Механический привод (общий КПД привода - 0,73, требуемая мощность двигателя - 5,75 кВт)

Содержание

CХЕМА ПРИВОДА.. 2

ВВЕДЕНИЕ. 3

1. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ. 4

1.1. Расчет коэффициента полезного действия редуктора. 4

1.2. Расчет требуемой мощности и выбор электродвигателя. 4

1.3. Передаточное отношение редуктора. 4

1.4. Мощности на валах. 5

1.5.Частоты вращения валов. 5

1.6. Угловые скорости вращения валов. 5

1.7.Моменты на валах. 5

1.8. Обобщающая таблица. 6

2. РАСЧЕТ ПЕРЕДАЧ.. 7

2.1. Червячная передача. 7

2.1.1.  Выбор материала червячной передачи. 7

2.1.2.    Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений. 7

2.1.3. Табличный отчет червячной передачи. 8

2.1.4. Проектный расчет червячной передачи. 8

2.1.5. Проверочный расчет червячной передачи. 10

2.2. Поликлиновая ременная передача. 11

2.2.1.  Исходные данные. 11

2.2.2. Проектный расчет поликлиновой ременной передачи. 11

2.2.3. Определение силовых характеристик  поликлиновой ременной передачи. 13

2.2.4. Проверочный расчет поликлиновой ременной передачи. 14

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ: 15

 

CХЕМА ПРИВОДА

1, 2, 3, 3^, - валы;

4 – поликлиновая ременная передача;

5 – червячный редуктор;

6 – муфта;

7 – электродвигатель.

Исходные данные:

P=4,2 кВт;

n3=65 об/мин;

Долговечность привода 17500 часов

 

ВВЕДЕНИЕ

Привод является неотъемлемой частью любой машины. Приводное устройство,  разработанное в проекте по предложенной  схеме состоит из электродвигателя, вращение от которого посредством поликлинового  ремня передаётся на червяк редуктора. За счёт сил в зацеплении вращающий момент передаётся червячному колесу. Далее момент через шпоночное соединение передаётся ведомому валу, на выходном конце которого установлена упругая муфта. Редуктор с помощью муфты связан с валом рабочей машины. Большинство рабочих машин имеют небольшую частоту вращения, поэтому требуется понизить частоту вращения и тем самым увеличить крутящий момент. Применение передачи поликлиновым ремнём позволяет снизить динамические нагрузки в приводе.

Редуктор – механизм, предназначенный для передачи вращающих моментов, снижения частоты вращения валов и повышения крутящих моментов. В нашем редукторе используются червячная передача, обеспечивающая получение больших передаточных отношений,  плавность и бесшумность работы, а так же возможность самоторможения.

Червячные редукторы применяют для передачи движения межу валами, оси которых перекрещиваются. По относительному расположению червяка и червячного колеса различают три основных три редуктора: с нижним, верхним и боковым расположением червяка. Искусственный обдув ребристых корпусов обеспечивает более благоприятный тепловой режим работы редуктора.

1. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

1.1. Расчет коэффициента полезного действия редуктора

Рассчитываем общий КПД (табл.1.1 [1]):

КПД червячной передачи – 0,8;   η_черв = 0,8;

КПД ременной передачи  -  0,95;  η_рем = 0,95;

КПД пары подшипников – 0,99;   η_п.подш = 0,99;

КПД упругой муфты – 0,98;          η_муф = 0, 98;

Находим  общий КПД  привода:

η_пр = η_рем η_п.подш η_черв η_п.подш η_муф = 0, 95·0,99·0,8·0,99·0,98 = 0, 73

1.2. Расчет требуемой мощности и выбор электродвигателя

Определяем требуемую мощность электродвигателя по формуле:

Выбираем трехфазный асинхронный двигатель серии 4А, закрытый обдуваемый (табл.5.1 [2]):

4А112М2У3, коэффициент скольжения s=4%;

P_дв=7,5 кВт;    n_дв=3000 об/мин.

1.3. Передаточное отношение редуктора

Находим частоту вращения двигателя под нагрузкой:

n₁=n_дв(1-s) = 3000(1-0,04)=2880 об/мин.

Определяем общее передаточное число:

По ГОСТ 2144-76 (передачи червячные цилиндрические) выбираем передаточное число  из первого ряда U_черв=20.

Тогда найдем передаточное число ременной передачи:

1.4. Мощности на валах

Определим мощности на валах

P₁=P_тр=5,753 кВт;

P₂=P₁·η_рем·η_п.подш=5,753·0, 95·0, 99=5,411 кВт;

P₃=P_2· η_черв= 5,411· 0,8=4,33 кВт;

1.5.Частоты вращения валов

Определим частоты вращения валов:

n₁=2880 об/мин;

об/мин;

об/мин;

1.6. Угловые скорости вращения валов

Определим угловые скорости вращения валов:

 

1.7.Моменты на валах

Определим моменты на валах:

 

1.8. Обобщающая таблица

Результаты вычислений сведем в таблицу

                                            Таблица 1.

2. РАСЧЕТ ПЕРЕДАЧ

2.1. Червячная передача

2.1.1.  Выбор материала червячной передачи

Выберем материал червяка - сталь СТ45 с термообработкой улучшением до твердости H≤350НВ, примем НВ_1ср=285,5.

Для выбора материала для венца червячного колеса рассчитаем скорость скольжения:

При данной скорости для изготовления венца червячного колеса рекомендуется использовать оловянистую бронзу марки БрО10Ф1К с характеристиками (табл.3,5,[2]):

- способ отливки – отливка в кокиль

- предел прочности - σ_в=275 МПа;

- предел текучести - σ_т=200 МПа.

2.1.2.    Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений

Допускаемые напряжения определяют для зубчатого венца червячного колеса в зависимости от материала зубьев, твердости витков червяка, скорости скольжения , ресурса L_h, и вычисляется по эмпирическим формулам (п.3.2.2, [2]):

Таблица 2.

где   – коэффициент долговечности при расчете на контактную прочность;

K_FL - коэффициент долговечности при расчете на изгиб;

 – коэффициент учитывающий износ материала;

 – предел прочности при растяжении;

σ_T – предел текучести при растяжении;

допустимые контактное напряжение;

[σ]_F  – допустимые изгибные напряжения;

Найдем  для  

Известно, что =0,95 для  и =0,88 для  (п.3.2.2,[2]);

Интерполируя указанные значения, получим что =0,946;

Найдем коэффициенты K_FL и .

,  

где      N=573

Получаем, что =0,75·0,79·0,946·275·10⁶=154,14 МПа;

[σ]_F  =(0,08·275+0,25·200)·0,62=44,64 МПа;

2.1.3. Табличный отчет червячной передачи

Механические характеристики материалов червячной передачи

Таблица 3.

элемент передачи	марка материала	Dпред	термообработка	НВ	σB	σT	[σ]H	[σ]f
			способ отливки		МПа
Червяк	Сталь 45	80	У	269..302	890	650	-	-
Колесо	БрО10Ф1	-	К	-	275	200	154,1	44,6

2.1.4. Проектный расчет червячной передачи

Выполняем проектные расчет червячной передачи по плану (п.4.3,[2]):

1.  Межосевое расстояние:

Из первого ряда значений по ГОСТ 6636-69 примем a_ω=200 мм

2.  Выбираем число витков червяка в зависимости от передаточного числа редуктора:

при  U_черв=20, Z₁=2, т.е. червяк двухзаходный

3.  Определяем число зубьев червячного колеса:

Z₂=Z₁·U_черв=2·20=40

4.  Определим модуль зацепления m, мм:

=7,5. .8,5

принимаем m=8

5.  Из условия жесткости определяем коэффициент диаметра червяка:

q ≈ (0,212. . 0,25)·Z₂ = 8,48 . . 10;

из ряда стандартных значений принимаем q=10

6.  Определяем коэффициент смещения инструмента x:

червяк нарезается без смещения.

7.  Определяем фактическое передаточное отношение:

U_ф=

8.  Определяем фактическое значение межосевого расстояния:

9.  Определяем основные геометрические характеристики передачи:

a.  Основные размеры червяка:

·  делительный диаметр  

·  начальный диаметр d_w1=m(q+2x)=80 мм

·  диаметр вершин витков d_a1=d₁+2m=96 мм

·  диаметр впадин витков d_f1=d₁-2,4m=60,8 мм

·  делительный угол подъема витков γ=arctg(Z₁/q)=11,3°

·  длина нарезаемой части червяка b₁=(10+5,5|x|+Z₁)m=96 мм

b.  Основные размеры венца червячного колеса:

·  делительный диаметр d₂=d_w2=mZ₂=320 мм 

·  диаметр вершин зубьев d_a2=d₂+2m(1+х)=336 мм

·  диаметр впадин зубьев d_f2=d₂-2m(1,2-х)=300,8 мм

·  ширина венца при Z₁=2 равна b₂=0,355=0,355·200=71 мм

·  радиусы закругления зубьев R_a=0,5d₁-m=32 мм

R_f=0,5d₁+1,2m=49,6 мм

·  условный угол обхвата червяка венцом колеса 2δ:

sin δ=

δ=50,5°;

2δ=101°;

2.1.5. Проверочный расчет червячной передачи

Выполняем проверочный расчет червячной передачи по плану