Проектирование привода общего назначения (стр. 1 из 4)
Министерство общего и профессионального образования
Российской Федерации
ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ПРИКЛАДНОЙ МЕХАНИКИ
К У Р С О В О Й П Р О Е К Т
(РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА)
по курсу «Прикладная механика»
на тему: Проектирование привода общего назначения
Выполнил: студент гр. ТА-95-1
Руководитель: Баранцов В. Я.
Липецк-1998
АННОТАЦИЯ
с. , табл. 1, рис. 5, библиогр. 2
Рассмотрен расчёт и проектирование привода общего назначения, состоящего из двигателя, ременной передачи и одноступенчатого червячного редуктора.
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Исходные данные к проектированию............................................................ 4
2. Выбор электродвигателя и кинематический расчёт привода....................... 5
3. Расчёт клиноремённой передачи.................................................................... 7
4. Расчёт червячной передачи............................................................................ 9
5. Предварительное конструирование редуктора (первая компоновка)....... 14
6. Проверка долговечности подшипников...................................................... 15
7. Тепловой расчёт редуктора.......................................................................... 20
8. Проверка шпоночных соеденений............................................................... 20
9. Уточнённый расчёт валов............................................................................. 21
10. Выбор посадок деталей привода............................................................... 24
11. Выбор сорта масла..................................................................................... 24
12. Сборка редуктора....................................................................................... 24
Библиографический список.............................................................................. 25
1. Исходные данные к проектированию
В настоящей работе производится расчёт и проектирования привода общего назначения, кинематическая схема которого представлена на рис. 1. Привод состоит из электродвигателя 1, который через клиноремённую передачу 2, соединяется с одноступенчатым червячным редуктором 3. 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.
Рис. 1. Кинематическая схема привода
Привод должен обеспечивать следующие технические характеристики:
1. Мощность на выходном валу Pвых = 5,0 кВт;
2. Частота вращения выходного вала nвых = 35 мин-1;
3. Угол наклона ремённой передачи к горизонту q = 45°;
4. Параметры циклограммы (рис. 2): a1 = 0,65; a2 = 0,35; b2 = 0,8; b* = 1,39
Рис. 2. Циклограмма работы привода
2. Выбор электродвигателя и кинематический расчёт привода
Рассчитаем общий КПД привода. Расчёт производится по формуле [1, с. 328]:
, (1)где hi – КПД отдельного звена привода, где возможны энергетические потери.
В нашем случае h1=0,96 – КПД ремённой передачи [1, c. 5], h2=0,99 – КПД пары подшипников [1, c. 5], h3=0,8 – предварительный КПД червячной пары при двузаходном червяке [1, c. 5].
В результате имеем h = 0,96·0,992·0,8 = 0,75.
Требуемая мощность электродвигателя составит
(2)Выбираем асинхронный электродвигатель марки 132S4 со следующими характеристиками [1]:
1. Номинальная мощность электродвигателя Pдв = 7,5 кВт;
2. Коэффициент скольжения s=3,8 %;
3. Синхронная частота вращения электродвигателя nc = 1500 мин–1;
4. Номинальная частота вращения электродвигателя nном = 1470 мин–1.
Расчёт угловых скоростей вращения при известной частоте вращения производим по формуле:
. (3)Угловая скорость выходного вала III тогда составит
рад/с,а вала электродвигателя I –
рад/с.Общее передаточное отношение привода получится равным:
. (4)Для дальнейшего проектирования необходимо произвести распределение передаточного отношения между ремённой передачей и редуктором. Назначаем передаточное отношение редуктора равным iред= 16 [1]. Тогда передаточное отношение ремённой передачи составит:
, (5)что укладывается в рекомендуемый для ремённых передач диапазон.
В результате имеем следующие частоты вращения валов привода:
вал I – nдв = 1470 мин–1; wдв = 153,96 рад/с;
вал II – nII = nдв / iрп =1470 / 2,62 = 560 мин–1; wII = 153,96 / 2.62 = 58,72 рад/с;
вал III – nвых = 35 мин–1; wвых = 3,67 рад/с;
3. Расчёт клиноремённой передачи
Для передачи крутящего момента от электродвигателя к редуктору в проектируемом приводе используется клиноремённая передача. Для расчёта используем методику, приведенную в [1, c. 130].
Исходя из номограммы условий работы ремня выбираем тип сечения Б [1, c.134]. Крутящий момент на ведущем шкиву:
Н·м (6)Диаметр ведущего шкива рассчитываем по формуле:
мм (7)Принимаем диаметр шкива равным d1 = 140 мм.
Диаметр ведомого шкива рассчитывается по выражению:
мм (8)где e – коэффициент проскальзывания ремня.
Выбираем диаметр ведомого вала равным d2=355 мм и уточняем передаточное отношение ремённой передачи:
. (9)Угловая частота вала II составит
wII = 153,96 / 2,57 = 59,79 рад/с
Расхождение составляет
, что ниже допускаемого значения, равного 3% [1].Минимальная величина межосевого расстояния:
amin = 0,55·(d1 + d2) + T0 = 0,55·(140+35)+10,5 = 283 мм, (10)
где T0 – высота сечения ремня для выбранного типа сечения [1, c. 131].
Максимальная величина межосевого расстояния:
amax = d1 + d2 = 140 + 355 = 495 мм. (11)
Принимаем величину рабочего межосевого расстояния aр=400 мм. Расчётная длина ремня составляет:
мм. (12)Принимаем величину длины ремня из стандартного ряда по ГОСТ 1284.1-80 равной L=1600 мм. Уточняем значение межосевого расстояния по формуле
, (13)где w = 0,5·p·(d1 + d2) = 0,5·p·495 = 778 мм;
y = (d2 – d1)2 = (355 – 140)2 = 46200 мм2.
В результате имеем:
мм.При монтаже передачи необходимо обеспечить возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,01·L=16 мм для облегчения надевания ремней на шкивы и возможность его увеличения на 0,025·L=40 мм для увеличения натяжения ремней.
Произведём расчёт силовых характеристик ремённой передачи. Угол обхвата меньшего шкива составит:
(14)Необходимое число ремней в передаче вычисляется по выражению:
, (15)где P0 – мощность, допускаемая для передачи одним ремнём, P0 = 3,07 кВт [1, c. 132]; CL – коэффициент, учитывающий влияние дины ремня, CL =0,93 [1, c. 135]; CP – коэффициент режима работы, CP =1,0 (легкий режим) [1, c. 136]; Ca – коэффициент, учитывающий угол обхвата, Ca =0,92 [1, c. 135]; Cz– коэффициент, учитывающий число ремней, Cz =0,95.
Итого получаем:
,принимаем число ремней равное z=3.
Предварительное натяжение ветвей клинового ремня
Н (16)где v – окружная скорость ведущего шкива, v=wдв·d1/2=154·140·10–3/2=10,78 м/с; q – коэффициент, учитывающий центробежную силу, q=0,18 Н·с2/м2.
Сила действующая на валы:
Fв = 2·F0·z·sin(a1/2) = 2·177·3·sin(149/2) = 1023 Н. (17)
Ширина обода шкива находится по формуле:
Bш= (z–1)·e + 2f = (3–1)·19 + 2·12,5 = 63 мм, (18)
где e=2 мм, f=12,5 – размеры канавок [1, c. 138].
Выбираем червячную передачу с двузаходным червяком z1 = 2. Число зубьев колеса соответственно будет равным:
z2 = z1 · iред = 2·16 = 32
Для длительно работающих передач используются червяки с твердостью HRC > 45. В качестве материала червяка применяем закалённую сталь 45. Выбор материала колеса зависит от скорости скольжения, которую оцениваем по формуле [2, c. 24]: