Кинематический и силовой расчет привода

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение…………………………………………………………………………3

Задание…………………………………………………………………………..4

1. Кинематический и силовой расчет привода………………………….…...5

2.   Подбор и проверка  элементов соединительной муфты……………….….37

 

3.   Расчет червячной передачи…………………………………………….…15

4.   Расчет цепной передачи…………………………………………….…15

5.  Первая эскизная компоновка……………………………………………....19

6.  Расчет валов…………………………………………………………………21

        6.1.  Проектировочный  расчет………………………………………….21

7.  Расчет подшипников………………………………………………………..28

    8.  Конструктивные размеры  корпуса редуктора…………………………….33

    9.  Проверочный расчет  шпонок………………………………………………34

   10. Выбор смазки для колес и подшипников качения…………………….…40

   Список литературы……………………………………………………………..42

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                  ВВЕДЕНИЕ

  Развитие современной науки и  техники неразрывно связано с  созданием новых машин, повышающих  производительность и облегчающих  труд людей. Создание таких машин требует глубокого изучения кинематических, силовых и динамических параметров предлагаемых конструкций. Кинематические параметры определяют , как правило, работоспособность машины, соответствие движения его органов выполняемой операции.  Кроме того, кинематический анализ необходим для вычисления сил инерции, без учета которых нельзя обеспечить прочность и долговечность быстроходных машин. Силовой анализ является основой прочностного расчета, который во многом определяет размеры и конструкцию звеньев. Динамический анализ необходим для подбора двигателя к технологическому механизму и ограничения неравномерности хода машины. Анализ механизма производиться по рассматриваемой кинематической схеме до создания конструкций машины и служит основой этой конструкции.

  Конструкция каждой машины требует  технико - экономического обоснования её целесообразность. Это обоснование должно строится на данных технико - экономического анализа производственных и эксплутационнх качеств машины. Как объект производства машина должна быть простой и дешёвой, требовать минимальных затрат  труда на её производство, отличаться возможно меньшей материалоёмкостью. Как объект эксплуатации она должна обладать заданными характеристиками, т.е. должна обеспечивать выполнение заданной операции, быть удобной в эксплуатации и ремонте, требовать минимума обслуживающего персонала. Главным критерием совершенства машины служит её экономичность.

  Общие технико - экономические требования, предъявляемые к новой машине:

  экономическая целесообразность- машина должна давать экономию общественно - необходимого труда при выполнении той или иной технологической операции, для которой она предназначена;

  качество работы исполнительных органов машины - должно соответствовать техническим условиям на выпускаемое изделие;

  производительность -  должна удовлетворять поставленной задаче, интенсификации технологического процесса.  Практика показывает, что наиболее производительным является непрерывный процесс с дроблением операций;

  надёжность - это свойство приобретает особое значение при интенсификации процессов и при переходе от ручного управления к автоматическому;

  долговечность - может быть обеспечена при выборе такой схемы, где давления в кинематических парах минимальны, а выбранные материалы обеспечивают наименьший износ сочленений.

  На основе анализа, касающегося  соответствия машины этим требованиям, можно вынести заключение о  её экономичности. Но для оценки  машины по выше перечисленным пунктам, в первую очередь, ещё до создания конструкций машины, необходим общий анализ предложенной схемы механизма, который и составляет содержание курсового проекта по теории механизмов машин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание №65 (вариант 3)

Разработать привод  ленточного конвейера по заданной схеме и графику нагрузки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 – Схема привода Рисунок 2 – График нагрузки

1 –  Электродвигатель; 

2 –  Клиноременная передача;

3 –  Редуктор;   4 – муфта;

5 –  Барабан ленточного конвеера.

Условия работы: температура окружающей среды   +10˚…+25˚, влажность  до 60%.

Сопротивление движению ленты  W=1,8 кН;

Скорость ленты  Vл=1,0 м/с;

Диаметр барабана Dδ=0,5 м;

Угол наклона линии центров ременной передачи  β=10˚;

Ресурс работы  Lh=2000 час;

Коэффициент перегрузки =1,6;

Коэффициенты нагрузки  =1,  =0,5 , =0,2;

Коэффициенты продолжительности нагрузки  γ1=0,4 , γ2=0,4 , γ3=0,2

 

1. Кинематический и силовой расчет  привода (рисунок двигателя и его размеры)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3 - Двигатель

Задача сводится:

а) к определению требуемой мощности электродвигателя;

б) к выбору электродвигателя по требуемой мощности;

в) к расчету общего передаточного отношения и распределению его по ступеням приводного устройства;

г) к кинематическому и силовому расчету привода.

 

1.  Мощность по валу электродвигателя определяется требуемой мощностью на валу рабочей машины и общем КПД привода.  Общий КПД двигателя – это произведение КПД всех передач и подшипников, составляющих цепь.

η=ηпк*ηпер*ηпк*ηчер*ηпк*ηм;

 

где   ηпк – КПД подшипника качения;

ηпер – КПД передачи;

ηчп - КПД червячной передачи;

ηм – КПД муфты;

 

η= 0,99×1×0,85×0,96×0,99×1=0,792

 

Рдв вычисляется по формуле:

 

Рдв =

;

где, W - сопротивление движению, Vл – скорость ленты.

 

Pдвиг = (1,8 1,0)/0,792=2,27кВт

 

Мощности на валах (1,2,3) редуктора:

 

Р1 = Рдвиг*ᶯпк*ᶯпер=2,270,991=2,24

Р2 = Р1ᶯпкᶯчп=2,24*0,99*0,85=1,88

Р3 = Р2*ᶯпк*ᶯм = 1,88*0,99*0,96=1,78

 

Расчитываем nв – выходную частоту, частоту вращения барабана:

 

nв =

 

2. Электродвигатель выбираем из соответствующей таблицы справочника по потребленной мощности и ориентировочным оборотам ротора.

Если  nв<100 об/мин-1, то nc = 1500 об/мин-1

Условия для выбора электродвигателя по мощности: Pдвиг Pдв.норм, Pдвиг=2,27кВт

Если это условие не выполняется, то допускаемая перегрузка не более 5%, т.е. если Pдвиг > Pдв.норм, то

Рдв.норм = 1,8кВт

Синхронная частота вращения 1500 об/мин-1  

Электродвигатель 4А80В4

S=4,4%  nном = (1-S)* nc, nном = (1-0,051)*1500=1423мин

 

1.3 Определение общего фактического передаточного отношения привода и разбивка его по ступеням.

iобщ = nном/nв

iобщ =

=3,21 7мин-1

  Поскольку, при одинаковых условиях нагрузочная способность зубчатых и червячных передач значительно выше ременных и цепных, к тому же они компактнее, то основную часть передаточного отношения следует осуществлять посредством червячных передач.

Передаточные отношения червячной передачи выбирают из ряда:

iчп: 8  10  12,5  16  20  25  31,5  40  50  63  80

Если ременная или цепная передача применяется с червячной, то их передаточное отношение  iпер= 2…3

iчп =8 (передаточное отношение червячной передачи выбрали из ряда) 

4. Кинематический и силовой расчет привода:

 

Частоты вращения валов: nном = n двиг => nдвиг = 1423

 

n1=

;            n2= ;       n2=n3[мин-1]

n1=

[мин-1]

                                  n2= [мин-1]

 

n3 = n2 =67,122 [мин-1]

Угловые скорости:

ωдв = πn двиг /30

ω 1= ωдвиг; 

ω2= π*n2/30; 

ω3= π*n3/30

 

ωдв=148,94с-1;   ω1=148,94с-1;    ω2= 18,617 с-1    ω3=7,025 с-1

 

[рад/с]

;

 

Мощность на валах вычислялась ранее.

Моменты на валах:

(Н*м)

 

(Н*м)

(Н*м)- момент на выходе

 

(Н*м)

Таблица 1 – Результаты расчетов

 

Номер вала	Мощность Р,кВт	Частота n, мин-1	Угловые скорости , с-1	Момент Т, Н*м	Передаточное отношение,
двигателя	2,27	1423	148,94	15,24	37,24
1	2,24	14,23	148,94	15,03	1
2	1,88	177,875	14,894	126,22	8
3	1,78	67,122	7,025	253,38	2,65

 

Выбираем двигатель с типоразмером 4А80В4. Число полюсов: 2;4;6;8. Габаритные размеры: L1=320 мм; L2=375 мм; Н=218 мм; D=186 мм. Установочные и присоединительные  размеры: d1=22 мм; d2=22 мм; l1=50 мм; l2=50мм; l3=100 мм; b=125 мм; d=10 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Подбор и проверка элементов соединительной муфты (рисунок муфты).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основными параметрами для выбора муфты служат номинальные диаметры соединяемых валов, расчетный вращающий момент Тр, условия эксплуатации. ГОСТ 2144 - 76.

2.1 Расчет муфты состоит из проверочного расчета упругих элементов

Основными параметрами для выбора муфты служат номинальные диаметры соединяемых валов, расчетный вращающий момент Тр, условия эксплуатации.

  - коэффициент перегрузки (из исходных данных)

 

Расчет муфты состоит из проверочного расчета упругих элементов на смятие:

 и проверочного расчета пальцев на изгиб ,