А. Чертеж кинематической схемы электромеханического привода

Кафедра Теплоэнергетики

Курсовой проект:

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ

ПРИВОДОВ И ДЕТАЛЕЙ

МАШИН

Выполнил:

студент группы 54-21 Алексеев А.Н.

Проверил:

К.т.н, доцент Перминов Н.А.

Ижевск 2012 г.

Задание

на выполнение курсового проекта по дисциплине «Техническая механика»

студенту группы 0-100900

фамилия, имя, отчество Алексееву Александру Николаевичу

шифр зачётной книжки 2010-100900-01

Состав курсового проекта

1. Задание на курсовое проектирование:

спроектировать электромеханический привод, состоящий из электродвигателя, муфты, закрытой зубчатой колёсной передачи и открытой передачи с гибкой связью;

сконструировать вал, на который насажена малая насадная деталь (шкив или звёздочка) открытой передачи, с учетом следующих условий:

мощность привода 1, 9

частота вращения выходного вала 200

условия эксплуатации привода Нагрузка переменная с колебаниями до 150% от номинальной

вид муфты цепная однорядная

2. Расчетно-пояснительная записка

3. Графические материалы

схема привода кинематическая

спецификация чертежа общего вида муфты

рабочий чертёж вала;

чертёж общего вида муфты.

4. Содержание разработки

5. Дата выдачи задания _______________________

6. Срок защиты проекта_______________________

Руководитель курсового проектирования

преподаватель _____________________________/__________/

подпись

Студент-проектант__________________________

Подпись

1. Оглавление.

1. Оглавление………………………………..……………………………………………….3

2. Введение………..……………………………………………………………………….…4

3. Кинематический расчет………………......…………………………………………….5-8

3.1Подбор электродвигателя………………......…………………………………….….5-6

3.2 Расчёт передаточных чисел передач привода…...………………………..…………6

3.3 Расчёт частот вращения валов привода………...……………………..…………...6-7

3.4 Расчёт мощностей, передаваемых каждым валом привода..………..……………..7

3.5 Расчёт вращающих моментов, передаваемых валами привода…..…………...…7-8

4. Подбор зубчатого редуктора……………………………………………………………...8

5. Расчет зубчатоременной передачи……………………………………………….……8-11

5.1 Проектный расчет…………………………………….……………………….……8-11

6. Расчет вала открытой передачи………………....……………………………………10-13

6.1 Расчет вала на прочность при кручении……………………………….………........11

6.2Выбор типоразмера муфты……………………………..…………………….…........12

6.3 Расчет длины ступени и шеек вала.. ….………………………………….…..………12

6.4 Расчёт вала на прочность при кручении и изгибе ………….…………….…….12-13

6.5 Расчёт шпоночного соединения…………………………………………...….….13-14

6.6 Расчет соединения с натягом……………………………………………..…...…14-16

7. Расчет подшипников качения

7.1 Предварительный выбор подшипников качения………………………….……….16

7.2 Проверка подшипника на долговечность……………………………………….16-17

Вывод…………………………………………………………………………………….......18

Список литературы……………...…………………………………………………………..19

ПРИЛОЖЕНИЯ

А. Чертеж кинематической схемы электромеханического привода

Б. Чертёж общего вида цепной однорядной муфты

В. Спецификация чертежа общего вида

Г. Рабочий чертёж вала открытой зубчатоременной передачи

2. Введение

Задача проектирования заключается в разработке проекта электромеханического привода к машине, механизму или устройству и состоит из двух основных частей: компоновки и расчёта элементов привода и конструирования вала открытой передачи.

Объектами курсового проектирования являются электромеханические приводы к различным тянущим и подъёмным механизмам, подвесным и ленточным конвейерам, механизмам движения и поворота грузоподъёмных кранов, вращения галтовочных барабанов, шнеков-смесителей и бетономешалок.

В настоящей работе производится расчёт и проектирования привода общего назначения, кинематическая схема которого представлена на чертеже. Привод состоит из электродвигателя 1, который через зубчатую ременную передачу 3, соединяется с одноступенчатым косозубым коническим редуктором 7. Данный привод обеспечивает снижение частоты вращения выходного вала и увеличения крутящего момента на нём. Привод может использоваться для самых различных целей, где необходимы высокие крутящие моменты на исполнительном механизме в сочетании с низкими скоростями перемещения: ленточные транспортёры, подъёмно-транспортные устройства и т. п.

Привод должен обладать следующими техническими характеристиками:

1. Мощность привода P_пр = 1, 9 кВт;

2. Частота вращения выходного вала 200 мин^-1;

3. Нагрузка переменная с колебаниями до 150% номинальной;

Кинематический расчет

Подбор электродвигателя

Входная мощность P_вхна валу электродвигателя, которая обеспечит заданную мощность на выходном валу привода P_пр, определяется с учетом потерь в элементах привода из формулы общего коэффициента полезного действия (КПД):

Общий КПД заданного привода η _общ определяется по формуле:

η _общ=η _рп·η _зп·η ^к_п·η _м,

где η _рп- КПД ременной передачи;

η _зп - КПД зубчатой передачи редуктора;

η _п- КПД одной пары подшипников;

η _м- КПД муфты;

к – число пар подшипников.

Таблица 1. Рекомендуемые значения КПД необходимые для расчета:

Тип передачи	η
Зубчатая колесная	0, 95...0, 97
Зубчатоременная	0, 92...0, 95
Муфта	0, 98
Пара подшипников	0, 99...0, 995

В следствие того, что дана нагрузка с колебаниями до 150% номинальной, принимаем среднее значения КПД, таким образом

η _рп = 0, 96;

η _зп = 0, 93;

η _п = 0, 992;

η _м=0, 98.

Анализируя конструкцию заданного привода, приходим к выводу, что в данной конструкции 4 пары подшипников (т.е. к = 4). Тогда:

Входная (требуемая) мощность электродвигателя (при Рпр=1, 9кВт), кВт:

По найденному значению Р_вхподбираем из справочной литературы существующую марку электродвигателя. При выборе электродвигателя должно быть выполнено условие: Р_ном Р_вх.

Кроме того, следует учитывать, что в дальнейших расчётах может понадобиться изменение частоты вращения вала электродвигателя на меньшее вследствие завышенных значений передаточных чисел элементов привода. По этой причине рекомендуется выбирать электродвигатель по рассчитанной мощности, но со средней синхронной частотой вращения его вала.

С учетом этого условия принимаем электродвигатель 4AМ100S4Y3 с номинальной мощностью Р_ном = 3 кВт и асинхронной частотой вращения вала электродвигателя n_вх = 1435 мин ^-1.

Проектный расчет.

Исходными данными для подбора и расчета являются вращающий момент на валу электродвигателя T₁, H·м, частота вращения вала электродвигателя n_вх, мин^-1 и передаточное число U_рем зубчатоременной передачи. Форму зубьев для курсового проектирования назначаем трапецеидальную.

1. Модуль m, мм зубьев зубчаторемённой передачи:

=3, 5 = 4, 215

По рассчитанному значению подбираем ближайший наибольший модуль из стандартного ряда.

Принимаем m=5.

2. Наименьшее рекомендуемое число зубьев Z₁ малого шкива выбираем на основании величины модуля m и частоты вращения вала электродвигателя n_вх. Согласно рекомендациям ОСТ 38-05227-81:

Z₁=18;

3. Диаметр делительной окружности малого шкива, измеряемый по расположению осей тросов металлокорда, мм:

d₁=m·Z₁=5·18=90

4. Число зубьев Z₂ большого шкива:

Z₂=Z₁·U_рем=18·1, 434=25, 81

Округляем до Z₂=26

5. Фактическое передаточное число зубчатоременной передачи:

U_рем.ф=Z₂/Z₁=26/18=1, 44

6. Проверить отклонение U_рем.фот U_рем расчетного:

7. Диаметр делительной окружности большого шкива, мм:

d₂=m·Z₂=5·26=130

8. Окружная скорость ремня, м/с:

9. Расчетное межосевое расстояние, мм:

a_p=0, 5(d₁+d₂)+C·m=0, 5(90+130)+2·5=120

где C-коэффициент, С=2 при m< =5.

10. Угол обхвата малого шкива, град:

11. Длина ремня L, мм:

Расчетную длину ремня L_p определим как сумму длин прямолинейных участков и дуг обхвата шкивов

Полученное значение следует скорректировать по величине шага зубьев t, мм, который назначают по следующей зависимости:

t=m·π =5·3, 14=16

12. Число зубьев ремня:

Z_p=L_p/P=589/16=36, 81

Округлим до ближайшего целого числа из стандартного ряда

Z_p₌40

13. Длина ремня скорректированная, мм:

L=π ·m·Z_p=3, 14·5·40=628

14. Окружная сила, передаваемая ремнем, Н:

где K_F=1, 3…2, 4 – коэффициент режима эксплуатации зубчатоременной передачи.

15. Согласно рекомендациям ОСТ 38-05227-81 назначим допускаемую удельную силу ₀, Н/мм на один мм ширины ремня:

₀=30

16. Число зубьев в зацеплении на малом шкиве:

Z₀=Z₁·α /360=18·160/360=8

Округлим до целого Z₀₌8

17. Ширина ремня, мм:

где q – масса 1 метра ремня шириной 1мм (согласно рекомендациям ОСТ 38-05227-81 q=7·10^-4);

18. Сила давления (Н) обеих ветвей зубчатого ремня на вал:

Где коэффициент нагрузки вала при повышенном виде нагрузки

Таблица 3. Параметры зубчатоременной передачи, мм

Параметр	Значение	Параметр	Значение
Межосевое расстояние а, мм		Диаметр делительной окружности шкива d₁, мм
Число зубьев Z₁		Диаметр делительной окружности шкива d₂, мм
Число зубьев Z₂		Число зубьев ремня Z_p
Длина ремня L, мм		Модуль m
Угол обхвата малого шкива α, град		Шаг зубьев ремня t

Выбор типоразмера муфты

После того, как в курсовом проектировании определёны вращающий момент Т (Нм) и диаметр d (мм) ступени вала малого шкива или малой звёздочки открытой передачи, соединяющейся с одной полумуфтой, наступает этап выбора типоразмера заданного вида соединительной муфты с последующей разработкой чертежа её общего вида.

Выбор производим в следующем порядке.

1. Согласно ГОСТ 21424-93 или по данным, приведённым в одной из таблиц К21, К23, К26 [11] выбираем величину передаваемого муфтой вращающего момента ближайшую большую к величине, рассчитанной для этого вала в курсовом проекте.

Муфтой соответствующей данным требованиям и величине передаваемого момента является муфта цепная однорядная с приводной цепью ПР19, 0, 5-3180. Максимально допустимый вращающий момент для которой равен 63 Нм.

2. Аналогично выбираем в этом типоразмере муфты величину диаметра цилиндрического отверстия полумуфты d и корректируем по нему рассчитанное значение диаметра d ступени вала со шпоночным пазом и считаем все остальные диаметры d₁ d₂, d₃ (смотри п.п. 3.5.1).

Выбираем цилиндрическое отверстие полумуфты диаметром 20 мм.

3. Выписываем из таблицы остальные размеры муфты для последующих расчётов и составления чертежа её общего вида.

Основные размеры муфты:

Диаметр отверстий - d=20 мм.

Длина цилиндрического отверстия полумуфты - l=36 мм.

Диаметр корпуса - D=110 мм.

Допустимый передаваемый момент - T=63 Нм.

Угловая скорость не более - w=170 c^-1

Число зубьев полумуфты – 12

Расчёт соединения с натягом

Соединения с натягом между насадной деталью и валом повышает их взаимную точность центрирования по сравнению со шпоночным соединением, поэтому их применяют там, где требуется точность сборки, в частности, в механических передачах.

Расчёт подшипников качения.

Предварительный выбор подшипников качения.

Выбор рационального вида и типоразмера подшипников для заданий условий работы вала малой насадной детали открытой передачи зависит от следующих факторов:

величины радиальной нагрузки;

наличия или отсутствия осевой нагрузки;

величины силы натяжения гибкой связи;

частоты вращения внутреннего кольца;

требуемого срока службы;

Схемы установки.

При проектировании механизмов общего назначения рекомендуется назначать подшипники лёгкой или средней серии. Для ремённых и цепных передач из-за отсутствия осевых нагрузок рекомендуется применять шариковые радиальные однорядные подшипники.

Номер подшипника определяется по диаметру отверстия внутреннего кольца из справочной литературы [2, 8, 10, 12], после чего следует выписать все его геометрические и эксплуатационные характеристики.

Ширина подшипника В (мм).

Где

a₁=0, 62 - коэффициент, зависящий от требуемой вероятности безотказной работы подшипника, равной 95%;

а₂₃=0, 7 - коэффициент надёжности для обычных условий применения подшипника;

С - динамическая грузоподъёмность подшипника, кН;

Р_экв - эквивалентная динамическая нагрузка, кН:

X=0.56

k_b=1.4

k_T=1

где X - коэффициент радиальной нагрузки [2, 8, 12];

Y - коэффициент осевой нагрузки [2, 8, 12];

V - коэффициент вращения: при вращении внутреннего кольца V=l, внешнего - V=l, 2;

k_b - коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки [2, 8, 12];

k_t - температурный коэффициент, при t до 100°С к_т=1. Если условие не выполняется, следует увеличить ширину подшипника. Если условие выполняется, следует сделать вывод о пригодности подшипника к работе.

Вывод:

В ходе выполнения курсового проекта нами был выполнен расчет электромеханического привода, посредством плоскоременной и зубчатой конической передач.

Расчет включает в себя следующие этапы:

· Составление кинематической схемы электромеханического привода и оформление ее чертежа.

· Подбор электродвигателя.

· Расчет передаточных чисел передач привода, частот вращения, мощностей вращающих моментов валов.

· Подбор зубчатого редуктора.

· Расчет открытой передачи.

· Расчет и конструирование вала открытой передачи.

· Подбор муфты и оформление чертежа ее общего вида.

· Оформление расчетно-пояснительной записки.

· Оформление рабочего чертежа вала открытой передачи.

Библиографический список:

1. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т.: Т. 1. 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой. – М.: Машиностроение, 2001. – 912 с.: ил.

2. Решетов Д. Н. Детали машин: Учебник для студентов машиностроительных механических специальностей вузов.— 4-е изд., перераб. и доп.— М.: Машиностроение, 1989.— 496 с: ил.

3. Чернавский С. А. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. К93 пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов/С. А. Чернавский, К. Н. Боков, И. М. Чернин и др.—2-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1988. — 416 с: ил.

4. Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие.Изд-е 2-е, перераб. и дополн. — Калининград: Янтар. сказ.2002. — 454 с: ил., черт. — Б. ц.