Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Выбор электродвигателя. Кинематический и силовой расчет привода

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт

пищевой промышленности

Кафедра «Прикладная механика»

Выбор электродвигателя.

Кинематический и силовой расчет привода

Пояснительная записка к расчетно-графической работе

по дисциплине «Детали машин»

РГР. ПЭМ.03.00.00.ПЗ

Руководитель Крылова В.И.

Студент гр. ОПн-091

Болотова Е.А.

Кемерово 2011

Содержание

Техническое задание……………………………………………………………...3

1 Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчеты привода

1.1 Выбор электродвигателя………………………………………………….…..4

1.1.1 Определение общего КПД привода…………………………………….….4

1.1.2 Определение требуемой мощности электродвигателя…………………...4

1.1.3 Определение требуемой частоты вращения вала электродвигателя….…4

1.1.4 Выбираем электродвигатель…………………………………………….….4

1.2 Кинематический и силовой расчеты привода

1.2.1 Определение общего передаточного числа …………………………….…5

1.2.2 Определение мощностей на каждом валу привода………………….........5

1.2.3 Определение частот вращения и угловых скоростей на каждом валу привода ……………………………………………………….…………….6

1.2.4 Определение крутящих моментов на каждом валу привода………….….6

1.2.5 Расчет цилиндрической передачи на ЭВМ……………………………….8

1.2.6 Расчет ременной передачи на ЭВМ…………………………………...…11

2 Проектировочный расчет тихоходного вала………………………………...13

3 Проектировочный расчет быстроходного вала……………………………..15

4 Расчет шпоночных соединений тихоходного вала

4.1 Шпонка на выходном конце вала…………………………………………..17

4.2 Шпонка под колесо………………………………………………………… 17

4.3 Шпонка на выходном конце быстроходного вала……………………… 18

5 Выбор подшипников…………………………………………………………..18

6 Выбор муфты………………………………………………………………......19

Список используемой литературы……………………………………………...20

Техническое задание

на расчетно-графическую работу по деталям машин студентке гр. ОПн-091. Вариант 3

Спроектировать привод электромеханический по схеме, приведенной на рисунке 1.

Мощность на валу рабочей машины кВт. Частота вращения вала рабочей машины рад/с.

Рисунок 1 – Кинематическая схема электромеханического привода

Кинематический и силовой расчет привода. Проектировочный расчет тихоходного и быстроходного валов. Чертежи вала тихоходного и колеса зубчатого на формате А3, сборочный чертеж быстроходного вала с опорами на формате А2.

Срок сдачи расчетно-графической работы_____________________2011

1 Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчеты привода

1.1 Выбор электродвигателя

1.1.1 Определение общего КПД привода

где η₁ – КПД передачи червячного редуктора;

η₂ – КПД открытой цепной передачи;

η₃ – КПД пары подшипников качения;

η₄ – КПД муфты.

Из [1, с. 8] примем η₁=0,8; η₂=0,94; η₃=0,99; η₄=0,98, тогда

1.1.2 Определение требуемой мощности электродвигателя

кВт.

1.1.3 Определение требуемой частоты вращения вала электродвигателя

где – минимальные и максимальные передаточные отношения привода.

где – передаточное число червячной передачи;

– передаточное число цепной передачи.

Из [1, с. 9] примем [8…50] и [1,5…4]

об/мин.

об/мин

1.1.4 Выбираем электродвигатель

По Р_тр и n_тр выбираем электродвигатель ТУ 160 S8/727 с характеристикой: Р_дв=7,5 кВт; n_дв=727 об/мин;

Выбранный электродвигатель с габаритными и установочными размерами изображен на рисунке 2.

1.2 Кинематический и силовой расчеты привода

1.2.1 Определение передаточных чисел привода

Примем =16, тогда

1.2.2 Определение мощностей на каждом валу привода

кВт

1.2.3 Определение частот вращения и угловых скоростей на каждом валу привода

= 727 об/мин	с^-1
об/мин	с^-1
об/мин	с^-1
об/мин	с^-1

1.2.4 Определение вращающих моментов на каждом валу привода

Н м

Таблица 1 – Результаты расчетов

Вал

n, об/мин

с^-1

Р, кВт

Т, Н м

дв

рм

727

45.437

14.212

76.093

4.755

1.487

7.5

7.277

5.763

5.363

98.563

95.626

3390

141209

3.197

Рисунок 2 – Схема электродвигателя 160S8/727 с габаритными и установочными размерами

Таблица 2- Параметры электродвигателя.

Число полюсов	d_30,мм	l_1,мм	l_30,мм	d_1мм,	b_1,мм	h_1,мм	l_10,мм	l_31,мм	d_10,мм	b_10,мм	h,_мм	h_10,мм	h_31,мм
4,6,8	334	110	630	48	14	9	178	108	15	254	160	18	385

1.2.5 Расчёт тихоходной ступени представленного редуктора осуществляется на ЭВМ по трём различным вариантам (в зависимости от материала колёс).

Данные необходимые для расчёта передачи сведены в таблицу 3.

Таблица 3 – Исходные данные

Наименование параметра	Единица величины	Значение величины
Ресурс (срок службы)	час	20000
Частота вращения червяка	об/мин	727
Номер типового режима нагружения	-	0
Вращающий момент на валу колеса	Н∙м	3390
Передаточное число	-	16
Вид нагрузки		нереверсивный
Твердость витков червяка	HRC	45

Результаты расчета зубчатой передачи:

Межосевое расстояние (мм) == 139,56

Вращающий момент на колесе (Нм) = 185,30

Модуль зацепления (мм) = 2,0

Угол наклона зубьев (град) = 11,00

Усилия в зацеплении (Н): окружное = 1818,96

радиальное = 687,06

осевое = 353,57

Передаточное число = 2,70

Коэф. относительной ширины венца =^: 0,40

Шестерня Колесо

Диаметр делит, окружности (мм) =^: 75,39 203,74

Число зубьев = 37,00 100,00

Ширина венца (mm) = 62,00 57,00

Материал:

сталь 35 (норм.) сталь 35 (норм.)

Напряжения изгиба (МПа) 62,28 66,08

допускаемые 194,74 194,74

Напряжения контактные (МПа) 311,45 311,45

допускаемые 371,36 371,36

Твердость 18,00 18,00

Конец

Результаты расчета зубчатой передачи:

Межосевое расстояние (мм) == 104,67

Вращающий момент на колесе (Нм) = 185,30

Модуль зацепления (мм) = 1,5

Угол наклона зубьев (град) = 11,00

Усилия в зацеплении (Н) : окружное = 2425,27

радиальное = 916,08

осевое = 471,43

Передаточное число = 2,70

Коэф. относительной ширины венца = ,40

Шестерня Колесо

Диаметр делит, окружности (мм) =^: 56,54 152,81

Число зубьев = 37,00 100,00

Ширина венца (mm) = 46,00 43,00

Материал:

сталь 45 (улучш.) сталь 45 (улучш.)

Напряжения изгиба (МПа) 126,33 131,84

допускаемые 274,50 274,50

Напряжения контактные (МПа) 464,14 464,14

допускаемые 492,27 492,27

Твердость 25,00 25,00

Конец

Результаты расчета зубчатой передачи:

Межосевое расстояние (мм) == 84,81

Вращающий момент на колесе (Нм) = 185,30

Модуль зацепления (мм) = 1,50

Угол наклона зубьев (град) = 11,00

Усилия в зацеплении (Н) : окружное = 2994,17

радиальное = 1130,96

осевое = 582,01

Передаточное число = 2,70

Коэф. относительной ширины венца = ,40

Шестерня Колесо

Диаметр делит, окружности (мм) = 45,84 123,77

Число зубьев = 30,00 81,00

Ширина венца (mm) = 37,00 35,00

Материал:

сталь 40 Х (улучш.+закал.) сталь 40 Х (улучш.+закал.)

Напряжения изгиба (МПа) 226,53 229,71

допускаемые 335,93 335,93

Напряжения контактные (МПа) 691,09 691,60

допускаемые 1029,11 797,60

Твердость 47,50 47,50

Конец

Основываясь на результатах расчёта, а именно на габаритных размерах передачи, на выполнении условий прочности и на пропорциональности элементов привода принимаем первый вариант исполнения тихоходной и быстроходной ступеней редуктора, при котором и шестерни и колеса выполняются из нормализованной стали 35.

1.2.6 Исходные данные для расчёта клиноременной передачи

Данные необходимые для расчёта передачи сведены в таблицу 4.

Таблица 4– Исходные данные

Наименование параметра	Единицы величины	Значение
1. Мощность на быстроходном валу	кВт	2,8
2. Число оборотов быстроходного вала	об/мин	950
3. Передаточное число передачи		2,4
4. Отношение Т_мах/Т_ном (из характеристики электродвигателя)		2,2
5. Количество смен работы передачи в течение суток		1

Из трех, полученных результатов расчета клиноременной передачи выбираем расчет, в котором сила, действующая на вал, межосевое расстояние и стоимость ремней сравнительно меньше с другими полученными вариантами расчета. На основании ниже изложенного мы выбираем расчет 2.

Результаты расчета

Сечение клинового ремня................................................................................................. .... 1

Диаметр ведущего шкива D₁, мм…………………..................................................... ..... 112

Диаметр ведомого шкива D₂, мм................................................................................... .. .. 280

Действительное передаточное отношение u............................................................. 2,538071

Межосевое расстояние передачи а, мм....................................................................... 382,9169

Длина ремня L1,мм............................................................................................................. 1400

Сила, действующая на вал F4, H................................................................................ 1232,029

Количество ремней Z …………………………………................................................. ......... 3

Стоимость ремней С, у.е …………………………......................................................... 1,092

Размеры сечения клинового ремня (мм)

В= 8. 5

D₁= 10

H= 6

Y0= 2,1

Результаты расчета

Сечение клинового ремня......................................................................................................... 2

Диаметр ведущего шкива D₁,мм.......................................................................................... 112

Диаметр ведомого шкива D₂, мм ......................................................................................... 280

Действительное передаточное отношение u ………………………...……………... 2.538071

Межосевое расстояние передачи а , мм...................................................................... 382,9169

Длина ремня L1, мм............................................................................................................ 1400

Сила, действующая на вал F4, H.................................................................................. 1273,196

Количество ремней Z................................................................................................................. 2

Стоимость ремней С, у.е………………………………..................................................... 924

Размеры сечения клинового ремня (мм)

В= 11

D₁= 13

H= 8

Y0= 2,8

Результаты расчета

Сечение клинового ремня.......................................................................................................... 3

Диаметр ведущего шкива D₁,мм.......................................................................................... 125

Диаметр ведомого шкива D₂, мм ......................................................................................... 315

Действительное передаточное отношение u …………………………..…………... 2.558376

Межосевое расстояние передачи а , мм........................................................................ 444,275

Длина ремня L1, мм............................................................................................................ 1600

Сила, действующая на вал F4, H................................................................................. 1448,495

Количество ремней Z................................................................................................................ 2

Стоимость ремней С, у.е……………………………….................................................. 1,664

Размеры сечения клинового ремня (мм)

В= 14

D₁= 17

H= 10,5

Y0= 4

2 Проектировочный расчет тихоходного вала

Диаметр выходного конца рассчитывается по формуле

Примем []=10-30 МПа, тогда

мм.

Примем из [1, с. 57] мм.

Диаметр под подшипник рассчитывается по формуле

Примем из [1, с. 59] мм, тогда

мм.

Примем из [1, с. 57] мм.

Диаметр под колесо

где - диаметр буртика подшипника

Диаметр буртика подшипника рассчитывается по формуле

мм,

где - фаска подшипника.

мм, примем мм.

Диаметр буртика под колесо рассчитывается по формуле

мм.

Диаметр ступицы рассчитывается по формуле

мм.

Длина ступицы рассчитывается по формуле

мм.

Длина колеса рассчитывается по формуле

мм

Длина подшипника рассчитывается по формуле

мм.

Длина выходного конца вала рассчитывается по формуле

где - длина шпонки [2 стр.476]

мм.

3. Проектировочный расчет быстроходного вала

Диаметр выходного конца рассчитывается по формуле

Примем []=10-30 МПа, тогда

мм.

Примем из [1, с. 57] мм.

Диаметр под подшипник рассчитывается по формуле

Примем из [1, с. 59] мм, тогда

мм.

Диаметр буртика под колесо рассчитывается по формуле

мм.

Длина подшипника рассчитывается по формуле

мм.

Длина ступицы рассчитывается по формуле

мм.

Диаметр ступицы рассчитывается по формуле

мм.

Длина шестерни рассчитывается по формуле

мм.

4 Расчет шпоночных соединений тихоходного вала

4.1 Шпонка на выходном конце вала

мм, мм, мм, мм

Рабочая длина шпонки рассчитывается по формуле

зависит от материала, из которого изготавливается ступица детали, которая сидит на валу. В данной схеме привода цепная передача, а звездочки цепных передач изготавливаются из стали.

МПа.

Примем МПа, тогда

мм.

Общая длина шпонки рассчитывается по формуле

мм.

Примем мм.

Выбираем шпонку ГОСТ 23360-78.

4.2 Шпонка под колесо

мм; мм; мм; мм.

Рабочая длина шпонки рассчитывается по формуле

;

мм.

Общая длина шпонки рассчитывается по формуле

мм.

Примем мм.

Выбираем шпонку ГОСТ 23360-78.

4.2 Шпонка на выходном конце быстроходного вала

мм; мм; мм; мм.

Рабочая длина шпонки рассчитывается по формуле

;

мм.

Общая длина шпонки рассчитывается по формуле

мм.

Примем мм.

Выбираем шпонку ГОСТ 23360-78.

5. Выбор подшипников

В данной схеме привода рассматривается тихоходный вал цилиндрической передачи, значит, рассчитывают отношение:

Условие выполняется, значит, выбираем шариковые радиальные однорядные. кВт, значит, выбираем легкую серию, мм.

Обозначение

d, мм

D, мм

В, мм

r, мм

, мм

, кН

кН

214

125

2.5

17.462

61.8

37.5

Выбор электродвигателя. Кинематический и силовой расчет привода 📙 Курсовая → 🆔 58621