Проектирование привода (мощность электродвигателя - 6,0 кВт, частота вращения - 40 об/мин)

Содержание

Введение                                                                                                           4

1   Кинематический синтез передаточного механизма,      выбор электродвигателя                                                                     5

2   Проектировочный расчет цепной передачи                                               8

3   Выбор материалов и допускаемых напряжений       элементов зубчатых передач      14

4   Проектировочный расчет закрытой цилиндрической прямозубой передачи               16

5   Проектировочный расчет открытой цилиндрической               косозубой передачи              22

6   Нагрузка валов редуктора              25

5   Приближенный расчет валов и выбор подшипников              28

6   Конструктивные размеры корпуса редуктора              32

7   Проверка прочности шпоночных соединений              34

8   Проверочный расчёт валов и подшипников              36

9   Расчёт валов по переменным напряжениям              46

10   Выбор сорта масла              49

11   Сборка редуктора              50

12   Литература              51

Введение

Технический  уровень всех отраслей народного хозяйства в значительной мере определяются уровнем развития машиностроения. На основе развития машиностроения  осуществляется комплексная механизация и автоматизация  производственных процессов в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте.

По этому   внедрение новых технологий и мобильного производства с способствует    интенсивному развития промышленности. А значит и поднятию уровня жизни  рядового гражданина нашей  богатой Страны.

За последние десятилетии   наша Страна потеряла  лидирующие место в тяжелой промышленности и народном хозяйстве. Что привело к  потери влияния на соседние страны и на все мировое сообщество в целом.

Наше задачей,  как инженеров  нового тысячелетия,   восстановить былое величие нашего государства  путем четкого контроля и управлением предприятий. Организация  максимально экономического производства с минимальным  экологическим воздействием на окружающею среду.

Такие  технологические  дисциплины как Прикладная механика,  Электрические  материалы, Электрические оборудования  и так далее,  дают боле четкое представления  об интеллектуальном  развитии нашей страны.  Который на данный момент  не является востребованный нашим государством. Но это не может продолжаться,  очень долго по этому качество образования зависит не только от преподавателя дисциплины, но и отношения студента к  учебному процессу. 

Давайте посмотрим, какие сейчас  профессии  популярны  экономист,  юрист,  фотомодель, и т. д. Хотя всего двадцать лет назад  было популярно быть  строителе, учителем, военным.  

Нашему правительству необходимо делать  всё возможное что бы,  вернуть престиж таким  специальностям, так как эти специальности и есть основа нашего общества и корень нашей экономики.

1. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ПЕРЕДАТОЧНОГО МЕХАНИЗМА, ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

По исходным данным задания подбираем необходимый электродвигатель, ориентируясь на серию 4А, как наиболее распространенную в машиностроении. При этом учитываем, что чем больше частота вращения ротора n_дв, тем меньше габариты, масса и стоимость электродвигателя, но тем большим становится передаточное число приводного механизма.

Определяем требуемую мощность электродвигателя:

P_т.дв = P_вых  / η_общ = 6.0 / 0.823 = 7.29 кВт

где  P_т.дв – расчетная мощность электродвигателя, кВт;

P_вых – мощность на выходном валу механизма  6.0, кВт;

h_общ – общий КПД механизма 0.814.

Для последовательно соединенных передач

h_общ = h_цп×h_кп×h_зп×h_под^m= 0.93×0.97×0.94×0.99³ = 0.823

где  h_цп – КПД цепной передачи 0.93;

h_цр – КПД цилиндрического редуктора 0.97;

h_зп – КПД открытой зубчатой передачи 0.94

h_nn – КПД пары подшипников 0.99;

m – количество пар подшипников.

Мощность выбранного электродвигателя  должна   быть   не  менее  рассчитанной  т.е. ,   P_дв³ P_т.дв.

Каждому значению номинальной мощности двигателя P_т.дв соответствует несколько типов двигателей с различными частотами вращения, синхронными 3000, 1500, 1000, 750 об/мин. Выбор оптимального типа двигателя зависит от типов передач, входящих в привод, исходных данных, и проводится после определения передаточного числа привода и его ступеней.

i_общ = i_цп×i_цр×i_зп = n_дв / n_вых ,

i_общ = 2.5× 4×3.5 = 35.0

где  i_цп– передаточное число цепной передачи 2.5;

i_кп– передаточное число закрытой конической передачи 4;

i_зп– передаточное число открытой прямозубой передачи 3.5;

Частота оборотов двигателя:

Выбираем двигатель серии 4А типа 4A132S4 с техническими характеристиками приведенными в таблице

Таблица 1

Уточняем передаточные отношения

Пересчитываем передаточное отношение открытой зубчатой передачи

Окончательно i_цп =  2.5, i_кп = 4, i_зп = 3.64.

Определяем мощность на каждом валу

Р₁ = Р_тр = 7.29 кВт ;

Р₂ =  Р₁∙h_цп∙h_под = 7.29∙0.93∙0.99 =  6.71 кВт ;

Р₃ =  Р₂∙h_цр∙h_под = 6.7∙0.97∙0.99 = 6.43 кВт ;

Р₄ =  Р₃∙h_зп∙h_под = 6.43∙0.94∙0.99 кВт = 5.98 ≈ Р_вых ;

Определяем частоту вращения каждом валу

n_z = n_z-1 /i_пер,

n₁ = n_дв = 1455 об/мин ;

n₂ = n₁/i_цп  = 1455/2.5 = 582 об/мин ;

n₃ = n₂/i_цр = 582/4 = 146 об/мин ;

n₄ = n₃/i_зп  = 146/3.64 = 40 об/мин = n_вых .

Определяем угловую скорость на каждом валу

w_j = p*n_j /n_вых ,                                                           

w₁ = p∙n₁ / 30 = 3.14 ∙ 1455/30 = 152.3 с^-1

w₂ = p∙n₂ / 30 = 3.14 ∙ 582/30 = 60.9 с^-1

w₃ = p∙n₃ / 30 = 3.14 ∙ 146/30 = 15.3 с^-1

w₄ = p∙n₄ / 30  = 3.14 ∙ 40/30 = 4.2 с^-1

Определяем крутящий момент на каждом валу

Т_k = Р_k/w_k,

Т₁ = Р₁/w₁ =7.29 ∙ 10³/152.3 = 47.87 Нм

Т₂ = Р₂/w₂ = 6.71 ∙ 10³/60.9 = 110.2 Нм

Т₃ = Р₃/w₃ = 6.43 ∙ 10³/15.3 = 420.3 Нм

Т₄ = Р₄/w₄ = 5.98 ∙ 10³/4.2 = 1423.8 Нм

Проверка

Т₁ = Т₄  / (h_общ∙i_общ) = 1423.8 / (0.823 ∙ 36.38) = 47.55  Нм.

С погрешностью меньшей процента (что допустимо) проверка подтвердила правильность расчета крутящих моментов на валах.

2. ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ

По таблице 3 [2]  принимаем число зубьев малой звездочки .

Таблица 2

Вычисляем число зубьев большой звездочки

z₂ = z₁×i,  где i = 2.5

z₂  = 27×2.5 = 67

Здесь i – передаточное число цепной передачи.

Вычисляют фактическое передаточное число и и его отклонение Dи от заданного и:

,

u= 67 / 27 = 2.48;   

Δu = (2.5 - 2.48) / 2.5 ×100% = 0.8%

Фактическое передаточное число  проходит по условию

По таблице 3 интерполированием находим допускаемое давление в шарнирах цепи, Н/мм², которое зависит от угловой скорости меньшей звездочки и ожидаемого шага цепи. В качестве ожидаемого шага принимаем p  = 19.05 - 25.4, мм. Из таблицы 5 выбираем [р_ц] = 15.65 МПа, которое соответствует меньшему табличному значению для заданной  с^-1.

Таблица 3

Рассчитывают главный параметр цепи – ее шаг р, мм:

где  Т₁ – вращающий момент на ведущей звездочке,  в данном случаи равный