Расчет привода технической системы и открытой зубчатой передачи

 

БАЛАКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ, ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ

ФАКУЛЬТЕТ МЕХАНИЧЕСКИЙ

КАФЕДРА ПСМ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

Технические средства автоматики и управления

Расчет привода технической системы

                                                                                              Выполнил ст. гр. УИТ-31

                                                                                                       Принял преподаватель

                                                                                                       Козлова С.Н._______

                                                                                                      “_____” _________2003

 

2003

СОДЕРЖАНИЕ

Техническое задание                                                                                                                 3 

1 Расчет привода                                                                                                                                                                                                              4

2 Расчёт кулачковой муфты                                                                                                                                                                                        7

3 Расчёт цилиндрической зубчатой передачи                             9                                                 

4 Конструктивные размеры зубчатого колеса. Шлицевое соединение зубчатого

колеса с валом                                                                              13

5 Расчёт ведущего вала                                                                                                                                                                                                15

5.1 Расчет конструктивных размеров червячного колеса        15

5.2 Расчет ведущего вала зубчатой передачи                            17

5.3 Расчет соединения червячного колеса с валом                   24

5.4 Расчет соединения зубчатого колеса с валом                     24

Список использованной литературы                                                                                                                                                                         26

Изм	Лист	№ докум.	Подп.	Дата
Разраб.						Лит.			Листов	Лист
Пров.						У			26	2
Т. контр.						БИТТУ УИТ-31
Н. контр.
Утв.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Задание (№70): рассчитать привод и открытую зубчатую передачу.

Исходные данные: P₄=10 кВт, ω₄=0.7π 1/с. Муфта кулачковая, шлицевое соединение колеса с валом.

Схема: 

                                                                                         P₄, T₄, ω₄, n₄

 

      звездочки конвейера

 

                                                                            P₃, T₃, ω₃, n₃               зубчатая передача

P₂, T₂, ω₂, n₂                                                                                                                               червячный редуктор

                                                          ременная передача

                                                                                                         электродвигатель

                                   P₁, T₁, ω₁, n₁

1 РАСЧЕТ ПРИВОДА

            1.1.1 Определение требуемой мощность электродвигателя

P_ТР= P_ВЫХ/η_общ=P₄/η_общ, где η_общ=η_ПР∙η_ЧЗ∙η_З∙η⁴_ПОД  (1)

Обозначения:  P_ТР-требуемая мощность электродвигателя; P_ВЫХ=P₄-мощность на выходе привода; η_общ-КПД общий; η_ПР-КПД плоскоременной передачи; η_ЧЗ-КПД червячной закрытой передачи; η_З-КПД зубчатой цилиндрической передачи; η_ПОД-КПД одной пары подшипников.     

Определим данные: η_ПР= 0.94 – 0.97 [1, т. 5.4]; η_ЧЗ= 0.7 – 0.75 (при Z=2) [1, т. 5.4]; η_З= 0.93 – 0.95 [1, т. 5.4]; η_ПОД= 0.99 – 0.995 [1, т. 5.4].

Таким образом общий КПД составит (берем средний КПД от каждой передачи):

η_общ=0.96∙0.725∙0.94∙0.993²=0.636.

Подставим значение η_общ в (1) и получим:

P_ТР=10 кВт/0.636=15.72 кВт.

Главное условие в выборе двигателя P_ДВ≥P_ТР

Обозначения: Р_ДВ-мощность двигателя.

Подберем двигатель по ГОСТ, согласно этому условию:

Марка электродвигателя                                4А160М4 [1, т. 5.1]; 

Мощность электродвигателя                         P_ДВ=18.5 кВт [1, т. 5.1];

Число оборотов электродвигателя                n_ДВ=1500 1/мин [1, т. 5.1];

Диаметр вала электродвигателя                   d_ДВ=48 мм [2, т.п. 2];

Скольжение вала электродвигателя             S=2.2% [1, т. 5.1].

            1.1.2 Определение мощности на валу двигателя

Мощность на валу двигателя примем равной мощности двигателя , т.е.

P₁=P_ДВ=18.5 кВт.

Обозначения: Р₁-мощность на валу двигателя; Р_ДВ-мощность двигателя.

Определим число оборотов вала электродвигателя с учетом скольжения.

n₁=n_ДВ∙(1-S)=1500∙(1-0.022)=1467 1/мин.

Обозначения: n₁-число оборотов вала электродвигателя; S-скольжение вала электродвигателя; n_ДВ-число оборотов электродвигателя.

            1.1.3 Расчет мощности на каждом валу привода

P₁=18.5 кВт;

Р₂=Р₁∙η_ПР∙η²_ПОД=18.5∙0.95∙0.993²=17.3 кВт;

Р₃=Р₂∙η_ЧЗ∙η_ПОД=17.3∙0.725∙0.993=12.5 кВт;

Р₄=Р₃∙η_З∙η_ПОД=12.5∙0.994∙0.993=11.7 кВт,

Обозначения: Р₁-мощность на валу двигателя; Р₂-мощность на валу червяка; Р₃-мощность на валу червячного колеса; P₄-мощность на валу ведомого колеса зубчатой передачи; η_общ-КПД общий; η_ПР-КПД плоскоременной передачи; η_ЧЗ-КПД червячной закрытой передачи; η_З-КПД зубчатой цилиндрической передачи; η_ПОД-КПД одной пары подшипников.    

            1.1.4 Нахождение передаточных чисел привода

Найдем общее передаточное отношение:

ω₁=πn₁/30= π∙1467/30=153.71 1/с

U_ОБЩ=ω₁/ω₄=153.7/2.2=69.89.

Обозначения: ω₁-угловая скорость вала двигателя; n₁-число оборотов вала двигателя; ω₄-угловая скорость ведомого вала зубчатой передачи.

            1.1.5 Разбивка общего передаточного отношения по ступеням привода

Общее передаточное отношение можно расписать как U_ОБЩ=U_ПР∙U_ЧЗ∙U_З.

Обозначения: U_ОБЩ-общее передаточное отношение; U_ПР-передаточное отношение плоскоременной передачи; U_ЧЗ-передаточное отношение червячной закрытой передачи; U_З-передаточное отношение зубчатой передачи.

Определим пределы передаточных отношений:

U_ПР=2…4 (максимум 10) [1, т. 5.5];

U_З=4…6 (максимум 20) [1, т. 5.5];

U_ЧЗ=8; 9; 10 ; 11.2; 12.5; 14; 16; 20; 22.4; 25 [1, т. 12.4].

Примем U_ЧЗ=8, U_З=4, U_ПР=2.18, т.о. U_ОБЩ=69.76.

            1.1.6 Определение угловой скорости и числа оборотов каждого вала привода

Было получено [из п. 1.1.4]: ω₁=153.7 1/с, n₁=1467 1/мин, тогда:

ω₂= ω₁/U_ПР=153.7/2.18=73.2 1/с;

n₂=n₁/U_ПР=1467/2.18=699 1/мин;

ω₃= ω₂/U_ЧЗ=73.2/8=9.2 1/с;

n₃=n₂/U_ЧЗ=699/8=84 1/мин;

ω₄= ω₃/U_З=9.2/4=2.4 1/с;

n₄=n₃/U_З=84/4=21 1/мин.