Выбор электродвигателя и кинематический расчет..

Содержание

 

Введение.

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет.

2. Определение мощностей и передаваемых крутящих моментов на валах.

3. Расчет передач.

4. Предварительный расчет диаметров валов.

5. Подбор и проверочный расчет муфт.

6. Предварительный расчет подшипников.

7. Компоновочная схема и выбор способа смазывания передач и подшипников.

8. Расчет валов по эквивалентному моменту.

9. Подбор подшипников по динамической грузоподъемности.

10. Подбор и проверочный расчет шпоночных и шлицевых соединений.

11. Назначение посадок, шероховатости поверхностей, выбор степеней точности и назначение допусков формы и расположения поверхностей.

12. Расчет валов на выносливость.

13. Описание сборки редуктора.

14. Спецификация

15. Литература.

 

 

Введение

Редуктором называется механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата, и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине.

Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, цепную или ременную передачи.

Назначение привода - понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим валом. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненный в виде отдельного агрегата, называется ускорителем или мультипликатором. Редуктор состоит из корпуса, в котором размещаются элементы передачи (зубчатые колеса, валы, подшипники, и др.).

Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке и передаточному числу без указания конкретного назначения.

 

 

Выбор электродвигателя и кинематический расчет..

Определяем общий КПД привода (см. рис.2.1):

где: h _цп – КПД открытой клиноременной передачи;

h _кп – КПД пары конических зубчатых колес;

h _пп – КПД, учитывающий потери пары подшипников качения;

h _м – КПД, учитывающий потери на муфте;

к – количество пар подшипников.

 

Рисунок 1.1. Кинематическая схема конического редуктора с прямозубыми колесами и клиноременной передачей.

 

Частота вращения приводного вала определяется по формуле:

По таблице 1.1 [1] принимаем: h _рп =0, 95; h _кп =0, 98; h _м =0, 98; h _пп =0, 99.

 

Тогда:

Определяем мощность на приводном валу привода

Р_рм=F_t∙ v_t=3∙ 2.3=6, 9 кН

Определяем требуемую мощность электродвигателя, кВт:

По табл. П1 [1] по требуемой мощности Р _тр = 7, 796 кВт, с учетом возможностей привода, состоящего из конического редуктора и цепной передачи, выбираем электродвигатель трехфазный короткозамкнутый серии 4А закрытый обдуваемый с синхронной частотой вращения 1500 об/мин: 4А160S6УЗ с параметрами:

· мощность: Р _дв =11.0 кВт;

· скольжение: S=2.7%.

Найдем общее передаточное отношение передачи:

Принимаем по ГОСТ 12289-76 [1] передаточное число зубчатой конической передачи и _КП =3.15, тогда передаточное число ременной передачи:

Определяем частоты вращения:

2. Определение мощностей и передаваемых крутящих моментов на валах.

Определяем мощности на валах привода:

Угловые скорости:

Крутящие моменты на валах:

Полученные данные сводим в табл. 2.1.

 

Таблица 2.1 Сводная таблица кинематического и силового расчетов.

№ вала	P, кВт	Т, Н·м	n, об/мин	w, рад/с
I	7, 796			152, 6
II	7, 332	100, 9	694, 2	72, 7
III	7, 114	309, 3	219, 7
IV	6, 9		219, 7

 

Расчет передач.

Предварительный расчет валов

Расчет выполняем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.

Крутящие моменты в поперечных сечениях валов:

ведущего Т_К1 =Т_II =100, 9·10 ³ Н·мм;

ведомого Т_К2 =Т_III =303, 9·10 ³ Н·мм.

Ведущий вал (см. рис.4.1).

Диаметр выходного конца при допускаемом напряжении:

 

 

Принимаем d _в1 =30мм.

Определяем диаметр вала под подшипниками:

Где: -высота буртика около подшипников.

Принимаем:

Определяем диаметр буртика около подшипников:

Принимаем:

Определяем длину выходного конца вала:

Рисунок 4.1 Ведущий вал

 

 

Ведомый вал (см. рис.4.2).

Диаметр выходного конца при допускаемом напряжении:

 

Принимаем d _в2 =40мм.

Определяем диаметр вала под подшипниками:

Где: -высота буртика около подшипников.

Принимаем:

Определяем диаметр буртика около подшипников:

Принимаем:

Определяем диаметр вала под зубчатым колесом:

Принимаем:

Определяем диаметр буртика около зубчатого колеса:

Принимаем:

Определяем длину выходного конца вала:

Принимаем

Рисунок 4.2 Ведомый вал

Предварительный расчет подшипников

 

Для ведущего вала предварительно принимаем шарикоподшипник радиально-упорный однорядный особолегкой узкой серии (α =12^О) марки 46307 (ГОСТ 831-75) (см. рис.6.1).

D=80 мм d=35 мм В=21 мм r=2.5 мм r1 =1.2 мм С=42.6 кН С0 =24.7 кН

 

 

Рисунок 6.1. Шарикоподшипник 46307.

Для ведомого вала предварительно назначаем принимаем шарикоподшипник радиально-упорный однорядный особолегкой узкой серии (α =12^О) марки 46309 (ГОСТ 831-75) (см. рис.6.2).

D=100 мм d=45 мм В=25 мм r=2, 5 мм С=61, 4 кН С0 =37 кН

 

 

Рисунок 6.2 Шарикоподшипник 46309

 

Вал I.

Силы, действующие в зацеплении конической передачи:

· окружная сила:

· радиальная сила:

· осевая сила:

· сила от ременной передачи:

Из предварительной компоновки: расстояния между опорами и точками приложения нагрузки с учетом смещения реакций от радиально-упорных подшипников

Приводим расчетную схему на рис.8.1.

Находим реакции опор.

Плоскость xz:

Откуда:

Из условия:

Плоскость yz:

Откуда:

Из условия:

Суммарные реакции опор:

Строим эпюры изгибающих моментов.

Плоскость xz:

,

Плоскость yz:

,

Суммарные изгибающие моменты:

Эквивалентные моменты:

Вал II.

Силы, действующие в зацеплении конической передачи:

· окружная сила:

· радиальная сила:

осевая сила:

сила от действия муфты F_м=4266 Н

 

 

А

Ry1

Fа1

Ft1

Fв

Rx1

Rx2

B

0, 065м

0, 80м

0, 075м

Ry2

11, 1

103, 9

156, 7

100, 9

My, Нм

Т, Нм

Mх, Нм

Fr1

FB

164, 5

 

 

Рисунок 8.1. Расчетная схема вала I.

 

Из предварительной компоновки: расстояния между опорами и точками приложения нагрузки с учетом смещения нагрузки на роликовых конических подшипниках

Приводим расчетную схему на рис.8 2.

Находим реакции опор.

Плоскость xz:

Плоскость yz:

Суммарные реакции опор:

Строим эпюры изгибающих моментов.

Плоскость xz:

,

Плоскость yz:

,

Суммарные изгибающие моменты:

Эквивалентные моменты:

 

Вал1.

Назначены подшипники 46307.

Частота вращения вала: n=694, 2 об/мин.

Суммарные реакции опор:

Рисунок 9.1 – Схема нагрузки подшипникового узла

 

Осевые составляющие от радиальной нагрузки:

где при .

Осевые нагрузки подшипников (см. рис. 7.5 [7]). В нашем случае при и F_a > 0 то Р_а2=S₂ =830 Н, Р_а1=S₂-F_a =565 Н

Рассмотрим сечение 2

отношение , поэтому не учитываем осевую нагрузку:

Эквивалентная нагрузка:

(8.5)

Где Х=1 и Y=0

радиальная нагрузка

коэффициент безопасности для приводов ленточных конвейеров

Рассмотрим сечение 1

отношение , поэтому осевую нагрузку учитываем:

Эквивалентная нагрузка:

(8.5)

Где Х=0, 56 и Y=2.3

радиальная нагрузка

коэффициент безопасности для приводов ленточных конвейеров

Расчетная долговечность, млн. об по формуле:

Расчетная долговечность, ч

Долговечность подшипников ведущего вала обеспечена, так как L_h≥ [L_h]=15∙ 10³ часов.

 

Вал 2.

Назначены подшипники 46309.

Частота вращения вала: n=219.7 об/мин.

Суммарные реакции опор:

Осевые составляющие от радиальной нагрузки:

где при a=12°.

Осевые нагрузки подшипников (см. рис. 7.5 [7]). В нашем случае при и F_a > 0 то Р_а4=S₃+F_a =1651 Н, Р_а3=S₃ =815 Н

Рассмотрим сечение 3

 

отношение , поэтому осевую нагрузку не учитываем

Эквивалентная нагрузка:

(8.5)

Где Х=1 и Y=0

радиальная нагрузка

коэффициент безопасности для приводов ленточных конвейеров

Рассмотрим сечение 4

отношение , поэтому осевую нагрузку учитываем:

(8.5)

Где Х=0, 45 и Y=1, 46

радиальная нагрузка

коэффициент безопасности для приводов ленточных конвейеров

Расчетная долговечность, млн. об по формуле:

Расчетная долговечность, ч

Долговечность подшипников ведущего вала обеспечена, так как L_h≥ [L_h]=15∙ 10³ часов.

Вал I.

Для передачи крутящего момента от электродвигателя на ведущий вал редуктора применим призматическую шпонку со скругленными торцами по ГОСТ 23360-80. При принятом выходном конце вала d₁ =30 мм размеры сечения шпонки и пазов (см. рис.10.1): b=8 мм; h=7 мм, t₁ =4 мм.

 

Рисунок 10.1. Шпоночное соединение.

Проведем расчет на смятие шпонок.

Материал шпонок - сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия и условие прочности (см. ф. 8.22 [4]):

Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице [s_см ]=120 МПа, (см.стр.310 [4]).

Рабочая длина шпонки из условия прочности на смятие:

Полная длина шпонки:

Принимаем:

Тогда:

 

Вал II.

Для передачи крутящего момента от зубчатого колеса на вал II применим призматическую шпонку со скругленными торцами по ГОСТ 23360-80. При принятом посадочном диаметре вала d =40мм размеры сечения шпонки и пазов (см. рис.10.1): b=12 мм; h=8 мм, t₁ =5 мм.

Материал шпонок - сталь 45 нормализованная.

Рабочая длина шпонки из условия прочности на смятие:

Полная длина шпонки:

Принимаем:

Тогда:

 

Для передачи крутящего момента от выходного вала на ременную передачу применим призматическую шпонку со скругленными торцами по ГОСТ 23360-80. При принятом выходном конце вала d =53 мм размеры сечения шпонки и пазов (см. рис.10.1): b=16 мм; h=10 мм, t₁ =6 мм.

Материал шпонок - сталь 45 нормализованная.

Рабочая длина шпонки из условия прочности на смятие:

Полная длина шпонки:

Принимаем:

Тогда:

Расчет шпоночных соединений показал, что шпонки подобраны правильно.

 

 

Вал I.

Определим коэффициенты усталостной прочности для сечения в точке 2 (концетрация напряжений от напрессовки внутреннего кольца подшипника на вал).

Сечение в точке 2.

Суммарный изгибающий момент:

Момент сопротивления сечения:

Амплитуда нормальных напряжений:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

где: (см. табл. 8.7 [3])

Полярный момент сопротивления:

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

где: (см.табл.8.5 [3]); (см.табл.8.8[3]) и (см. с.166 [3]).

Результирующий коэффициент запаса:

 

Вал II.

Определим коэффициенты усталостной прочности для наиболее опасного сечения в точке C (наличие шпоночной канавки, ) М_Ʃ =324.3 Нм.

Вал нагружен крутящим моментом Т₂ =309.3 Н× м.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

где амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

Принимаем ; , Тогда:

где амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла

где:

Тогда:

Результирующий коэффициент запаса:

 

 

Описание сборки редуктора.

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

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

на ведущий вал насаживаем мазеудерживающие кольца и радиально-упорные подшипники, предварительно нагретые в масле до 80 ^О С, далее вставляем узел в стакан;

В ведомый вал закладываем шпонку и напрессовываем зубчатое колесо, затем надеваем распорную втулку, устанавливаем конические 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, крепящие крышку к корпусу.

После этого регулируют подшипники на ведомом валу и ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок.

Перед постановкой крышек на ведущий вал в стакан закладывается пластическая смазка, в сквозную крышку вставляют манжету. Устанавливаем крышки на ведомый вал. Проверяем проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников и закрепляем крышки винтами.

Далее на конец ведомого вала в шпоночную канавку закладываем шпонку, устанавливаем зубчатую полумуфту, на конец ведущего вала закладываем также шпонку и напрессовываем шкив.

Ввертываем в корпус пробку маслоспускного отверстия, закрепляем маслоуказатель.

Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие с прокладкой из картона, закрепляют крышку болтами.

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

 

Литература.

 

 

1. Курсовое проектирование деталей машин: Справочное пособие Часть 1, Часть 2 /А.В.Кузьмин и др.-Мн.: Выш. школа, 1982.

2. Детали машин и основы конструирования /А.Т. Скойбеда и др.-Мн.: Выш. школа, 2006.

3. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие для учащихся техникумов/С.А.Чернавский и др.-М.: Машиностроение, 1987.

4. Курмаз Л.В.: Детали машин. Проектирование. Учебное пособие. Мн.: УП «Технопроект», 2001

5. Анфимов М.И.: Редукторы. Конструкции и расчет.- М.: Машиностроение, 1972

6. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. -М.: Машиностроение, т1, т2, т3, 2000

 

Содержание

 

Введение.

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет.

2. Определение мощностей и передаваемых крутящих моментов на валах.

3. Расчет передач.

4. Предварительный расчет диаметров валов.

5. Подбор и проверочный расчет муфт.

6. Предварительный расчет подшипников.

7. Компоновочная схема и выбор способа смазывания передач и подшипников.

8. Расчет валов по эквивалентному моменту.

9. Подбор подшипников по динамической грузоподъемности.

10. Подбор и проверочный расчет шпоночных и шлицевых соединений.

11. Назначение посадок, шероховатости поверхностей, выбор степеней точности и назначение допусков формы и расположения поверхностей.

12. Расчет валов на выносливость.

13. Описание сборки редуктора.

14. Спецификация

15. Литература.

 

 

Введение

Редуктором называется механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата, и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине.

Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, цепную или ременную передачи.

Назначение привода - понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим валом. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненный в виде отдельного агрегата, называется ускорителем или мультипликатором. Редуктор состоит из корпуса, в котором размещаются элементы передачи (зубчатые колеса, валы, подшипники, и др.).

Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке и передаточному числу без указания конкретного назначения.

 

 

Выбор электродвигателя и кинематический расчет..

Определяем общий КПД привода (см. рис.2.1):

где: h _цп – КПД открытой клиноременной передачи;

h _кп – КПД пары конических зубчатых колес;

h _пп – КПД, учитывающий потери пары подшипников качения;

h _м – КПД, учитывающий потери на муфте;

к – количество пар подшипников.

 

Рисунок 1.1. Кинематическая схема конического редуктора с прямозубыми колесами и клиноременной передачей.

 

Частота вращения приводного вала определяется по формуле:

По таблице 1.1 [1] принимаем: h _рп =0, 95; h _кп =0, 98; h _м =0, 98; h _пп =0, 99.

 

Тогда:

Определяем мощность на приводном валу привода

Р_рм=F_t∙ v_t=3∙ 2.3=6, 9 кН

Определяем требуемую мощность электродвигателя, кВт:

По табл. П1 [1] по требуемой мощности Р _тр = 7, 796 кВт, с учетом возможностей привода, состоящего из конического редуктора и цепной передачи, выбираем электродвигатель трехфазный короткозамкнутый серии 4А закрытый обдуваемый с синхронной частотой вращения 1500 об/мин: 4А160S6УЗ с параметрами:

· мощность: Р _дв =11.0 кВт;

· скольжение: S=2.7%.

Найдем общее передаточное отношение передачи:

Принимаем по ГОСТ 12289-76 [1] передаточное число зубчатой конической передачи и _КП =3.15, тогда передаточное число ременной передачи:

Определяем частоты вращения:

2. Определение мощностей и передаваемых крутящих моментов на валах.

Определяем мощности на валах привода:

Угловые скорости:

Крутящие моменты на валах:

Полученные данные сводим в табл. 2.1.

 

Таблица 2.1 Сводная таблица кинематического и силового расчетов.

№ вала	P, кВт	Т, Н·м	n, об/мин	w, рад/с
I	7, 796			152, 6
II	7, 332	100, 9	694, 2	72, 7
III	7, 114	309, 3	219, 7
IV	6, 9		219, 7

 

Расчет передач.

1234Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. E) право на свободный выбор труда
2. XII. 1. ВЫБОР СПОСОБА ПЛАВАНИЯ
3. А. И. Черевко. Расчет и выбор судовых силовых трансформаторов для полупроводниковых преобразователей. Севмашвтуз, 2007.
4. Аксиоматика теории потребительского выбора, принципы рационального поведения
5. Алгоритм формирования техники двигательных действий легкоатлетических упражнений. Характеристика и технология обучения технике легкоатлетического вида из школьной программы (по выбору).
6. Анкета «Мой выбор профессии»
7. Базовый рынок и его границы. Макросегментирование и микросегментационный анализ. Стратегии выбора целевых сегментов.
8. Борьба за выбор путей общественного развития в феврале-октябре 1917г.
9. В задачах 13.1-13.20 даны выборки из некоторых генеральных совокупностей. Требуется для рассматриваемого признака
10. В условиях развитой рыночной экономики потребитель имеет возможность выбора оптимального поставщику Продавец со своих позиций стремится найти и заключить сделку наиболее устраивающим его покупателем.
11. Введение. Методы выбора и оценки тем научных исследований в области производства ткани.
12. Вопрос 2. Выбор партнеров на мировом рынке