46379

Выбор электродвигателя и кинематические расчеты

Реферат

Производство и промышленные технологии

Выбираем электродвигатель 4А160S6 Рдв = 11 кВт nдв 1000 мин 1 Sдв=27 номинальная частота вращения двигателя nдв = 973 мин 1 Передаточное отношение где ωдв угловая скорость двигателя рад с ωб – угловая скорость барабана рад с примем = 5 тогда частота вращения входного быстроходного вала редуктора 973 1 10184 частота вращения выходного тихоходного вала редуктора Определение вращающих моментов На валу шестерни Тш На валу колеса Тк Режим работы передачи Определяем наработку где С число вхождений в...

Русский

2013-11-21

432 KB

4 чел.

Выбор электродвигателя и кинематические расчеты

Общий КПД двигателя

η01×η22×η3×η4

где   η1- КПД муфты;

η2- КПД  подшипников качения;

η3 – КПД цепной передачи;

η4 – КПД  цилиндрической ступени редуктора;

η0=0,98×0,992×0,92×0,99

η0=0,875

Требуемая мощность электродвигателя

где F – тяговое усилие ленты,  кН;

      – скорость движения ленты, м/с;

=10,29 кВт

Определение требуемой частоты вращения

Частота вращения приводного вала, мин -1 

где  – скорость движения ленты, м/с

      Dб – диаметр барабана транспортера, мм

=68,8, мин -1

Требуемая частота вращения вала электродвигателя

где  - передаточные числа кинетических пар изделия.

Рекомендуемые значения передаточных чисел приведены в таблице 1.2 [1].

= 1,5…4 = 2,5…5

=68,8×(1,5…4)×(2,5…5) = 257,93…1375,6 -1

по таблице П.1 [2].выбираем электродвигатель 4А160S6, Рдв = 11 кВт, nдв -1000 мин -1, Sдв=2,7%

номинальная частота вращения двигателя nдв = 973 мин -1 

Передаточное отношение

где  ωдв - угловая скорость двигателя, рад/с  

ωб – угловая скорость барабана, рад/с

примем    = 5, тогда   

частота вращения входного (быстроходного) вала редуктора

973 -1

101,84

частота вращения выходного (тихоходного) вала редуктора

 

Определение вращающих моментов

На валу шестерни, Тш

На валу колеса, Тк

Режим работы передачи

Определяем наработку

где   С - число вхождений в зацепление зубьев зубчатого колеса за один его оборот при однопоточных редукторов, при равных твердостях  С =1

tΣ - машинное время работы (ресурс)

где  Lгод  - срок службы   Lгод = 8 лет

Коэффициент годового использования

Кгод  = Число рабочих дней в году / 365

Число рабочих дней в году = 236 дн

Кгод = 0,65

Коэффициент суточного использования

K сут = Число часов работы в сутки / 24

Число часов работы в сутки = 8 час

К сут = 0,33

ПВ - относительная продолжительность включения = 0,4

Наработка .

Из характеристики двигателя 4А160S6У3 отношение величины пускового и номинального вращающих моментов

  [  ] приложение 1

= 0,63

график

Расчет зубчатых колес редуктора

Материалом для зубчатых колес, с учетом мелкосерийного производства принимаем сталь 45.

Для шестерни термическая обработка – улучшение, твердость НВ – 230;

Для колеса термическая обработка – улучшение, но твердость на  30 единиц ниже НВ – 200

Допускаемое контактное напряжение

где σНlimb – предел контактной выносливости при базовом числе циклов

КНL – коэффициент долговечности принимаем = 1

[SH] – коэффициент безопасности = 1,10

Для углеродистых сталей с твердостью поверхностей зубьев менее НВ – 350 и термической обработкой – улучшением σНlimb =2×НВ + 70

σНlimb – для шестерни = 530 МПа

σНlimb – для колеса = 470 МПа

для косозубых колес расчетное допускаемое контактное напряжение

Н] = 0,45 × ([σНш] + [σНк])

Для шестерни

Нш] = (2×230 + 70) × 1 / 1,1 = 482 МПа

Для колеса

Нк] = (2×200 + 70) × 1 / 1,1 = 427 МПа

Тогда расчетное допускаемое контактное напряжение

Н] = 0,45 × (482 + 428) = 409 МПа

Требуемое условие [σН] ≤ 1,23 [σНк]

409 ≤ 526 – условие выполнено.

Коэффициент Кнβ несмотря на симметричное расположение колес относительно опор, примем выше рекомендуемого для этого случая, так как со стороны цепной передачи действуют силы, вызывающие дополнительную деформацию ведомого вала и ухудшающие контакт зубьев. Принимаем предварительно как в случае несимметричного расположения колес, значение Кнβ = 1,25. [  ]таб. 3,1

Принимаем для косозубых колес коэффициент ширины венца по межосевому расстоянию

ψва = в/аω = 0,4 [  ]с 36

Межосевое расстояние из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев

 аω = Ка × (u + 1) 3Т2Кнв / [σН] 2u2 ψва 

где для косозубых колес Ка = 43

аω = 43  × (5 + 1) 3505×103×1,25 / 409 2×52× 0,4 = 186 мм

принимаем по ГОСТ 2185-66 ближайшее стандартное значение аω = 200 [  ] с. 36

нормальный модуль зацепления принимаем по следующей рекомендации

mn = (0,01 ÷ 0,02) × аω

mn = (0,01 ÷ 0,02) × 200 = 2 ÷ 4 мм

принимаем по ГОСТ 9563-60 mn =2,5 [  ], с. 36

примем предварительно угол наклона зубьев β = 10º и определим числа зубьев z шестерни и колеса

z = 2× аω× cosβ / (u + 1) mn

число зубьев шестерни

zш = 2× 200× cos10º / (5 + 1) ×2,5 = 400×0,985 / 15 = 26,26

примем 26

тогда число зубьев колеса zк= zш × u =26 × 5 = 130

Уточненное значение угла наклона зубьев

cosβ = (zш + zк) mn / 2 × аω

сosβ = (26 + 130) 2,5 / 2 × 200 = 0,9750

β = 12º50′

Основные размеры шестерни и колеса

Делительные диаметры

d1 = mn× z1 / cosβ  

d1 = 2.5× 26 / 0.975 = 66.67  мм

d2 = mn× z2 / cosβ  

d2 = 2.5× 130 / 0.975 = 333.33 мм

Проверка:

аω = (d1+d2) /2 = (66.67 + 333.33) / 2 = 200 мм

диаметры вершин зубьев:

dа1 = d1+ 2mn

dа1 =66.67 + 2 × 2.5 = 71.67 мм

dа2 = d2+ 2mn

dа2 =333,33 + 2 × 2.5 = 338,33 мм

ширина колеса в2 = ψва × аω 

в2 = 0,4 × 200 = 80 мм

ширина шестерни в1 = в2 + 5 мм = 85 мм

определяем коэффициент ширины шестерни по диаметру:

ψва = в1 / d1

ψва = 85 / 66,67 = 1,275

средняя окружная скорость колес

ν = ω1 d1 / 2

ν =101,84 × 66,67 / 2 = 3,395 м/с

при такой скорости для косозубых колес следует принять 8ю степень точности [  ], с. 32

коэффициент нагрузки

КН = КНβ × КНα × КНν

КНβ = 1,161 [  ], с. 39

КНα = 1,078 [  ], с. 39

КНν = 1 [  ], с. 40

КН = 1,161 × 1,078 × 1 = 1,252

Проверяем контактные напряжения по формуле

σН = 270/ аω Т2Кн (u + 1) / в2 u2 < [σН]

σН = 270/ 200 505 ×103 × 1.252 (5 + 1) / 80 × 25 = 353 МПа

353 < 409

Силы в зацеплении

Окружная Ft = 2T1 / d1 

Ft = 2 × 101 × 103 / 66,67 = 3030,6 H

радиальная Fr = Ft tgα / cosβ 

Fr= 3030,6 tg20º / cos12º50′ = 1131,3 H

Осевая Fа= Ft tgβ

Fа= 3030,6 tg 12º50′ = 690,7 Н

Проверяем зубья на выносливость по напряжениям изгиба

σF = Ft × КF × YF × Yβ × KFа / вmn ≤ [σF]

коэффициент нагрузки КF  = К  × К    [  ] с. 42

К  = 1,330   [  ] с. 43

К = 1,3   [  ] с. 43

КF  = 1,330  × 1,3 = 1,73   

YF – коэффициент учитывающий форму зуба и зависящий от эквивалентного числа зубьев zν [  ] с. 46

Для шестерни zν1 = z1 / cos3β

zν1 = 26/0,9753 = 28

для колеса zν = z2 / cos3β

zν = 130/0,9753 = 140

YF1 = 3,84;    YF2 = 3,60  [  ] с. 42

Допускаемое напряжение

σF = σºFlimв / [SF]

для стали 45 улучшенной при твердости НВ ≤ 350

σºFlimв = 1,8 НВ  [  ] с.

Для шестерни σºFlimв = 1,8 × 230 = 414 МПа  

Для колеса σºFlimв = 1,8 × 200 = 360 МПа  

[SF] = [SF]′ × [SF]″ - коэффициент безопасности

[SF]′ = 1,75 [  ] с. 44

[SF]″ = 1 [  ] с. 44

[SF] = 1,75 × 1 = 1,75

Допускаемые напряжения при проверки зубьев  на выносливость по напряжениям изгиба:

Для шестерни

Для колеса

Находим отношение

Для шестерни

Для колеса

Дальнейший расчет следует вести по меньшему отношению

Определяем коэффициенты

где  - коэффициент торцового перекрытия, 1,5   [  ] с.47

n – степень точности зубчатых колес, 8

 

Проверяем прочность зуба колеса

- условие выполнено

Расчет валов редуктора

Предварительный расчет

Предварительный расчет выполняем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.

Крутящие моменты в поперечных сечениях валов

Ведущего    Т1 = 101 Нм

Ведомого    Т2 = 505 Нм

Ведущий вал

Диаметр выходного конца при допускаемом напряжении

Так как вал редуктора соединен муфтой с валом электродвигателя, то необходимо согласовать диаметры ротора  и вала . Иногда принимают

Примем

Выбираем МУВП по ГОСТ 21424 – 75 с расточками полумуфт под             [  ] с.269

Диаметр под подшипниками примем

Диаметр под шестерней

Ведомый вал

Учитывая влияние изгиба вала от напряжения цепи, принимаем

Диаметр выходного конца вала

Принимаем ближайшее большее значение из стандартного ряда   [  ] с.161

Диаметр вала:

-  под подшипниками принимаем  

- под зубчатым колесом

Конструктивные размеры шестерни и колеса

Шестерня

Шестерню выполняем за одно целое свалом, ее размеры определены выше:

Колесо

Колесо кованое

его размеры

Диаметр ступицы

Длина ступицы

Примем

Толщина обода

где  - модуль, 2,5 мм

Принимаем  = 8 мм.

Толщина диска

Принимаем

Конструктивные размеры корпуса редуктора

Толщина стенок корпуса и крышки

Принимаем  

Принимаем  

Толщина фланцев (поясов) корпуса и крышки

Верхнего пояса корпуса и пояса крышки

Нижнего пояса корпуса

Примем

Диаметр болтов:

- фундаментных

Принимаем болты с резьбой М20

- болтов, крепящих крышку к корпусу у подшипника

Принимаем болты с резьбой М16

- болтов, соединяющих крышку с корпусом

Принимаем болты с резьбой М12

Проверка долговечности подшипников

Ведущий вал

Силы действующие в зацеплении

Первый этап компоновки дал

Реакции опор

В плоскости Xz

В плоскости Yz

Проверка

Суммарные реакции

Подбираем подшипники по более нагруженной опоре 1

Намечаем номер подшипника 110

Эквивалентная нагрузка

где Рr1-радиальная нагрузка, 1676,4 Н

Рa- осевая нагрузка Рa=Fа = 690,7 Н

Вращается внутреннее кольцо

Kб –коэффициент безопасности, 1 [  ] т.9.19

Кт = 1 [  ] т.9.20

Отношение ;

Этой величине соответствует ℮ ≈ 0,255 [  ] т.9.18

Отношение >℮

Следует Х=1  [  ] т.9.18

             Y=0  [  ] т.9.18

Расчетная долговечность

Расчетная долговечность

 

где n частота вращения ведомого вала, 194,6 об, мин

Что больше установленных ГОСТ 16162-85 [  ] с. 307

Ведомый вал

Несет такие же нагрузки, как и ведущий

Нагрузка на вал от цепной передачи

Составляющие этой нагрузки

Из первого этапа компоновки

Реакции опор

В плоскости

Проверка

В плоскости Yz

Проверка

Суммарные реакции

Подбираем подшипники по более нагруженной опоре 4

Намечаем номер подшипника 411 [  ] т. П3

Эквивалентная нагрузка

где Рr1-радиальная нагрузка, 8443,3 Н

Рa- осевая нагрузка Рa=Fа = 690,7 Н

Вращается внутреннее кольцо

Цепная передача усиливает неравномерность нагружения

Kб –коэффициент безопасности, 1,2 [  ] т.9.19

Кт = 1 [  ] т.9.20

Отношение ;

этой величине соответствует ℮≈0,149 [  ] т.9.18

Отношение <℮

Следует Х=1  [  ] т.9.18

             Y=0  [  ] т.9.18

Расчетная долговечность

Расчетная долговечность

где n частота вращения ведомого вала, 194,6 об, мин

Что больше установленных ГОСТ 16162-85 [  ] с. 307

Проверка прочности шпоночных соединений

Шпонки призматические со скругленными торцами.

Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок – по ГОСТ 23360-78 [  ] т. 8.9

Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.

Напряжения смятия и условия прочности по формуле

Допускаемые напряжения смятия

При стальной ступице           

При чугунной ступице           

Ведущая вал.

Диаметр вала

Ширина шпонкивысота шпонки

Глубина паза под шпонку

Длина шпонки

Длина ступицы полумуфты МУВП 170 мм  [  ] т. 11.5

Момент на ведущем валу

Материал полумуфт МУВП – чугун марки СЧ20

Ведомый вал.

Из двух шпонок – под зубчатым колесом и под звездочкой – более нагружена вторая (меньше диаметр вала и поэтому меньше размеры поперечного сечения шпонки).

Проверяем шпонку под звездочкой

Диаметр вала

Ширина шпонки × высота шпонки  

Глубина паза под шпонку  

Длина шпонки  

Длина ступицы звездочки 78,0мм

Момент

Материал звездочки изготавливают из термообработанных углеродистых или легированных сталей

Посадки зубчатого колеса, звездочки и подшипников

Посадки назначаем в соответствии с указанными, данными в табл.10.13

Посадка зубчатого колеса на вал Н7/р6 по ГОСТ 25347

Посадка звездочки цепной передачи на вал редуктора Н7/h6

Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением вала k6, отклонения отверстий в корпусе под наружные кольца по Н7.

Остальные посадки назначаем, пользуясь данными таблицы 10.13

Выбор сорта масла

Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего  погружение колеса примерно на 10 мм. Объем масляной ванны V определяем из расчета 0,25 дм3 масла на 1 кВт передаваемой мощности:

V=

По таблице 10.8 устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях МПа  и скорости  м/с, по  таблице 10.10  принимаем  масло И-30А      (ГОСТ 20799-75)

Камеры подшипников заполняем пластичным смазочным материалом УТ-1 (табл. 9.14), периодически пополняем его шприцем через пресс-масленки.

Сборка редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.

Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов: на ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80-100ºС; в ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала, затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле.

Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.

После этого на ведомый вал надевают распорное кольцо, в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок для регулировки.

Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами.

Далее на конец ведомого вала в шпоночную канавку закладывают шпонку, устанавливают звездочку и закрепляют ее торцевым креплением; винт торцевого крепления стопорят специальной планкой. Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель. Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой из технического картона; закрепляют крышку болтами.

Сборный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69864. УГОЛОВНОЕ ПРАВО 1.23 MB
  Понятие предмет метод система и источники уголовного права; уголовный закон; понятие и признаки преступления; классификация категории преступлений; состав преступления; объект преступления; объективная сторона преступления; субъект преступления субъективная сторона преступления...
69866. Гражданский процесс: Учебно-методический комплекс 848.5 KB
  Государственные требования к минимуму содержания дисциплины Формы защиты гражданских прав; понятие гражданского процесса источники гражданского процессуального права процессуальная форма; принципы российского гражданского процессуального права; гражданские процессуальные отношения...
69867. ГРАЖДАНСКОЕ ПРАВО 1.42 MB
  Понятие, предмет, метод, система и источники гражданского права; понятие, элементы, виды и основания гражданских правоотношений; субъекты гражданского права; правоспособность и дееспособность граждан, её содержание, возникновение и прекращение; понятия...
69868. ИНОСТРАННЫЙ ЯЗЫК: УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС 791 KB
  Теория и практика перевода Адекватная передача понятого текста выбор нужного слова или лексического варианта правильное построение предложения при переводе. Теория и практика перевода Виды перевода: перевод научной и общественно-политической литературы перевод юридических документов...
69869. КОНСТИТУЦИОННОЕ ПРАВО: УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС 479 KB
  Понятие, предмет, метод и источники конституционного права; Конституция Российской Федерации; основные этапы конституционного развития России; основы конституционного строя; конституционный статус личности в РФ; избирательная система в РФ; федеративное государство; Президент РФ...
69870. АНГЛИЙСКИЙ ЯЗЫК: БАЗОВЫЙ КУРС ДЛЯ НЕЛИНГВИСТОВ 27.12 MB
  Считается общепризнанным, что грамматика наряду с фонетикой и лексикологией входит в науку о языке. Сама грамматика состоит из двух разделов: морфологии (исследование внутренней структуры слова, а также рассмотрение слова как части речи) и синтаксиса (раздел, изучающий сочетание слов как членов предложения).
69872. Анатомия центральной нервной системы 3.94 MB
  Рассмотрены основные структурные единицы организма (клетки, ткани, органы, системы органов). Центральным объектом изучения является строение структурных элементов нервной ткани, отношения между нейронами и соседними клетками, механизмы функционирования и регуляции деятельности...