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.

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