Кинематический и энергетический расчеты механического привода

ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ МАШИН

ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ И ЭСКИЗНЫЙ ПРОЕКТ

Методические указания

по разработке конструкторской документации

при проектировании узлов и деталей машин

 

 

ЧАСТЬ 1

 

Могилев 2005

УДК

ББК

Рекомендовано к опубликованию

учебно-методическим управлением

ГУ ВПО«Белорусско-Российский университет»

 

Одобрено кафедрой «Основы проектирования машин» « » 200..г

протокол №

Составитель ст. преподаватель Н.И. Рогачевский

Рецензент д.т.н.

 

Методические указания являются практическим руководством в работе студентов механических специальностей над проектами узлов и деталей машин на этапах разработки технического предложения и эскизного проекта.

Учебное издание

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Часть 2

Ответственный за выпуск Н.И. Рогачевский Технический редактор А.Т. Червинская Компьютерная верстка М.П. Полевничая

Подписано в печать . Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times New

Roman. Печать трафаретная. Усл. печ. л. . Уч.-изд. л. . Тираж экз.

Заказ №

Издатель и полиграфическое исполнение

Государственное учреждение высшего профессионального образования

«Белорусско-Российский университет»

ЛИ № 02330/375 от 29.06.2004 г.

212005, г.Могилев, пр.Мира, 43

 

 

© ГУ ВПО «Белорусско-Российский

университет», 2005

 

Содержание

 

Введение

1 Анализ существующих конструкций и разработка технического предложения…………………………………………………………………………………….4

2 Разработка эскизного проекта………………………………..…………..……….5

2.1 Кинематический и энергетический расчеты механического привода…………………………………………………………………………………..…5

2.2 Эскизный проект редуктора……………………………..…………………....23

2.3 Эскизный проект привода……………………………………………………..24

Список литературы……………………………………………………..…………24

Введение

 

Проектирование узлов и деталей машин является первой творческой работой студента, прививающей навыки конструирования, необходимые для выполнения учебных проектов по специальным дисциплинам и проектов реальных изделий на производстве. ГОСТ 2.101-68 предусматривает следующие виды изделий: деталь, сборочная единица, комплекс и [3]. Состав и устройство изделия определяют конструкторские (графические и текстовые) документы по [4]: чертеж детали, сборочный чертеж, чертеж общего вида, теоретический чертеж, габаритный чертеж, монтажный чертеж, схема, спецификация, ведомость технического проекта, пояснительная записка, технические условия, программа и методика испытаний, расчет, инструкция и т.д. При проектировании изделия из указанного множества необходимо сформировать комплект необходимых конструкторских документов, выполненных по единым стандартам, обеспечивающим техническое взаимопонимание на всех этапах создания, производства и эксплуатации изделия.

Объектами проектирования узлов и деталей машин являются обычно приводы различных машин и механизмов (конвейеров, транспортеров, лебедок, питателей, смесителей, грузоподъемных кранов, индивидуальных), использующих большинство узлов и деталей общего назначения.

В методических указания материал расположен в том порядке, в котором студенту следует работать над проектом изделия (привода), соблюдая этапы проектирования по [5].

 

Анализ существующих конструкций и разработка технического предложения

 

Документом на проектирование изделия является техническое задание, которое устанавливает основное назначение, технические характеристики, показатели качества и технико-экономические требования, предъявляемые к разрабатываемому изделию, выполнение необходимых стадий разработки конструкторской документации и ее состав, а также специальные требования к изделию.

После получения задания анализируют конструкции, подобные заданной, по учебной, справочной и патентной литературе, образцам проектов, находящимся в зале курсового проектирования. Анализ производят по критериям надежности, долговечности, габаритов, веса, условий эксплуатации, экологии и соблюдения техники безопасности. В результате выбирают прототип проектируемого изделия, намечают изменения в конструкции прототипа в соответствии с техническим заданием.

Результаты анализа обсуждают с руководителем проекта, согласуют изменения конструкции прототипа.

Оформляют техническое предложение в виде кинематической схемы по ГОСТ 2.703-68 и пояснительной записки, в которой обосновывают окончательный вариант решения по реализации условий технического задания. Документам присваивают литеру «П».

Техническое предложение, согласованное и утвержденное в установленном порядке, является основанием для разработки эскизного проекта.

 

Разработка эскизного проекта

 

На этом этапе проектирования выполняют расчеты и эскизные чертежи, которые должны содержать принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе работы изделия, о его габаритах и основных параметрах. Документам эскизного проекта присваивают литеру «Э».

 

Кинематический и энергетический расчеты механического привода

В техническом задании на проектирование, как правило, заданы окружное усилие на рабочем органе (барабане, звездочке конвейера с валом) F_t, Кн, и окружная скорость рабочего органа V, м/с. Мощность, потребляемая рабочим органом, P_P, кВт, вычисляют по формуле

 

P_p = F_t · V.

 

Мощность, потребляемая электродвигателем,

 

P_эп = P_p/ η ,

где η – коэффициент полезного действия (КПД) привода

 

η = η₁ · η₂ · …· η_n ,

 

здесь η₁ , η₂ , …, η_n – КПД кинематических пар (передач, подшипников, муфт) привода, значения которых выбирают как средние из таблицы 1.

 

Таблица 1 – Средние значения КПД различных передач

 

Тип передачи	Масляная ванна	Открытая передача
Зубчатая цилиндрическая Зубчатая коническая	0,96-0,98 0,95-0,97	0,92-0,95 0,92-0,94
Червячная при числе заходов червяка: z1= 1 z1= 2 z1= 4	0.7-0.8 0,75-0,85 0,85-0,93	0,6-0,7
Цепная	0,95-0,97	0,9-0,93
Фрикционная передача		0,9-0,97
Ременная: плоскоременная клиноременная зубчатоременная		0,96-0,98 0,95-0,97 0,93-0,97

 

КПД одной пары подшипников качения η =0,99-0,995.

Частота вращения рабочего органа

 

 

где D - диаметр барабана или делительный диаметр звездочки, мм, который вычисляют по формуле

 

D = p / [sin (π / z) ],

 

здесь р – шаг звездочки (цепи), мм;

z – число зубьев звездочки.

Значения параметров р и z заданы в техническом задании.

Желаемая частота вращения вала электродвигателя n_эж, мм, вычисляют по формуле

 

n_эж = n_p· u₀,

 

где u₀ – ориентировочное передаточное число привода.

 

u₀ = u₁₀ · u₂₀ · u_no,

 

здесь u_10, u_{20, …} u_n0 , - ориентировочные передаточные числа отдельных передач привода, значения которых выбирают как средние из таблицы 2.

 

Таблица 2 – Передаточные числа различных передач

Тип передачи	Наиболее часто применяемые значения,	Наибольшее значение,
Зубчатая цилиндрическая передача в закрытом корпусе:
прямозубая;	3-4
косозубая;	3-5
шевронная;	4-6
коническая зубчатая	2-3
Открытая зубчатая передача:
с цилиндрическими колесами;	4-6
с коническими колесами;	3-4
червячная передача;	8-40
цепная передача;	2-4
фрикционная передача с цилиндрическими катками	2-4
Ременная передача:
плоским ремнем клиновым ремнем	2-4 2-4
с натяжным роликом	3-5
зубчатым ремнем	3-7

 

Исходя из вычисленных значений Р_эп и n_эж по таблице 3 выбирают электродвигатель мощностью Р_э ,кВт ближайшей большей Р_эп и частотой вращения n_эж. Размеры электродвигателей приведены в таблице 4.

 

Таблица 3 – Двигатели трехфазные асинхронные короткозамкнутые серии 4А

 

Тип двигателя	Рэ, кВт	nэ, мин-1	Тип двигателя	Рэ, кВт	nэ, мин-1
n =750 мин-1	n =1500 мин-1
4А80А8У3	0,37		4А71А4У3	0,55
4А80В8У3	0,55		4А71В4У3	0,55
4А90LA8У3	0,75		4А80А4У3	1,1
4А90LВ8У3	1,1		4А80В4У3	1,5
4А100L8У3	1,5		4А90L4У3	2,2
4А112М8АУ3	2,2		4А100S4У3	3,0
4А112МВ8У3	3,0		4А100L4У3	4,0
4А132SВУЗ	4,0		4А112М4У3	5,5
4А132М8У3	5,5		4А132S4У3	7,5
4А160S8У3	7,5		4А132М4У3	11,0
4А160М8У3	11,0		4А160S4У3	15,0
4А180М8У3	15,0		4А160М4У3	18,0
n = 1000 мин-1	n = 3000 мин-1
4А71А6У3	0,37		4А71А2У3	0,75
4А71В6УЗ	0,55		4А71В2У3	1,1
4А80LА6У3	0,75		4А80А2У3	1,5
4А80LВ6У3	1,1		4А80В2У3	2,2
4А90L6У3	1,5		4А90L2У3	3,0
4А100L6У3	2,2		4А100S2У3	4,0
4А112МА6У3	3,0		4А100L2У3	5,5
4А112МВ6У3	4,0		4А112M2У3	7,5
4А132S6У3	5,5		4А132M2У3	11,0
4А132M6У3	7,5		4А160M2У3	15,0
4А160S6У3	11,0		4А160S2У3	18,5
4А160M6У3	15,0		4А180S2У3	22,0
4А160M6У3	18,5		4А180V2У3	30,0

 

Таблица 4 - Электродвигатели асинхронные серии 4А. Геометрические размеры

Тип двигате-ля

Чис-ло полю-сов

Габаритные размеры

Установочные и присоединительные размеры

l30

h31

d30

l1

l10

l31

d1

d10

B1

B10

h

h1

h5

h10

4А71

2,4,6,8

21.5

4А80А

24.5

4А80В

4А90L

4A100S

4F100L

4F112M

4F132S

4F132M

4F160S

4,6,8

51.5

4F160M

4, 6, 8

51.5

4F180S

51.5

4, 6, 8

4F180M

51.5

4,6,8