Энерго-кинематический расчёт. Кинематическая схема привода. Разбивка общего передаточного отношения по ступеням

Оглавление

Введение
1. Энерго-кинематический расчёт
1.1. Кинематическая схема привода
1.2. Выбор электродвигателя
1.3. Разбивка общего передаточного отношения по ступеням
1.4. Расчёт зубчатых передач
1.4.1. Исходные параметры для расчёта зубчатых передач
1.4.2. Результаты расчётов при помощи ЭВМ
1.4.3. Анализ вариантов расчёта
1.5. Расчёт ремённой передачи
1.5.1. Исходные параметры для расчёта ремённой передачи
1.5.2. Результаты расчётов при помощи ЭВМ
2. Эскизный проект
3. Проектирование валов редуктора
3.1. Проектировочный расчёт валов
3.2. Конструирование валов редуктора
3.3. Реакции в опорах валов
3.4. Подбор подшипников качения
3.5. Уточнённый расчёт вала
4. Расчёт соединения вал-ступица
5. Тепловой расчёт редуктора
6. Выбор смазочных материалов
7. Проверочный расчёт муфты
7.1. Оценка работоспособности зубчатого зацепления
7.2. Оценка работоспособности фланцевого соединения
8. Литература
9. Приложения

Введение

Объектом, находящимся в рассмотрении в данном курсовом проекте, является силовой привод.

На основании технического задания разработан привод транспортёра. Основным узлом привода является вертикальный, зубчатый, двухступенчатый, цилиндрическо-червячный редуктор.

В процессе проектирования разработаны: пояснительная записка, чертёж общего вида силового привода, эскизный и технический проект редуктора и спецификации на привод силовой и редуктор. Силовой привод состоит из трёхфазного электрического двигателя переменного тока, клиноремённой передачи и редуктора. Электрический двигатель установлен на салазках, а весь привод силовой на сварной раме. Работа привода осуществляется следующим образом: вращение ротора электрического двигателя посредством ремённой передачи передаётся на входной вал редуктора с повышенной частотой вращения и пониженным крутящим моментом. Редуктор состоит из косозубой зубчатой (быстроходной) и червячной (тихоходной) передач. Зубчатые колёса с косым зубом установлены на входном (быстроходном) и червячном (промежуточным) валах, червячное колесо установлено на выходном (тихоходном) валу. Валы установлены на подшипниках качения, которые установлены в литом чугунном корпусе. Смазка зубчатых передач осуществляется разбрызгиванием и является картерной. Смазка подшипников качения осуществляется с помощью пластичной смазки через соответствующие маслёнки.

В данном курсовом проекте встречаются следующие критерии расчётов и виды разрушений:

-  зубчатая передача: критерий работоспособности – контактная выносливость, вид разрушения – выкрашивание рабочих поверхностей зубьев;

-  червячная передача: критерий работоспособности – контактная выносливость и изгибная прочность, вид разрушения – износ и заедание;

-  ремённая передача: критерий работоспособности – тяговая способность и долговечность, вид разрушения – усталостное разрушение, износ;

-  подшипники качения: критерий работоспособности – усталостное разрушение, вид разрушения – выкрашивание тел качения;

-  шпоночные соединения: критерий работоспособности – статическая прочность на смятие;

-  муфта (в данном случае муфта зубчатая): проверяем зубья по контактной прочности, болты во фланцевом соединении на срез;

-  проверочный расчёт промежуточного вала: усталостная прочность с учётом изгиба и кручения.

1.  Энерго-кинематический расчёт.

Кинематическая схема механизма.

 

Рис. 1

1.1.  Выбор электродвигателя.

Выбор электродвигателя основан на определении его мощности и дальнейшем определении типа двигателя по мощности и синхронной частоте вращения вала двигателя.

Для определения мощности двигателя воспользуемся формулой:

                                                    (1.1)

где Т_т – крутящий момент на тихоходном валу, Н×м;

w_т – угловая скорость вращения тихоходного вала, с^-1;

h_общ – общий КПД привода.

Крутящий момент на тихоходном валу задан в тех. задании (Т_т=830Н×м). Так как нам задана частота вращения тихоходного вала (n_т=95 мин^-1), то не трудно будет сосчитать его угловую скорость:

                                                          (1.2)

Также необходимо рассчитать КПД привода:

                                    (1.3)

где h_кп – КПД клиноремённой передачи (h_кп=0,97);

h_зп – КПД зубчатой муфты (h_зп=0,98);

h_чп – КПД червячной передачи (h_чп=0,85);

h^j_пк –КПД пар подшипников (h_пк=0,99).

Вт

Согласно рассчитанной мощности  и заданной в техническом задании синхронной частоты вращения вала выбираем электродвигатель со следующими техническими характеристиками

Технические характеристики электродвигателя

Тип	Nп, кВт	nc, об/мин	nас, об/мин
4А132М2	11,0	3000	2900

1.2.  Разбивка общего передаточного отношения по ступеням

Общее передаточное число привода определяется по следующей формуле:

                                                         

где n_эд – номинальная частота вращения ротора электродвигателя, об/мин.

Для определения передаточного числа каждой передачи привода воспользуемся формулой :

                                   

где i_{i max} – полученное, максимальное передаточное число;

i_{i min} – полученное, минимальное передаточное число;

k – коэффициент.

                            

Проверка:

1.3Частоты вращения валов, мощности и вращающие моменты

Расчеты по формулам приведенны в таблице 2.

Частоты вращения валов, мощности и вращающие моменты на звеньях привода

	i	n, об/мин	T, Нм	P, Вт
Электродвигатель	2,02	2900	424	11000
Быстроходный вал		1437	64,55	9709
	15,128
Тихоходный вал		95	830	8253

2.2.1.  Исходные данные для расчета на ЭВМ

В таблице 4 приведенны исходные данные для  проектировочного расчета на ЭВМ червячной передачи.

№	Наименование параметра	Размерность параметра	Значение параметра
			I	I I	I I I
Экран 1 (Эксплуатационные параметры)
1	Ресурс передачи t	час	2000
2	Частота вращения вала колеса n2	об/мин	95
3	Вращающий момент на червячном колесе	Н*м	830
4	Передача (реверсивная, нереверсивная)	-----------	Нереверсивная
5	Вариант режима нагружения	-----------	4
Экран 2 (Технологические и конструктивные параметры)
6	Степень точности	-----------	9
7	Твёрдость поверхности витков червяка	-----------	40-60
8	Материал венца червячного колеса	-----------	Бронза желизистая
9	Способ отливки	-----------	В кокиль
10	Передаточное число	-----------	15,13
11	Межосевое расстояние	мм	произвольное
12	Прогиб червяка допускаемый	-----------	0,077

2.2.2.  Результаты расчета

ПРОЕКТНЫЙ  РАСЧЕТ ЧЕРВЯЧНОЙ ПЕРЕДАЧИ

ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ вала колеса 95об./мин.

РЕСУРС ПЕРЕДАЧИ 2000 ч

ВРАЩАЮЩИЙ МОМЕНТ на валу колеса 830 Н*м

ПЕРЕДАЧА нереверсивная

РЕЖИМ НАГРУЖЕНИЯ типовая циклограмма нагружения N 4

КОЭФФ.ПЕРЕГР.2.00

ТВЕРДОСТЬ поверхности витков червяка 45…55 HRCэ

СТЕПЕНЬ ТОЧНОСТИ 9

МАТЕРИАЛ венца червячного колеса бронза  Бр А9Ж4, отливка в кокиль

ЧИСЛО ЗАХОДОВ червяка ЧИСЛО ЗУБЬЕВ червячного колеса ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО МОДУЛЬ ОСЕВОЙ  [мм] МЕЖОСЕВОЕ РАССТОЯНИЕ  [мм] КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ КОЭФФИЦИЕНТ СМЕЩЕНИЯ ЧЕРВЯКА КОЭФФИЦИЕНТ ДИАМЕТРА ЧЕРВЯКА ДИАМЕТР ЧЕРВЯКА  [мм]:  делительный вершин впадин ДЛИНА НАРЕЗАННОЙ ЧАСТИ ЧЕРВЯКА [мм] ДИАМЕТР КОЛЕСА [мм]: делительный вершин наибольший ШИРИНА ЗУБЧАТОГО ВЕНЦА КОЛЕСА [мм] УСЛОВНЫЙ ОБЪЕМ ВЕНЦА КОЛЕСА  [куб.см] CИЛЫ В ЗАЦЕПЛЕНИИ [Н]: окружная червяка окружная колеса радиальная ОКРУЖНАЯ СКОРОСТЬ ЧЕРВЯКА  [м/с] СКОРОСТЬ СКОЛЬЖЕНИЯ  [м/с] КОНТАКТНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ  [МПа]: при расчете на выносливость  расчетные допускаемые при расчете на прочность         расчетные допускаемые ИЗГИБНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ЗУБЬЯХ КОЛЕСА при расчете на выносливость  расчетные допускаемые при расчете на прочность        расчетные допускаемые ПРОГИБ ЧЕРВЯКА  [мм]                 расчетный допускаемый

4 61.00 15,25 6,00 210,00 0.94 0.000 9.00 54.00 66.00 39.60 133 366.00 378.00 384.00 44,22 1153 2144 4536 1651 4,1 4,5 182 188 258 400 [МПа]: 17 73 34 160 0.077 0.462

2.1.1.  Исходные данные для расчета на ЭВМ

В таблице 3 приведены исходные данные для проектировочного расчета