Кінематичний розрахунок привода

ЗМІСТ. 

        ВСТУП:

1. Основна частина.
1. Кінематичний розрахунок приводу.
2. Розрахункова частина.

       2.1 Розрахунок пасової  передачі

      2.2. Розрахунок ланцюгової  передачі.

      2.3. Проектировочний  розрахунок вала.

       2.4. Конструювання  шківів пасової передачі.

      2.5. Перевірочний  розрахунок вала.

      2.6.  Вибір підшипників  качіння.

      2.7.  Вибір шпонок  і її перевірочний  розрахунок.

      2.8.  Змащування  підшипників і  вибір уплотнювачів.

      2.9.  Економічні  розрахунки.

3.    Графічна частина проекту.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

             „ВСТУП” 

      Сільське  господарство завжди ставило перед  собою завдання по збільшенню виробництва  продукції, підвищення її якості до світових стандартів, досягнення максимальної продуктивності праці, та поповнення кількості спеціалістів за рахунок студентів з Вузів та технікумів.

      У нас час с/г знаходиться на етапі перетворень та перебудов, мається на увазі не тільки зміни  структури об’єднань та взаємостосунки, а і структури виробництва в теперішніх умовах сучасної риночної економіки. На сам перед зросла роль якості та кількості, яких можна досягти методом впровадження новітніх технологій, спеціалізованих структур та використання нової техніки. Для підвищення продуктивності праці яка веде збільшення врожаю і стабілізації стану справ на селі, треба вводити нову загальну механізацію, яка збільшує потребу в ПММ, тобто зменшує фінансові витрати.

      Введення  в дії нових досягнень застосування нової техніки її вдосконалення, а також завчасний ремонт та технічне обслуговування, потребує від робітників підвищення кваліфікації, вміння працювати, проводити технічне обслуговування, ремонтувати, а також мати навички проектування та конструювання як окремих механізмів, деталей так і машини загалом. Тому тема курсового проектування „Конструювання і проектування приводу с/г машини” є актуальною. Ця робота надає студентам інженерних навичок проектування, конструювання, а також закладає в них навички самостійної роботи, надає можливість на практиці застосувати теоретичне знання для розрахунків та креслень. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ОРГАНІЗАЦІЙНО – ЕКОНОМІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ГОСПОДАРСТВА 
 

      Приватне  господарство „Колос” Старобільського  району має напрям вирощування с/г  продукції, частина якої іде на реалізацію, частина на харчування худоби. господарство також має напрям вирощування  крупної рогатої худоби, має свиноферму, пташник. У господарстві за 2003 рік зібрали 25ц/га соняшника, 25,6 ц/га кукурудзи, 12 ц/га гречихи, та засіяли 2000 га озимої пшениці. на поточний рік планується збільшити врожай на 20% за рахунок придбання нової техніки та будівлі об’єктів для ТО і діагностування

та технічного обслуговування машин і оснащення. Планується організувати навчання спеціалістів та їх атестацію, поповнити  кадри  висококваліфікованими спеціалістами. Намічено  підняти поголів’я  худоби в 3 рази. В цілому підняти економічну ефективність господарства.

      Нова  сучасна техніка допомагає досягти  кращих показників при менших затратах.

        Придбання нової сучасної техніки  окупає витрати за 5 років, при  умові заключення господарством  договору про гарантійне обслуговування. техніка обслуговується на базі господарства техніками – механіками. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Основна частина.   

1.1 Кінематичний розрахунок  привода.

Провести кінематичний розрахунок привода.

      Вихідні данні: потужність на робочому валу привода Р₃=2,8 кВт, частота обертів N3=100 об.\ хв. Необхідно підібрати асинхронний електродвигун трьохфазного струму, визначити передаточне відношення всього привода і особисті передаточні числа, кожної передачі. 

Кінематична схема привода:

Розрахунок. 
 

1. Визначаємо ККД всього привода.                                                       Ф 3.2 

Приймаємо:  

  =0,96 ККД ланцюгової передачі.

    _р  =0,95-ККД пасової передачі. 

    _n  =0,992-ККД підшипників (опор)

        =0,95*0,96*0,992²=0,8974 

2. Потрібна потужність електродвигуна.                                               Ф 3.1 

Р₁ = P₃/ ККД = 3,12 КВТ 
 

3. Вибираємо двигун з тією асинхронною частотою обертів, при яких передаточне відношення U 15. 

Електродвигуни  асинхронні серія 4А, закриті ГОСТ 19523-81.           П₁.           

Приймаємо асинхронний двигун трьофазного  струму типа розміру у якого: 112 МL6

Р₁=4,0кВт

n₁=1000 об/хв.   

S%=5,1%

2,0

Номінальна частота  обертів вала електродвигуна                    Ф 3.3 

n_1ном.=n(1-S) = 1000(1-0,051) = 949 об/хв 

4. Загальне передаточне число привода.                                  Ф 3.4

U = = 3,73

Приймаємо передаточне число пасової передачі: 

U_р= 2, тоді передаточне число ланцюгової передачі 

U_ц= = 1,665 

5. Потужність на валах привода. 

Р₁ = 4,0кВт

Р₂ = Р₁* * = 3,6кВт

Р₃ = 2,8кВт  

6. Частота обертів і кутові швидкості валів привода 

n₁ = 949 об/хв.

n₂ = = 474,5 об/хв.

n₃ = = 1300 об/хв. 

W₁ = =  31,53(рад/с)

W₂ =  =15,7 (рад/с)

W₃ = = 9,49(рад/с)

Відхилення заданої  частоти обертів робочого вала, привода  від розрахункової 

= * 100% <3 % 
 

7. Обертаючі моменти на валах привода.               Ф 3.5. 

Т₁ = =  4,0 * 10³/31,53 н.м

Т₂ =   = 3,64* 10³/ 15,76   н.м.

Т₃ = = 29 н.м. 
 
 
 
 
 
 

2. Розрахункова частина. 

2.1 Розрахунок пасової передачі. 

      Розрахувати поліклинопасову передачу від електродвигуна до проміжного вала привода. Потужність на валу малого шківа Р₁ = 4,0кВт, кутова швидкість W₁ = 31,53об/хв., передаточне число пасової передачі       U_р = 2. Навантаження близьке до постійного. 

Розрахунок. 

      Для передачі у якої Р₁ = 4,0кВт; W₁ = 31,53об/хв.; U_р = 2. Приймаємо: - поліклиновий пас перерізу „Л” 

1. Висота паса h=8,6 мм       П.2.

2. Розрахунковий діаметр меншого шківа d₁=100 мм.   П.3.

3. Швидкість паса V=40 м/с       П.4. 

                                                                  Ф.4.9. 

4. Розрахунковий діаметр більшого шківа d₂=d₁(1-Е)*U_p=100(1-  0,01)*2=192мм.         Ф .4.3. 

Приймаємо у відповідності зі стандартними значеннями ГОСТ 17387-73: d₂=200мм.

5.     Фактичне передаточне число U_p= 2,2

6. Орієнтировачні міжосьові відстані: a_min>/0,55(d₁+d₂)+h=0,55 (100+200)+8,6=173,6мм.      a_max=d₁+d₂=100+200=300мм.   Ф.4.4.

7.Розрахункова довжина паса L=2a+ (d₁+d₂)+ = 2*300+ *(100+200)+ = 1800 Н.м.                       Ф.4.4

8. Фактична між осьова відстань а= [ - *(d₁+d₂) + ]= 2*1800-3,14*300+ =342,98 (мм)

Приймаємо 350 (мм). 
 
 
 
 
 
 

9.    Частота пробігів паса для довговічності ,повинна бути: 

 30 сек.^-1        Ф 4.10

 30 сек.^-1 

Довговічність паса забезпечена.  
 

10.     Кут охоплювання пасом меншого шківа: 

                                                       Ф 4.8   

d₁= 180 – 57 * 100/350 = 0, 28                                                  

11.   Допустима приведена потужність яка передається одним пасом при базовій довжині паса:L=1100мм.  [P₀]=11,2 кВт   П.6. 

12. Поправочні  коефіцієнти

коефіцієнтність кута обхвату. 

= 0,97 

= коефіцієнт, який враховує вплив  на довговічність паса 
 

= 0,95 

- коефіцієнт динамічного навантаження  та режиму роботи 

= 1 при спокійному навантаженні. 

-  коефіцієнт, враховуючий число  пасів.

= 0,85 при  Z > 7

13.     Допустима потужність                                                     Ф 4.11.

      = 11,2 * 0,97 *  1 *0,92* 0,85 = 8,49 к.Вт.  
 
 
 
 

14.    Число пасів:        Ф 4.12. 

= .     Приймаємо [Z]= 4

[Z]= 4...20 для пасів перерізу 

15. Сила попереднього натягу паса:       Ф 4.13. 

16.  Сила яка діє на вали:F_вр = 2F₀*sin/2 = 796 Н.    Ф.4.14.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.2 Розрахунок ланцюгової  передачі. 

      Розрахувати ланцюгову передачу від проміжного вала робочої машини привода. Потужність на ведучої зірочці Р₂ = 3,6кВт, кутова швидкість W₂=15,7 рад/с., обертаючий момент Т₂ = 230 н.м., передаточне число ланцюгової передачі U_ц = 1,21. навантаження близьке до постійного, кут

нахилу  центрів зірочок до горизонту  = 0. Натяг ланцюга регулюється переміщенням проміжного вала. Змащення періодичне. Робота однозмінна. 
 

РОЗРАХУНОК: 

1). Вибір типа ланцюга.

      Враховуючи  невелику потужність, яка передається  передачею при середній кутовій  швидкості малої зірочки приймаємо  однорядний приводний роликовий  ланцюг. 

2). Число зубців малої зірочки.       Ф 5.1.

Z₂ =  29 – 2*U_ц = 29 – 2*1,66 = 25.68 

Приймаємо Z₁ = 26 
 

3).  Число зубців більшої зірочки.       Ф 5.2. 

Z₂ = Z₁ *U_ц = 26*1,66= 41,1 6 

Приймаємо Z₂ = 42 

4).  Коефіцієнт експлуатації                       Ф 5.14.   

К_е = К_д *К_з*К *К_рег*К_р 

К_д - коефіцієнт динамічності навантаження.

К_д = 1 – при рівномірному навантаженні. 

К_з - коефіцієнт способу змащування.

К_з = 1 – при періодичному змащуванні. 

К - коефіцієнт нахилу лінії центрів зірочок до горизонту.

К = 1 – при куті <60^о. 
 

К_рег -  коефіцієнт способу регулювання на тяжіння ланцюга.

К_рег = 1 – при регулюванні передвижними опорами. 

К_р = 1,25 – при однозмінній роботі. 
 
 

К_е = 1*1 *1*1*1,25 = 1,5 

5). Крок ланцюга.       Ф.5.13. 

де V – число рядів ланцюга, V =1. 

Т₂ – обертаючий момент Н_m 

[P_ц] – допустимий тиск в шарнірах ланцюга, [P_ц] = 21Па. 

(мм) 

Р = 31,75(мм) – приймаємо ланцюг приводні роликові однорядні нормальної серії. (ГОСТ 13568-75) 
 

У якого:d_p -19,5 мм-діаметр ролика; В_b-19,5мм-ширина внутрішнього звина; F_p -88,5кН- руйнуюче навантаження; g-3,8- маса 1м ланцюга (кг\м) 

6.   Швидкість ланцюга        Ф 5.7. 

     V=P₁ * Zl * Wp /2 П * 1000 =  31,75 * 26 * 15,7 / 6,28 *1000 = 20 м/с     

7.   Колова сила, яка передається ланцюгом     Ф 5.8 

F_t= P₁/ V = 2T₂ / d₁ = 2 * 230 / 100 * 10^-3 = 460    
 
 
 

8.    Розрахунковий тиск шарніра вибраного ланцюга:  Ф.5.15. 

Р_ц=Ft * Ke / Lp * B = 15 MПа

Р_ц = 15> [Р_ц] = 21 MПа  
 

Ізносостійкість ланцюга забезпечена. 

9.   Міжосьова відстань: а=30; а=30 * 31,7 = 951 мм     Ф 5.3.  

10.  Довжина ланцюга в кроках:       Ф 5.5. 

L_p=

L_р =700: 31,75 + 26 + 41 : 2 + (41 – 26 : 6,28 )² = 18,8

Приймаемо Lp = 118 

11.  Міжосьова відстань.       Ф 5.6. 

а= = 951 : 4 *

* (118 ( 26 +41 : 2 ) + √ (118 – ( 26 + 41 : 2 )² – 8 ( 41 – 26 : 618 ) = 1210 мм

Приймаємо = 600 мм 

12). Попередній натяг ланцюга від провисання відомої вісі. Ф 5.10. 

F_о = К_F*g*a*d

К_F - коефіцієнт провисання

К_F = 6 

F_о = 1 * 3,8 * 951 * 9,81 = 137,Н; 

13). Сила, яка діє на вали від зірочок.     Ф 5.12. 

F_вц = К_В* F_t*2* F_о 

К_В =7;    
 
 

F_вц = 1 * 460 + 2 * 137 = 734 Н

14). Натяг ланцюга від центрових сил.     Ф 5.11. 

 F_V = g*v²;       F_V = 3,8 * 20² = 1200 Н 

15). Перевірка ланцюга на міцність;       Ф 5.16. 

> [S]        [S] =15 

S =Fp :Ft * Ka + F₀ + Fv > [S]   = 53,2      

S – дійсний коефіцієнт запасу міцності ланцюга.

[S] – нормативний коефіцієнт запасу міцності. 

S = 53,2>[S] -[S]=15. Міцність забезпечена. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.3.   Проектировочний  розрахунок вала. 

      Провести  проектний розрахунок  проміжного валу привода с/г машини. TK – 40 Обертаючий момент на валу Т₂ = 230 Н.м., кутова швидкість W₂ = 15,7рад/с. Матеріал вала – Ст.5. 

                                  РОЗРАХУНОК: 

      Зубчаті колеса, шківи, зірочки та інші обертаючи  деталі машин встановлюють на валах. вали призначаються для підтримання  закріплених на них деталей і  для передачі обертаючого моменту.

        Проектировочний розрахунок валів  проводиться умовно тільки на  кручення, для орієнтировачного  визначення діаметрів, вихідного  кінця вала, або під колесом,  шківом або зірочкою. Інші діаметри  вала призначають при розборкі  його конструкції з врахуванням технології виготовлення і зборці.

        Діаметр розрахункового перерізу  вала.

Мк  - крутячий момент, який виникає в розрахунковому валу і дорівнює обертаючому моменту. 

Мк = Т₂ 

[ ]-допустиме напруження на кручення.

     d         Ф.6.1. 

1.Діаметр вихідного кінця вала (під підшипник). Для валів із сталі Ст.5 приймаємо:[  ]=30 Н\мм².

d_вп= √ 230 * 10³ : 0,2 * 25 *10⁶

Приймаємо d_вп =37мм.

2. Діаметр вала під шків =d_вш  

3. Попередня конструкція проміжного вала.

         Кінцеву форму і розміри вала  визначають після вибору підшипників  коли виявляються необхідні розміри  цапф. Орієнтировочно вибираємо радіальні однорядні шарикові підшипники легкої серії № 205, так як напори діють тільки радіальне навантаження. 
 

Конструктивно приймаємо: 

d_вn = 22 мм

d_вn = 24 мм 

Рекомендації  по конструюванню валів. 

      Вали  слід конструювати по можливості гладкими, з мінімальним числом уступів. Торці  валів і їх уступи виконують з  фасками для зручності насадки  деталей і  догляданням норм охорони  праці.

   Для збільшення згинальної жорсткості  валів рекомендується розташувати деталі, які насаджуються ближче до опор. При розробці конструкції  вала треба мати на увазі, що різка зміна їх перерізів викликає концентрацію напружень, зменшуючи опір втомленості.    
 
 
 
 
 

2.4. Конструювання шківів пасової передачі. 

Сконструювати шків пасової передачі, пасом нормального  перерізу „Л”. Кількість пасів Z = 4  ; dвш =30 розрахунків , діаметр шківаd₂ =200.        

                                      РОЗРАХУНОК. 
 

1.  Приймаємо розміри шківа для паса перерізу „Л”   П.8

  t=2,4мм   ;   p =4,8 мм ;   f=5,5 мм;      h=4,85 мм     d₁ =40 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Ширина шківа.        Ф 7.1.2.

    В= (Z-1)*p+2f = (2-1)*31,75 +2*5,5 = 34,9мм.

3. Число спиць i =4.                

 Спиці  еліптичного перерізу у якого співвідношення вісей.                                                

Розміри вісей еліпса в перерізі і спиць  біля ступиці :       Ф 7.1.3.

Допустиме напруження згину для матеріалу  шківа. 
 

4. =30н\м для чавуна.       Ф 7.1.5. 

    F_t - колова сила на шківі .