Энергокинематический расчет привода 4

Введение 3

Энергокинематический расчет привода 4

Выбор электродвигателя 4

Определение параметров на валах привода 5

Расчет передач 7

Расчет цилиндрической тихоходной зубчатой передачи 8

Выбор материала зубчатых колес, назначение упрочняющей

Обработки и определение допускаемых напряжений 8

Определение размеров венцов зубчатых колес 10

Проверочные расчеты передачи 13

Определение сил, действующих в зацеплении 15

Расчет цилиндрической быстроходной зубчатой передачи 16

Выбор материала зубчатых колес, назначение упрочняющей

Обработки и определение допускаемых напряжений 16

Определение размеров венцов зубчатых колес 18

Проверочные расчеты передачи 21

Определение сил, действующих в зацеплении 23

Расчет ременной передачи 24

Расчет и конструирование валов, зубчатых колес, корпуса редуктора,

Соединений, подбор подшипников 27

Ориентировочный (проектировочный) расчет валов 27

Компоновка редуктора. Конструирование зубчатых колес и

Корпуса редуктора 27

Первый этап компоновки редуктора 29

Расчет геометрических параметров валов 30

Второй этап компоновки редуктора 30

Выбор посадок 31

Расчёт шпоночных соединений 32

Приближённый (проектировочный) расчёт валов 33

Уточнённый (проверочный) расчёт валов 36

Расчёт подшипников на долговечность 37

Выбор способа смазывания зацеплений и подшипников 39

Выбор и проверочный расчет муфт 40

Библиографический список 41

 

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

 

График режима нагружения Схема привода

1. Электродвигатель

2. Клиноременная передача

3. Редуктор

4. Муфта

5. Приводная звездочка

Окружная сила на звездочке Скорость ленты Диаметр барабана Срок службы Кгод Ксут     Материал шестерни Материал зубчатого колеса

F=4 kH V=1.5 м/с D=400 мм 5 лет 0,6 0,33     Сталь 40 ХН + закалка Сталь 45 + улучшение

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Привод – это устройство, приводящее в движение машину или меха­низм, которое состоит из источника энергии, передаточного механизма и ап­паратуры управления.

В данном проекте разрабатывается привод ленточного конвейера. Ос­новной частью привода является редуктор.

Редуктор – передаточный механизм, выполненный в виде отдельного аг­регата, состоящий из зубчатой и (или) червячной передач, и служащий для пе­редачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.

В конкретном приводе используется двухсту­пенчатый цилиндрический редуктор с раздвоенной быстроходной ступенью.

Редуктор состоит из корпуса, в котором находятся элементы передачи – зубчатые колеса, шестерни, валы, подшипники, то есть в его состав входят практически все типовые детали машин.

От целесообразной разбивки передаточного числа двухступенчатого ре­дуктора по его отдельным ступеням в значительной степени зависят габариты редуктора, удобство смазывания каждой ступени, рациональность конструк­ции корпуса и удобство компоновки всех элементов передач.

Источником энергии данного привода является асинхронный электро­двигатель трехфазного тока АИР112М2/2900.

Составными частями привода являются муфты.

Муфта – это устройство, соединяющее концы двух валов и передающее вращающий момент с одного вала на другой без изменения его значения и на­правления.

В приводе используется упругая втулочно-пальцевая муфта, которая широко распространена, особенно в приводах от электродвигателя, благодаря простоте конструкции, удобству замены упругих элементов, малым габаритам и массе. Вследствие деформации резиновых втулок при работе смягчаются толчки и удары, а также компенсируются небольшим смещением осей валов.

 

 

ЭНЕРГО-КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРИВОДА

Выбор электродвигателя

Требуемая мощность на входном валу:

,

где - мощность на v валу;

- общий КПД привода;

,

где - окружная сила на барабане;

- скорость движения ленты;

,

где - КПД муфты, принимаем ; - КПД зубчатой передачи с учетом КПД в паре подшипников, принимаем ; - КПД ременной передачи, ; - КПД учитывающий потери в опорах вала приводного барабана, . Тогда

откуда

кВт;

 

Угловая скорость v вала:

; ,

где -скорость ленты

= ;

 

Частота вращения v вала:

,

Вращающий момент v вала:

,

где - мощность на V валу;

- угловая скорость V вала;

;

 

Ориентировочная частота вращения первого вала:

, где ,

где - передаточное число быстроходной ступени;

- передаточное число тихоходной ступени;

 

- передаточное число ременной передачи;

Принимаем по рекомендациям тогда

;

При этом

С учетом и , выбираем из каталога асинхронный двигатель трехфазного тока АИР112М2/2900, имеющий сл. технические данные:

- синхронная частота вращения:

- асинхронная частота вращения вала:

- мощность электродвигателя: 7,5 кВт

- диаметр вала: 32 мм

Определим действительное общее передаточное число привода:

; ;

Уточняем значения передаточных чисел привода и цепной передачи.

Сохраняем ранее принятые значения следовательно,

;

Передаточное число ременной передачи:

 

РАСЧЁТ ПЕРЕДАЧ

Расчет ременной передачи

 

Для передачи крутящего момента от электродвигателя к редуктору в

проектируемом приводе используется клиноремённая передача. Для расчёта

используем методику, приведенную в [1, c. 130].

Исходя из номограммы условий работы ремня выбираем тип сечения А [1, c.134].

Крутящий момент на ведущем шкиву:

 

; ;

 

Диаметр ведущего шкива рассчитываем по формуле:

 

;

мм.

 

Принимаем диаметр шкива равным d1 = 90 мм.

Диаметр ведомого шкива рассчитывается по выражению:

 

;

мм.

 

где e – коэффициент проскальзывания ремня.

Выбираем диаметр ведомого вала равным d2=160 мм и уточняем

передаточное отношение ремённой передачи:

 

;

 

Угловая частота вала II составит

 

;

рад/с;

 

Расхождение составляет , что ниже допускаемого значения, равного 3% [1].

 

 

Определяем значение межосевого расстояния по формуле:

 

;

мм.

 

Расчётная длинe ремня определяем по формуле:

;

 

Уточняем значение межосевого расстояния по формуле:

 

, =11;

 

где w = 0,5·3,14·(d1 + d2) =392,5 мм;

y = (d2 – d1)2 =(160-90)/2=35 мм2.

=11;

 

В результате имеем:

 

мм;

 

Расчётная длина ремня составляет:

 

мм.

 

Принимаем величину длины ремня из стандартного ряда по ГОСТ 1284.1-80 равной

L= 1400 мм.

 

При монтаже передачи необходимо обеспечить возможность уменьшения межосевого

расстояния на 0,01·L=14 мм для облегчения надевания ремней на шкивы и

возможность его увеличения на 0,025·L=35 мм для увеличения натяжения

ремней.

Произведём расчёт силовых характеристик ремённой передачи.

 

Угол обхвата меньшего шкива составит:

 

;

 

Необходимое число ремней в передаче вычисляется по выражению:

 

;

 

где P0 – мощность, допускаемая для передачи одним ремнём,

P₀ = 1,23 кВт [1, c. 132]; C_L – коэффициент,учитывающий влияние дины ремня, C_L =0,98 [1, c. 135]; C_P – коэффициент режима работы, C_P =1,0 (легкийрежим) [1, c. 136]; Ca – коэффициент, учитывающий угол обхвата, Ca =0,95 [1, c. 135]; Cz –коэффициент, учитывающий число ремней, Cz =0,85.

 

Итого получаем:

 

;

принимаем число ремней равное z=7.

 

Определим окружнe. скорость ведущего шкива:

 

; м/с.

 

Предварительное натяжение ветвей клинового ремня

;

где v – окружная скорость ведущего шкива,

q – коэффициент,учитывающий центробежную силу, q=0,1 Н·с2/м2.

 

.

 

 

Сила действующая на валы:

;

H.

Ширина обода шкива находится по формуле:

;

 

где e=15 мм, f=10 – размеры канавок [1, c. 138];

 

 

мм.

 

Выбор посадок

Цапфы валов под подшипники качения выполняем с отклонением вала k6. Отклоне­ния отверстий под наружные кольца по H7.

Посадка зубчатого цилиндрического колеса на вал H7/p6.

Посадка крышек подшипников торцовых узлов на подшипниках качения L0/k6.

Посадка муфты H7/m6.

Посадка шкива ремённой передачи на вал редуктора Н7/h6.

 

 

Расчет шпоночных соединений

Шпонки призматические с плоскими торцами. Размеры шпонок и пазов и длины шпонок – по ГОСТ 23360. Ма­териал шпонок - сталь 45 нормализованная.

рис. 2

Так как шпонки стандартные проверяем только по напряжениям смятия.

Напряжение смятия и условие прочности определяются по формуле:

, где

- вращающий момент на валу;

- диаметр вала;

- высота шпонки;

- глубина паза вала;

- рабочая длина шпонки.

Допускаемое напряжение смятия [σсм]=120МПа.

 

Ведущий вал (шпонка под шкив ременной передачи):

Диаметр вала в этом месте d=25мм; t1=3мм; ; момент на ведущем валу .

МПа <[σ_см].

 

 

Промежуточный вал (шпонка под зубчатое колесо):

Диаметр вала в этом месте d=40мм; t1=4мм; ; момент на валу .

МПа <[σ_см].

 

Ведомый вал (шпонка под зубчатое колесо):

Диаметр вала в этом месте d=60мм; t1=5мм; ; момент на валу .

МПа <[σ_см].

 

Параметры шпонок сводим в таблицу 3.

 

Таблица 3.

Место установки шпонки	Диаметр вала, мм	Параметры шпонки
b, мм	h, мм	l, мм
Быстроходный вал
Промежуточный вал
Тихоходный вал (под колесом)

ВЫБОР СПОСОБА СМАЗЫВАНИЯ

Для уменьшения потерь мощности на трение и снижения интенсивности из­носа трущихся поверхностей, а также для предохранения их от заедания, зади­ров, коррозии и лучшего отвода теплоты трущиеся поверхности деталей должны иметь надежную подачу смазочного материала.

В настоящее время в машиностроении для смазывания передач широко применяют картерную систему. В корпус редуктора или коробки передач зали­вают масло так, чтобы венцы колес были в него погружены. При их вращении масло увлекается зубьями, разбрызгивается, попадает на внутренние стенки кор­пуса, откуда стекает в нижнюю его часть. Внутри корпуса образуется взвесь час­тиц масла в воздухе, которая покрывает поверхность расположенных внутри корпуса деталей.

Картерную систему смазывания применяют при окружной скорости зубчатых колес от 0,3 до 12,5 м/с.

Выбор смазочного материала основан на опыте эксплуатации машин. Прин­цип назначения сорта масла следующий: чем выше окружная скорость колеса, тем меньше должна быть вязкость масла, чем выше контактные давления в зубь­ях, тем большей вязкостью должно обладать масло. Поэтому требуемую вяз­кость масла определяют в зависимости от контактного напряжения и окружной скорости колес. Предварительно определяют окружную скорость, затем по ско­рости и контактным напряжениям находят требуемую кинематическую вязкость и марку масла.

При скорости до V=5,55м/с и контактных напряжениях , рекомендуемая вязкость должна быть примерно равна . Принимаем масло индустри­альное И-40А по ГОСТ 20799.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Курсовое проектирование деталей машин / С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. – М.: Машиностроение, 1988. – 416 с.

2. Оформление текстовых документов курсовых проектов, расчетно-графических работ и отчетов по лабораторным работам с использованием стандартов ЕСКД: методические указания по дисциплине «Детали машин и основы конструирования» / сост.: П.Н. Учаев, С.Г. Емельянов, Е.В. Павлов; Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 2006. 42 с.

3. Энергокинематический расчет привода: методические указания к выполнению курсового проекта и расчетно-графической работы по курсу “Детали машин” / сост.:П.Н. Учаев, А.А. Горохов; Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 2005. 36 с.

4. Основы машиноведения. Конструирование, производство и эксплуата-

ция. Кн. 2. Типовые изделия машиностроения: атлас / П.Н. Учаев [и др.]; Курск. гос. техн. ун-т. Москва; Курск, 2004. 456 с.

5. Основы машиноведения. Конструирование, производство и эксплуатация. Кн. 3. Муфты и тормоза приводов: атлас / П.Н. Учаев [и др.]; Курск. гос. техн. ун-т. Москва; Курск, 2004. 296 с.

6. Основы машиноведения. Конструирование, производство и эксплуатация. Кн. 4. Редукторы и мотор-редукторы: атлас / П.Н. Учаев [и др.]; Курск. гос. техн. ун-т. Москва; Курск, 2004. 456 с.

7. Соединения типовых деталей с задачами и примерами расчетов / Под ред. П.Н. Учаева; Старый Оскол, 2007. 152 с.

8. Зубчатые передачи с задачами и примерами расчетов / Под ред. П.Н. Учаева; Старый Оскол, 2007. 120 с.

9. Цепные и ременные передачи с задачами и примерами расчетов / Под ред. П.Н. Учаева; Старый Оскол, 2007. 116 с.

10. Валы и оси. Подшипники. Муфты приводов с задачами и примерами расчетов / Под ред. П.Н. Учаева; Старый Оскол, 2007. 120 с.

11. Конструирование узлов и деталей машин / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов, 4-е изд. М.: Высшая школа, 1985. 416 с.

12. Проектирование механических передач / Под ред. С.А.Чернавского,

5-е изд. М.: Машиностроение, 1984. 558 с.

13. ЕСКД. Общие правила выполнения чертежей. М.: Изд-во стандартов, 1989. 236 с.

 

Введение 3

Энергокинематический расчет привода 4

Выбор электродвигателя 4