрепляем ее торцевым креплением. Закрепляем звездочку болтами. На приводной вал устанавливаем двухрядные сферические шарикоподшипники с комплектом втулок. Устанавливаем уплотнения крышки. Приводной вал вставляем в корпуса подшипников. На конец приводного вала закладываем шпонку, устанавливаем ведомую звездочку Производим регулировку зацепления. Даем приработаться приводному валу в течении 24 часов на холостом ходу.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

1.1 Определение расчетной мощности привода

 

Определим мощность на приводном валу

N_пр=F

Определим обороты на приводном валу

n_ПР= = =11.141 об/ мин

Определяем величину коэффициента условия работы

 

K_УР=К_{1 2 3} К_пв К_рев=1.2 =1.344

K₁ = 1.2 коэффициент, учитывающий характеристики двигателя

 

K₂ = 1.12 коэффициент, учитывающий продолжительность работы в сутки

 

K₃ = 1 коэффициент, учитывающий количество пусков

 

KПВ = 1 коэффициент, учитывающий продолжительность включения

Определим требуемый крутящий момент на приводном валу:

 

T_вых=9550

Определим расчетный крутящий момент на приводном валу:

T_{ВЫХРАСЧ} =T_{вых УР} =1920

Предварительно принимаем частоту вращения электродвигателя

 

n_эл=1000

 

Определим общее передаточное значение привода:

U_общ= = =89.759

 

 

Принимаем передаточное открытой цепной передачи U_оп=2...5 U_оп = 3

 

Определяем передаточное отношение редуктора:

 

U_общ= = =89.759

 

Расчетный момент равным моменту на выходном валу редуктора:

 

T_ред= =860.212 мм

 

Выбираем редуктор Ч-125 с параметрами:

 

Передаточное число редуктора Uред = 32

 

Допустимый крутящий момент на выходном валу T_{вых.доп} = 890 Нм

 

Допустимый радиамльная нагрузка на выходном валу F_2доп = 9000 Н

 

Допустимый радиамльная нагрузка на входном валу F_1доп = 1200 Н

 

КПД редуктора

 

Уточним передаточное отношение открытой передачи

 

U_оп= = =2.805

 

Обший КПД привода

 

η_общ=η_м η_ред η_цеп η_пк =0.99 0.78 0.92 0.99=0.703

 

где η_м = 0.99 КПД муфты 0,985...0,995

 

η_ред = 0.78 КПД редуктора

 

η_цеп = 0.92 КПД открытой цепной 0,92...0,95

 

ηпк = 0.99 КПД подшип 0,985...0,995

 

Мощность электродвигателя

 

N_ЭЛ = = =3.186 кBт

 

ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

При выборе электродвигателя необходимо учитывать следующее: − номинальная мощность электродвигателя PДВ должна быть по возможности близкой к расчетной мощности PВХ.РАСЧ; − отношение TПУСК/ TНОМ электродвигателя не должно быть меньше отношения TПУСК/ TНОМ на циклограмме нагрузки привода; − частота вращения вала электродвигателя выбирают так чтобы передаточные числа привода были оптимальные.