Определение силовых и кинематических параметров привода

Оглавление

 

1. Исходные данные. 1

1. Выбор электродвигателя. 3

2. Определение силовых и кинематических параметров привода. 5

3. Выбор материалов червячной и конической передач. 7

4. Определение допускаемых напряжений. 9

5. Проектирование червячной и конических передач. 12

5.1. Расчет параметров червячной передачи. 12

5.2. Проверочный расчет червячной передачи. 14

5.3. Расчет параметров открытой конической передачи. 17

5.4. Проверочный расчет открытой конической передачи. 19

6. Эскизная компоновка закрытой передачи (червячного редуктора) 21

7. Проектирование валов. 23

7.1. Определение геометрических параметров валов. 23

7.2. Предварительный расчет валов. 24

7.3. Проверочный расчет подшипников. 24

7.4. Проверочный расчет валов на усталостную прочность. 30

8. Тепловой расчет редуктора, выбор смазочного материала. 34

9. Конструирование элементов корпуса. 35

10. Расчет соединений элементов механизма. 36

Список литературы.. 38

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1.Выбор электродвигателя

 

Определяем требуемую мощность рабочей машины - тарельчатого питателя Р_рм, кВт:

где F – значение тяговой силы, Н; F = 4,8 кН;

v – линейная скорость, v = 0,55м/с;

Определяем общий коэффициент полезного действия КПД привода:

- коэффициент полезного действия закрытой передачи – червячной; =0,8;

- коэффициент полезного действия открытой передачи – конической; =0,93;

- коэффициент полезного действия муфты; =0,98;

- коэффициент полезного действия подшипников качения; =0,995;

- коэффициент полезного действия подшипников скольжения; =0,985;

Определяем требуемую мощность двигателя Р_дв, кВт:

Определим номинальную мощность двигателя Р_ном, кВт.

Р_ном = 4,0 кВт.

Выбираем аси

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

нхронный короткозамкнутый трехфазный двигатель серии 4А общепромышленного применения, закрытый обдуваемый: 4АМ100S2У3, номинальная частота вращения n_ном = 2880 об/мин.

 

 

Рис.3. Электродвигатель 4АМ100S2У3: l₁ =60 мм; l₃₁ = 63мм; l₁₀ =112 мм; l₃₀ = 362мм; h = 100мм; h₁₀ = 12мм; h₃₁ =263 мм; h₁ = 7мм; b₁ = 8мм; b₀ = мм; b₁₀ = 160мм; d₁₀ = 12мм; d₁ = 28мм; d₃₀ = 235мм.

Определим ресурс привода:

.

Принимаем время простоя агрегата 15% ресурса.

Рабочий ресурс привода принимаем

Определение геометрических параметров валов

 

1-я ступень вала и ее размеры d₁ и l₁ под полумуфту:

l₁ = (1,0…1,5)d₁ = 18,2…27,

2-я ступень вала и ее размеры d₂ и l₂ под уплотнение крышки с отверстием под подшипник:

d₂ = 25 мм, l₂ = 50 мм.

.

 

 

Предварительный расчет валов

 

Сводная таблица параметров валов

Таблица 5.

 

Параметр	1 вал	2 вал	3 вал
Марка материала	40Х	40Х	40Х
Термообработка	У	У	У
Твердость материала НВ	235…262	235…262	235…262
Предел текучести στ, МПа
Предел прочности σв, МПа
Предел выносливости σ-1, МПа
Размеры секций, мм
d1/l1	20/50	50/100
d2/l2	25/30	60/63
d3/l3	35/86	85/5
d4/l4	70/90	70/60
d5/l5	35/86	60/37

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Оглавление

 

1. Исходные данные. 1

1. Выбор электродвигателя. 3

2. Определение силовых и кинематических параметров привода. 5

3. Выбор материалов червячной и конической передач. 7

4. Определение допускаемых напряжений. 9

5. Проектирование червячной и конических передач. 12

5.1. Расчет параметров червячной передачи. 12

5.2. Проверочный расчет червячной передачи. 14

5.3. Расчет параметров открытой конической передачи. 17

5.4. Проверочный расчет открытой конической передачи. 19

6. Эскизная компоновка закрытой передачи (червячного редуктора) 21

7. Проектирование валов. 23

7.1. Определение геометрических параметров валов. 23

7.2. Предварительный расчет валов. 24

7.3. Проверочный расчет подшипников. 24

7.4. Проверочный расчет валов на усталостную прочность. 30

8. Тепловой расчет редуктора, выбор смазочного материала. 34

9. Конструирование элементов корпуса. 35

10. Расчет соединений элементов механизма. 36

Список литературы.. 38

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1.Выбор электродвигателя

 

Определяем требуемую мощность рабочей машины - тарельчатого питателя Р_рм, кВт:

где F – значение тяговой силы, Н; F = 4,8 кН;

v – линейная скорость, v = 0,55м/с;

Определяем общий коэффициент полезного действия КПД привода:

- коэффициент полезного действия закрытой передачи – червячной; =0,8;

- коэффициент полезного действия открытой передачи – конической; =0,93;

- коэффициент полезного действия муфты; =0,98;

- коэффициент полезного действия подшипников качения; =0,995;

- коэффициент полезного действия подшипников скольжения; =0,985;

Определяем требуемую мощность двигателя Р_дв, кВт:

Определим номинальную мощность двигателя Р_ном, кВт.

Р_ном = 4,0 кВт.

Выбираем аси

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

нхронный короткозамкнутый трехфазный двигатель серии 4А общепромышленного применения, закрытый обдуваемый: 4АМ100S2У3, номинальная частота вращения n_ном = 2880 об/мин.

 

 

Рис.3. Электродвигатель 4АМ100S2У3: l₁ =60 мм; l₃₁ = 63мм; l₁₀ =112 мм; l₃₀ = 362мм; h = 100мм; h₁₀ = 12мм; h₃₁ =263 мм; h₁ = 7мм; b₁ = 8мм; b₀ = мм; b₁₀ = 160мм; d₁₀ = 12мм; d₁ = 28мм; d₃₀ = 235мм.

Определим ресурс привода:

.

Принимаем время простоя агрегата 15% ресурса.

Рабочий ресурс привода принимаем

Определение силовых и кинематических параметров привода

 

Определим частоту вращения приводного вала рабочей машины n_рм, об/мин:

;

где v – cкорость тягового органа, м/с;

D – диаметр диска, мм

Определяем передаточное число привода при вычисленной номинальной мощности Р_ном = 4,0 кВт.

Определим и выберем передаточные числа ступеней привода:

Где u, u_зп, u_оп – соответственно передаточные числа привода, редуктора и открытой передачи [1, табл. 2.3].

.

Принимаем второй вариант, так

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

как в первом варианте слишком большое передаточное отношение конической передачи. Во втором варианте также оно немного превышает допустимое [u]=7.

Определяем частоты вращения n, мин^-1, угловые скорости, ω, с^-1, и крутящие моменты Т, Н·м, на валах привода.

1. Вал двигателя:

n_ном = 2880 мин^-1.

2. Быстроходный вал редуктора 1:

;

3. Тихоходный вал редуктора-2:

;

 

4. Вал рабочей машины:

;

 

Сводная таблица результато

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

в кинематического расчета

Таблица 1.

Двигатель Рном = 4,0кВт; nном = 2880об/мин
Параметр
Коэффициент полезного действия η	0,715
Передаточное отношение механизма
Передаточное отношение ступеней 1-я ступень – червячная передача 2 –я ступень – коническая открытая передача	35,5 7,38
Параметр	Валы
Двига-теля			Рабочей машины
Угловая скорость ω, с-1	301,6	301,6	8,5	1,152
Частота вращения n, мин-1			81,13
Вращающий момент Т, Нм	12,27	11,97	338,1	2285,7

 

 

3. Выбор материалов

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

червячной и конической передач

 

Сталь в настоящее время — основной материал для изготовления зубчатых колес. В условиях индивидуального и мелкосерийного производства, предусмотренного техническими заданиями на курсовое проектирование, в мало- и средненагруженных передачах, а также в открытых передачах с большими колесами применяют зубчатые колеса с твердостью материала Н<350 НВ. При этом обеспечивается чистовое нарезание зубьев после термообработки, высокая точность изготовления и хорошая прирабатываемость зубьев.

Для равномерного изнашивания зубьев и лучшей их прирабатываемости твердость шестерни НВ, назначается больше твердости колеса НВ₂.

Рекомендуемый выбор материала заготовки, термообработки и твердости зубчатой пары приводится в табл. 3.1 [1], а механические характеристики сталей — в табл. 3.2[1]. Материал и его характеристики выбираются в зависимости от расположения зубьев на ободе колес пары (прямые или непрямые, см. ТЗ) и номинальной мощности двигателя Р_ном (см. табл. 2.5) [1], в следующем порядке: а) выбраем материал для зубчатой пары колес, одинаковый для шестерни и колеса (см. табл. 3.1) [1], но с разными твердостями, так как твердость зубьев шестерни должна быть больше твердости зубьев колеса (см. табл. 3.2). При этом следует ориентироваться на дешевые марки сталей: типа 40, 45, 40Х — для шестерни и колеса закрытой передачи; 35Л; 40Л; 45Л — для колеса открытой передачи в паре с кованой шестерней из стали 35, 40, 45; б) выбрать термообработку для зубьев шестерни и колеса по табл. 3.1. [1].

Для передач мощности 3,7 ÷ 4 кВт с целью повышения КПД - закалку ТВЧ до твердости Н≥45 HRC_э, шлифование и полирование витков червяка.

Материалы для изготовления

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

зубчатых венцов червячных колес условно делят на три группы: группа I- оловянные бронзы; группа II - безоловянные бронзы и латуни; группа III - серые чугуны.

Выбор марки материала червячного колеса зависит от скорости скольжения и производится по табл. 3.5.[1] Скорость скольжения v_s, м/с, определяется по эмпирической формуле:

где Т₂ – вращающий момент на валу червячного колеса, Н·м;

ω₂ – угловая скорость тихоходного вала, 1/с;

u_зп – передаточное число редуктора,

Выбор материала червячной и конической передачи вписаны в табл. 2.