Выбор электродвигателя. Кинематический и силовой расчёт привода

Пояснительная записка

К курсовой работе

по дисциплине «Основы конструирования и автоматизации проектирования»

Тема: «Проектирование привода к шнеку»

 

 

Руководитель

___________ ____________ __________

(оценка) (подпись) (дата)

Студент

___________ __________

(подпись) (дата)

 

Караганда 2009

Содержание

 

1 Выбор электродвигателя. Кинематический и силовой расчёт привода

1.1 Определение общего КПД привода

1.2 Определение требуемой мощности электродвигателя

1.3 Определение общего передаточного числа привода и разбивка его по ступеням

1.4 Кинематический и силовой расчёт привода

2 Расчет зубчатых колес редуктора

3 Предварительный расчет валов редуктора

3.1 Быстроходный вал

3.2 Тихоходный вал

4 Конструктивные размеры шестерни и колеса

5 Конструктивные размеры корпуса и крышки редуктора

6 Расчет цепной передачи

7 Первый этап эскизной компоновки редуктора

8 Проверка прочности шпоночных соединений

8.1 Быстроходный вал

8.2 Тихоходный вал

9 Выбор муфты

10 Второй этап компоновки редуктора

11 Вычерчивание редуктора

12 Выбор основных посадок деталей

13 Выбор сорта масла

14 Описание сборки редуктора

15 Список используемой литературы

Выбор электродвигателя. Кинематический и силовой расчёт привода

Определение общего КПД привода

 

Общий КПД привода равен произведению КПД отдельных передач и их элементов.

 

η_общ. = η_ц.п.·η_з.п.·(η_п.к.)³·η_м. =

 

Определение требуемой мощности электродвигателя

 

Мощность на валу рабочего органа Р_вых = 5 кВт

Требуемая мощность электродвигателя

 

Р_тр =  =  кВт

 

По Р_тр электродвигателя выбираем электродвигатель согласно условию:

Р_дв ≥ Р_тр

Р_дв = 7,5 кВт

Определение общего передаточного числа привода и разбивка его по ступеням

 

Частота вращения рабочего органа

 

n_вых = 120

 

Принимаем синхронную частоту вращения двигателя n_с = 1000 , тогда асинхронная частота вращения вала электродвигателя

 

n_дв = n_с·(1- ) =

 

Общее передаточное число привода равно произведению передаточных чисел отдельных передач

 

u_общ = u_ред ·u_ц.п. = =

 

Принимаем для цепной передачи u_ц.п= 3

Находим:

 

u_ред = =

 

Принимаем ближайшее стандартное значение u_ред.ст. = 2,5

Тогда фактическое значение передаточного числа цепной передачи будет равно

 

U_ц.п.ф. =  =

 

Все полученные данные заносим в таблицу:

Таблица 1

Рдв, кВт	7,5
Ртр, кВт	5,81
nc,	1000
s %	3,2
Типоразмер	132М6
nдв	968
nвых	120
uобщ	8,06
uред.ст.	2,5
uц.п.ф.	3,22

Кинематический и силовой расчёт привода

Вал электродвигателя

 

Р_тр = 5,81 кВт

n_дв = 968

 

Угловая скорость:

 

ω_дв = =

 

Вращающий момент:

 

Т_дв =  =  Нм

 

Вал I – быстроходный

 

n₁ =n_дв = 968

ω₁ =ω_дв = 101,32

Т₁ = Т_дв· η_м.· η_п.к. =  Нм

 

Вал II – тихоходный

 

n₂ =  =

ω₂ = =

Т₂ = Т₁· u_ред.ст.·η_п.к.·η_з.п. =  Нм

 

Вал III – рабочего органа

 

n₃ =

ω₃ =

Т₃ = Т₂·u_ц.п.ф.∙ η_ц.п..·η_п.к. =  Нм

Предварительный расчет валов редуктора

 

Предварительный расчет проведем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.

 

Быстроходный вал

 

диаметр выходного конца при допускаемом напряжении [τ_к]=25 МПа

 

 

Так как вал редуктора соединен муфтой с валом электродвигателя, то необходимо согласовать диаметры ротора d_дв и вала d_в1.

 

d_в1= (0,75…1,15) d_дв =(0,75…1,15) *38 =(28,5…43,7)мм

 

У подобранного электродвигателя диаметр вала d_дв =38мм.

Выбираем МУВП по ГОСТ 21424-75 с расточками полумуфт под d_дв =38мм, и d_в1 =35мм. Примем под подшипниками

 

d_п1 = d_в1 +5=35+5=40мм,

d_пер = мм, d_f1 =60,88мм, d₁=64мм, d_а1=66,5 мм.

 

 

 

Рисунок 3.1– Конструкция ведущего вала

 

Тихоходный вал

 

Учитывая влияние изгиба вала от натяжения цепи, принимаем [τ_к]=20 МПа.

Диаметр выходного конца вала

 

 

Принимаем ближайшее большее значение d_в2 =35 мм. Диаметр вала под подшипниками принимаем d_п2 = d_в2 +5=35+5=40мм, под зубчатым колесом

d_к2 = d_п2 +5=40+5=45мм, d_пер = d_к2 +5=50мм.

 

 

 

Рисунок 3.2 – Конструкция ведомого вала

Расчет цепной передачи

 

Выбираем приводную роликовую однорядную цепь.

Вращающий момент на ведущей звездочке Т₂ = 133,55·10³Н∙мм.

Передаточное число было принято ранее u_ц =3,22

Число зубьев: ведущей звездочки z₃=31-2u_ц =31-2·3,22=24,56;

ведомой звездочки z₄= z₃u_ц =25·3,22=80,5.

Принимаем z₃=25 и z₄ =81

Тогда фактическое

 

u_ц =

 

Отклонение

 

% = -0,621%, что допустимо.

 

Расчетный коэффициент нагрузки

 

K_э=k_дk_аk_нk_рk_смk_п=1·1·1·1,25·1·1=1,25,

 

где k_д =1- динамический коэффициент при спокойной нагрузке; k_а =1 учитывает влияние межосевого расстояния; k_н =1- учитывает влияния угла наклона линии центров; k_р учитывает способ регулирования натяжения цепи; k_р=1,25 при периодическом регулировании натяжения цепи; k_см=1 при непрерывной смазке; k_п учитывает продолжительность работы в сутки, k_п=1

Для определения шага цепи надо знать допускаемое давление [p] в шарнирах цепи. Ведущая звездочка имеет частоту вращения

n₂ =387,2об/мин. Среднее значение допускаемого давления при n ≈ 400об/мин [p] =19 МПа.

Шаг однородной цепи (m = 1)

 

 

Подбираем по ГОСТ 13568-75, t =19,05 мм; разрушающая нагрузка Q ≈ 31,8кН; масса q =1,9кг/м; А_оп =105,8 мм².

Скорость цепи

 

м/с.

 

Окружная сила

 

 

Давление в шарнире проверяем по формуле

 

 

Уточняем допускаемое давление [p]=20 [1+0,01(z₃-17)]= 20[1+0,01(25-17)]=21,6 МПа. Условие p < [p] выполнено.

Определяем число зубьев цепи:

 

где ;

 

Тогда

 

.

 

Округляем до четного числа 154.

Уточняем межосевое расстояние цепной передачи

 

 

Определяем диаметры делительных окружностей звездочек

 

;

.

 

Определяем диаметры наружных окружностей звездочек

 

 

где d₁=11,91 мм – диаметр ролика цепи;

 

 

Силы, действующие на цепь:

окружная F_tц= ;

от центробежных сил F_v=qv²=1,9·3,07² =18 H;

от провисания F_f =9,81k_fqa_ц= 9,81·1,5·1,9·946,29·10^-3 =26,46Н, где k_f = 1,5 при угле наклона передачи .

Расчетная нагрузка на валы

 

F_в=F_tц + 2F_f =  Н.

 

Проверяем коэффициент запаса прочности

 

 

Это больше, чем нормативный коэффициент запаса [s] ≈ 8,9; следовательно, условие s > [s] выполнено.

Размеры ведущей звездочки: ступица звездочки d_ст= 1,6·35=56мм; l_cт = (1,2÷1,6) ·35=42÷56 мм; принимаем l_cт = 50 мм;

толщина диска звездочки 0,93В_вн = 0,93·12,7=11,81мм, где В_вн – расстояние между пластинками внутреннего звена.

Быстроходный вал

Тихоходный вал

Выбор муфты

 

Для соединения быстроходного вала редуктора с валом электродвигателя выбираем муфту по величине расчетного крутящего момента:

 

,

 

где - расчетный крутящий момент,

- номинальный момент,

К- коэффициент режима работы привода,

[T] – допускаемый крутящий момент.

При постоянной нагрузке принимаем К =1,5

Номинальный момент Т₁ = 55,63Нм =1,5·55,63=83,45 Нм

Выбираем полумуфту упругую втулочно-пальцевую по ГОСТ 21424-75 для диаметра выходного конца быстроходного вала d_в1 =35 мм и с крутящим моментом [T] =250 Hм.

 

=83,45 < [T] =250 Hм.

Вычерчивание редуктора

 

Редуктор вычерчивают в двух проекциях на листе формата А1(594*841 мм) в масштабе 1:1 с основной надписью и спецификацией.

Выбор сорта масла

 

Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм. Объем масляной ванны V определяем из расчета 0,25 дм³ масла на 1 кВт передаваемой мощности: V =0,25дм³·5,81=1,45дм³

Устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях  и скорости v = 3,24м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 28∙10^-6 м²/с. Принимаем масло индустриальное И-30А (по ГОСТ 20799-75).

Камеры подшипников заполняем пластичным смазочным материалом УТ-1.

Описание сборки редуктора

 

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.

Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов:

на быстроходный вал насаживают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80-100ºС;

в тихоходный вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле.

Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затягивают болты, крепят крышку к корпусу.

После этого на тихоходный вал надевают распорное кольцо, в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок для регулировки.

Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают манжетные уплотнения. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами.

Далее на конец тихоходного вала в шпоночную канавку закладывают шпонку, устанавливают звездочку и закрепляют ее торцовым креплением; винт торцового крепления стопорят специальной планкой.

Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель.

Заливают в корпус масло и закрепляют смотровое отверстие крышкой с прокладкой из технического картона; закрепляют крышку болтами.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

Список используемой литературы

 

1. Чернавский С.А., Боков К.Н. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие. М.: Машиностроение, 1987г.

2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учебное пособие. М.: Высшая школа, 1985г.

Пояснительная записка

К курсовой работе

по дисциплине «Основы конструирования и автоматизации проектирования»

Тема: «Проектирование привода к шнеку»

 

 

Руководитель

___________ ____________ __________

(оценка) (подпись) (дата)

Студент

___________ __________

(подпись) (дата)

 

Караганда 2009

Содержание

 

1 Выбор электродвигателя. Кинематический и силовой расчёт привода

1.1 Определение общего КПД привода

1.2 Определение требуемой мощности электродвигателя

1.3 Определение общего передаточного числа привода и разбивка его по ступеням

1.4 Кинематический и силовой расчёт привода

2 Расчет зубчатых колес редуктора

3 Предварительный расчет валов редуктора

3.1 Быстроходный вал

3.2 Тихоходный вал

4 Конструктивные размеры шестерни и колеса

5 Конструктивные размеры корпуса и крышки редуктора

6 Расчет цепной передачи

7 Первый этап эскизной компоновки редуктора

8 Проверка прочности шпоночных соединений

8.1 Быстроходный вал

8.2 Тихоходный вал

9 Выбор муфты

10 Второй этап компоновки редуктора

11 Вычерчивание редуктора

12 Выбор основных посадок деталей

13 Выбор сорта масла

14 Описание сборки редуктора

15 Список используемой литературы

Выбор электродвигателя. Кинематический и силовой расчёт привода