Энерго-кинематический Расчёт привода

Курск 2012

Содержание

Техническое задание 2

Введение 5

1 Энергокинематический расчет привода 6

1.1 Выбор электродвигателя 6

1.2 Определение параметров на валах привода 7

2 Расчет передач 9

2.1 Расчет цилиндрической тихоходной зубчатой передачи 9

2.1.1 Выбор материала зубчатых колес, назначение упрочняющей обработки и определение допускаемых напряжений 9

2.1.2 Определение размеров венцов зубчатых колес 11

2.1.3 Проверочные расчеты передачи 13

2.1.4 Определение сил, действующих в зацеплении 15

2.2 Расчет цилиндрической быстроходной зубчатой передачи 16

2.2.1 Выбор материала зубчатых колес, назначение упрочняющей обработки и определение допускаемых напряжений 16

2.2.2 Определение размеров венцов зубчатых колес 18

2.2.3 Проверочные расчеты передачи 19

2.2.4 Определение сил, действующих в зацеплении 21

2.3 Расчет цепной передачи 22

3 Расчет и конструирование валов, зубчатых колес, корпуса редуктора, соединений, подбор подшипников 27

3.1 Ориентировочный (проектировочный) расчет валов 27

3.2 Компоновка редуктора. Конструирование зубчатых колес и корпуса редуктора 27

3.3 Первый этап компоновки редуктора 28

3.4 Расчет геометрических параметров валов 29

3.5 Второй этап компоновки редуктора 30

3.6 Выбор посадок 30

3.7 Расчёт шпоночных соединений 31

3.8 Приближённый (проектировочный) расчёт валов 32

3.9 Уточнённый (проверочный) расчёт валов 35

3.10 Расчёт подшипников на долговечность 36

4 Выбор способа смазывания зацеплений и подшипников 38

5 Выбор и проверочный расчет муфт 39

Библиографический список

 

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 АИР132М2/2900.

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 цепной передачи, ; - КПД учитывающий потери в опорах вала приводного барабана, . Тогда

откуда

кВт

Частота вращения v вала:

,

где - скорость ленты;

- диаметр барабана;

Угловая скорость 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 цепной передачи;

Принимаем по рекомендациям тогда

;

При этом

С учетом и , выбираем из каталога асинхронный двигатель трехфазного тока АИР132М2/2900, имеющий сл. технические данные:

- синхронная частота вращения:

- асинхронная частота вращения вала:

- мощность электродвигателя: 11 кВт

- диаметр вала: 38 мм

Определим действительное общее передаточное число привода:

; ;

Уточняем значения передаточных чисел привода и цепной передачи.

Сохраняем ранее принятые значения следовательно,

;

Передаточное число цепной передачи:

 

РАСЧЁТ ПЕРЕДАЧ

Расчет цепной передачи

 

Выбираем приводную роликовую трехрядную цепь;

Вращающий момент на ведущей звездочке:

Н·м

Передаточное число было принято ранее:

.

Определяем числа зубьев звездочек:

- ведущей: (так как );

- ведомой:

Тогда фактическое передаточное число передачи:

Отклонение от заданного составляет:

.

Произведем расчет коэффициента эксплуатации передачи:

где

=1 – коэффициент динамичности нагрузки;

=1 – коэффициент, учитывающий влияние межосевого расстояния;

=1 – коэффициент, учитывающий расположения передачи;

=1 – коэффициент, учитывающий способ регулировки передачи;

=1 – коэффициент, учитывающий способ смазывания цепи;

=1,25 – коэффициент режима работы;

=1 – коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды.

.

Для определения шага цепи задаемся величиной допускаемого давления . Ведущая звездочка имеет частоту вращения n=145об/мин. Среднее значение допускаемого давления при n=200об/мин, =26МПа.

, где

- вращающий момент на ведущей звездочке, Т=578,7Н·м;

- коэффициент эксплуатации, =1,25;

- число зубьев ведущей звездочки, =15;

- среднее значение допускаемого напряжения, =26МПа;

- коэффициент рядности, =2,5;

Выбираем по таблице цепь:

3ПР-25,4-170,1

по ГОСТ 13568.

Параметры цепи:

- предельная статическая нагрузка ;

- масса одного метра цепи ;

- площадь проекции опорной поверхности шарнира ;

- шаг цепи .

Средняя скорость цепи:

, где

 

- шаг цепи, =25,4мм;

- число оборотов ведущей звёздочки, =145мин ;

- число зубьев ведущей звездочки, =15.

Окружная сила:

, где

- вращающий момент, =578,7Н·м;

- угловая скорость, =15,18рад/с;

- скорость цепи, =0,92м/с.

.

Давление в шарнирах:

, где

- окружная сила, =9548Н;

- коэффициент эксплуатации, =1,25;

- площадь опоры шарнира, =534мм .

.

Уточняем по таблице допускаемое давление:

МПа.

Условие выполнено.

Определяем число звеньев цепи по формуле:

, где

;

Предварительное межосевое расстояние:

;

мм.

Уточняем межосевое расстояние цепной передачи:

.

Для свободного провисания цепи предусматривается возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,4%, то есть:

;

 

мм.

Длина цепи:

мм.

Определяем диаметры делительных окружностей звездочек:

, где

- шаг цепи, мм;

- число зубьев звёздочек.

Определяем диаметры окружностей вершин зубьев звездочек:

Радиус впадин профилей зубьев при диаметре роликов цепи мм:

;

мм.

Определяем диаметры окружностей впадин зубьев звездочек:

;

мм;

мм.

Диаметры ободов звездочек при ширине пластины цепи мм:

;

мм;

мм.

Ширина зуба трехрядной звездочки при расстоянии между внутренними пластинами мм:

мм.

Минимальная ширина венца звездочек при расстоянии между венцами зубьев мм:

 

мм.

Проверяем статическую прочность цепи, для чего рассчитываем силы, действующие на нее.

Окружная сила:

.

Натяжение цепи от действия центробежных сил:

;

.

Натяжение, обусловленное силой тяжести ветви цепи:

;

Нагрузка на валы и опоры:

Натяжение ведущей ветви цепи:

где

- коэффициент динамичности; .

Н.

Проверяем запас прочности цепи:

.

Так как нормативный коэффициент запаса прочности ; следовательно, условие прочности выполняется.

 

 

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.

 

 

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:

Диаметр вала в этом месте d=30мм; t1=3мм; ; момент на ведущем валу .

МПа <[σ_см].

 

Ведомый вал:

Проверяем шпонку под зубчатым колесом.

Диаметр вала в этом месте d=64мм; t1=7мм; ; момент на ведущем валу .

МПа <[σ_см].

Проверяем шпонку под звёздочкой.

Диаметр вала в этом месте d=50мм; t1=6мм; ; момент на ведущем валу .

МПа <[σ_см].

 

Промежуточный вал:

Диаметр вала в этом месте d=36мм; t1=5мм; ; момент на ведущем 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)
Тихоходный вал (под звёздочкой)

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 скольжения V=5,01м/с и контактных напряжениях , рекомендуемая вязкость должна быть примерно равна . Принимаем масло индустри­альное И-40А по ГОСТ 20799.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Индивидуальные задания к расчетно-графическим работам: методические указания по дисциплине «Детали машин и основы конструирования» / сост.: П.Н. Учаев, Е.В. Павлов; Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 2007. 64 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.

 

Курск 2012

Содержание

Техническое задание 2

Введение 5

1 Энергокинематический расчет привода 6

1.1 Выбор электродвигателя 6

1.2 Определение параметров на валах привода 7

2 Расчет передач 9

2.1 Расчет цилиндрической тихоходной зубчатой передачи 9

2.1.1 Выбор материала зубчатых колес, назначение упрочняющей обработки и определение допускаемых напряжений 9

2.1.2 Определение размеров венцов зубчатых колес 11

2.1.3 Проверочные расчеты передачи 13

2.1.4 Определение сил, действующих в зацеплении 15

2.2 Расчет цилиндрической быстроходной зубчатой передачи 16

2.2.1 Выбор материала зубчатых колес, назначение упрочняющей обработки и определение допускаемых напряжений 16

2.2.2 Определение размеров венцов зубчатых колес 18

2.2.3 Проверочные расчеты передачи 19

2.2.4 Определение сил, действующих в зацеплении 21

2.3 Расчет цепной передачи 22

3 Расчет и конструирование валов, зубчатых колес, корпуса редуктора, соединений, подбор подшипников 27

3.1 Ориентировочный (проектировочный) расчет валов 27

3.2 Компоновка редуктора. Конструирование зубчатых колес и корпуса редуктора 27

3.3 Первый этап компоновки редуктора 28

3.4 Расчет геометрических параметров валов 29

3.5 Второй этап компоновки редуктора 30

3.6 Выбор посадок 30

3.7 Расчёт шпоночных соединений 31

3.8 Приближённый (проектировочный) расчёт валов 32

3.9 Уточнённый (проверочный) расчёт валов 35

3.10 Расчёт подшипников на долговечность 36

4 Выбор способа смазывания зацеплений и подшипников 38

5 Выбор и проверочный расчет муфт 39

Библиографический список

 

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 АИР132М2/2900.

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 цепной передачи, ; - КПД учитывающий потери в опорах вала приводного барабана, . Тогда

откуда

кВт

Частота вращения v вала:

,

где - скорость ленты;

- диаметр барабана;

Угловая скорость 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 цепной передачи;

Принимаем по рекомендациям тогда

;

При этом

С учетом и , выбираем из каталога асинхронный двигатель трехфазного тока АИР132М2/2900, имеющий сл. технические данные:

- синхронная частота вращения:

- асинхронная частота вращения вала:

- мощность электродвигателя: 11 кВт

- диаметр вала: 38 мм

Определим действительное общее передаточное число привода:

; ;

Уточняем значения передаточных чисел привода и цепной передачи.

Сохраняем ранее принятые значения следовательно,

;

Передаточное число цепной передачи: