Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Привод электромеханический

ФГБОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

Кафедра: «Прикладная механика»

ПРИВОД ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ

Пояснительная записка к курсовому проекту

по курсу «Детали машин и основы конструирования»

КП. ПЭМ. 03.00.00.00 ПЗ

Выполнил: ст. гр. ХМ-01

Вергунов Е.О.

Проверил:

Грачёва Л.В.

Кемерово 2013
Содержание

Задание 3

Введение 4

1 Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчёт привода 5

1.1 Требуемая мощность электродвигателя 5

1.2 Требуемая частота вращения вала электродвигателя 5

1.3 Выбор электродвигателя 5

2 Определение передаточного числа и разбивка его по ступеням. 6

3 Расчёт силовых и кинематических параметров привода. 7

3.1 Мощность на валах привода 7

3.2 Частота вращения на концах привода 7

3.3 Кинематический расчет 7

3.4 Крутящий момент на валах привода 8

4 Расчёт цилиндрической передачи 9

5 Расчёт цепной передачи 13

6 Проектировочный расчет валов 16

6.1 Проектировочный расчет быстроходного вала 16

6.2 Проектировочный расчет тихоходного вала 17

7 Выбор подшипников 18

8 Определение конструктивных размеров шестерни и колеса. 19

9 Определение размеров конструктивных элементов корпуса редуктора 20

10 Расчёт шпоночных соединений 21

10.1 Расчет шпоночных соединений быстроходного вала 21

10.2 Расчет шпоночных соединений тихоходного вала 22

11 Проверка подшипников 23

12 Определение опорных реакций 24

13 Проверочный расчет тихоходного вала. 28

13.4 Расчет вала на статическую прочность 30

13.5 Расчет вала на выносливость 31

14 Выбор смазочного материала и способа смазки 33

15 Точность изготовления деталей машин 34

16 Сборка редуктора 35

17 Выбор муфты между тихоходным валом редуктора и валом рабочей машины 36

18 Компоновка привода. Подбор элементов сварной рамы 37

Заключение 38

Список литературы 39

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

на курсовой проект по деталям машин студенту группы ХМ-01

Вергунов Е.О.

Вариант 3

Спроектировать привод электромеханический по схеме, приведённой на рисунке 1.

Мощность на валу рабочей машины Pр.м.=3,3 кВт; частота вращения приводного вала wр.м.=5,4П рад/сек, срок службы Т=30000 часов.

Рисунок 1. Кинематическая схема электромеханического привода

Представить пояснительную записку к расчетам привода и чертежа на листах формата А1: привод (чертеж общего вида): рама (сборочный чертеж): рабочие чертежи деталей.

ВВЕДЕНИЕ

Целью данной курсового проекта является проектирование электромеханического привода. Электромеханическим приводом называется устройство передающее вращающее движение от вала электродвигателя к вала рабочей машины.

Данный привод состоит из электродвигателя, вал которого через муфту соединяется с быстроходный валом редуктора, который в свою очередь соединяется с тихоходным валом редуктора при помощи зубчатой цилиндрической передачи, а тихоходный вал соединяется с валом рабочей машины при помощи цепной передачи . В ходе выполнения этой курсовой работы приобретаешь навыки в работе с учебной, справочной литературой, государственными стандартами. Тагже учимся принимать обоснованные конструктивные и технологические решения.

1 ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И

СИЛОВОЙ РАСЧЁТ ПРИВОДА

1.1 Требуемая мощность электродвигателя

Определяем требуемую мощность Ртр, кВт, по формуле 1.1 [1, с.8]

Ртр=Рр.м. / η (1.1)

где Рр. м – мощность на валу рабочей машины, кВт,

η – КПД привода

η= η1 ∙ η2 ∙…∙ ηªп. , (1.2)

ηп – КПД передачи редуктора, передачи с гибким тяговым органом,

муфты, пары подшипников качения и т.д.;

т – количество пар подшипников в приводе.

η = η1 · η2.· η4· η³3. (1.3)

η =0,98·0,97·0,99·(0,935)³=0,862

Ртр=3,3/0,862=3,8 кВт,

где η1, η2, η3., η4 – КПД ременной передачи, червячного зацепления пары подшипников, муфты.

1.2Требуемая частота вращения вала электродвигателя

Определяем требуемую частоту вращения вала электродвигателя, об/мин, по формуле (1.3) [1, с.9]

n´min= nр.м.u´min , (1.4)

n´max=nр.м·u´mах , (1.5)

где nр.м - частота вращения вала рабочей машины, об/мин;

u´тin , u´тах - минимальные и максимальные рекомендуемые

передаточные отношения привода определяем по формулам (1.4,1.5) [1, с.8]

u´min =u´1min∙u´2min , (1.6)

u´mах =u´1mах ∙u´2mах , (1.7)

где u´1 =3,15÷5 – передаточное отношение редуктора

u´2 =1,5÷4 - передаточное отношение передачи с гибким тяговым

органом.

u´min=3,5*1,5=4,72,

u´mах=5*4=20,

n´min=162*4,72=765,45,

n´max=162*20=3240.

1.3 Выбор электродвигателя

Выбираем по таблице 1.3 [1,с.11] электродвигатель с мощностью Р, кВт≥ Ртр ,частотой вращения n, об/мин ротора в пределах от n´min до n´max .

Электродвигатель с мощностью Р=4 кВт; n=1000мин-1; nас=950мин-1;

dдв=32мм; lдв=80мм – диаметр и длина выходного конца вала двигателя.

Выбираем АИР112МВ6/950 по ТУ16-525.564-84. Эскиз электродвигателя на рисунке 2.

Рисунок 2. Эскиз электродвигателя.

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНОГО ЧИСЛА ПРИВОДА И РАЗБИВКА ЕГО ПО СТУПЕНЯМ

Общее передаточное число привода определяем по формуле (1.7)[1, с.12]

uоб.=nас/nр.м. (2.1)

где n=1455-ассинхронная частота вращения двигателя, мин-1

uоб.=950/162=5,86.

Определим фактическое передаточное число привода.

uоб=u1∙u2, (2.2)

uоб=2,5*2,34=5,86

где u1=2,5- передаточное число редуктора;

u2=uоб/u1=5,86/2,5=2,34-передаточное число цепной передачи.

3. РАСЧЕТ СИЛОВЫХ И КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИВОДА.

3.1. Мощность на валах привода.

Силовой расчёт заключается в расчёте мощности, Р, кВт, и вращательного момента, Т, н·м., на валах.

Зная мощность двигателя Рдв.=4 кВт, рассчитываем мощности на валах, Р1, Р2 , Рр.м , кВт. определяем по формулам [(табл. 1.5)(1, с.13)]

Р1 = Рдв· η1 · η3, (3.1)

где Р1 – мощность на быстроходном валу.

Р1=4*0,98*0,935=3,88кВт

Р2= Р1· η2· η3 , (3.2)

где Р2 - мощность на тихоходном валу.

Р2=3,88*0,97*0,935=3,725кВт

Рр.м= Р2· η м · ηпс , (3.3)

где Рр.м.- мощность на валу рабочей машины.

Рр.м=3,725*0,95*0,99=3,448кВт.

3.2. Частота вращения на концах привода.

nдв=nac=950мин-1 =n1 (3.4)

Определяем частоту вращения на валах машины.

n2=n1/u1 , (3.5)

n2 =380/2,5=162,39 мин-1

nрм=n2/u2 , (3.6)

nрм=162,39/2,34=162,39мин-1

3.3 Кинематический расчёт заключается в расчёте угловой скорости, ω,1/с, и частоты вращения, n, об/мин, определяем по формулам [(табл. 1.5)(1, с.13)]

Определяем угловую скорость на валу электродвигателя, ω, 1/с по формуле

ωдв=π·nас/30, (3.7)

где nас=720-ассинхронная частота вращения двигателя, мин-1.

ωдв=3,14 ·950/30=99,43 с-1 =ω1

ω2=3,14·380/30=39,773 с-1

ωрм=3,14·162,39/30=16,996 с-1

3.4 Рассчитываем крутящий момент на валах привода, Тдв, Н·м, по формуле

Тдв=Рдв/ ωдв (3.8)

Тдв= 4000/99,43 =40,21 Нм

Т1=Р1/ ω1 (3.9)

Т1=3880/39,773 =97,529 Нм

Т2=Р2/ ω2 (3.10)

Т2=3725/16,996 =219,158 Нм

Тр.м= Рр.м/ ωр.м., (3.11)

Тр.м=3448/16,996=202,863 Нм

Полученные результаты расчётов заносим в таблицу 1.

Таблица 1.-Результаты расчётов

Вал	Мощность, Р кВт	Частота вращения, n мин-1	Угловая скорость, ω 1/с	Вращающий момент, Т Н·м
Двигатель	4	950	99,43	40,21
Быстроходный вал	3,88	380	39,773	97,529
Тихоходный вал	3,725	162,39	16,996	219,158
Рабочая машина	3,448	162,39	16,996	202,863

4 РАСЧЁТ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ

Расчёт зубчатой передачи выполняется на ЭАМ.

Исходные данные для расчёта зубчатой передачи на ЭВМ сведены в таблицу 2.

Таблица 2 – Исходные данные для расчёта зубчатой передачи

Наименование параметра	Единица величины	Значения
Ресурс (срок службы)	час	30000
Частота вращения колеса	об/мин	162,39
Номер типового режима нагружения		0
Вращающий момент на валу колеса	Н·м	219,16
Степень точности		7
Угол наклона зубьев	Град	11
Передаточное число		2,5
Материал зуб. колес Шестерни Колеса	1, 3, 8
Коофициент ширины зуб. венца		0,4
Коофициент смещения Шестерни Колеса		0 0

Результаты расчётов расчётов смотри на страницах 10, 11.

Вывод:

Из всех вариантов расчета на ЭВМ наиболее подходящий вариант 2.Приемлемые размеры у колеса 199,67 мм и относительно малом межосевом расстоянии 139,56мм. Это влияет на размеры редуктора.

5 РАСЧЁТ ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ

Расчёт цепной передачи представленного редуктора осуществляется на ЭВМ по трем различным вариантам.

Основываясь на результатах расчёта (см. ниже), а именно на габаритных размерах передачи, на выполнении условий прочности и на пропорциональности элементов привода принимаем первый вариант исполнения цепной передачи передачи.

Таблица 3 – Исходные данные для расчёта цепной передачи

Наименование величины	Обозначение величины	Индификатор	Величина Измерений	Величина
Коэффициент динамической нагрузки	Кд	К3		1
Коэффициент наклона передачи	Кя	К4		1
Коэффициент регулировки натяжения цепи	Крег	К5		1
Коэффициент учитывающий характеристики смазки	Ксм	К6		1,5
Коэффициент режима	Креж	К7		1
Межосевое расстояние	a	A	Мм	0
Крутящий момент на ведущей звёздочке	Т1	Т1	Нм	219,16
Частота вращения ведущей звёздочки	n1	N1	Об/мин	162,39
Число рядов цепи	R	R		1,2,3
Передаточное число	U	UØ		2,34

Результаты расчётов смотри на страницах 13, 14.

6 ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЁТ ВАЛОВ

6.1 Проектировочный расчёт быстроходного вала

Так как проектируемый быстроходный вал (рис. 4.1) изготавливаем заодно с шестерней, то для изготовления вала принимаем тот же материал, что и для изготовления шестерни, т. е. углеродистую конструкционную сталь 45 (термообработка – улучшение).

Определяем диаметр выходного конца быстроходного вала d, м, по формуле [1, с.45]

(6.1)

где Т – вращающий момент на валу, Н∙м;

По диаметру вала электродвигателя принимаем диаметр выходного конца вала:

d1= 0,8* dдв =0,8*32=25,6мм (Примем d1 =30мм)

Длину этого участка вала принимаем основываясь на длине шпонки необходимой для передачи вращающего момента от шкива на вал, таким образом длина выходного конца вала:

lвых=1,2* d1 =1,2*30=36мм (Примем lвых =58мм)

Рисунок 6.1 Проектный эскиз быстроходного вала

Диамерт вала под подшипником:

dп =d1 +5=30+5=35 мм (Примем dп =35 мм)

6.2 Проектировочный расчёт тихоходного вала

Проектируемый тихоходный вал (рис. 6.2) изготовляем из углеродистой конструкционной стали 45 (термообработка – улучшение).

Определяем диаметр выходного конца тихоходного вала d2, мм, по формуле [1, с.45]

где Т – вращающий момент на валу, Н∙м

Принимаем диаметр выходного конца тихоходного вала 36 мм. Далее ориентируясь на принятый минимальный диаметр вала и на диаметр, принятый при прочностных расчётах шпоночного соединения (см. п.8.3), определяем размеры выходного конца вала. Так как выходной конец тихоходного вала соединяется с валом рабочей машины с помощью муфты c торообразной оболочкой (см. п.14), то его размеры согласуем с соответствующими размерами стандартных муфт. Таким образом, имеем: длину выходного участка вала l1=58 мм.

Диамерт вала под подшипником:

dп =d2 +5=36+5=41 мм (Примем dп =45 мм)

Диамерт вала под колесом:

dк= dп +5= 45+5=50 мм.

Диаметр буртика колеса:

dб = dк +5= 50+5=55 м

Рисунок 6.2 Проектный эскиз тихоходного вала

7 ВЫБОР ПОДШИПНИКОВ

Учитывая рекомендации [1, с.50] и направления действия сил в зацеплении, для тихоходного и быстроходного валов примем шарикоподшипники однорядные легкой серии по ГОСТ 8338-79 №207 и №209.

Используем подшипники класса точности 0, так как подшипники более высокой точности применяют для опор валов, требующих повышенной точности вращения или работающие при особо высоких частотах, к тому же применение подшипников более высоких классов точности увеличивает стоимость изделия.

Параметры выбранных подшипников представлены в таблице 4.

Таблица 4. Параметры подшипников

№ подшипника	d	D		B	С		С0
	мм					кН
207	35		72	17	25,5		13,7
209	45		85	19		33,2		18,6

8 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ РАЗМЕРОВ

ШЕСТЕРНИ И КОЛЕСА.

8.1. Шестерня изготовлена заодно с валом.

aw =139,56мм, d1 =79,46мм, β =10, b1 =62мм, m=2мм, z1=39

8.2. Колесо зубчатое.

d2 =199,67мм, β =10мм, b2 =57мм, m=2мм, z2 =98

dст.=1,6* dк2=1,6*50=80мм-диаметр ступицы

lcт=(0,8..1,5)* dк2=(0,8..1,5)* 50=40…75мм-длина ступицы (примем lcт=60мм)

S= 2,5*m+2=2,5*2+2=7мм-ширина торца (примем S=7мм)

9 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОРПУСА РЕДУКТОРА

9.1Корпус редуктора служит для размещения и координации деталей передачи, защиты их от загрязнений и для обеспечения смазки.

Как правило, корпус редуктора изготовляют литым из чугуна СЧ10 или СЧ15.

Основание корпуса и крышку фиксируют двумя коническими штифтами, по таблице 11.4 [1, c. 84]. Основание и крышку корпуса соединяют болтами.

Толщина стенки корпуса и крышки редуктора, δ1 , δ2, мм, определяется по формуле

δ1=0,025*а+1=0,025*139,56+1=4,5мм

δ2=0,02*а+1=0,032*129,97+1=3,6мм

примем δ=8.

толщина верхнего и нижнего фланца редуктора

b1=b2=1,5* δ=12мм

толщина нижнего пояса редуктора

р=2,35* δ=2,35*8=19мм

толщина ребер редуктора

m=(0,85..1)* δ=6..8 (примем m=8)

диаметр фундаментных болтов редуктора

d1=(0,03..0,036)*a+12=16,2..17 (примем d1=М16)

диаметр болтов

а) у подшипников d2=(0,7..0,75)* d1=11,2..12 (примем d=M12)

б) соединяющих корпус с крышкой d3=(0,5..0,6)*d1=8..9,6 (примем d3=М10)

9.2 Конструирование крышек подшипников

8.2.1Крышка на быстроходном валу. Dп=72мм

Диаметр фланца Dф= Dп+(4..4,4)d=104..107,2мм

По рекомендации (с.128, Дунаев)

При Dп=72мм; d=8мм; δ=6; z=4; c=d=8, тогда Dф=105мм

δ1=1,2δ=7,2мм (примем δ1=7мм)

δ2=(0,9..1)δ=5,4..6(примем δ2=6мм)

9.2.3 Крышка на тихоходном валу.

Dп=85мм

Диаметр фланца

Dф= Dп+(4..4,4)d=117..120,2мм

По рекомендации (с.128, Дунаев)

При Dп=85мм; d=8мм; δ=6; z=4; c=d=8, тогда Dф=120мм

δ1=1,2δ=7,2мм (примем δ1=7мм)

δ2=(0,9..1)δ=5,4..6(примем δ2=6мм)

10 РАСЧЁТ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Эскиз шпоночного соединения приведен на рисунке 9.1

Рисунок 9.1

10.1.Быстроходный вал.

Шпонка на выходном конце быстроходного вала, d1 =30мм,lвых1=58мм, lр= lвых1-(5..10)=53..48 (примем lр=45мм)

[σ]=100МПа

bxh=8x7, t1=4мм

Шпонки предназначены для закрепления деталей на валах и осях и передачи вращающего момента.

Призматическая шпонка выбирается в зависимости от диаметра вала, на который насаживается деталь по ГОСТ 23360 – 78, по таблице 10.1

[1, c. 77].

Длину шпонки назначают из стандартного ряда так, чтобы она была несколько меньше длины ступицы (примерно на 5 – 10 мм).