Проектирование привода технической системы. Вариант № 4, задание № 3

 БАЛАКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ

ФАКУЛЬТЕТ ОЧНО-ЗАОЧНЫЙ

КАФЕДРА УПРАВЛЕНИЯ И ИНФОРМАТИКА В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по предмету: «Анализ и синтез передаточных элементов

 в технических системах»

по теме: «Проектирование привода технической системы»

Выполнил: ст.гр. УИТ-51в

Принял: преподаватель

Козлова С.Н.___________

«_____»___________2005г.

Балаково 2005

СОДЕРЖАНИЕ

Задание………………………………………………………………………..2

I Кинематический расчет электромеханического привода и выбор

  электродвигателя по ГОСТ………………………………………….……. 3

II Выбор муфты по ГОСТ и расчет на прочность …………………………6

III Расчет закрытой червячной передачи…………………………………...8

IV Расчет открытой цепной передачи……………………………………..14

Список литературы………………………………………………………… 18

ЗАДАНИЕ

Спроектировать и рассчитать привод технической системы. Подобрать электродвигатель по ГОСТ. Подобрать муфту по ГОСТ и проверить на прочность. Рассчитать передаточные механизмы привода.

Задание №3, вариант №4

Спроектировать привод к конвейеру.

Втулочная муфта с призматической шпонкой.

Р₁ = 13 кВт - мощность ведущего вала привода;

ω₁ = 152,8  рад/с угловая скорость вращения ведущего вала привода;

Р₂ = 10,4 кВт- мощность промежуточного вала привода;

ω₂  = 12,2 рад/с- угловая скорость вращения промежуточного вала;

Р₃ = 9 кВт - мощность на ведомой звездочке цепной передачи;

ω₃ = 1,2π рад/с - угловая скорость вращения ведомой звездочки.

I  КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПО ГОСТ

1.  Определяем требуемую мощность электродвигателя

,

где  - общий КПД двигателя

КПД закрытой червячной передачи при z₂=2  η₁ = 0,8                                                

КПД открытой цепной передачи η₁ = 0,91                          [1, табл.3]

 кВт

2.  По требуемой мощности подбираем электродвигатель по ГОСТ

Должно выполнятся условие Р_дв ³ Р_тр

Выбрали электродвигатель типа: АО2 – 61 – 4                            

Мощность на валу двигателя Р_дв = 13 кВт                                        

Частота вращения вала двигателя n_дв = 1460 об/мин                       

Диаметр вала двигателя d_дв = 42 мм                                                   [1, табл.4,6]

3.  Определяем мощность на каждом валу привода

Для ведущего вала привода

Р₁ = Р_дв = 13 кВт

Для промежуточного вала привода

 кВт

Для ведомого вала привода

 кВт

4.  Определение передаточных чисел привода

Общее передаточное число 

,

где ω₁ – угловая скорость вращения ведущего вала привода

 рад/с

Разбиваем общее передаточное число по ступеням привода

,

где

 - передаточное число закрытой червячной передачи

 - передаточное число открытой цепной передачи        [3, табл.12.4]

5.  Определяем число оборотов и угловые скорости каждого вала привода

Для ведущего вала привода

ω₁ =152,8 рад/с

n₁ = n_дв =1460 об/мин

Для промежуточного вала привода

ω₂ = ω₁/U₁ = 152,8/12,5 = 12,2 рад/с

n₂ = n₁/U₁ = 1460/12,5 = 117 об/мин

Для ведомого вала привода

ω₃ = ω₂/U₂ = 12,2/3,24 = 3,77 рад/с

n₃ = n₂/U₂ = 117/3,24 = 36 об/мин

6.  Определяем крутящие моменты на каждом валу привода

Для ведущего вала привода

Для промежуточного вала привода

Для ведомого вала привода

II  ВЫБОР МУФТЫ ПО ГОСТ И РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ

Втулочная муфта соединяется призматической шпонкой.

Диаметр вала двигателя равен: d_дв = 42 мм

Расчетный крутящий момент:

,

где К_р – коэффициент режима работы.

К_р = 1,35                                                                                         [3, табл.17.1]

Параметры муфты:

Диаметр муфты d_м =60 мм;

Длина муфты L = 120 мм;                                                                [3, табл.17.2]

 Шпонка призматическая

Параметры шпонки:

Ширина шпонки b = 12 мм;

Высота шпонки h = 8 мм;

Длина шпонки l = 40 мм;

Глубина паза вала t₁ = 5 мм;

Глубина паза ступицы t₂ = 3,3 мм                                                        [3, табл.4.1]

1.  Расчет муфты на кручение

d_дв = 42 мм, d_м = 60 мм, Т_р = 115 Н∙м;

Напряжение кручения:

τ_кр = Т_р / W_р   ≤  [τ_кр] = 25 МПа;

Осевой момент сопротивления:

;

α = d_дв / d_м ;

α = 42 / 60 = 0,7;

 ;

τ_кр = 115∙10³ / 32212,16 = 3,57 МПа

 3,57 МПа ≤  [τ_кр] = 25 МПа, что удовлетворяет условию.

Расчет шпоночного соединения.

Расчет шпонки на смятие:

Напряжение смятия  = 60 ÷ 100 МПа;

Сила смятия

Площадь смятия ,

где ;

мм

мм²     

МПа

Условие прочности выполняется.

III  РАСЧЕТ ЗАКРЫТОЙ ЧЕРВЯЧНОЙ ПЕРЕДАЧИ

Исходные данные:

Р₁ = 13 кВт;

Р₂ = 10,4 кВт;

ω₁ = 152,8  рад/с;

ω₂  = 12,2 рад/с;

U₁ = 12,5;

Т₁ = 85,1 Н∙м;

Т₂ = 852,5 Н∙м;

n₁ = 1460 об/мин;

n₂ = 117 об/мин.

Назначаем материал деталей передачи:

- для червяка – сталь 45, закаленная до твердости более 46HRC, витки шлифованные                                                                                             [2, табл.4.1]

- для червячного колеса – венец изготовлен из безоловяной бронзы

БрАЖ9-ЧЛ, отливка в землю, диск и ступица изготовлены из чугуна с415

[3, табл.12.7].

Принимаем допускаемое контактное напряжение для червячного колеса при предварительно назначенной скорости скольжения

V_ск = 4 м/с;                                                                                       

[σ_к] = 160 МПа                                                                                      [2, табл.12.7]

[σ_и] = 75 МПа                                                                                        [2, табл.12.7]

1. Передаточное число червячной передачи U₁  должно соответствовать стандарту значения 

U₁ = 12,5.                                                                                               [2, табл.12.4]

По передаточному числу принимаем число заходов винтовой папки червяка

z₁ = 4.                                                                                                               [2, табл.12.2]

2. Найдем число зубьев червячного колеса

z₂ = z₁ ∙ U₁

z₂ = 4∙12,5 = 50.

3. Принимаем коэффициент диаметра червяка из стандартного ряда

q = 10                                                                                                     [2, табл.12.1]

4. Найдем межцентровое расстояние

Принимаем по ГОСТ:

а = 250 мм                                                                                             [2, табл.12.4]

5. Модуль зацепления передачи находим по формуле:

m = 2a / (z₂  + q);

m = 2∙250 / (50  + 10) = 8,3  мм.

Принимаем по ГОСТ:

m = 9 мм                                                                                                [2, табл.12.1]