Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Проектирование привода общего назначения. 2

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОУ ВПО Череповецкий Государственный Университет

Инженерно-технический институт

Кафедра химической технологии и оборудования

Пояснительная записка

к курсовому проекту на тему

«Проектирование привода общего назначения»

Выполнил студент

группы 3 ХТ-21

Демичева А.В.

Руководитель

Гамзин А.В.

Отметка о зачёте:

Череповец

2009

содержание

1.Техническое задание

2.Выбор электродвигателя и кинематический расчет редуктора

2.1.Выбор электродвигателя

2.2.Кинеиатический расчет

3.Расчет передачи с клиновыми ремнями

3.1.Расчет геометрических параметров передачи

3.2.Определение мощности, передаваемого одним ремнем

3.3. Определение нагрузки ремня на вал

3.4.Проверочный расчет

4. расчет цилиндрической зубчатой передачи

4.1.Выбор материала шестерни и колеса

4.2.Определение основных параметров передачи

4.2.1.Определение окружной скорости

4.2.2.Лпределение межосевого расстояния

4.2.3.Определение суммарного числа зубьев шестерни и колеса

4.2.4.Определение геометрических размеров передачи

4.3.Проверочный расчет передачи на контактную прочность

4.4.Проверочный расчет передачи на изгиб

4.5.Определенте усилий в зацеплении

4.6.Конструирование зубчатых колес

5.Расчет валов на прочность

5.1.Быстроходный вал

5.2.Тихоходный вал

5.3.Проверка наиболее опасных сечений вала

5.3.1.Установка наиболее опасных сечений

5.3.2.Проверка наиболее опасных сечений вала

6.Подборка и проверка подшипников

6.1.Расчет ресурса

6.2.Определение эквивалентной динамической нагрузки

7.Подборка и проверка шпонки

7.1.Размеры шпонки

7.2.Проверка шпонки.

8.Подборка и проверка муфты

8.1.Параметры муфты

8.2.Проверка муфты

9.Конструктивная компоновка редуктора

9.1.Конструирование зубчатого колеса

9.2.Конструирование корпуса редуктора

9.3.Детали и элементы корпуса редуктора

9.4.Соединительный фланец крышки и основания корпуса

10.Смазывание редуктора

10.1.Смазывание зубчатых зацеплений

10.2.Смазывание подшипников

11.Вывод

Список литературы

Введение.

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине.

Назначение редуктора - понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим.

Цель данного проекта состоит в проектировании одноступенчатого цилиндрического редуктора с косозубыми колёсами.

В процессе проектирования необходимо выбрать соответствующие детали, при этом учитывая их долговечность, габариты.

Техническое задание.

Для расчета дана схема привод, которая приведена на рис.1.

электродвигатель;
муфта;
редуктор;
рама;
ременная передача;
ведомое звено.

Рис.1. Схема привода.

Таблица 1. Исходные данные

Мощность на ведомом звене Р, кВт	3,0
Частота вращения на ведомом звене n, об/мин.	70

2.Выбор электродвигателя и кинематический расчет редуктора.

2.1Выбор электродвигателя.

Определяем общий КПД привода. Расчет производится по формуле:

η_общ = η_з.п.η²_п.п.η_р.п.η²_м , (1)

где η_п.п. = 0,98 – КПД пары подшипников;

η_р.п. = 0,95 – КПД ременной передачи;

η_м. = 0,99 – КПД муфты;

η_{з.п .}= 0,96 – КПД закрытой передачи.

В результате получаем,

η_общ= 0,960,98²0,950,99² = 0,86

Определим требуемую мощность электродвигателя.

Р_дв =P/ η_общ (2)

где Р=3,0 – мощность на ведомом валу [кВт]

Получаем требуемую мощность электродвигателя

Р_дв = 3/0,86 = 3,49кВт.

Выбираем четыре типа двигателя, так чтобы Р_табл≥ Р_дв (таб.1).

Таблица 2.Электродвигатели асинхронные трехфазные единой серии 4А мощностью 1,1 – 132 кВт закрытые обдуваемые

Тип двигателя	Мощность, кВт	Частота вращения, об/мин	КПД, %	cosφ			GD², кгм²
4А100S2Y3	4,0	2880	86,5	0,89	2,0	2,5	2,37* 10^-2
4А100L4Y3	4,0	1430	84,0	0,84	2,0	2,4	4,5* 10^-2
4A112MB6Y3	4,0	950	82,0	0,81	2,0	2,5	8*10^-2
4А132S8Y3	4,0	720	83,0	0,70	1,9	2,6	17* 10^-2

Находим передаточное число каждого электродвигателя.

U_общ =n_дв/n , (3)

где n_дв – частота вращения двигателя, взятая из таб.1 [об/мин];

n =180об/мин – частота вращения на ведомом валу.

Получаем четыре передаточных числа.

U₁=2880/70=41,14 U₂ =1430/70=20,43

U₃ =950/70=13,57 U₄ = 720/70=10,29

Выбираем передаточное число зубчатых передач U_ред= 4. Для определения передаточного числа ременной передачи пользуемся формулой:

U_р.п. =U_общ/U_ред (4)

Получаем следующие результаты.

U_р.п.1 =41,14/4= 10,29 U_р.п.2 = 20,43/4=5,11

U_р.п.3 = 13,57/4=3,39 U_р.п.4 = 10,29/4=2,57

Фактическое значение общего передаточного числа привода составит:

U_ф = U_редU_р.п. (5)

U_ф1 = 4*10,29=41,16 U_ф2 = 4*5,11=20,44

U_ф3 = 4*3,39=13,56 U_ф4 = 4*2,57=10,28

Рассчитываем погрешность общего передаточного числа привода для каждого типа двигателя.

∆U =| (U_общ - U_ф) /U_общ| *100% (6)

∆U₁ = |(41,14-41,16)/41,14|*100% = 0,0486 %

∆U₂ = |(20,43-20,44)/20,43|*100% = 0,0484 %

∆U₃ = |(13,57-13,56)/13,57|*100% = 0,0737 %

∆U₄ = |(10,29-10,28)/10,29|*100% = 0,0972 %

Исходя из данных, мы получаем четыре типа двигателя. Выбираем тот, у которого меньшая погрешность -4А100S2Y3 (см. таб.2).

2.2.Кинематический расчет редуктора

Определяем частоту вращения.

n₁ = n_дв = 1430об/мин

n₂ = n₁/n_ред (7)

где n₂- частота вращения на ведущем валу

n₂ = 1430/4=358 об/мин

n₃ =n₂/U_р.п. (8)

где n₃ – частота вращения на ведомом валу

n₃ = 358/4=70об/мин

Рассчитаем погрешность частоты вращения по формуле:

∆n =|(n-n₃)/n |*100% (9)

∆n =|(70-70)/70|*100% = 0 %

Вычислим угловую скорость по формуле:

ω = π * n_д.в./30 (10)

ω = 3,14*1430/30=149,67рад/с

Определяем вращающие моменты на валах:

Т_дв =P_дв/ω (11)

Т_дв = 4*10³/149,67 = 26,73 Нм

- на ведущем валу редуктора

Т₁ = Т_двη_м η_п.п (12)

Т₁ = 26,73*0,99*0,98=25,93 Нм

- на ведомом валу редуктора

Т₂ = Т₁ η_ред. η_п.п. U_ред (13)

Т₂ = 25,92*0,98*2*0,96=48,79Нм

- на ведомом шкиве ременной передачи

Т₃ = Т₂ η_п.п. η_р.п. η_м (14)

Т₃ = 48,79*0,95*0,98*0,99=44,97Нм

Определяем мощность:

Р₁ = Р_дв η_м η_п.п (15)

Р₁ = 4*10³*0,99*0,98=3880,8 Вт

Р₂ = Р₁ η_ред. η_п.п (16)

Р₂ = 3880,8*0,96*0,98=3651,06 Вт

Р₃ = Р₂ η_п.п. η_р.п. η_м

Р₃ = 3651,06*0,98*0,99*0,95=3365,15Вт

3.Расчет передачи с клиновыми ремнями.

3.1Расчет геометрических параметров передачи.

Выбор сечения ремня.

Сечение ремня выбирают по номограмме в зависимости от мощности, передаваемой ведущим шкивом и его частоты вращения.

Р₂ = 3651,06 Вт

n₂ = 358 об/мин

Рис.2.Номограмма.

Получаем ремень сечения А.

Определение расчетного диаметра ведущего шкива.

Минимальное значение расчетных диаметров малого шкива d_min = 90 мм берем из таб.3

Таблица 3

Сечение ремня	0	А	Б	В	Г	Д
d_min, мм	63	90	125	200	355	500

Находим диаметр ведущего шкива d₁

d₁ = 2 d_min (17)

d₁=2*90=180 мм

Определение диаметра ведомого шкива.

d₂ = U_р.п.1 d₁ (1 – ξ) (18)

где d₁– расчетный диаметр ведущего шкива [мм];

ξ – коэффициент скольжения (ξ = 0,01 0,02)

d₂ = 5,11*180(1- 0,01)=910,602 мм

По стандартам принимаем значение d₂ = 1000,00 мм.

Определение фактического передаточного числа U_ф и проверка его отклонения ∆U от заданного U

U_ф =d₂/(1-ξ)*d₁ (19)

U_ф =1000/180*(1-0,01)=5,61

∆U = [|U_ф - U| / U] 100% (20)

∆U = [|5,61-5,11| / 5,11] 100% = 9,78%

Определение наружной скорости ремня.

υ = (π d₁ n₁) / 60 10³ ≤ [υ] , (21)

где [υ] – допускаемая скорость, м/с: [υ] = 25м/с – для клиновых ремней.

υ = (3,14*180*1430 ) / 60 10³ = 13,47м/с

Межосевое расстояние.

Определяем предварительное межосевое расстояние по условию:

0,55 (d₁ + d₂) +h < a < 2 (d₁ + d₂) ,

где h = 8мм – высота сечения ремня, взятая из таб. 4

Таблица 4

Тип ремня	0	А	Б	В	Г	Д
h, мм	6	8	10,5	13,5	19	23,5

657 < а < 2360

Исходя из этого условия берем а = 1000,00мм

Определяем расчетную длину ремня L_р, мм:

L_р = 2 а + π(d₁+d₂)/2+(d₁+d₂)²/4*a (22)

Получаем L_р = 2*1000+3,14(180+1000)/2+(180+1000)²/4*1000=4021 мм

Округляем это значение до ближайшего стандартного L_р = 4000 мм.

Уточняем межосевое расстояние по стандартной длине:

а = 1/8{2L – π(d₁ + d₂) + ((2*L-π*(d₁+d₂))²-8*(d₁-d₂)²)^1\2} (23)

Получаем, а = 1/8(2*4000-3,14(1000+180)+3615) = 989мм.

Угол обхвата ремня ведущего шкива

α₁ = 180⁰ - 57⁰ (d₂ – d₁) / а (α₁ ≥ 120⁰) (24)

α₁=180-57(1000-180)/989=133≈130˚

3.2. Определение мощности, передаваемой одним ремнем.

Р_р = Р₀ С С_L/ С_р , (25)

где Р₀ = 2,91 кВт – номинальная мощность, передаваемая одним ремнем;

С = 0,86 – коэффициент угла обхвата

С_р = 1– коэффициент динамичности и режима работы при спокойной еанрузке (при односменной работе);

С_L = 1,0 – коэффициент длины ремня, зависит от отношения принятой длины ремня L к исходной длине L_р , таб.5

Таблица 5

Тип ремня	L/L_р	0,3	0,4	0,5	0,6	0,8	1	1,2	1,4	1,6	2,4
Нормального сечения	С_L	0,79	0,82	0,86	0,89	0,95	1	1,04	1,07	1,1	1,2

Получаем Р_р = 2,91*0,86*1/1=2,50 кВт

3.3. Определение нагрузки ремня на вал.

R = 2 F₀ z sin (α₁/ 2) , (26)

где z – число ремней, принимаем равное 1;

F₀ – натяжение ветви одного ремня, Н

F₀ = [0,85 Р_ср С_z / (z υ С)] + θ υ² , (27)

где υ – окружная скорость ремня, м/с;

Р – передаваемая мощность на ведущем валу, Вт;

С_z = 1, коэффициент, учитывающий число ремней в комплекте;

θ – коэффициент, учитывающий влияние центробежных сил из таб.6

Таблица 6

Сечение ремня	0	А	Б	В	Г	Д
θ, Нс²/м²	0,06	0,1	0,18	0,3	0,6	0,9

Получаем следующие значения:

F₀ = [0,85*3651,06*1/1*13,47*0,86]+0,1*13,47² = 201,64 Н

R = 2*201,64*1*sin (130⁰/ 2) = 149,21 Н

3.4. Проверочный расчет.

Проверка прочности одного клинового ремня по максимальным напряжениям в сечении ведущей ветви σ_max.

σ_max = σ₁ + σ_u + σ ≤ [σ]_р , (28)

где σ – напряжение от центробежных сил, Н/мм²

σ = ρ υ² 10^-6 , (29)

где ρ = 1250 1400 кг/м³ – плотность материала ремня;

σ = 1300 (13,47)² 10^-6 = 0,24 Н/мм²

σ_u – напряжение изгиба, Н/мм²:

σ_u = Е_u h / d₁ , (30)

где E_u = 80 100 Н/мм² – модуль продольной упругости;

h = 8мм – высота сечения ремня;

σ_u = 90*8 / 180 = 4 Н/мм²

σ₁ – напряжение растяжения, Н/мм²:

σ₁ = (F₀ /A) + (F_t /2 A z) , (31)

Проектирование привода общего назначения. 2