Кинематический расчет силового привода

Содержание

Введение……………………………………………………………………5

1 Кинематический расчет силового привода…………...……………..…….6

1.1 Выбор и проверка электродвигателя……………………….………....6

1.1.1 Требуемая мощность электродвигателя…………………….……....6

1.1.2 Требуемая частота вращения электродвигателя…………………....6

1.1.3 Выбор электродвигателя………………………………………….….7

1.2 Определение общего передаточного числа и разбивка его между ступенями………………………………………..……………………….….9

1.2.1 Общее передаточное число привода………………………………....9

1.2.2 Разбивка частот вращения валов привода…………………..…..…..9

1.3 Определение частот вращения валов привода……………...……..….9

1.4 Определение угловых скоростей валов привода…………………..…9

1.5 Определение мощностей на валах привода………………………......9

1.6 Определение вращающих моментов на валах привода…………...…10

2 Расчет закрытых цилиндрических передач………………..……………....11

2.1 Выбор материала зубчатых колес, назначение упрочняющей обработки и определение допускаемых напряжений………..…….…...…...12

2.2 Определение размеров зубчатых колес и параметров зацепления…………...………………………………………………….……...13

2.2.1 Выбор расчетных коэффициентов…………………………….…….....13

2.2.2 Определение минимального межосевого расстояния.........……...…14

2.2.3 Определение нормального модуля для внешнего зацепления……..14

2.2.4Назначение угол наклона зубьев………………………..…………….14

2.2.5 Определение числа зубьев шестерни и колеса…………………..…..14

2.2.6 Определение основных геометрических размеров передачи...……..16

2.3.Проверочные расчеты передачи…...…………………………………...16

2.3.1 Проверка условия прочности по контактным напряжения………...16

2.3.2 Проверка условия прочности зубьев по напряжениям изгиба…..…17

2.4 Определение сил, действующих в зацеплении………..………………18

3 Расчет клиноременных передач……………………………………………20

3.1 Выбор сечения ремня………………………………………………….20

3.2 Выбор диаметра ведущего шкива…………………………………….20

3.3 Определение диаметра ведомого шкива……………………………..21

3.4 Уточнение передаточного числа...……………………………………21

3.5 Определение межосевого расстояния…………………..…….………21

3.6 Определение длины ремня……………………………………...……..21

3.7 Уточнение межосевого расстояния……………………………..…….21

3.8 Определение угла обхвата ремнем меньшего шкива………...………22

3.9 Вычисление мощности передачи с одним ремнем.…………………..22

3.10 Определение числа ремней в передаче……………………………....22

3.11 Определение среднего ресурса ремней при эксплуатации…………22

3.12 Определение величины натяжения…………………………………..22

3.13 Определение силы, действующей на вал…………………………….23

4 Предварительный расчет валов и компоновка редуктора…………….…..24

4.1 Размеры вала и расстояние между деталями…………………………24

4.1.1 Расчет быстроходного вала…………………………………………..24

4.1.2 Проектный расчет тихоходного вала редуктора……………………24

4.2 Выбор подшипников качения……….…………………………………25

5 Проверочный расчет шпоночных соединений………………….……….….26

6 Выбор и проверочный расчет муфты…………………………………..……27

7 Выбор смазки ………………………………………………………..………..28

8 Порядок сборки редуктора………………..…………………………..…….29

9 Список использованных источников……………...…………………….…30

 

 

 

Введение

В курсовом проекте предстоит рассчитать привод ременной передачи с зубчатым редуктором. Привод состоит из электродвигателя 1, одноступенчатого горизонтального зубчатого редуктора 3 и открытой клиноременной передачи 2. Рабочий вал электродвигателя соединяется с входным валом редуктора при помощи клиноременной передачи 2. Выходной вал редуктора соединяется с рабочим валом привода 5 при помощи упругой компенсирующей муфты 4. Ведомое колесо зубчатой передачи насажено на рабочий вал привода.

Редуктор одноступенчатый, зубчатый горизонтальный. Звенья зубчатой передачи смазываются окунанием в масляную ванну (картерная смазка).

В курсовом проекте произведен кинематический расчет, расчеты передач, тихоходного вала редуктора, его подшипников и шпоночных соединений, выбрана смазка зубчатого зацепления редуктора и его подшипников. Разработана компоновка зубчатого редуктора.

 

 

Кинематический расчет силового привода

Выбор и проверка электродвигателя

Требуемая мощность электродвигателя

,

где - мощность на рабочем валу привода:

400 × 8 = 3200 Вт;

здесь - угловая скорость рабочего вала привода равная 8 рад/с

- общий коэффициент полезного действия (КПД) привода:

,

здесь - КПД упругой компенсирующей муфты между редуктором и приводным валом;

 

- КПД пары подшипников качения на рабочем валу привода (КПД передач указаны с учетом потерь в подшипниках);

 

- КПД закрытой передачи редуктора;

 

- КПД открытой передачи редуктора;

тогда:

.

 

С учётом этого, получим:

Вт.

 

Требуемая частота вращения электродвигателя

Находится из следующего диапазона частот вращения

где – частота вращения рабочего вала привода:

об/мин;

здесь – диапазон возможных передаточных чисел открытой зубчатой передачи;

- диапазон возможных передаточных чисел закрытой зубчатой передачи;

тогда: .

Отсюда:

об/мин.

Выбор электродвигателя

Исходя из полученных выше данных, выбираем электродвигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором единой серии 4А по ГОСТ 19523-81 (серия АИР по ТУ16-525.564-84) с техническими характеристиками, представленными в таблице 1.

 

 

Таблица 1 - Технические характеристики выбранного электродвигателя

Тип двигателя	Исполне-ние	Число пар полюсов	Мощность, кВт	Частота вращения, об/мин		Диаметр вала, мм
AИР100S2	М100				2,5

 

 

Рис.1 - Электродвигатель АИР160S8. Исполнение 1М1081 (по ТУ16-525.564-84)

 

 

Клиноременные передачи обычно применяют в качестве понижающих на быстроходных ступенях приводов при мощностях до 50 кВт, скоростях ремня до 25 м/с и передаточных числах до 6. Исходные данные для расчета клиноременной передачи берут из кинематического расчета привода.

Выбор сечения ремня

Выбирают сечение ремня: для передаваемых мощностей до 2 кВт применяют сечение ремней О (Z), для мощностей от 2 до 200 кВт сечение ремней выбирают по номограмме (рисунок 1), для Р =4 кВт и n₁ =2860 мин^-1 (об/мин) сечение ремней принимают В (Б).

 

 

Определение длины ремня

Полученное значение L_p (мм) округляют до ближайшего значения по ГОСТ 1284.1: 1400.

Предварительный расчет валов и компоновка редуктора

Расчет быстроходного вала

Диаметр быстроходного вала:

 

Длина быстроходного вала:

 

 

Выбор подшипников качения

Для быстроходного вала редуктора выбираем подшипники роликовые конические однорядные легкая широкая серии №7513 ГОСТ 333-79 со следующими размерами: , диаметр внутреннего кольца подшипника d = 65 мм, диаметр наружного кольца подшипника D =120 мм, r = 2,5 мм.

Для тихоходного вала редуктора выбираем подшипники роликовые конические однорядные легкая широкая серии №7511 ГОСТ 333-79 со следующими размерами: , диаметр внутреннего кольца подшипника d =55 мм, диаметр наружного кольца подшипника D=100 мм, В=25 мм, с=21 мм, r=2,5 мм.

 

 

Выбор смазки

Смазывание зацепления производится окунанием конического колеса в масло и последующим его разбрызгиванием. Масло заливается внутрь корпуса редуктора до уровня, обеспечивающего погружение червячного колеса на глубину:

- минимум мм;

- максимум мм.

Минимальный объем масляной ванны назначаем из расчета примерно 0,7 дм³ на 1 кВт передаваемой мощности, т.е. V=0,7∙4,713 дм³. Окончательно объем смазки определяется объемом картера редуктора.

Сорт масла устанавливаем исходя из требуемой вязкости. Для конической передачи при скорости скольжения м/с и расчетном контактном напряжении МПа по таблице определяем требуемую вязкость масла 15 мм²/c.Назначаем сорт масла И-Г-А-46 ГОСТ 17479.4-87. Вязкость выбранного масла лежит в диапазоне 41…51 мм²/c. Смазывание подшипников качения осуществляется пластичной смазкой ЦИАТИМ-201 ГОСТ 6267-74 который можно использовать при температуре от -60 до+90⁰С.

Объём заливаемого масла должен соответствовать максимальному уровню на маслоуказателе.

 

Порядок сборки редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку редуктора производят в соответствии с чертежом общего вида редуктора.

Начинают сборку с того, что на конический вал надевают роликоподшипник конический однорядный легкой широкой серии, (последние предварительно нагревают в масле до 80-100⁰С). Собранный конический вал вставляют в корпус.

В начале сборки вала конического колеса глухую крышку прикрепляют к корпусу редуктора. Затем, роликовые подшипники монтируют в посадочных местах на крышках, нагретые в масле. Напрессовывают колесо до упора в бурт вала, затем надевают распорную втулку. Собранный вал укладывают в закрепленную глухую крышку корпуса.

Закладывают в подшипниковые сквозные крышки резиновые манжеты и устанавливают крышки подшипниковых узлов с прокладками.

Ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и маслоуказатель. Заливают в редуктор масло. Закрывают смотровое отверстие крышкой с отдушиной.

Собранный редуктор обкатывают и испытывают на стенде.

 

 

Содержание

Введение……………………………………………………………………5

1 Кинематический расчет силового привода…………...……………..…….6

1.1 Выбор и проверка электродвигателя……………………….………....6

1.1.1 Требуемая мощность электродвигателя…………………….……....6

1.1.2 Требуемая частота вращения электродвигателя…………………....6

1.1.3 Выбор электродвигателя………………………………………….….7

1.2 Определение общего передаточного числа и разбивка его между ступенями………………………………………..……………………….….9

1.2.1 Общее передаточное число привода………………………………....9

1.2.2 Разбивка частот вращения валов привода…………………..…..…..9

1.3 Определение частот вращения валов привода……………...……..….9

1.4 Определение угловых скоростей валов привода…………………..…9

1.5 Определение мощностей на валах привода………………………......9

1.6 Определение вращающих моментов на валах привода…………...…10

2 Расчет закрытых цилиндрических передач………………..……………....11

2.1 Выбор материала зубчатых колес, назначение упрочняющей обработки и определение допускаемых напряжений………..…….…...…...12

2.2 Определение размеров зубчатых колес и параметров зацепления…………...………………………………………………….……...13

2.2.1 Выбор расчетных коэффициентов…………………………….…….....13

2.2.2 Определение минимального межосевого расстояния.........……...…14

2.2.3 Определение нормального модуля для внешнего зацепления……..14

2.2.4Назначение угол наклона зубьев………………………..…………….14

2.2.5 Определение числа зубьев шестерни и колеса…………………..…..14

2.2.6 Определение основных геометрических размеров передачи...……..16

2.3.Проверочные расчеты передачи…...…………………………………...16

2.3.1 Проверка условия прочности по контактным напряжения………...16

2.3.2 Проверка условия прочности зубьев по напряжениям изгиба…..…17

2.4 Определение сил, действующих в зацеплении………..………………18

3 Расчет клиноременных передач……………………………………………20

3.1 Выбор сечения ремня………………………………………………….20

3.2 Выбор диаметра ведущего шкива…………………………………….20

3.3 Определение диаметра ведомого шкива……………………………..21

3.4 Уточнение передаточного числа...……………………………………21

3.5 Определение межосевого расстояния…………………..…….………21

3.6 Определение длины ремня……………………………………...……..21

3.7 Уточнение межосевого расстояния……………………………..…….21

3.8 Определение угла обхвата ремнем меньшего шкива………...………22

3.9 Вычисление мощности передачи с одним ремнем.…………………..22

3.10 Определение числа ремней в передаче……………………………....22

3.11 Определение среднего ресурса ремней при эксплуатации…………22

3.12 Определение величины натяжения…………………………………..22

3.13 Определение силы, действующей на вал…………………………….23

4 Предварительный расчет валов и компоновка редуктора…………….…..24

4.1 Размеры вала и расстояние между деталями…………………………24

4.1.1 Расчет быстроходного вала…………………………………………..24

4.1.2 Проектный расчет тихоходного вала редуктора……………………24

4.2 Выбор подшипников качения……….…………………………………25

5 Проверочный расчет шпоночных соединений………………….……….….26

6 Выбор и проверочный расчет муфты…………………………………..……27

7 Выбор смазки ………………………………………………………..………..28

8 Порядок сборки редуктора………………..…………………………..…….29

9 Список использованных источников……………...…………………….…30

 

 

 

Введение

В курсовом проекте предстоит рассчитать привод ременной передачи с зубчатым редуктором. Привод состоит из электродвигателя 1, одноступенчатого горизонтального зубчатого редуктора 3 и открытой клиноременной передачи 2. Рабочий вал электродвигателя соединяется с входным валом редуктора при помощи клиноременной передачи 2. Выходной вал редуктора соединяется с рабочим валом привода 5 при помощи упругой компенсирующей муфты 4. Ведомое колесо зубчатой передачи насажено на рабочий вал привода.

Редуктор одноступенчатый, зубчатый горизонтальный. Звенья зубчатой передачи смазываются окунанием в масляную ванну (картерная смазка).

В курсовом проекте произведен кинематический расчет, расчеты передач, тихоходного вала редуктора, его подшипников и шпоночных соединений, выбрана смазка зубчатого зацепления редуктора и его подшипников. Разработана компоновка зубчатого редуктора.

 

 

Кинематический расчет силового привода