Привод общего назначения

Липецкий государственный технический университет

Кафедра прикладной механики

КУРСОВАЯ РАБОТА

по прикладной механике

«Привод общего назначения»

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Студент:                                    _______________                 С.

Группа: ЭП-13-1

Руководитель:

к.т.н., доцент                            ________________                  В.

Липецк 2015

АННОТАЦИЯ

с. 23, ил. 4, табл. 3, библиограф. 4 назв.

В данной курсовой работе исследуется привод общего назначения. Производится определение требуемой мощности электродвигателя и общего передаточного отношения привода. По полученным результатам подбирается электродвигатель. Выполняется определение вращающего момента, частоты, угловой скорости и мощности на каждом валу привода. Далее производится расчет плоскоременной передачи и определение моментов инерции, с приведением момента к валу электродвигателя.

Оглавление

1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ 5

2. ПОДБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 6

3. РАСЧЕТ ПЛОСКОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ 11

4. ПОДБОР РЕДУКТОРА  16

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ 18

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 23

1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

1. Электродвигатель

2. Передача плоскоременная

3. Редуктор цилиндрический                                                                  шевронный одноступенчатый

4. Муфта

Рисунок 1. Кинематическая схема привода

Таблица 1. Исходные данные

2. ПОДБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

2.1. Общий КПД привода

При последовательном соединении механизмов общий КПД привода определяется как произведение значений КПД входящих в него механизмов (передач) по формуле:

где  - КПД ременной передачи;

 - КПД закрытой зубчатой передачи;

 - КПД соединительной муфты;

 - КПД пары подшипников.

Значения КПД приняты по [1, с.5]

.

2.2. Требуемая мощность электродвигателя

Требуемая мощность электродвигателя определяется по формуле:

По данным приложения П1[1] принимаем электродвигатель переменного тока мощностью 22 кВт.

По рекомендации, приведённым в [1, с.7] примем к рассмотрению электродвигатели с частотой вращения вала (синхронной):

Оценим предварительное передаточное отношение привода:

;

.

Оценим кинематические возможности привода:

Кинематические возможности привода позволяют реализовать оба передаточные отношения. На данном этапе проектирования отдать обоснованное предпочтение одному из вариантов невозможно. Примем к дальнейшей разработке вариант с . Марка принятого электродвигателя по ГОСТ 19523-81 П1: 4А200М6УЗ.

Рисунок 2. Эскиз двигателя 4А200М6УЗ

Таблица 2. Размеры электродвигателя

Уточним частоту вращения вала двигателя под нагрузкой:

n_эд = n_c·(1-S), где S-коэффициент скольжения.

Для принятого двигателя по П S=0,028.

n_эд = 1000·(1-0,028)=972 мин^-1

Уточним общее передаточное отношения привода:

.

2.3. Разбивка передаточного отношения по ступеням

Примем передаточное отношение редукторной передачи из стандартного ряда по ГОСТ 2185-66: Передаточное отношение цепной передачи:  3,15. Тогда передаточное отношение плоскоременной передачи:

2.4. Частоты вращения и угловые окружности валов привода

2.4.1. Вал электродвигателя

 рад/с

2.4.2. Ведущий  вал редуктора

рад/с

2.4.3. Ведомый вал редуктора

рад/с

2.5. Вращающие моменты на валах привода

2.5.1. Вал электродвигателя

2.5.2. Ведущий вал редуктора

2.5.3. Ведомый вал редуктора

2.5.4 Выходной вал

2.6. Мощности на валах привода

2.6.1. Вал электродвигателя

 кВт;

 кВт.

2.6.2. Ведущий вал редуктора

2.6.3. Ведомый вал редуктора

2.6.4. Выходной вал

3. РАСЧЕТ ПЛОСКОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ

Рисунок 3. Схема ременной передачи

3.1. Диаметры шкивов

3.1.1.  Диаметр ведущего шкива

;

.

По ГОСТ 17383-73, примем диаметр ведущего вала мм.

3.1.2. Диаметр ведомого вала

;

 мм.

По ГОСТ 17383-73, примем диаметр ведомого вала  мм.

3.2. Передаточное отношение

;

;

3.3. Межосевое расстояние передачи

;

3.4. Угол обхвата малого шкива

.

3.5. Длина ремня

;

.

3.6. Скорость ремня

;

.

3.7. Окружная сила

;

.

3.8. Подбор ремня и прокладок

Из [1,c.119] выбираем ремень Б800 с числом прокладок z = 4, =1,5 мм, =3 H/мм. Проверяем выполнения условия .

;

.

Условие выполнено.

3.9. Допускаемая рабочая нагрузка на 1 мм ширины прокладки

.

3.9.1. Коэффициент угла обхвата

;

.

3.9.2. Коэффициент, учитывающий влияние скорости ремня

;

.

3.9.3. Коэффициент режима работы

Для передачи к ленточному конвейеру при постоянной нагрузке =1.

3.9.4. Коэффициент, учитывающий угол наклона линии центров передачи

При наклоне 0 принимаем

3.9.5. Допускаемая рабочая нагрузка на 1 мм ширины прокладки

3.10. Ширина ремня

;

.

По [1,c.119] принимаем b=112 мм.

3.11. Предварительное натяжение ремня

;

.

3.12. Напряжение ветвей

3.12.1. Напряжение ведущей ветви

;

.

3.12.2. Напряжение ведомой ветви

;

.

3.13. Напряжение в ремне

3.13.1. Напряжение от силы

;

.

3.13.2. Напряжение изгиба

.

Для ремня Б-800 .

.

3.13.3. Напряжение от центробежной силы

.

Плотность ремня .

.

3.13.4.  Максимальное напряжение

;

.

Условие   выполнено.

3.14. Проверка долговечности ремня

3.14.1. Число пробегов

;

.

3.14.2. Коэффициент, учитывающий влияние передаточного отношения

;

.

3.14.3. Долговечность

.

, так как нагрузка постоянная.

 .

4. ПОДБОР РЕДУКТОРА

Выше были определены требуемые характеристики редуктора: ;

мощность на быстроходном валу

По [3, c.678]  принимаем редуктор 1ЦУ-200, у которого допускаемый максимальный момент на тихоходном валу равен 2000 Н⋅м. Обозначения принятого редуктора: Редуктор ЦУ-200-3,15-12-1-У2 Фактическое передаточное число равно 3,17.

Рисунок 4. Редуктор

    Таблица 3. Размеры редуктора

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ

5.1. Выбор редуктора

Редуктор подбирается по передаточному числу и моменту на ведомом валу. По имеющимся данным:

;

Был подобран редуктор: 1ЦУ-200

Колесо выполнено из стали.  Плотность стали равна   г/см³

5.2. Момент инерции ротора электрического двигателя

Так как у нас имеется электродвигатель марки  4А200М6УЗ  с частотой вращения , то момент инерции ротора двигателя по [3.с.914]:

.

5.3. Моменты инерции передачи редуктора

По [3, c.678]  для дальнейших расчетов примем диаметры и длину выходных концов валов как:

мм;

мм;

мм;

мм.

Так как ≤200 мм принимаем диаметры валов под подшипниками и под колесами как:

мм;

мм.

Для нахождения момента инерций колес найдем длину нарезаемой части и диаметры колеса и шестерни:

  мм.

Следовательно, длины валов без колеса или шестерни равны:

 мм.

Диаметр шестерни примем диаметром вала быстроходной ступени:

мм.

Диаметр колеса:

5.4. Расчет момента инерции шестерни

Для расчета моментов используем формулу:

  , где  d-диаметр шестерни;

b-длина нарезаемой часть;

p-плотность материала изготовления.                  

5.4.1. Момент инерции выходного конца шестерни

5.4.2. Момент инерции  вала без шестерни

5.4.3. Момент инерции шестерни

5.5. Суммарный момент инерции на шестерне

5.6. Расчет момента инерции зубчатого колеса

5.6.1. Момент инерции выходного конца зубчатого колеса

5.6.2. Момент инерции  вала без зубчатого колеса

5.6.3. Момент инерции зубчатого колеса

5.7. Суммарный момент инерции на зубчатом колесе

5.8. Момент инерции плоскоременной передачи

5.8.1. Быстроходный шкив

где - плотность чугуна, В – ширина обода, - диаметр шкива.

5.8.2. Тихоходный шкив

где - плотность чугуна, В – ширина обода, - диаметр шкива.

5.9. Момент инерции муфты

Типоразмер муфты подбирают по диаметру вала и по величине расчетного вращающегося момента:  

, где - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации.

Примем =2, тогда

H⋅м;

H⋅м.

По ГОСТ Р 50895-96  берем зубчатую муфту с вращающим моментом равным