Составление кинематической схемы

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

Цель предварительного расчета заключается в составлении и уточнении кинематической схемы установки, выборе основных элементов привода и проведении его кинематического и силового ана­лиза. Этот этап заканчивается составлением таблицы исходных дан­ных, необходимой для дальнейшего расчета отдельных узлов и деталей привода.

Определение недостающих геометрических размеров исполнительного механизма

На этапе предварительного расчета определяются недостающие размеры (не указанные в исходных данных), необходимые для выпол­нения чертежа вала ИМ.

Если в качестве ИМ задан вал приводного барабана ленточного конвейера, то дополнительно определяется длина барабана в миллиметрах:

Вб = В + (50... 100), (1)

где В – ширина ленты транспортера, мм (задана в исходных данных).

Если ИМ – вал цепного конвейера, то на данном этапе ограничиваются расчётом диаметра делительной окружности приводной звёздочки:

(2)

где D_З – диаметр делительной окружности, мм; Р – шаг тяговой цепи, мм; Z – число зубьев звёздочки.

 

Определение передаточного отношения привода и его разбивка

По ступеням передач.

Общее передаточное отношение привода определяется по формуле

 

(13)

 

С другой стороны, (см. выше) оно может быть получено перемножением передаточных отношений отдельных ступеней передач, то есть

, (14)

где Ui – передаточное отношение отдельной i-й ступени передач,

n – число ступеней передач по кинематической схеме.

Равенство (14) обеспечивается путем подбора Ui с использованием рекомендаций табл. 5.

Если по кинематической схеме передач редуктора имеется открытая передача (зубчатая, цепная или ременная), то, принимая по табл. 5 передаточное отношение

отношение открытой передачи, находят передаточ­ное отношение редуктора:

(15)

 

где U_оп – передаточное отношение отрытой передачи.

Если открытой передачи в приводе нет (схема 1, рис. 1), то .

Примем обозначения передаточных отношений: U_оз – открытая зубчатая передача; U_ц – цепная передача; U_рм – ременная передача.

После определения общего передаточного отношения редуктора про­изводится его разбивка по отдельным ступеням передач. В случае стандартного редуктора разбивка по ступеням не производится, а .

Передаточ­ные отношения одноступенчатых цилиндрических и конических редукто­ров, проектируемых для серийного производства, выбираются из ря­дов:

 

1-й ряд	2,0	2,5	3,15	4,0	5,0	6,3			12,5
2-й ряд	2,24	2,8	3,55	4,5	5,6	7,1		11,2	-

 

Предпочтительнее 1-й ряд. Для одноступенчатых редукторов (за исключением червячных и волновых) не рекомендуется брать более:

Umax = 6,3 - для конических передач;

Umax = 8 - для цилиндрических передач;

Umax = 12,5 - для планетарных передач.

При больших значениях Up принимают число ступеней передач больше единицы или, если это возможно, применяют более тихоходный двигатель.

Передаточное отношение тихоходной – Uт и быстроходной – Uб ступеней двух- ступенчатых редукторов можно определить по рекоменда­циям П.Ф. Дунаева [2].

Для редуктора по схеме 3; 6; 7 (рис. 2) (16)

 

Для редуктора по схеме 4 (17)

 

Для редуктора по схеме 5 (18)

 

Для редуктора по схеме 8 (19)

 

Для всех схем

, (20)

 

Точность разбивки общего передаточного отношения проверяется следующим условием:

 

(21)

 

 

Если условие (21) выполняется, то переходят к составлению таблицы исходных данных.

Для схем планетарных и волновых редукторов передаточные отношения выбираются по рекомендациям специальной литературы [1, 3, 5 и др.].

ПРИМЕР

В предыдущем примере n_им = 38,2 об/мин;

n_таб = 2840 об/мин, n_таб = 1435 об/мин.

 

Определяем общее передаточное отношение привода для двух вариантов электро-двигателей по зависимости (13):

 

 

Определяем общее передаточное число редуктора.

Принимаем по табл. 5 передаточное отношение цепной передачи равным 2,5, тогда передаточное отношение редуктора

 

 

 

Делаем разбивку передаточного отношения редуктора по ступеням передач.

Так как редуктор выполнен по схеме 3, то разбивку производим с использованием рекомендаций, изложенных выше. Используя зависимости (16), (20) получим

 

Учитывая рекомендации по назначению передаточных отношений сту­пеней редуктора (табл. 5), из двух вариантов принимаем второй, так как для первого варианта U_б1 > U_рек. С учетом стандарт­ного ряда передаточных отношений (см. выше) для принятого варианта разбивки назначаем

 

По зависимости (21) проверяем точность разбивки передаточ­ных отношений:

 

 

 

что больше допустимой нормы.

 

Поэтому производим корректировку передаточных отношений, а именно принимаем U_ц=2,6 вместо 2,5. Остальные значения пере­даточных отношений оставляем без изменения, тогда

 

 

Таким образом, условие (21) выполняется. Окончательно при­нимаем:

U_б = 4,5; U_т = 3,15; U_ц = 2,6; электродвигатель 4А100 S4 УЗ исполнение M100. P_таб = 3.0 кВт, n_таб = 1435 об/мин.

Проверку выбранного электродвигателя на перегрузку произво­дим по условию (12)

где Т_мах = 1,3Т (см. график нагрузки);

Т = 0,75; Т_мах = 1,3·0,75 = 0,975 кНм;

n_ТАБ = 1435 об/мин; U_О = 37,565;

= 0,850; для выбранного электродвигателя ψ_n = 2,0,

тогда ,

 

а т.к. Р_ТАБ = 3,0 кВт, то условие (12) выполняется, т.е. двига­тель не будет перегружен.

 

Вычерчиваем эскиз выбранного электродвигателя с указанием его основных характеристик.

 

 

 

b1

L30

h31

d30

h

d1

d10

L1

L10

L31

b10

h10

h1

 

Мощность Р_ТАБ = 3,0 кВт; частота вращения 1 435 об/мин; кратность пускового момента = Т_ПУСК/Т = 2,0.

ПРИМЕР

Для рассмотренного выше примера имеем

 

.

 

Тогда таблица исходных данных будет выглядеть так:

 

N валов	ni, об/мин	Pi, кВт	Ti, Н·м

 

ПРОВЕРКА

 

n₄ = 38,936 об/мин; n_им = 38,2 об/мин;

 

T₄ = 735,658 Н·м; T = 750 Н·м.

 

Расхождения в скоростях и моментах 2 %, что допустимо (пре­дел 5 %).

В случае использования в курсовом проекте стандартного редуктора таблица исходных данных будет содержать всего три строки, 2-я и 3-я строки будут объединены, т. к. .

Таблица исходных данных позволяет начать проектирование с любого элемента кинематической схемы привода. Так, для рассматри­ваемого примера по данным первой строки (вал N 1) производится подбор упругой муфты и расчет гюрзой (быстроходной) ступени пе­редач редуктора. По данным второй строки (ват N 2) рассчитывает­ся вторая (тихоходная) ступень редуктора. По данным третьей строки (зал N 3) – цепная передача. По данным четвертой строки производится проектирование ИМ.

В отличие от рассмотренного примера (цилиндрический редук­тор) червячная и волновая передачи рассчитываются по вращающему моменту не на ведущем, а на ведомом валу. При расчете этих передач исходные данные из таблицы берутся на строку ниже.

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

Таблица 6

Двигатели закрытые обдуваемые единой серии АИР (тип/асинхронная частота вращения, об/мин)

Мощ- ность Р, кВт	Синхронная частота, об/мин
0,25 0,37 0,55 0,75 1,1 1,5 2,2 5,5 7,5 18,5	– – – 71А2/2840 71В2/2810 80А2/2850 80В2/2850 90L2/2840 100S2/2880 100L2/2880 112M2/2900 132M2/2900 160S2/2940 160M2/2940 180S2/2945 180M2/2945	– – – 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 1,6 1,4 1,4 1,4 1,4	– – 71А4/1390 71В1/1390 80А4/1420 80В4/1415 90L4/1425 100S4/1435 100L4/1430 112M4/1445 132S4/1455 132M4/1460 160S4/1465 160M4/1465 180S4/1470 180M4/1470	– – 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 1,4 1,4 1,4 1,4	– 71A6/910 71B6/900 80A6/915 80B6/920 90L6/935 100L6/950 112MA6/955 112MB6/950 132S6/965 132M6/970 160S6/975 160M6/975 180M6/975 – –	– 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 1,2 1,2 1,2 – –	71B3/680 80A8/675 80B8/700 90LA8/700 90LB8/700 100L8/700 112MA8/700 112MB8/700 132S8/720 132M8/720 160S8/730 160M8/730 180M8/730 – – –	1,7 1,7 1,7 1,7 1,7 1,7 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,0 – – –

 

 

 

Электродвигатели серии АИР (основные размеры, мм)

 

 

Исполнение

IM2081 и IM3081

d25

d24

d22

d20

L21

L20

3,5

IM1081 и IM2081

h31

h10

h

b10

d10

L31

L10

IM1081, IM2081, IM3081

h1

b1

d1

L30

L1

IM1081

d30

Число полюсов

2, 4, 6, 8

4, 6, 8

4, 6, 8

4, 6, 8

4, 6, 8

Тип двигателя

71A, B

80A

80B

90L

100S

100L

112M

132S

132M

160S

160M

180S

180M

Таблица 7 Двигатели. Основные размеры, мм

ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ РЕДУКТОРЫ

ЦУ-100, ЦУ-160, ЦУ-200, ЦУ-250 (ПО ГОСТ 21426-75)

Основные параметры редукторов

Типо-размер редук-тора	Меж-осевое рас-стоя-ние, мм	Номинальные передаточные числа	Номинальный крутящий момент на тихоходном валу, Н^.м, не менее	Номинальная радиальная нагрузка на валу, не менее	Масса, кг, не более
1-й ряд	2-й ряд	быстро-ходном	тихо-ходном
ЦУ-100		2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3	2,24; 2,8; 3,55; 4,5; 5,6
ЦУ-160
ЦУ-200
ЦУ-250

1-й ряд значений u следует предпочитать 2-му.

Фактические значения передаточных отношений не должны отличаться от номинальных более чем на 2,5 % при u £ 4 и на 4 % при u > 4.

Пример обозначения цилиндрического одноступенчатого редуктора с межосевым расстоянием 200 мм, номинальным передаточным отношением 2,5, вариантом сборки 12, климатического исполнения У и категории размещения 2:

Редуктор ЦУ-200-2,5-12У2 ГОСТ 21426-75

 

Габаритные и присоединительные размеры редукторов, мм

 

 

 

Концы валов конические типа 1, исполнения 1 по ГОСТ 12081-72. На концах валов должны быть гайки по ГОСТ 5915-70, ГОСТ 5916-70, ГОСТ-10605-72 или ГОСТ 1060772 и стопорные шайбы – по ГОСТ 13465-77.

 

ЧЕРВЯЧНЫЕ РЕДУКТОРЫ

Исполнения редукторов

По схеме сборки:

Исполнение 1 Исп. 2 Исп. 3 Исп. 4

 

Б – конец быстроходного вала; Т – конец тихоходного вала.

По расположению червячной пары:

Исполнение 1 Исполнение 2 Исполнение 3 Исполнение 4

 

Ч – червяк; К – колесо

 

Допускаемые нагрузки редукторов при непрерывной

работе до 12 ч в сутки

(по механической прочности передач)

А – межосевое расстояние редуктора, мм; u – номинальное передаточное отношение редуктора; n₁ – частота вращения червяка, об/мин; N₁ – мощность на валу червяка, кВт; М₂ – момент на валу червячного колеса, Н ^. м.

 

A	u^*	n1
N1	M2	N1	M2	N1	М2
	8,0 10,0 12,5 16,0 20,0 25,0 31,5 40,0 50,0 63,0	0,35 0,30 0,20 0,20 0,15 0,10 0,10 0,10 0,10 0,05		0,45 0,40 0,25 0,25 0,20 0,15 0,15 0,15 0,10 0,10		0,60 0,50 0,35 0,35 0,30 0,20 0,20 0,20 0,15 0,10

 

 

 

A	u^*	n1
N1	M2	N1	M2	N1	М2
	8,0 10,0 12,5 16,0 20,0 25,0 31,5 40,0 50,0 63,0 80,0	0,70 0,50 0,40 0,40 0,30 0,25 0,20 0,15 0,15 0,10 0,10		0,85 0,65 0,55 0,45 0,35 0,30 0,30 0,20 0,20 0,15 0,10		1,10 0,85 0,70 0,60 0,50 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15
	8,0 10,0 12,5 16,0 20,0 25,0 31,5 40,0 50,0 63,0 80,0	1,25 1,00 0,80 0,70 0,55 0,45 0,40 0,30 0,30 0,20 0,15		1,60 1,20 1,00 0,90 0,70 0,60 0,50 0,40 0,35 0,30 0,20		2,10 1,60 1,35 1,15 0,90 0,75 0,70 0,50 0,45 0,40 0,25
	8,0 10,0 12,5 16,0 20,0 25,0 31,5 40,0 50,0 63,0 80,0	2,50 2,00 1,60 1,35 1,10 0,90 0,80 0,70 0,55 0,40 0,30		3,10 2,30 2,00 1,05 1,35 1,10 1,00 0,80 0,65 0,60 0,40		4,10 3,20 2,60 2,20 1,75 1,45 1,25 1,05 0,85 0,75 0,55
	8,0	4,40		5,50		6,80
10,0	3,40		4,12		5,60
12,5 16,0 20,0 25,0 31,5 40,0 50,0 63,0 80,0	2,90 2,40 1,90 1,60 1,40 1,10 0,90 0,80 0,45		3,50 3,00 2,30 1,90 1,80 1,30 1,10 1,10 0,70		4,80 3,65 3,00 2,50 2,10 1,70 1,50 1,10 0,90
	8,0 10,0	8,0 6,3		9,90 7,70		12,0 9,2
12,5 16,0	5,1 4,3		6,30 5,40		7,5 6,4
20,0 25,0 31,5 40,0 50,0 63,0 80,0	3,4 2,8 2,4 1,9 1,6 1,2 0,9		4,10 3,40 3,05 2,40 2,00 1,50 1,15		5,0 4,1 3,6 2,8 2,3 1,9 1,5

 

 

 

A	u^*	n1
N1	M2	N1	M2	N1	М2
	8,0 10,0 12,5 16,0 20,0 25,0 31,5 40,0 50,0	16,1 12,6 10,4 8,6 7,0 5,9 4,8 4,1 3,4		17,8 14,2 11,6 9,50 7,70 6,40 5,50 4,80 3,70		20,4 18,5 15,5 11,4 10,4 8,5 6,5 5,8 4,8
63,0	2,3 1,8		2,90 2,20		3,3 3,0

^* Фактические значения u не должны отличаться от номинальных более чем на 5 %.

 

Допускаемые нагрузки, ограничиваемые термической мощностью редукторов, при непрерывной работе до 12 ч в сутки

A	u	n1
N1Т	M2Т	N1Т	M2Т	N1Т	М2Т
	8,0 10,0 12,5 16,0 20,0 25,0 31,5 40,0 50,0 63,0 80,0	4,20 3,50 3,50 2,60 2,00 2,00 1,55 1,45 1,45 1,10 1,10		4,80 4,30 4,30 3,00 2,50 2,40 1,65 1,60 1,60 1,20 1,15		5,55 4,95 4,95 3,65 3,00 3,00 2,05 1,85 1,80 1,35 1,30
	8,0 10,0 12,5 16,0 20,0 25,0 31,5 40,0 50,0 63,0 80,0	6,70 6,10 5,60 4,45 3,95 3,50 2,60 2,30 2,15 1,95 1,65		7,60 6,80 6,20 4,55 4,25 3,80 3,05 2,60 2,45 2,30 1,90		8,75 8,75 7,00 5,50 5,00 4,35 3,60 3,15 2,80 2,60 2,10
	8,0 10,0 12,5 16,0 20,0 25,0 31,5 40,0 50,0 63,0 80,0	10,30 9,30 7,75 6,20 5,15 4,65 4,20 3,30 3,10 2,90 2,60		12,40 11,00 9,90 7,60 6,20 5,80 4,70 3,95 3,50 3,40 3,10		15,00 13,20 11,70 9,60 7,50 7,00 5,55 4,80 3,90 4,05 3,60

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

По ГОСТ 12081-72

Размеры, мм

 

 

 

 

Концы валов предназначены для посадки деталей, передающих крутящий момент (шкивы, зубчатые колёса и т.п.) в машинах, механизмах и приборах.

Концы валов изготовляют двух типов: 1 – с наружной резьбой, 2 – с внутренней резьбой; двух исполнений: 1 – длинные, 2 – короткие.

 

Номиналь-ный диаметр d1	l1	l2	d2	b	h	t	d3
I ряд	II ряд	Исполнение
	– –		–		–	9,25 10,25	– –	–	–	– 1,2	М6
	– –		–		–	11,10 13,10	– –			1,2 1,8	М8*1
–	– –					14,60 16,60 17,60	15,2 17,2 18,2			1,8 2,5 2,5	М10*1,25
–	– –					18,20 20,20 22,20	18,9 20,9 22,9			2,5 2,5 3,0	М12*1,25
	–					22,90 25,90	23,8 26,8			3,0	М16*1,5
– – –	– –					27,10 29,10 32,10 33,10 35,10	28,2 30,2 33,2 34,2 36,2			3,0 3,5 3,5 3,5 3,5	М20*1,5 М20*1,5 М20*1,5 М20*1,5 М24*2
– – –	– – – –					35,90 37,90 40,90 43,90 45,90 50,90 51,90	37,3 39,3 42,3 45,3 47,3 52,3 53,3			5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,5 5,5	М24*2 М24*2 М30*2 М30*2 М36*2 М36*2 М36*2
– –	–					54,75 57,75 59,75	56,5 59,5 61,5			6,0	М42*3
– –	–	64,75 65,75 69,75	66,5 67,5 71,5			7,0	М48*3
–	–					73,50 78,50	75,5 80,5			7,5	М56*4
–	–	83,50 88,50	85,5 90,5			9,0	М64*4

 

 

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

Цель предварительного расчета заключается в составлении и уточнении кинематической схемы установки, выборе основных элементов привода и проведении его кинематического и силового ана­лиза. Этот этап заканчивается составлением таблицы исходных дан­ных, необходимой для дальнейшего расчета отдельных узлов и деталей привода.

Составление кинематической схемы

Каждый студент получает от руководителя шифр задания на курсовой проект, построенный по следующей схеме:

 

 

 

Например: задан шифр: КП. 2069889. 15. Д 1. 3 4 15

 

Конвейер ленточный, ИМ- вал приводного барабана (рис.3, вар..№4)

Исходные данные по варианту №15 из табл. 2 (табл. 3 для цепных конвейеров)

 

Д1         Передаточный мех-м     Исполнит. мех-м     Редуктор
Д2   Открытая зубчатая передача   Исполнит. мех-м   Редуктор	Д3               Исполнит. мех-м   Редуктор     Передача плоским ремнем
Д4   Исполнит. мех-м     Передача цепная     Редуктор	Д5     Исполнит. мех-м Редуктор

Рис.1. Варианты принципиальных схем привода.

 

 

Таблица 1

Условные обозначения элементов кинематических схем

	Элемент		Обозначение		Элемент		Обозначение
	Двигатель электрический		Передачи: плоским ремнем     клиновым ремнем     приводной цепью     зубчатые с прямыми зубьями   то же: 1. с косыми зубьями; 2. шевронные   червячные с цилиндричес- ким червяком
	Соединение детали и вала, свободное при вращении
	Соединение валов: глухое     глухое с предохранением от перегрузки     эластичное     шарнирное     зубчатой муфтой   предохранительной муфтой
	Передачи: зубчатые конические (общее обозначение)

 

Рис. 2. Варианты кинематических схем редукторов (начало)

 

 

Рис. 2. Варианты кинематических схем редукторов (окончание)

 

Срок службы – 5 лет Кгод = 0,5; Ксут = 0,33	Срок службы – 5 лет Кгод = 0,6; Ксут = 0,5
Срок службы – 5 лет Кгод = 0,7; Ксут = 0,75	Срок службы – 5 лет Кгод = 0,8; Ксут = 0,6

 

Рис. 3. Варианты исполнительных механизмов конвейера и графики нагрузки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание на курсовой проект по деталям машин

Шифр КП.15.Д2.21.06

Студенту Ивановой И.Г. факультет ВМТ гр. ВМТ-411

Спроектировать привод ленточного конвейера

 

Кинематическая схема График нагрузки

Исходные данные

1. Окружное усилие на барабане – F_t, кН 1,8

2. Скорость ленты конвейера – V, м/с 0,6

3. Диаметр барабана – D_б, мм 250

4. Ширина ленты – В, мм 400

5. Высота установки ведущего вала – H, мм 350

6. Угол обхвата барабана – α, рад 3,5

Разработать

 

1. Сборочный чертеж ведущего вала (срок исполнения 15.03.99)

2. Сборочный чертеж редуктора (срок исполнения 20.04.99)

3. Сборочный чертеж привода (срок исполнения 03.05.99)

4. Рабочие чертежи деталей (срок исполнения 10.05.99)

 

Проект предоставить к защите 13.05.99

 

 

Задание получил 12.02.99 разработчикИ.Г. Иванова

(подпись)

 

Руководитель разработки И.Н. Попов

ст. преподаватель (подпись)

 

Задание на курсовой проект по деталям машин

Шифр КП.15.Д2.21.06

Студенту Иванову В.П. факультет ВТ гр. ВТ-411

Спроектировать привод цепного конвейера

Кинематическая схема График нагрузки

 

 

 

 

Исходные данные

1. Окружное усилие на звездочке – F_t, кН 1,4

2. Скорость цепи конвейера – V, м/с 1,0

3. Шаг цепи по ГОСТ 588-81 – P, мм 63

4. Число зубьев ведущей звездочки – Z 9

5. Высота установки ведущего вала – H, мм 300

6. Установочный размер ИМ – L, мм 350

Разработать

1. Сборочный чертеж редуктора (срок исполнения 30.03.99)

2. Сборочный чертеж ведущего вала (срок исполнения 20.04.99)

3. Сборочный чертеж привода (срок исполнения 03.05.99)

4. Рабочие чертежи деталей (срок исполнения 10.05.99)

 

Проект предоставить к защите 15.05.99

 

Задание получил 12.02.99 разработчикВ.П.Иванов

(подпись)

Руководитель разработки И.Н.Попов

ст. преподаватель (подпись)

 

Например:

КП.15.Д1.34. КП.15.Д3.12.

 

 

Составляя кинематические схемы, нужно помнить, что при передаче тягового усилия Ft зацеплением с помощью тяговых цепей (цепные конвейеры) в приводе необходимо предусмотреть предохра­нительное устройство в виде предохранительной муфты предельного момента. Например, соединение приводной звездочки со ступицей можно выполнить через срезной штифт.

Кинематическая схема и график нагрузки после согласования с руководителем проектирования вычерчивается на бланке задания. Здесь же приводятся исходные данные, которые в соответствии с заданным вариантом выписываются из табл. 2 или табл. 3. В этих таблицах в графе "шифр" указаны рекомендуемые для каждого варианта соче­тания номеров общей схемы привода и схем редукторов (на бланк задания не заносится).

Выше показаны примеры оформления бланков заданий. Кинематическая схема привода в произвольном масштабе вычерчива­ется также на чертеже общего вида.