Энергокинематический расчет привода

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Спроектировать электромеханический привод, включающий асинхронный электродвигатель, клиноременную передачу, одноступенчатый цилиндрический редуктор, зубчатую муфту

 

Рисунок 1. Кинематическая схема привода

 

Номинальный момент на валу у исполнительного механизма (ИМ)	Т им,Нм	350
Частота вращения вала ИМ	п им, об/мин	200
Синхронная частота вращения вала электродвигателя (ЭД)	п с, об/мин	1500
Ресурс зубчатой передачи	Lh, час	10000
Ресурс подшипника	L h, час	2300

 

Преподаватель _____________ Тарасенко  Е. А.

Студент _______________        ФИО

ЭНЕРГОКИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

Выбор электродвигателя

· Определяем мощность на исполнительном механизме:

 

 

 

· Определяем общее КПД потерь привода:

=0,94*0,99²*0,96*0,98=0,866

· Определяем требуемую мощность двигателя:

 Вт

· Выбираем ЭД равной или большей мощности по синхронной частоте электродвигателя =1500 об/мин.

Рисунок 2. Электродвигатель

Тип двигателя	Мощность, Р кВт	Частота вращения, n об/мин	Мпуск /Мном	М max/Mnom
4А132М4	11,0	1430	2,0	2,4

 

·  Определяем мощность на каждом валу редуктора:

 

 

Кинематический расчет

· Определяем общее передаточное отношение привода:

· Определяем частоту вращения на каждом валу редуктора:

об/мин

об/мин

 

· Определяем вращающие моменты на каждом валу:

рад/с

 

 

Вал	Число оборотов n, об/мин	Передаточное Отношение	Вращающий момент T, Нм	Мощность Р, Вт
Вал электродвигателя	1460	U рп= 2	55	8408
1 - Входной (быстроходный) вал редуктора	730		104
		Uзп=
2 - Выходной (тихоходный) вал редуктора	200		360

 

Расчет зубчатых передач редуктора

· Начальные данные:

	360
u
n	200
	10000

 

 

Форма колеса: косозубые

Термообработка: 1

Коэффициент ширины: 0,4

Индекс схемы: 8

Материал: сталь 45

Тип зацепления: внешнее

РАСЧЁТ ДОПУСКАЕМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ КОЛЕСА

Средняя твердость колеса

Базовые числа циклов нагружений

=166800000

 

Коэффициент долговечности контактных напряжений

      1< 2.6

 

 

Коэффициент долговечности расчет на изгиб

     1< 2.08

515,2 Мпа для улучшения

 

=1,03*249=256,47 Мпа для улучшения

Допускаемое контактное напряжение

=1*515,2=515 Мпа

Напряжения изгиба

=1*256,47=256 Мпа

РАСЧЕТ ДОПУСКАЕМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ШЕСТЕРНИ

Средняя твердость колеса

Базовые числа циклов нагружений

= =23271176,37

Число циклов перемены напряжений

 =166800000*2,833=428676000

Коэффициент долговечности контактных напряжений

      1< 2.6

Коэффициент долговечности расчет на изгиб

   1< 2.08

580,9 Мпа для улучшения

=1,03*285.5=294,065 Мпа для улучшения

Допускаемое контактное напряжение

=1*580,9=580 Мпа

Напряжения изгиба

=1*294,065=294 Мпа

В расчетную формулу подставляем

 Мпа

                     РАСЧЕТ МЕЖОСЕВОГО РАССТОЯНИЯ

Коэффициент межосевого расстояния

=43 (для косозубых и шевронных)

Коэффициент ширины

=0,5 (u±1)=0,5*0,41 *(3,65+1)=0,95

Коэффициент концентрации нагрузки

Межосевое расстояние

≥ 43*(3,65+1)*  = 125,7 мм

Выбираем межосевое расстояние 125 мм

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ КОЛЕСА

Делительный диаметр

= =196,23 мм

Ширина

 

Коэффициент ширины (для соосной передачи)

≥0.15= ≥ 0,15

Ширина колеса быстроходной ступени

МОДУЛЬ ПЕРЕДАЧИ

 

Коэффициент модуля

Модуль передачи предварительно

= = 2,1мм

Модуль передачи

0.01*125…0.02*125=1,25…2,5 >2,1 мм Выполнено

Возможные значения модулей

1,5 1,75   2 2,5                       выбираем модуль 2 мм

Суммарное число зубьев

 = = 117

Число зубьев шестерни

 

= ≥ =  = 25>14

Число зубьев

Отклонение

 

∆u= 100 2,5= *100=0,51 < 2,5

РАЗМЕРЫ КОЛЕС

Делительный диаметр колеса

 мм

Ширина шестерни

Рисунок 3. Геометрические параметры цилиндрической зубчатой пары

ПРИГОДНОСТЬ ЗАГОТОВОК КОЛЕС

Для шестерни

58+6=64 Мпа

Для колеса

СИЛЫ В ЗАЦЕПЛЕНИИ

Окружная

 = =3673 Н

Радиальная

 =  Н

Осевая

= *tg20,15=1373Н

Скорость

V= = = 1,8

Коэффициент =1

Коэффициент = 0,85

Коэффициент ширины = = 0,73

Коэффициент

Коэффициент =1,2 для косозубых колес с твердостью  <350 HB

Коэффициент формы зуба колеса =3,61

Коэффициент формы зуба шестерни =3,8

Контактное напряжение

 =376 =376 =477 Мпа

Условие =477 Мпа ˂ (0,9…1,05) = 515 Мпа Выполнено

ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕДУКТОРА

    Задачей данного раздела является предварительное определение минимального диаметра промежуточного вала. Считаем, что вал гладкий, круглый стержень, испытывающий только постоянное напряжение кручения. Критерий расчёта – статическая прочность при кручении.

3.1  Проектный расчет валов и предварительный выбор подшипников качения

· Определим диаметр участков вала:

 

 

Входной вал:

где =10 Мпа для тихоходного вала

мм

Диаметр под уплотнением:  мм

Диаметр вала в подшипниках: мм

Диаметр вала в зубчатом колесе: мм

Выходной вал:

где =15 Мпа для быстроходного вала

 

мм

Диаметр под уплотнением: мм

Диаметр вала в подшипниках: мм

Диаметр вала в зубчатом колесе: мм

Диаметр вала в бурте: мм

                  Рисунок 4. Геометрические Параметры подшипника                

Так как передача косозубая, по таблицам подшипников выбираем шариковый радиально-упорный подшипник, тип 46000, для входного вала средней серии

α = 26° тип 46000

 

Рисунок 4. Геометрические параметры подшипника

d	D	B	dш	r
30	62	21	14,3	2

Динамическая грузоподъемность – 42600

Статическая грузоподъемность – 24700

Рисунок 6.Геометрические параметры шпонок

Выбор шпонки на входном валу:

 

d_minI=24 мм

b=8 мм

h=7 мм

t₁=4 мм

t₂=3,3 мм

l=30 мм

l_ш=25 мм

Выбор шпонки на выходном валу:

d_minII=34 мм

b=10мм

h=8мм

t₁=5мм

t₂=3,3мм

l=50мм

l_ш=45мм

Выбор шпонки колеса:

D_вкII=48мм

b=14 мм

h=9мм

t₁=5,5мм

t₂=3,8мм

l_ш=b₂-6=46-6=40 мм

Край фланца

≈2,5* +δ+(2…3)

=2,5*10+6+3=35 мм

 

 

Выбор крышек подшипников

Закладные глухие:

Рисунок 7. Геометрические параметры крышки              Рисунок 8. Крышка закладная

 

Обозначение	Входной вал,           мм.	Выходной вал,           мм.
	62	80
	76	86
	65	72
b	5	5
h	11	11
	6	6

Закладные сквозные:

Рисунок 9. Геометрические параметры крышки

Рисунок 10. Крышка сквозная

Обозначение	Входной вал           мм.	Выходной вал           мм.
D	30	34
D	62	80
D1	66	86
D2	65	58
D3	36	46
D4	42	48
d2	3	3
n	2	2
h	15	15
h1	12	12
b	5	6

Литература

1. Дунаев П.В., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин, изд. 4. –М.: Высшая школа,1985 (имеются и более поздние издания);

2. Курсовое проектирование деталей машин. /Под ред. В.Н. Кудрявцева. – Л.: Машиностроение, 1984 (для планетарных редукторов);

3. Детали машин. Справочные материалы /Макаров Ю.Н. и др. – СПб.: СПбГТУ,1995;

4. Лазарев С.О., Савельев В.Д. Муфты для постоянного соединения валов. СПб, СПбГТУ, 1995;

5. Детали машин. Оформление конструкторской документации курсового проекта/ Учебное пособие под общ. ред. Ю.К. Михайлова. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003 (оформление чертежной документации и ПЗ);

6. Технические аналоги заданной схемы привода (ксерокопии чертежей); – взять на кафедре МиДМ (а.327)

7. Михайлов Ю.К., Ашейчик А.А. Детали машин, оформление текстовых документов. – СПб.: СПбГТУ,1996 (по оформлению ПЗ);

 

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Спроектировать электромеханический привод, включающий асинхронный электродвигатель, клиноременную передачу, одноступенчатый цилиндрический редуктор, зубчатую муфту

 

Рисунок 1. Кинематическая схема привода

 

Номинальный момент на валу у исполнительного механизма (ИМ)	Т им,Нм	350
Частота вращения вала ИМ	п им, об/мин	200
Синхронная частота вращения вала электродвигателя (ЭД)	п с, об/мин	1500
Ресурс зубчатой передачи	Lh, час	10000
Ресурс подшипника	L h, час	2300

 

Преподаватель _____________ Тарасенко  Е. А.

Студент _______________        ФИО

ЭНЕРГОКИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

Выбор электродвигателя

· Определяем мощность на исполнительном механизме:

 

 

 

· Определяем общее КПД потерь привода:

=0,94*0,99²*0,96*0,98=0,866

· Определяем требуемую мощность двигателя:

 Вт

· Выбираем ЭД равной или большей мощности по синхронной частоте электродвигателя =1500 об/мин.

Рисунок 2. Электродвигатель

Тип двигателя	Мощность, Р кВт	Частота вращения, n об/мин	Мпуск /Мном	М max/Mnom
4А132М4	11,0	1430	2,0	2,4

 

·  Определяем мощность на каждом валу редуктора:

 

 

Кинематический расчет

· Определяем общее передаточное отношение привода:

· Определяем частоту вращения на каждом валу редуктора:

об/мин

об/мин

 

· Определяем вращающие моменты на каждом валу:

рад/с

 

 

Вал	Число оборотов n, об/мин	Передаточное Отношение	Вращающий момент T, Нм	Мощность Р, Вт
Вал электродвигателя	1460	U рп= 2	55	8408
1 - Входной (быстроходный) вал редуктора	730		104
		Uзп=
2 - Выходной (тихоходный) вал редуктора	200		360