Определение передаточного отношения привода расчет силовых и кинематических параметров привода выбор редуктора
Разработка кинематической схемы привода
В соответствии с комплексным техническим заданием, составляю кинематическую схему привода, используя кинематические обозначения – ГОСТ 2.105-95:
1Электродвигатель; 2Ременная передача; 3Редуктор цилиндрический 2-х ступенчатый; 4Муфта зубчато-фрикционная; 5Исполнительный механизм – приводные звездочки;
Определение мощности на валу исполнительного органа
Мощность Р4, на валу исполнительного механизма вычисляется по формуле
где Ft – окружное усилие на исполнительном механизме, Н; Vt – окружная скорость исполнительного механизма, м/с; Нм/с.
Определение расчетной мощности на валу двигателя Расчётная мощность Р1 на валу двигателя определяется по мощности на валу исполнительного механизма с учётом потерь в приводе где – общий КПД привода =0,972 – КПД цилиндрического трехступенчатого редуктора; =0,95 – КПД ременной передачи; =0,98 – КПД муфты Тогда Нм/с.
Определение частоты вращения вала исполнительного механизма
Частота n4 вращения вала исполнительного механизма, вычисляется по формуле где z – число зубьев, - окружная скорость вращения (даны в техническом задании). мин-1.
Выбор электродвигателя
Для этого определим частоту вращения вала электродвигателя мин-1. Для расчетной мощности на валу Рпотр=2298,9 Вт и частоты вращения 952,2 мин-1 определяю тип электродвигателя. Наиболее подходящим является двигатель АИР 112МА6/950, с мощностью 3 кВт, синхронной частотой 950 мин-1.
Рисунок 2 – Габаритные и присоединительные размеры электродвигателя АИР 112МА6/950 IM1081 Таблица 1 – Размеры электродвигателя, мм
Определение передаточного отношения привода расчет силовых и кинематических параметров привода выбор редуктора
На начальном этапе проектирования известны частоты n1 и n4 и мощности Р1 и Р4 валов двигателя и исполнительного механизма. Уточним передаточное отношение привода: Находим передаточное отношение ременной передачи: Находим угловые скорости: Находим частоты вращения:
Находим мощности: Находим вращающие моменты: Для обеспечения расчетного вращающего момента на валу T3=1208,7 Нм и передаточного отношения iред=25 определяю тип 2-х ступенчатого цилиндрического редуктора. Наиболее подходящим является редуктор Ц2У-200 – 25 с номинальным вращающим моментом на выходном валу 2000 Нм и фактическим передаточным числом 25,88 [ анурьев]. Таблица 2 - Силовые и кинематические параметры привода
Рисунок 3 – Эскиз редуктора Рисунок 4 – эскиз концов валов редуктора Таблица 3 – Размеры редуктора, мм
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА
2.1. Проектный расчет вала Принимаем минимальный диаметр вала равным диаметру выходного конца редуктора. d = 70 мм.
где t2– глубина паза в ступице, мм, t2 = 3,3 мм.
для более лучшего торцевого фиксирования муфты примем : dП = 80 мм. Диаметр буртика для подшипника № 1216 по ГОСТ 20226-82 примем dБП = 80+3r=90 мм: Диаметр цапф вала в местах установки звездочек примем: dст = 90+3f=100 мм. Длину ступицы примем:
2.2. Подбор подшипников и шпонок. Исходя из геометрических параметров муфты и вала под муфтой, определяем размеры шпонки вала под муфту: Шпонка призматическая для диаметра вала d = 70 мм: - высота шпонки h = 12 мм; - ширина шпонки b = 20 мм;
- длина шпонки l = 56 мм. - глубина, вал t1 =7.5 мм - глубина, муфта t2 = 4.9 мм
Рисунок 5 – Эскиз шпоночного соединения.
Для опор вала исполнительного органа применим шариковые радиальные сферические двухрядные подшипники (ГОСТ 28428 – 90), из-за возможных перекосов опор подшипников. Назначаем подшипники легкой серии № 1216. - диаметр отверстия dП = 80 мм; - диаметр внешнего кольца D = 140 мм; - ширина подшипника В = 26 мм; - координата фаски r = 3 мм; - динамическая радиальная грузоподъёмность Cr = 40,0 кН; - статическая радиальная грузоподъёмность C0r = 23,6 кН.
Рисунок 6 – Эскиз подшипника. 2.3. Проверочный расчет вала на статическую прочность по эквивалентному моменту Проверочный расчет вала ведется по максимальному эквивалентному моменту. Рисунок 7 - Схема нагружения вала исполнительного органа
Найдем реакции в опорах.
Найдем значения изгибающих и крутящих моментов:
Эквивалентное напряжение в опасном сечении определяется как Нм Сравним полученное значение эквивалентного напряжения с допускаемым: Условие выполняется.
2.4. Проверочный расчет подшипников на долговечность
Pr = VXFrKБKТ,
где V – коэффициент внутреннего кольца, V = 1; Х – коэффициент радиальной нагрузки, Х = 1; КТ – температурный коэффициент, КТ = 1; КБ – коэффициент безопасности, КБ = 1,2.
Pr = 1.1.7160,1.1,2 = 8592,12 Н.
Определяем по уровню надёжности и условиям применения расчётный ресурс подшипника:
; Сравниваем с требуемым ресурсом = 10000, ч:
Условие выполняется, следовательно подшипник 1216 – годен. 2.5. Проверочный расчет шпоночного соединения
Условие работоспособности шпонки , где Т=1176,5 Нм – передаваемый момент.
Шпонка для диаметра d=70 мм: lр – рабочая длина шпонки, l=56мм; k – глубина врезания шпонки k=12 мм; [σсм]=100 МПа – допускаемое напряжение смятия; . Условие выполняется.
Шпоночное соединение показано на рисунке 6. Для диаметра вала под посадки звездочек, брать шпонки больших размеров не имеет смысла, так как в них действуют меньшие силы. Возьмем рекомендуемое сечение шпонки с той же самой длиной.
3. РАССЧЕТ ОТКРЫТОЙ ПЕРЕДАЧИ Ременные передачи являются одними из старейших и широко применяются в машиностроении. Передача ими вращающего момента основана на использовании силы трения между ремнем и шкивом (за исключением зубчатоременных передач). Ременная передача в простейшем виде состоит из двух шкивов, закрепленных на валах, и надетого с натяжением на шкивы ремня. Ведущий шкив при вращении благодаря силам трения на поверхности контакта ремня со шкивом, возникающим за счет натяжения ремня, приводит в движение ремень, который при этом заставляет вращаться ведомый шкив, тем самым обеспечивая передачу мощности с одного вала на другой. По сравнению с другими видами передач ременные имеют ряд существенных преимуществ: 1. Возможность передачи движения на сравнительно большие расстояния без особого увеличения массы передачи; 2. Простота конструкции и эксплуатации; 3. Плавность хода и бесшумность работы; 4. Эластичность привода, смягчающая колебания нагрузки и предохраняющая от значительных перегрузок за счет скольжения; 5. Меньшая начальная стоимость.
Следует отметить и недостатки, присущие ременным передачам: 1. Сравнительно небольшие передаваемые мощности (обычно до 50 кВт); 2. Непостоянство передаточного отношения (за исключением зубчатоременных передач); 3. Значительные габариты; 4. Повышенные нагрузки на валы и опоры; 5. Необходимость натяжения ремня в процессе эксплуатации; 6. Малая долговечность ремней, особенно в быстроходных передачах.
Рисунок 8 – Геометрия клиноременной передачи
Исходные данные: P = 2298.9 Вт; ω1 = 99,5 рад/с; ω2 = 41.5 рад/с; I = 2.4; n1=950 мин^(-1). Примем клиновые ремни иормальиого сечения кордтканевые (ГОСТ1284.3-80). Диаметры шкивов: диаметр меньшего шкива возьмем согласно рекомендации ГОСТ 1284.3 — 80 d1 = 125 мм; определим диаметр большего шкива: Этот диаметр соответствует ГОСТ 1284.3 Расстояние между центрами шкивов при C=1.2 : Расчетная длина ремней (приблизительная): По ГОСТ 1284.3—80 принимаем ремни сечения А. Действительное межосевое расстояние, т. е. соответствующее принятой длине ремней: Угол обхвата ремнем меньшего шкива:
Скорость ремня: Число z ремней определим из расчета передачи по тяговой способности: Примем z = 2.. Проверим ремни на долговечность по частоте пробегов в секунду: что вполне допустимо.
Определим размеры шкивов, приняв, что они изготовлены из чугуна СЧ15. Размеры канавок для ремней примем по ГОСТ 20898 — 80 для обоих шкивов с = 3,5 мм, е = 15 мм, t = 16 мм, s = 10 мм; для меньшего шкива φ1 = 34°,φ2 = 36. Наружный du и внутренний dB диаметры шкивов: меньшего шкива: большего шкива: Ширина ободов шкивов: Наружный диаметр dB и длина I ступицы: меньшего шкива: большего шкива:
Обод шкива для приводных клиновых ремней нормальных и узких сечений показан на рисунке 5. Обод шкива для приводных клиновых ремней нормальных и узких сечений показан на рисунке 5. Размеры конструктивных элементов канавок под ремни и толщина обода Sравны: Wp=11 мм, bmin=3,3 мм, hmin=8,7 мм, e=15 мм,f=10 мм,r=1 мм.
Рисунок 9 – Эскиз шкива
Для компенсации вытяжки ремней в процессе эксплуатации, компенсации отклонений длины бесконечных ремней должно быть предусмотрено натяжное устройство для регулировки межосевого расстояния передачи. Применяют натяжные устройства, состоящие из двух плит: неподвижной, которую крепят к полу цеха, и перемещающейся по неподвижной при регулировании натяжения ремней. При единичном производстве плиты делают из стальных листов (рисунок 6). Электродвигатель крепят к верхней плите винтами 1. Для винтов 2 в верхней плите выполнены удлиненные пазы, а в нижней —резьбовые отверстия. По окончании регулирования винты 2 затягивают. Перемещают верхнюю плиту по нижней толкающими винтами 3. Рисунок 10 – Натяжное устройство
4 Проектирование комбинированной муфты
4.1 Проектирование зубчатой полумуфты Учитывая диаметр вала и номинальный крутящий момент выберем муфту по ГОСТ 20884-93. Получаем [T]=4000 Нм, nmax=6300об/мин., ,D1=150, D2=95, L=220, , зубья m=2,5, b=15, z=38.Проверим выбранную муфту по условию: Tном·к1·к2 , где к1 – коэффициент ответственности передачи; к1=1; к2 – коэффициент режима работы; к2=1.2. 9 МПА 12 МПа Рисунок 11 – чертеж зубчатой муфты
4.2 Проектирование фрикционной полумуфты Диаметр вала d = 70мм. Наружный диаметр кольца трения: D = 200 мм r/R=0.5…0.7 r = 0.6*90 = 53 мм Rср = (90+53)/2 = 71.5 мм Осевая сила: H Число пар трения: , Принимаем Z = 9. Проверка: Определим параметры пружин.
Рисунок 12 – схема расчета пружины
Из условия прочности пружины: τ=k ≤[τ],
где τ – расчетное напряжение в поперечном сечении витка; k – коэффициент, учитывающий влияние кривизны витков и поперечной силы: k= ; где c=D0/d – индекс пружины; F – сила, сжимающая пружину; D0 – средний диаметр пружины; d – диаметр проволоки; Выразим d: d≥ 1) Максимальная рабочая нагрузка: где n – колличество пружин. 2) Индекс пружины с определим: где D – средний диаметр пружины; d – диаметр проволоки. 3) Коэффициент кривизны витков: k= = =1,3. 4) Выбор материала пружины: 5) Определим диаметр проволоки: d=
6) Средний диаметр пружины: D = dc = 20мм 7) Определим число рабочих витков: где X – осевое перемещение пружины; X=15; G – модуль сдвига; G=8 8) Полное число витков пружины: 9) Определим длину пружины, сжатой до соприкосновения: 10) Зазор между витками: 11) Регулировочный ход: 12) Ход до соприкосновения витков: Свободная длина пружины: Наружный диаметр пружины: 13) Сила, сжимающая пружину до соприкосновения витков: .
14) Проверка наибольшего фактического напряжения: τ=k ≤[τ], Примем: τ = 616.7 МПа = 112%[τ] Допускается перегрузка 20%. На рисунке 13 приведен чертеж комбинированной муфты. Рисунок 13 - чертеж комбинированной муфты
Список использованных источников 1. Устиновсий Е.П., Шевцов Ю.А., Яшков Ю.К., Уланов А.Г. Многовариантное проектирование зубчатых цилиндрических, конических и червячных передач с применением ЭВМ: Учебное пособие к курсовому проектировании по деталям машин. – Челябинск: ЧГТУ, 1992. 2. Справочник конструктора - машиностроителя: В 3 т. – 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой. – М.: Машиностроение, 2001. 3. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. конструирование узлов и деталей машин: Ученое пособие для техн. спец. вузов. – 6-е изд., исп. – М.: Высш. шк., 2000. – 477с., ил. 4. Ряховский О.А., Иванов С.С. Справочник по муфтам. – Л.: Политехника, 1991. – 384 с.: ил. 5. Сохрин П.П., Устиновский Е.П., Шевцов Ю.А. Техническая документация по курсовому проектировании по деталям машин и ПТМ: Ученое пособие. – Челябинск: Ид. ЮУрГУ, 2001. – 67 с. 6. Чурюкин В.А., Яшков Ю.К. Обозначение конструкторской документации: Ученое пособие. – Челябинск: ЧГТУ, 1986. – 61 с. 7. Сохрин П.П., Кулешов В.В. Проектирование валов: Учебное пособие. Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2000. – 94 с. 8. Сохрин П.П. Проектирование ременных передач: Ученое пособие: Челябинск: ЧГТУ, 1997. – 94 с.
Популярное: Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1088)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |