Кинематический расчет привода. Выбор электродвигателя. Схема для кинематического расчета. Определение общего передаточного числа привода и разбивка его по ступеням

цилиндрическое колесо на тихоходном валу d_к = 86 мм; l_ст = 70 мм; Т4 = 1418,43 Н×м;

4. На выходном конце тихоходного вала dвала = 70 мм; l_п.муф = 82 мм; Т4 = 1418,43 Нм;

Условия расчета

Шпонки подбираются по диаметру вала и длине ступицы по таблице К42 и проверяются по условию прочности на смятие.

8.1 Подбор шпонок

Открытая передача со стороны редуктора

Геометрические параметры шпонки:

ширина шпонки

высота шпонки

глубина паза вала

глубина паза ступицы

длина шпонки

Проверяем прочность шпонки на смятие по условию:

                                                                                                        (8.1)

где  - напряжение шпонки при смятии,

 - допускаемое напряжение на смятие,

                                                                                         (8.2)

где  - рабочая длина шпонки.

Так как  , то подобранная шпонка подходит по условию прочности на смятие.

Под цилиндрическое колесо на промежуточном валу

Геометрические параметры шпонки:

ширина шпонки

высота шпонки

глубина паза вала

глубина паза ступицы

длина шпонки

Определяем напряжение на смятие, (см. формулу (9.2)):

Так как  , то подобранная шпонка подходит по условию прочности на смятие.

Под цилиндрическое колесо на тихоходном валу

Геометрические параметры шпонки:

ширина шпонки

высота шпонки

глубина паза вала

глубина паза ступицы

длина шпонки

Определяем напряжение на смятие, (см. формулу (9.2)):

Так как  , то подобранная шпонка подходит по условию прочности на смятие.

На выходном конце тихоходного вала

Геометрические параметры шпонки:

ширина шпонки

высота шпонки

глубина паза вала

глубина паза ступицы

длина шпонки

Определяем напряжение на смятие, (см. формулу (9.2)):

Так как  , то подобранная шпонка подходит по условию прочности на смятие.

9. РАСЧЕТ ОТКРЫТОЙ КЛИНОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ

Цель расчета: подобрать необходимый материал для конической передачи и определить конструктивные размеры колеса и шестерни.

Схема для расчета

Рис. 9.1 Схема клиноременной передачи.

Данные для расчета

передаточное число ;

частота вращения ;

номинальная мощность двигателя .

Условия расчета

Расчет ременных передач проводится с целью определения геометрических параметров и проверкой ремней на прочность.

9.1 Проектный расчет

Выбираем сечение ремня по номограмме из рисунка 5.2 [1] в зависимости от мощности  и частоты вращения двигателя (см. табл. 1.1).

Принимаем клиновый ремень нормального сечения Б.

Определяем минимально допустимый диаметр ведущего шкива d1min по таблице 5.4 [1] в зависимости от Tдв (см. табл. 1.1) и выбранного сечения.

Принимаем d1min = 125мм.

В целях повышения срока службы ремней применять ведущий шкив с диаметром d1 на 1…2 порядка выше d1min (см. табл. К40 [1]).

Принимаем d1 = 250мм.

Определяем диаметр ведомого шкива

                                                                                           (9.1)

где U – передаточное число ременной передачи (см. п. 1.1), U = 1.8;

ε – коэффициент скольжения, ε = 0.01…0.02.

Принимаем ε  =0.01.

Округляем значение d2 по таблице К40 [1].

Принимаем d2 = 450мм.

Определяем фактическое передаточное число Uф  и проверяем его отклонение ΔU:

                                                                                             (9.2)

                                                                              (9.3)

Определить ориентировочное межосевое расстояние

                                                                                 (9.4)

где h(H) – высота сечения клинового ремня (см. табл. К31 [1]).

Принимаем по ГОСТ 1284-80 h(H) = 8мм.

Определяем расчетную длину ремня

                                                                       (9.5)

Значение l округляем до стандартного по таблице К31 [1].

Принимаем l = 2000мм.

Уточняем значение межосевого расстояния по стандартной длине

                                         (9.6)

При монтаже передачи необходимо обеспечить возможность уменьшения a на  для того, чтобы облегчить надевание ремня на шкив.

Для увеличения натяжения ремней необходимо предусмотреть возможность увеличения a на .

Определяем угол обхвата ремнем ведущего шкива

                                                                                  (9.7)

Определяем скорость ремня

                                                                                                 (9.8)

где d1 – диаметр ведущего шкива;

n1 – частота вращения (см. табл. 1.1)

[] – допускаемая скорость, для клиноременных ремней .

Определяем частоту пробегов ремня

                                                                                                 (9.9)

где  - допускаемая частота пробегов.

Соблюдение  гарантирует срок службы 1000…5000ч.

Определяем допускаемую мощность

                                                                                    (9.10)

где  - допускаемая приведенная мощность, выбирается    интерполированием из таблицы 5.5 [1];

С – поправочные коэффициенты (см. табл. 5.2 [1]).

Принимаем  = 3,20кВт,  = 1, = 0,92, = 0,82, = 0,95.

Определяем количество клиновых ремней

                                                                                                   (9.11)

где  - номинальная мощность двигателя (см. табл. 1.1);

        - допускаемая мощность.

Определяем силу предварительного натяжения

                                                                                          (9.12)

где Сp – поправочный коэффициент.

Принимаем Сp = 1.

Определяем окружную силу

                                                                                           (9.13)

Определяем силы натяжения ведущей F1  и ведомой F2 ветвей одного клинового ремня

                                                                      (9.14)

                                                                        (9.15)

Определяем силу давления ремней на вал

                                                                                        (9.16)

9.2 Проверочный расчет

Проверить прочность одного клинового ремня по максимальным напряжениям в сечении ведущей ветви.

                                                                            (9.17)

где  - напряжение растяжения

                                                                                           (9.18)

где  А – площадь сечения

Принимаем А = 81 мм² из таблицы К31 [1].

 - напряжение изгиба

                                                                                               (9.19)

где Еи = 80…100мм² - модуль продольной упругости при изгибе для прорезиненных ремней;

h – высота сечения клинового ремня (см. табл. К31 [1]).

Принимаем Еи = 90мм², h = 4 Н/мм².

 - напряжения от центробежных сил.

где  - плотность материала ремня, для клиновых ремней .

Принимаем .

 - допускаемое напряжение растяжения, .

Полученные результаты сносим в таблицу 9.1.

Таблица 9.1 – Параметры клиноременной передачи.

Параметр	Значение		Параметр	Значение
Тип ремня	клиновой		Частота пробегов ремня	9,5
Сечение ремня	Б		Диаметр ведущего шкива	250
Кол-во ремней (число звеньев)	3		Диаметр ведомого шкива	450
Межосевое расстояние	400		Максимальное напряжение	5,8
Длина ремня	2000		Предварительное напряжение ремня	124
Угол обхвата малого шкива	152		Сила давления ремня на вал	724

 

10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАКЦИЙ ОПОР

Схема для расчета

Рисунок 10.1 – Схема сил зацепления колес редуктора.

Данные для расчета

10.1 Определение реакций опор для промежуточного вала

Строим расчётную схему сил нагружения для промежуточного вала.

Рисунок 10.2 - Расчетная схема сил нагружения для промежуточного вала.

Строим схему сил в вертикальной плоскости.

Рисунок 10.3 - Схема приложения сил  в вертикальной плоскости.

Определяем реакции опор

Проверка:

Строим схему сил в горизонтальной плоскости.

Рисунок 10.4 - Схема приложения сил в горизонтальной плоскости.

Определяем реакции опор

 

Проверка:

Определяем суммарные радиальные реакции

10.2 Определение реакций опор для ведомого вала

Строим расчётную схему сил нагружения для тихоходного вала.

Рисунок 10.5 - Расчетная схема сил нагружения для тихоходного вала.

Определяем консольную силу от муфты

где Т3 – вращающий момент на тихоходном валу (см. табл. 1.1).

Строим схему сил в вертикальной плоскости.

Рисунок 10.6 - Схема приложения сил  в вертикальной плоскости.

Определяем реакции опор

Строим схему сил в горизонтальной плоскости.

Рисунок 10.7 - Схема приложения сил в горизонтальной плоскости.

Определяем реакции опор

Проверка:

Определяем суммарные радиальные реакции

11. УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ ВЕДУЩЕГО ВАЛА

Цель расчета: определить коэффициенты запаса прочности ведущего вала в опасных сечениях.

Данные для расчета

           

Условия расчета

Примем, что нормальное напряжение от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные напряжения от кручения - по пульсирующему. Прочность будет соблюдена при

Определение реакций, построение эпюр крутящих и изгибающихмоментов на быстроходном валу.

11.1 Определение реакций опор

Строим расчётную схему сил нагружения для быстроходного вала.

Рисунок 11.1 - Расчетная схема сил нагружения для быстроходного вала.

Строим схему сил в вертикальной плоскости.

Рисунок 11.2 - Схема приложения сил  в вертикальной плоскости

Определяем реакции в опорах, Н:

Проверка:

Строим схему сил в горизонтальной плоскости.

Рисунок 11.3 - Схема приложения сил  в горизонтальной плоскости

Определяем реакции в опорах, Н:

11.2 Определение изгибающих моментов

Строим эпюры моментов в вертикальной плоскости

Рисунок 11.4 - Эпюра моментов в вертикальной плоскости

Строим эпюры моментов в горизонтальной плоскости

Рисунок 11.5 - Эпюра моментов в горизонтальной плоскости

11.3 Определение крутящих моментов

Строим эпюру крутящих моментов

Рисунок 11.6 - Эпюра крутящих моментов

Определяем суммарные радиальные реакции

Суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях

По эпюрам определяем два опасных сечения:

1.  Галтель возле шестерни ();

2.  Под подшипником опоры ()

11.4 Определение коэффициента запаса прочности  для первого опасного сечения

                                                                                      (10.1)

где   - коэффициент запаса прочности;

 - допускаемый коэффициент запаса прочности, принимаем 1,3…2,1;

 и -коэффициент запаса по нормальным и касательным напряжениям.

                                                                                                  (10.2)

                                                                                                  (10.3)

где   и  - пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении;

и  - напряжения в опасном сечении.

                                                                                                  (10.4)

                                                                                                (10.5)

где   и  - осевой и полярный момент сопротивления сечения вала