по дисциплине «Детали машин и основы конструирования»

Курсовая работа

по дисциплине «Детали машин и основы конструирования»

Расчет привода

1. Техническое задание.

2. Энергетический расчет привода. Выбор электродвигателя.

3. Кинематический расчет привода.

4. Силовой расчет привода.

5. Предварительный расчет валов из расчета на прочность при кручении.

6. Выбор подшипников качения.

7. Выбор муфты.

8. Расчет открытой или закрытой передачи (задается преподавателем).

Графическая часть

Выполнить чертеж одной из деталей рассчитанной передачи на формате АЗ (зубчатое или червячное колесо, шкив, звездочка).

№ варианта	№ схемы	Мощность на выходном валу Р3, кВт	Частота вращения выходного вала n3, об/мин
		4,6
		4,6
		3,2
		6,1
		4,6
		2,4
		4,6
		4,3
		3,6
		1,8
		4,5
		4,6
		4,5
		3,2
		3,4
		6,2
		3,2
		3,3
		2,5
		4,6
		1,7
		6,3
		3,4
		3,3
		4,5
		4,6
		1,8
		2,5
		2,3
		3,3
		4,5
		3,4

№ варианта	№ схемы	Мощность на выходном валу Р3, кВт	Частота вращения выходного вала n3, об/мин
		4,6
		2,4
		4,6
		2,4
		4,6
		4,6
		4,6
		6,1
		4,6
		1,8
		2,4
		4,6
		3,2
		4,6
		4,6
		3,2
		6,1
		4,6
		2,4
		4,6
		4,3
		3,6
		1,8
		4,5
		4,6
		3,2

№ варианта	№ схемы	Мощность на выходном валу Р3, кВт	Частота вращения выходного вала n3, об/мин
		4,6
		3,2
		2,8
		6,5
		7,5
		4,3
		7,4
		2/5
		4,8

Пример расчета привода.

Пример. Выполнить кинематический и силовой расчеты

двухступенчатого привода рис.(6.5), выключающего

электродвигатель 1, ременную передачу 2 и редуктор

цилиндрический одноступенчатый 3 общего назначения,

т.е. неизвестного конкретного применения. Мощность на ведомом валу

редуктора Р₂=6,6 кВт, частота вращения вала n₂=120 об/мин.

Рис. 6.5 Решение. I. Выбор электродвигателя.

1.1 Общий КПД привода по формуле (6.10):

η_общ. =η_р.п η,

где η_р.п – КПД ременной передачи; η – КПД зубчатой передачи редуктора с учетом потерь в подшипниках. Принимаем η_р.п=0,95; η=0,97 [9];

η_общ. =0,95^.0,97=0,92

1.2 Требуемая мощность электродвигателя

Р_э=Р₂/η_общ.=6,6/0,92=7,17 кВт.

1.3 Ориентировочная частота вращения требуемого электродвигателя n₃. Принимаем: u = 4 — передаточное число зубчатой передачи редуктора; u_р.п =3 - передаточное число ременной передачи (рекомендации по выбору КПД и передаточных чисел даны в соответствующих главах учебника). Общее передаточное число привода по формуле (6.9).

u_общ.= u_р.п u=3^.4=12;

n_э=n₂u_общ.=120^.12=1440 об/мин.

1.4 По полученным значениям Р_э и n_э выбираем электродвигатель (см. табл 18.36 [9]). Принимаем электродвигатель с синхронной частотой вращения n_c=1500 об/мин; тип двигателя 4A132S4, мощность Р=7,5 кВт, асинхронная частота вращения n=1455 об/мин.

2. Кинематический расчет.

2.1. Уточняем общее передаточное число привода

u’_общ.=n/n₂=1455/120=12,13.

2.2. Производим разбивку u’_общ. по ступеням привода. Окончательно принимаем стандартное значение передаточного числа зубчатой передачи редуктора u=4, тогда передаточное число ременной передачи

u_р.п = u’_общ./u=12,13/4=3,03.

2.3. Частота вращения и угловые скорости валов: вал электродвигателя

n=1455 об/мин; ω=πn/30=π^.1455/30=152,3 рад/с;

ведущий вал редуктора

n₁=n/u_р.п=1455/3,03=480 об/мин; ω₁=ω/u_р.п=152,3/3,03=50,3 рад/с;

ведомый вал редуктора

n₂=n₁/4=480/4=120 об/мин; ω₂=ω₁/4=50,3/4=12,6 рад/с.

3. Силовой расчет.

3.1. Вращающие моменты на валах привода:

вал электродвигателя по формуле (6.4):

М=Р_э/ω=7,17^.10³/152,3=47,1 Н^.м;

ведущий вал редуктора по формуле (6.5):

М₁=М^.u_р.пη_р.п=47,1^.3,03^.0,95=135,6 Н^.м;

ведомый вал редуктора

М₂=М₁uη=135,6^.4^.0,97=526 Н^.м

Пример 2. Рассчитать открытую плоскоременную горизонтальную передачу от электродвигателя к редуктору общего назначения (см. рис. 6.5) по данным решения примера 6.1: мощность на малом шкиве (требуемая мощность электродвигателя) Р₁= 7,17 кВт при n₁ = 1455 об/мин (ω₁ = 152,3 рад/с), вращающий момент на валу малого шкива (на валу электродвигателя) М₁ =47,1 Н^.м, передаточное число u = 3,03. Работа двухсменная, нагрузка спокойная.

Решение. 1. Принимаем резинотканевый ремень типа А, как получивший наибольшее распространение.

2. Диаметр малого шкива по формуле (8.3) d =(52...64)х(М)^1/3 = (52...64) (47)^1/3= 187...231 мм. По стандарту (см. § 8.2) принимаем d₁ = 224 мм.

3. Скорость ремня v= πn₁d₁/60 = π^.1455^.224^.10^-3/60 = 17 м/с, что меньше допускаемой (v ≤ 30 м/с).

4. Диаметр большого шкива [формула (8.24)] d₂≈d₁u= 224^.3,03 = 679 мм. По стандарту (см. §8.2) принимаем d₂=710 мм.

5. Фактическое передаточное число u_ф = d₂/d₁ =710/224 = 3,17. Отклонение от заданного составляет 4,6%. Допускается ±5%.

6. Межосевое расстояние по формуле (8.5)

d =2(d₁+d₂) =2 (224 + 710) = 1868 мм.

7. Расчетная длина ремня без учета припуска на соединение

концов по формуле (8.7)

L_p≈(2^.1868 + 0,5π (710 + 224) + 0,25 (710 - 224)² /1868) = 5230 мм.

8. Частота пробегов ремня по формуле (8.28) U = v/L_p=17/5,23 = 3,25 с^-1<[U] = 5 (см. §8.6)

9. Уточнение а не производим, так как ремень сшивной, а не бесконечный.

10. Угол обхвата ремнем малого шкива по формуле (8.9)

α₁ = 180°-57° (d₂ –d₁)/а =180°-57°х(710 - 224)/1868 = 165,2° > [α₁] = 150°.

11. Толщина ремня δ. Для резинотканевых ремней δ/d₁ = 1 /40 (см. §8.7). При d₁ =224 мм

δ = 224/40 = 5,6. По табл. 8.1 принимаем толщину ремня δ = 4,5 мм (три прокладки с резиновыми прослойками). С увеличением δ долговечность ремня уменьшается.

12. Допускаемая номинальная удельная окружная сила по формуле (8.30)

k₀ = s - w(δ/d₁) = 2,5 - 10 (4,5 / 224) = 2,3 Н/мм².

13. Согласно условиям работы принимаем коэффициенты (см. § 8.7): С_α = 0,956; С_v= 1,04-0,0004v² = 1,04-0,0004-17² = 0,92; С₀= 1,0; Ср=1,1.

14. Допускаемая удельная окружная сила по формуле (8.31)

[k] = k₀С_α С_vС_θ / Ср = 2,3^.0,956^.0,92^.1 /1,1 = 1,84 Н/мм².

15. Окружная сила, передаваемая ремнем,

F₁ =P₁/v= 7,17^.10³/17 = 422 Н.

16. Ширина ремня по формуле (8.29)

b =F₁/([k]^.δ)=422/(1,84^.4,5) = 51 мм.

Принимаем b = 63 мм (см. примечание к табл. 8.1).

17. Сила предварительного натяжения ремня при σ₀=1,8 Н/мм² по формуле (8.16)

F₀ =Aσ₀= 4,5^.63^.1,8 = 510 Н.

18. Сила, действующая на вал, по формуле (8.15)

F_в= 2^.F₀sin(α₁/2)=2^. 510(165,2°/2)= 1012 Н.

Условия работы проектируемых передач отличаются от стандартных, поэтому расчет их следует вести не по k0, а по допускаемой удельной окружной силе [k], которая поправочными коэффициентами учитывает действительные условия работы передачи:

[k] = k₀С_α С_vС_θ/ Ср (8.31)

где С_α - коэффициент, учитывающий влияние на тяговую способность угла обхвата на малом шкиве.

Угол обхвата

α_1, град ………..180 170 160 150 140 130 120 110 100 90

для плоских

ремней ……….. 1,0 0,97, 0,94 0,91 0,88 0,85 0,82 — — —

С_α для клиновых

и поликлино-

вых ремней 1,0 0,98 0,95 0,92 0,89 0,86 0,83 0,78 0,74 0,68

Cv — скоростной коэффициент, учитывающий ослабление сцепления ремня со шкивами под действием центробежной силы. Для резинотканевых ремней С_v=1,04—0,0004v², для синтетических — С_v=1,01 — 0,0001 v², для клиновых и поликлиновых - C_v =1,05-0,0005v²; С_θ — коэффициент расположения передачи. Для плоскоременных передач С_θ зависит от угла наклона θ линии центров передач к горизонту. Значения С_θ равны 1,0; 0,9 и 0,8 при θ, соответственно равных 0...60, 60...80 и 80...90°. Для клиноременных и поликлиноременных передач С_θ = 1; С_р - коэффициент динамичности нагрузки и режима работы. Значения С_р при односменной работе:

Характер нагрузки …. спокойная умеренные значительные

колебания колебания

С_р1 ……………. 1,0 1,1 1,2

При двух- и трехсменной работе коэффициент режима соответственно принимают: C_р2=l,lC_р1; Cp3 = l,4C_р1 (более подробно см. ГОСТ 1284—80).

Таблица 8.1

Ширина ремня b, мм	Число прокладок z	Толщина ремня с прослойками 5, мм
20...71	3; 4; 5; 3; 4; 5; 6 4; 5; 6;	4,5; 6; 7,5
80....112	4,5; 6,0; 7,5; 9,0
125...250	6,0; 7,5; 9,0

Таблица 8.4

Сечение ремня	l	lp	p	ƒ	h
мм (см. рис. 8.13)
О А Б В	2,5 3,3 4,2 5,7	8,5	25,5	12,5	8,7 10,8 14,3
УО УА УБ	2,5 3,0 4,0	8,5		12,5
К Л	1,0 2,4	- -	2,4 4,8	3,5 5,5	2,35 4,85

У шкивов клиноременных (ГОСТ 20889—80 — ГОСТ 20898—80, рис. 8.13, а) и поликлиноременных (рис. 8.13,б) передач рабочей поверхностью являются боковые стороны клиновых канавок, число и размеры которых зависят от выбранного расчетом сечения ремней. При огибании шкива угол клина клиновых ремней по сравнению с исходным (φ₀ = 40°) уменьшается вследствие деформации ремня; изменение угла тем больше, чем меньше диаметр шкива. Для обеспечения правильного контакта ремня со шкивом угол канавки а выбирают в зависимости от диаметра шкива. По стандарту канавки выполняют с углом α= 34...40°. Размеры шкивов клиновых и поликлиновых передач приведены в табл. 8.4. Ширина шкива В:

В= (z-1)р + 2ƒ, (8.2)

где z—число клиновых ремней (число ребер поликлинового ремня).

Расчетные диаметры d шкивов передач плоским, клиновым и поликлиновым ремнями выбирают из следующего ряда стандартных чисел: 40, 45, 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 31.5, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000 мм.

Дата добавления: 2015-11-04