Требуемая мощность электродвигателя

Содержание

 

-аннотация;

введение.

. Расчет и конструирование.

Выбор электродвигателя и кинематический расчет

Расчет зубчатых колес редуктора

Предварительный расчет валов редуктора

Конструктивные размеры шестерни и колеса

Конструктивные размеры корпуса редуктора

Расчет клиноременной передачи

Первый этап компоновки редуктора

Проверка долговечности подшипников

Второй этап компоновки редуктора

Проверка прочности шпоночных соединений

Уточненный расчет валов

Вычерчивание редуктора

Посадки зубчатого колеса, звездочки и подшипников

Выбор сорта масла

Сборка редуктора

Заключение

Литература

 

Аннотация

 

В пояснительной записке курсовой работы по теме: “Проектирование одноступенчатого зубчатого редуктора”, изложен подробный расчет зубчатых колес редуктора клиноременной передачи и предварительная компоновка данного редуктора.

Введение

 

Общие сведения о редукторе:

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.

Назначение редуктора - понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами.

Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи - зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников (например, внутри корпуса редуктора может быть помещен шестеренный масляный насос) или устройства для охлаждения (например, змеевик с охлаждающей водой в корпусе червячного редуктора).

Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назначения. Второй случай характерен для специализированных заводов, на которых организовано серийное производство редукторов.

Клиноремённая передача - это передача механической энергии при помощи гибкого элемента - приводного ремня, за счёт сил трения. Может иметь как постоянное, так и переменное передаточное число (вариатор), валы которого могут быть с параллельными, пересекающимися и со скрещивающимися осями.

Состоит из ведущего и ведомого шкивов и ремня (одного или нескольких).

Достоинства клиновых передач:

За счет клинового эффекта в передачах клиновым ремнем можно реализовать большие силы трения и уменьшить габариты передачи.

Клиновая передача может передавать большую мощность, допускает меньший угол обхвата на малом шкиве, а следовательно и меньшее межосевое расстояние допускающее бесступенчатую регулировку скорости.

Недостатки: большие напряжения изгиба.

 

1. Расчет и конструирование.

 

    Выбор электродвигателя и кинематический расчет

Исходные данные:

; ;

По табл. КПД механических передач коэффициент полезного действия пары цилиндрических зубчатых колес h1 = 0,98; коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения, h2 = 0,99; КПД клиноременной передачи h3 = 0,95; коэффициент, учитывающий потери в опорах приводного барабана, h4 = 0,99.

Общий КПД привода

 

 

Мощность на валу барабана

 

 

Угловая скорость барабана

 

 

Частота вращения барабана

 

 

По ГОСТ 19523-81 по требуемой мощности Ртр = 9,6 кВт выбираем электродвигатель трехфазный асинхронный короткозамкнутый серии 4А закрытый, обдуваемый, с синхронной частотой вращения 1000 об/мин 4А160S6УЗ с параметрами Рдв = 11,0 кВт и скольжением 2,7%, номинальная частота вращения пдв = 1000 - 27 = 973 об/мин,

 

угловая скорость

Передаточное отношение

 

Намечаем для редуктора и = 4,5 тогда для клиноременной передачи

Угловая скорость и частота вращения ведущего вала редуктора

 

 

Частоты вращения и угловые скорости валов:

Вал А	пдв = 973 об/мин	wдв= 101,8 рад/с
Вал В	-	w1 = 33,75 рад/с
Вал С	п2 = пб = 71,6 об/мин	w2= wб = 7,5 рад/с

 

Нормальный модуль

 

 

принимаем по ГОСТ 9563 - 60 mn = 3,5 мм.

Примем предварительно угол наклона зубьев b = 10°.

Число зубьев шестерни

 

 

принимаем z1 = 25. Тогда z2 = z1u=25 × 4,5 = 110.

Уточняем значение угла наклона зубьев:

 

угол b = 19o.

Основные размеры шестерни и колеса.

Диаметры делительные:

 

 

Проверка:

 

.

 

Диаметры вершин зубьев

 

 

Ширина колеса b2 = ybaаw = 0,4 • 250 = 100 мм. Ширина шестерни bl = b2 + 5 мм = 105 мм.

Окружная скорость колес

 

 

Степень точности передачи: для косозубых колес при скорости до 10 м/с следует принять 8-ю степень точности.

Коэффициент нагрузки

 

 

При ybd = 1,25, твердости НВ < 350 и несимметричном расположении колес (учет натяжения клиноременной передач) коэффициент КНb» 1,165.

 

При v = 1,52 м/с и 8-й степени точности коэффициент КНa» 1,06.

Для косозубых колес при скорости менее 5 м/с коэффициент КНv = 1,0.

Таким образом, КН = 1,165 × 1,06 × 1,0 = 1,235.

Проверяем контактные напряжения:

 

 

что менее [sН] = 410 МПа. Условие прочности выполнено.

Силы, действующие в зацеплении:

Окружная

 

 

Радиальная

 

 

Осевая

 

Проверим зубья на выносливость по напряжениям изгиба:

 

 

Коэффициент нагрузки KF = KFb KFv.

При ybd = 1,25, твердости НВ < 350 и несимметричном расположении зубчатых колес относительно опор коэффициент KFb» 1,32.

Для косозубых колес 8-й степени точности и скорости до 3 м/с коэффициент KFv = 1,1.

Таким образом, KF = 1,32 × 1,1 = 1,45.

Коэффициент, учитывающий форму зуба, YF зависит от эквивалентного числа зубьев zv

у шестерни

 

 

у колеса

 

 

Коэффициенты YF1 = 3,80 и YF2 = 3,60.

Определяем коэффициенты Yb и KFa;

 

где средние значения коэффициента торцового перекрытия ea = 1,5; степень точности п = 8.

Допускаемое напряжение при проверке на изгиб определяют по формуле:

 

 

Для стали 45 улучшенной предел выносливости при отнулевом цикле изгиба s0F lim b = 1,8 НВ.

Для шестерни s0F lim b = 1,8 × 230 = 415 МПа; для колеса s0F lim b = 1,8 × 200 = 360 МПа.

Коэффициент безопасности [Sf] = [Sf]¢ [Sf]».

[Sf]' = 1,75 для стали 45 улучшенной; коэффициент [Sf]' = 1 для поковок и штамповок. Следовательно, [Sf] = 1,75.

Допускаемые напряжения:

для шестерни

для колеса

Проверку на изгиб следует проводить для того зубчатого колеса, для которого отношение  меньше. Найдем эти отношения:

 

для шестерни

для колеса

Проверку на изгиб проводим для колеса:

 

 

Условие прочности выполнено.

 

Предварительный расчет валов редуктора и выбор подшипников

 

Предварительный расчет валов, как уже было указано, проводят на кручение, принимая пониженные допускаемые напряжения.

Ведущий вал - вал В.

Вращающий момент

 

 

Допускаемое напряжение на кручение примем [tк] = 20 МПа. Это невысокое значение принято с учетом того, что ведущий вал испытывает изгиб от натяжения клиноременной передачи.

Определим диаметр выходного конца вала.

 

 

Принимаем ближайшее большее значение из стандартного ряда dв1 =42 мм.

Диаметр вала под подшипниками принимаем dп1 = 45 мм. Шестерню выполним за одно целое с валом.

Ведомый вал.

Вращающий момент Т2 = 1160 Н×м.

Допускаемое напряжение на кручение [tк] = 25 МПа.

Определяем диаметр выходного конца вала. Конструктивно ведомый вал будет напоминать вал. Там на выходной конец вала насаживалась звездочка цепной передачи, а в нашем случае - полумуфта:

 

 

Принимаем ближайшее большее значение из стандартного ряда dв2 = 63 мм.

Диаметр вала под подшипниками принимаем dп2 = 65 мм, под зубчатым колесом  = 70 мм.

Примем радиальные шарикоподшипники средней серии; габариты подшипников выбираем по диаметру вала в месте посадки подшипников dп1 = 45 мм и dn2 = 65 мм.

 

По табл. имеем:

Условное обозначение подшипника	d	D	В
	Размеры, мм
309 313	45 65	100 140	25 33

 

Фундаментных

 

принимаем фундаментные болты с резьбой М22;

болтов, крепящих крышку к корпусу у подшипника,

 

;

 

принимаем болты с резьбой M18:

болтов, соединяющих крышку с корпусом,

 

 ;

 

принимаем болты с резьбой М14.

 

Вращающий момент

 

,

 

где Р = 9,6 × 103 Вт.

Диаметр большего шкива

 

 

Принимаем d2 = 560 мм

Угол обхвата меньшего шкива

 

 

Коэффициент режима работы, учитывающий условия эксплуатации передачи, для привода к ленточному конвейеру при односменной работе Ср = 1,0.

Коэффициент, учитывающий влияние длины ремня:

для ремня сечения Б при длине L=2800 мм коэффициент CL= 1,05.

Коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата: при a1 = 153о коэффициент Сa» 0,93.

Коэффициент, учитывающий число ремней в передаче: предполагая, что число ремней в передаче будет от 4 до 6, примем коэффициент Сz = 0,90.

Тогда

Давление на валы по формуле

 

Ширина шкивов Вш

 

 

Ведущий вал

 

 

Из предыдущих расчетов имеем: ; Из первого этапа компановки  .

Реакция опор:

В плоскости xz:

 

 

В плоскости yz:

 

Проверка:

Суммарные реакции

 

 

Подбираем подшипники по более нагруженной опоре 1.

Намечаем радиальные шариковые подшипники 309: d=45 мм;

D=100 мм.; B=25 мм; С=52,7 кН;  =30,0 кН.

Эквивалентная нагрузка по формуле

 

 

В которой радиальная нагрузка  ; Осевая нагрузка  ; V=1; коэф. безопасности для приводов ленточных конвейров  .

Отношение  ; этой величине соотвествует (по табл.) .

Отношение  ; X=0,56 и Y=1,72.

Расчетная долговечность, ч

Составляющие этой нагрузки

 

Из первого этапа компоновки  и

Реакция опор:

В плоскости xz

 

Проверка:

Проверка:

 

Расчетная долговечность, ч

 

Здесь n=216 об/мин - частота вращения ведомого вала.

Для зубчатых редукторов ресурс работы подшипников может превышать 36000 ч таков ресурс самого редуктора, но не должен быть менее 10000 ч (минимально допустимая долговечность подшипника). В нашем случае подшипники ведущего вала 309 имеют ресурс Lh = 18 103 ч, а подшипники ведомого вала 313 имеют ресурс Lh = 520 106 ч.

 

Момент сопротивления изгибу

 

 

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

 

Принимаем kσ = 1,5; εσ ≈ 0,84; kτ = 2,3; ετ ≈ 0,72 и ψτ ≈ 0,15

Содержание

 

-аннотация;

введение.

. Расчет и конструирование.

Выбор электродвигателя и кинематический расчет

Расчет зубчатых колес редуктора

Предварительный расчет валов редуктора

Конструктивные размеры шестерни и колеса

Конструктивные размеры корпуса редуктора

Расчет клиноременной передачи

Первый этап компоновки редуктора

Проверка долговечности подшипников

Второй этап компоновки редуктора

Проверка прочности шпоночных соединений

Уточненный расчет валов

Вычерчивание редуктора

Посадки зубчатого колеса, звездочки и подшипников

Выбор сорта масла

Сборка редуктора

Заключение

Литература

 

Аннотация

 

В пояснительной записке курсовой работы по теме: “Проектирование одноступенчатого зубчатого редуктора”, изложен подробный расчет зубчатых колес редуктора клиноременной передачи и предварительная компоновка данного редуктора.

Введение

 

Общие сведения о редукторе:

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.

Назначение редуктора - понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами.

Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи - зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников (например, внутри корпуса редуктора может быть помещен шестеренный масляный насос) или устройства для охлаждения (например, змеевик с охлаждающей водой в корпусе червячного редуктора).

Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назначения. Второй случай характерен для специализированных заводов, на которых организовано серийное производство редукторов.

Клиноремённая передача - это передача механической энергии при помощи гибкого элемента - приводного ремня, за счёт сил трения. Может иметь как постоянное, так и переменное передаточное число (вариатор), валы которого могут быть с параллельными, пересекающимися и со скрещивающимися осями.

Состоит из ведущего и ведомого шкивов и ремня (одного или нескольких).

Достоинства клиновых передач:

За счет клинового эффекта в передачах клиновым ремнем можно реализовать большие силы трения и уменьшить габариты передачи.

Клиновая передача может передавать большую мощность, допускает меньший угол обхвата на малом шкиве, а следовательно и меньшее межосевое расстояние допускающее бесступенчатую регулировку скорости.

Недостатки: большие напряжения изгиба.

 

1. Расчет и конструирование.

 

    Выбор электродвигателя и кинематический расчет

Исходные данные:

; ;

По табл. КПД механических передач коэффициент полезного действия пары цилиндрических зубчатых колес h1 = 0,98; коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения, h2 = 0,99; КПД клиноременной передачи h3 = 0,95; коэффициент, учитывающий потери в опорах приводного барабана, h4 = 0,99.

Общий КПД привода

 

 

Мощность на валу барабана

 

 

Требуемая мощность электродвигателя

 

Угловая скорость барабана

 

 

Частота вращения барабана

 

 

По ГОСТ 19523-81 по требуемой мощности Ртр = 9,6 кВт выбираем электродвигатель трехфазный асинхронный короткозамкнутый серии 4А закрытый, обдуваемый, с синхронной частотой вращения 1000 об/мин 4А160S6УЗ с параметрами Рдв = 11,0 кВт и скольжением 2,7%, номинальная частота вращения пдв = 1000 - 27 = 973 об/мин,

 

угловая скорость

Передаточное отношение

 

Намечаем для редуктора и = 4,5 тогда для клиноременной передачи

Угловая скорость и частота вращения ведущего вала редуктора

 

 

Частоты вращения и угловые скорости валов:

Вал А	пдв = 973 об/мин	wдв= 101,8 рад/с
Вал В	-	w1 = 33,75 рад/с
Вал С	п2 = пб = 71,6 об/мин	w2= wб = 7,5 рад/с