48921

Расчет асинхронного електродвигателя

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Для проверки прочности рассчитывают пальцы на изгиб, а резину – по напряжениям смятия на поверхности соприкасания втулок с пальцами. При этом полагают, что все пальцы нагружены одинаково, а напряжения смятия распределены равномерно по длине втулки

Русский

2014-01-07

1.01 MB

3 чел.

                                                           Содержание:

1. Техническое задание………………………………………………………........2

2. Кинематическая схема привода……………………………………………….4

3. Выбор электродвигателя……………………………………………………….5

4. Определение общего передаточного числа привода и разбивка его по ступеням……………………………………………………………………...……6

5. Выбор материалов зубчатых колес……………………………………………6

6. Определение допускаемых напряжений……………………………………...7

7. Коэффициенты нагрузки……………………………………………………….8

8. Проектный расчет зубчатой передачи………………………………………...9

9. Подбор и расчет ременной передачи………………………………………...12

10. Расчет диаметров валов…………………………………………………......15

11. Выбор и проверка подшипников качения по динамической грузоподъёмности………………………………………………………………..17

12. Проверочный расчёт наиболее нагруженного вала на усталостную прочность и жёсткость…………………………………………………………..18

13. Расчет шпоночных соединений……………………………………………..21

14. Подбор муфты………………………………………………………………..23

15. Смазка зубчатых зацеплений и подшипников……………………………..24

16. Использованная литература………………………………………………... 25

2. Кинематическая схема привода

  1.  асинхронный электродвигатель
  2.  ременная передача
  3.  цилиндрический редуктор
  4.  муфта
  5.  приводной вал с барабаном

I   –  первый вал (вал электродвигателя) ()

II  – второй вал (быстроходный) ()

III – третий вал (тихоходный) ()

IV – четвертый вал (приводной) ()

3. Выбор электродвигателя

 

  1.  Определяем мощность выходного вала привода

 [кВт], где

- номинальная окружная нагрузка на звездочке [H]

- скорость цепи [м/с]

[кВт]

[кВт] – предварительная расчетная мощность

, где

- КПД муфты

- КПД зубчатой передачи

- КПД ременной передачи

- КПД подшипников приводного вала

[кВт]

  1.  Определяем частоту вращения приводного вала

        [об/мин]

 [об/мин]

  1.  Определяем общее передаточное число

По таблице 1.1 выбираем электродвигатель 4А 709 112 МА8

 

4. Определение общего передаточного числа привода и разбивка его по ступеням

Определяем мощности, частоты вращения и крутящие моменты каждого вала

Р, кВт

n, об/мин

Т, Н*м

1

2

3

4

5. Выбор материалов зубчатых колес

КОЛЕСО                                                                        ШЕСТЕРНЯ

40Х  улучшение                                       40Х улучшение

                                                                

                                             

                                              

                                                         

6. Определение допускаемых напряжений

6.1. Определение коэффициентов приведения:

                                                 

                                                  

  1.  Определение числа циклов перемены напряжений:     

                                             

                                            

6.3.   Суммарное время работы передачи:

6.4.   Суммарное  число  циклов  перемены  напряжений:

           

6.5. Эквивалентное число циклов перемены напряжений:

     

   

6.6. Предельные допускаемые напряжения для расчетов на выносливость:

                                        

           

6.7  Допускаемые  напряжения для расчетов на контактную выносливость:

          

             

Так как разница твердостей  и , то расчетное допускаемое напряжение для шестерни и для колеса принимаем

6.8  Допускаемые  напряжения для расчетов на изгибную выносливость:

          

         

  1.  Коэффициенты нагрузки

При расчете на контактную выносливость:

При расчете на изгибную выносливость:

и  - коэффициенты концентрации нагрузки по ширине зубчатого венца;

и  - коэффициенты динамической нагрузки

7.1. Коэффициенты концентрации нагрузки

Х=0,6

7.2 Коэффициенты динамичности нагрузки

Следовательно, степень точности равна 8.

  1.  Проектный расчет зубчатой передачи

8.1.  Предварительное  значение  межосевого  расстояния:

По ГОСТу 2185-66 округляем  до стандартного значения: а=125мм

8.2. Рабочая  ширина венца колеса:

Принимаем

Рабочая  ширина  шестерни:

8.3. Модуль  передачи:

 

;   

Принимаем   m = 1,5  по ГОСТ  9563-60.

8.4 Суммарное число зубьев и угол наклона зуба для шевронных колес:

Минимальный  угол  наклона  зубьев:

 

                            

Суммарное  число  зубьев:

Принимаем    Z=151

- верно

8.5. Число  зубьев  шестерни  Z1  и  колеса  Z2

;

;       

   принимаем  Z1=27

                      

8.6. Фактическое  значение  передаточного  числа:

                         

                   

Ошибка  передаточного  числа  

=

                                            

8.7. Проверка зубьев на изгибную выносливость

8.7.1. Зуб колеса

Коэффициент смещения равен -0,39

8.7.2 Зуб шестерни

8.8. Диаметры   делительных  окружностей

                             

 мм

мм

  

8.9. Диаметры  окружностей  вершин  и  впадин  зубьев

Шестерни:

Колесо:

8.10. Проверка  возможности  обеспечения  принятых  механических характеристик  при  термической  обработке  заготовки

Наружный  диаметр  заготовки  шестерни

Толщина  сечения  обода  колеса

Следовательно,  требуемые  механические  характеристики  могут  быть получены   при  термической  обработке.

      

8.11. Силы,  действующие  на  валы  зубчатых  колес:

                    

Окружная  сила:

Радиальная  сила:

Осевая  сила:

                                                                                                                                                                                        

                  

9. Подбор и расчет ременной передачи

Исходные  данные:

Т1=29,63 Н∙м – крутящий  момент  на  валу  ведущего шкива

N1=709 мин-1 – частота вращения вала ведущего шкива

U=2,5 – передаточное  число  ременной  передачи;

           

9.1 Выбор сечения ремня и определение диаметра ведущего шкива

Принимаем

9.2 Расчет окружной скорости на ведущем шкиве

9.3 Ориентировочное определение числа ремней

Номинальная мощность, передаваемая ремнями при угле обхвата , спокойной нагрузке, работе в одну смену, передаточном числе  и при ремне базовой длины

Ориентировочное число ремней:

, принимаем z=2

9.4 Геометрические расчеты передачи

Расчетный диаметр ведомого шкива:

- коэффициент относительного скольжения

Принимаем

Межосевое расстояние:

, где h=8мм – высота сечения ремня

 

 

Предварительная расчетная длина ремня:

, где

Принимаем

Определение межосевого расстояния при применении ремня стандартной расчетной длины:

Принимаем

9.5 Определение мощности, передаваемой одним ремнем:

, где

- коэффициент угла обхвата;

- коэффициент динамичности и режима работы;

- коэффициент, учитывающий передаточное число;

- коэффициент, учитывающий длину ремня.

Для определения коэффициента  находим угол обхвата  на малом шкиве по зависимости:

 

 

 

9.6 Определение числа ремней

Число ремней определяют предварительно без учета неодинаковой их работы в комплекте:

Число ремней с учетом различия в нагружении ремней в комплекте определяют по зависимости:

, где

=0,95  коэффициент, зависящий от числа ремней

Окончательно принимаем z=2

9.7 Силы в передаче

Силу предварительного натяжения ветви одного ремня определяют по зависимости:

=0,18 – коэффициент, учитывающий влияние центробежных сил

 

Суммарную силу на вал от ременной передачи определяют по формуле:

9.8 Ресурс работы ремней

Ремни подобранные по стандарту, имеют средний ресурс в эксплуатации при среднем режиме работы

10. Расчет диаметров валов

10.1 Расчет диаметров быстроходного вала:

где  – момент на быстроходном валу.

Примем .

Для найденного диаметра вала выбираем значения:

– приблизительная высота буртика,

– максимальный радиус фаски подшипника,

– размер фасок вала.

Определим диаметр посадочной поверхности подшипника:

Так как стандартные подшипники имеют посадочный диаметр, кратный -ти, то принимаем .

Рассчитаем диаметр буртика для упора подшипника:

.

Принимаем .

10.2 Расчет диаметров тихоходного вала:

,

где  – момент на тихоходном валу.

Примем .

Для найденного диаметра вала выбираем значения:

– приблизительная высота буртика,

 – максимальный радиус фаски подшипника,

– размер фасок вала. 

Определим диаметр посадочной поверхности подшипника:

.

Принимаем .

Рассчитаем диаметр буртика для упора подшипника:

.

Принимаем .

10.3 Расчет диаметров приводного вала:

,

где  – момент на тихоходном валу.

Примем .

Для найденного диаметра вала выбираем значения:

– приблизительная высота буртика,

 – максимальный радиус фаски подшипника,

– размер фасок вала. 

Определим диаметр посадочной поверхности подшипника:

.

Принимаем .

Рассчитаем диаметр буртика для упора подшипника:

.

Принимаем .

11. Выбор и проверка подшипников качения по динамической грузоподъёмности

11.1 Для быстроходного вала редуктора выберем роликовые радиальные подшипники серии 12307

Для него имеем:

– диаметр внутреннего кольца,

– диаметр наружного кольца,

– ширина подшипника,

– динамическая грузоподъёмность,

– статическая грузоподъёмность,

  1.  Для тихоходного вала редуктора выберем роликовые конические подшипники серии 7309А.

Для него имеем:

– диаметр внутреннего кольца,

– диаметр наружного кольца,

– ширина подшипника,

– динамическая грузоподъёмность,

– статическая грузоподъёмность,

На подшипник действуют:

– осевая сила,

– радиальная сила.

Частота оборотов

Требуемый ресурс работы .

Найдём:

– коэффициент безопасности (табл. 1 лит. 2);

– температурный коэффициент (стр. 12 лит. 2);

– коэффициент вращения (стр. 10 лит. 2).

Определяем эквивалентную нагрузку:

.

По табл. 3 лит. 2 находим коэффициент осевого нагружения . Проверим условие, что

:

По табл. 3 лит. 2 определяем значение коэффициента радиальной динамической нагрузки  и коэффициента осевой динамической нагрузки .

Определяем эквивалентную радиальную динамическую нагрузку

.

Рассчитаем ресурс принятого подшипника:

,

часов, что удовлетворяет требованиям

  1.  Для приводного вала редуктора выберем шарикоподшипники радиальные двухрядные сферические серии 1311.

Для него имеем:

– диаметр внутреннего кольца подшипника,

– диаметр наружного кольца подшипника,

– ширина подшипника,

– динамическая грузоподъёмность,

– статическая грузоподъёмность.

12. Проверочный расчёт наиболее нагруженного вала на усталостную прочность и жёсткость

Проведём расчёт тихоходного вала.

Действующие силы:

– окружная,

– осевая,

– радиальная,

– крутящий момент.

.

Определим реакции опор в вертикальной плоскости.

1., ,

.

Отсюда находим, что .

2. , ,

.

Получаем, что .

Выполним проверку:

,

,

, . Следовательно вертикальные реакции найдены верно.

Определим реакции опор в горизонтальной плоскости.

3. ,

,

, получаем, что .

4. ,

,

, отсюда .

Проверим правильность нахождения горизонтальных реакций:

,

,

,  – верно.

По эпюре видно, что самое опасное сечение вала находится в точке , причём моменты здесь будут иметь значения: , .

Расчёт производим в форме проверки коэффициента запаса прочности , значение которого можно принять . При этом должно выполняться условие, что , где  – расчётный коэффициент запаса прочности,  и  – коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям, которые определим ниже.

Найдём результирующий изгибающий момент, как .

Определим механические характеристики материала вала (Сталь 40Х):  – временное сопротивление (предел прочности при растяжении);  и  – пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручении;  – коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений.

Определим отношение следующих величин (табл. 10.9 лит. 3): , , где  и  – эффективные коэффициенты концентрации напряжений,  – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения. Также по табл. 10.4 лит. 3 найдём значение коэффициента влияния шероховатости  и по табл. 10.5 лит. 3 коэффициент влияния поверхностного упрочнения .

Вычислим значения коэффициентов концентрации напряжений  и  для данного сечения вала: , .

Определим пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении: , .

Рассчитаем осевой и полярный моменты сопротивления сечения вала: , где  – расчётный диаметр вала.

Вычислим изгибное и касательное напряжение в опасном сечении по формулам: , .

Определим коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям: .

Для нахождения коэффициента запаса прочности по касательным напряжениям  определим следующие величины. Коэффициент влияния асимметрии цикла напряжений для данного сечения . Среднее напряжение цикла . Вычислим коэффициент запаса .

Найдём расчётное значение коэффициента запаса прочности и сравним его с допускаемым:  – условие выполняется.

13. Расчет шпоночных соединений

Расчёт шпоночных соединений заключается в проверке условия прочности материала шпонки на смятие.

13.1 Соединение быстроходного вала с ременной передачей

Имеем:

– крутящий момент на валу,

– диаметр вала,

– длина шпонки,

– её ширина,

– высота шпонки,

– глубина паза вала,

– глубина паза ступицы,

– допускаемое напряжение на смятие материала шпонки,

– временное сопротивление материала шпонки (предел прочности при растяжении).

Условие прочности:

,

,

- верно.

13.2 Соединение тихоходного вала со ступице зубчатого колеса

Имеем:

– крутящий момент на валу,

– диаметр вала,

– длина шпонки,

– её ширина,

– высота шпонки,

– глубина паза вала,

– глубина паза ступицы,

Условие прочности:

,

,

- верно.

13.3  Соединение тихоходного и приводного валов с муфтой

Имеем:

– крутящий момент на валу,

– диаметр вала,

– длина шпонки,

– её ширина,

– высота шпонки,

– глубина паза вала,

– глубина паза ступицы

Условие прочности:

,

,

- верно.

13.4  Соединение приводного вала с барабаном

Имеем:

– крутящий момент на валу,

– диаметр вала,

– длина шпонки,

– её ширина,

– высота шпонки,

– глубина паза вала,

– глубина паза ступицы

Условие прочности:

,

,

- верно.

14. Подбор муфты

Муфта упругая втулочно-пальцевая по ГОСТ 21424–75.

Отличается простотой конструкции и удобством монтажа и демонтажа. Обычно применяется в передачах от электродвигателя с малыми крутящими моментами. Упругими элементами здесь служат гофрированные резиновые втулки. Из-за сравнительно небольшой толщины втулок муфты обладают малой податливостью и применяются в основном для компенсации несоосносги валов в небольших пределах.

Материал полумуфт – чугун СЧ20.

Материал пальцев – сталь 45.

Для проверки прочности рассчитывают пальцы на изгиб, а резину – по напряжениям смятия на поверхности соприкасания втулок с пальцами. При этом полагают, что все пальцы нагружены одинаково, а напряжения смятия распределены равномерно по длине втулки:

где z – число пальцев, z = 8. Рекомендуют принимать  = 1,8...2 МПа.

Тогда

15. Смазка зубчатых зацеплений и подшипников

Для смазывания применена картерная система.

Определим окружную скорость вершин зубьев колеса:

– для тихоходной ступени, здесь

– частота вращения вала тихоходной ступени,

– диаметр окружности вершин колеса тихоходной ступени;

– для быстроходной ступени, здесь

– частота вращения вала быстроходной ступени,

– диаметр колеса быстроходной ступени.

Рассчитаем предельно допустимый уровень погружения зубчатого колеса тихоходной ступени редуктора в масляную ванну:

, здесь

– диаметр окружностей вершин зубьев колеса тихоходной ступени.

Выберем марку масла по табл. 11.1 лит. 3 в соответствии с окружной скоростью колеса быстроходной ступени: И-Г-А 32  ГОСТ 17475.4-87. Его кинематическая вязкость для зубчатых колёс при температуре  .

Смазывание подшипников происходит тем же маслом за счёт разбрызгивания. При сборке редуктора подшипники необходимо предварительно промаслить.


Список литературы

1. Буланже А.В. , Палочкина Н.В. , Часовников Л.Д. , методические указания по расчёту зубчатых передач редукторов и коробок скоростей по курсу “Детали машин”, часть 1, Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1980 г.

2. Иванов В.Н. , Баринова В.С. , “Выбор и расчёты подшипников качения”, методические указания по курсовому проектированию, Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1981 г.

3. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. , “Конструирование узлов и деталей машин”, Москва, “Высшая школа”, 1985 г.

4. Решетов Д.Н. , “Детали машин”, Москва, “Машиностроение”, 1989 г.

5. Гжиров Р.И. , “Краткий справочник конструктора”, “Машиностроение”, Ленинград, 1983 г.

6. Атлас конструкций “Детали машин”, Москва, “Машиностроение”, 1980 г.

7. Перель Л.Я. , Филатов А.А. , справочник “Подшипники качения”, Москва, “Машиностроение”, 1992 г.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

76944. Понятие и система субъектов административного права. Административная правосубъектность 27.29 KB
  Понятие и система субъектов административного права. Субъект административного права лицо или организация которые в соответствии с действующим законодательством РФ могут быть участниками сторонами регулируемых административных управленческих общественных отношений. Главное что объединяет многообразные субъекты административного права это административная правоспособность. Субъекты административного права могут быть индивидуальными и коллективными.
76945. Граждане Российской Федерации как субъекты административного права. Права, обязанности и гарантии реализации прав граждан в сфере государственного управления 26.91 KB
  Граждане Российской Федерации как субъекты административного права. Права обязанности и гарантии реализации прав граждан в сфере государственного управления. Гражданин как субъект административного права это участник общественных отношений выступающий в качестве носителя содержащихся в нормативных актах конкретных прав и обязанностей которыми он наделен для реализации своих жизненных потребностей участия в управлении делами общества и государства. Административноправовой статус гражданина – это составная часть правового статуса личности...
76946. Особенности административно-правового статуса иностранных граждан и лиц без гражданства 28.5 KB
  Правовое положение иностранных граждан на территории РФ регулируется российским законодательством а также международными договорами. Законы РФ распространяются на всех лиц находящихся на ее территории. Правовое положение иностранных граждан регламентируется Конституцией законами России международными договорами правилами пребывания иностранных граждан на территории РФ и транзитного проезда иностранных граждан через территорию РФ. Законодательство различает иностранных граждан постоянно проживающих и временно пребывающих на территории...
76947. Понятие и признаки органов исполнительной власти РФ, система органов исполнительной власти, их классификация 29.22 KB
  Понятие и признаки органов исполнительной власти РФ система органов исполнительной власти их классификация. Орган исполнительной власти государственное учреждение обладающее относительной самостоятельностью структурной организацией наделенное государственно-властными полномочиями исполнительно-распорядительного характера и действующее в пределах определенной территории. Признаки органа исполнительной власти: является государственным учреждением; вместе с органами законодательной и судебной власти входит в систему органов...
76948. Президент Российской Федерации и исполнительная власть 27.36 KB
  Назначает и отзывает после консультаций с соответствующими комитетами или комиссиями палат Федерального Собрания дипломатических представителей РФ в иностранных государствах и международных организациях; Федеральные министерства федеральные службы и федеральные агентства руководство деятельностью которых осуществляет Президент РФ: Министерство внутренних дел РФ подведомственная ему Федеральная миграционная служба Министерство РФ по делам гражданской обороны чрезвычайных ситуаций и ликвидации последствий стихийных бедствий Министерство...
76949. Правительство Российской Федерации: порядок формирования, состав, основные полномочия 25.06 KB
  Правительство РФ – это коллегиальный орган состоящий из Председателя Правительства РФ заместителей Председателя Правительства РФ и федеральных министров. ФКЗ О Правительстве РФ по сути является документом составляющим вместе с Конституцией РФ правовую базу деятельности Правительства РФ. Председатель Правительства РФ назначается Президентом РФ с согласия Государственной Думы и освобождается от неё на основаниях предусмотренных законом. Заместители Председателя Правительства РФ и федеральные министры назначаются на должность и...
76950. Федеральные органы исполнительной власти России: понятие, система, структура, правовое положение, функции 26.71 KB
  Федеральные органы исполнительной власти России: понятие система структура правовое положение функции. В систему федеральных органов исполнительной власти входят федеральные министерства федеральные службы и федеральные агентства. Правовое положение или правовой статус органов исполнительной власти подразумевает что все они действуют на основе законов и других нормативных актов осуществляют нормотворческую деятельность совершают действия возложенные на них нормативными актами имеют полномочия компетенцию а также обладают...
76951. Органы исполнительной власти субъектов Российской Федерации 27.14 KB
  Органы исполнительной власти субъектов Российской Федерации.государственная и территориальная целостность Российской Федерации. распространение суверенитета Российской Федерации на всю ее территорию; верховенство Конституции и федеральных законов на всей территории Российской Федерации...