49855

Расчет вала електродвигателя

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Вычисление частоты вращения вала электродвигателя Диаметр звездочки Частота вращения приводного вала Перeдаточное число для червячной передачи U=34.4 Частота вращения вала электродвигателя Выбирается двигатель АИР 80В4 с частотой вращения ротора и мощностью . Распределение мощности по валам: Частота вращения: Крутящий момент Скорость скольжения Выбираем материал третьей группы СЧ1532 Коэффициент нагрузки: Предварительное межосевое расстояние: Принимаем .1 аДля быстроходного вала из рекомендации выбрано: Выбираем Диаметр вала...

Русский

2014-01-16

890.5 KB

3 чел.

1 Выбор электродвигателя

1.1 Вычисление требуемой мощности двигателя

Вычисление требуемой мощности двигателя производится по формуле:

где  - мощность необходимая на выходе червячного редуктора,

-окружная сила на звездочке пластинчатого конвейера

- скорость движения цепи

- КПД механизма,

- КПД червячной передачи ,

- КПД пары подшипников качения (на приводном валу) 

- КПД муфты,

- КПД цепной передачи.

Принимаем

1.2 Вычисление частоты вращения вала электродвигателя

Диаметр звездочки

Частота вращения приводного вала

Перeдаточное число для червячной передачи  U=34.4

Частота вращения вала электродвигателя 

Выбирается двигатель АИР 80В4 с частотой вращения ротора  и мощностью .

Распределение мощности по валам:

Частота вращения:

Крутящий момент

Скорость скольжения

Выбираем материал третьей группы СЧ15-32

Коэффициент нагрузки:

Предварительное межосевое расстояние:

Принимаем .

Осевой модуль:

Принимаем .

Коэффициент диаметра червяка:

Принимаем .

Коэффициент смещения:

Углы подъема червяка:

Начальный:

Делительный угол подъема витка:

Корректировка

Коэффициент концентрации нагрузки:

Скоростной коэффициент

 

Скорость скольжения в зацеплении:

 

Допускаемое напряжение:

.

Расчетное напряжение:

 

КПД

 

Уточненное значение мощности на валу червяка

Силы в зацеплении червячной пары

Окружная сила на колесе и осевая сила ни червяке

 Окружная сила на червяке и осевая на колесе

Радиальная сила

Напряжения изгиба в зубьях червячного колеса

Проверка передачи на кратковременную пиковую нагрузку

Пиковый момент на валу червячного колеса

 

Пиковое контактное напряжение на рабочих поверхностях зубьев

Пиковое напряжение изгиба зубьев червячного колеса

 

Проверка редуктора на нагрев

 

Геометрические размеры червячной передачи

Червяк:

 

Червячное колесо

 


2. Проектирование редуктора

2.1Предварительный расчет диаметров валов

рис.1

а)Для быстроходного вала из рекомендации выбрано:

Выбираем

Диаметр вала посадочных мест подшипников:

где  - высота заплечика для конического конца вала.

Диаметр основной части вала рассчитан по формуле [1, стр. 42]:

где  - координата фаски подшипника

Но так как червяк полый с глухим отверстием и шпоночным пазом для шпоночного соединения с электродвигателем ,то та часть, которая соединяется с валом электродвигателя должна иметь больший диаметр. А именно ,больше диаметра вала электродвигателя(d=26мм) .Диаметр червяка посадочного места подшипника для этой части вала принимается

Диаметр основной части вала рассчитан по формуле [1, стр. 42]:

где  - координата фаски подшипника

Выбран: .

б)Для вала червячного колеса

Выбран: .

Выбран: .

2.2 Расчет расстояний между деталями редуктора.

Зазор до боковой стенки рассчитан по формуле:

где  - предварительная длина корпуса.

Округляю в большую сторону: .

2.3 Расчет шпоночного соединения

Для соединения вала и червячного колеса выбрано шпоночное соединение.(рис.3)

Рис.3

- диаметр вала,

- момент на валу.

Из атласа «Детали машин» для заданного диаметра вала нахожу размеры поперечного сечения шпонки

величина выступа шпонки из вала.

Допускаемое напряжение на смятие

Принимаю  

2.4 Выбор типа подшипников и схемы установки
Для червячного редуктора выбраны радиально упорные подшипники, так как  действует осевая сила в червячном зацеплении.

Схема установки «враспор».

2.5 Подбор подшипников качения на заданный ресурс

Тихоходный вал червячного колеса

2.5.1.1Для быстроходного вала-червяка червячного редуктора выбраны 2 роликовых конических подшипников лёгкой серии (7208А) и шариковый радиальный (208).  

а)Подшипник 7208А

Динамическая грузоподъемность: .

Статическая грузоподъемность: .

Диаметр вала под подшипник: .

Диаметр внешнего кольца подшипника: .

Наибольшая ширина подшипника: .

Ширина подшипника: .

б)Подшипник 208

Динамическая грузоподъемность: .

Статическая грузоподъемность: .

Диаметр вала под подшипник: .

Диаметр внешнего кольца подшипника: .

Наибольшая ширина подшипника: .

Ширина подшипника: .


- радиальная сила в зацеплении,

- окружная сила,

-осевая сила,

2.5.1.2 Реакции в горизонтальной плоскости

    

рис.7

Нагрузка в середине вала:

рис.8

Реакции от радиальной силы:

Нагрузка в середине вала:

рис.9

Реакции от осевой силы:

Так как  то буду считать, что момент приложен в середине вала.

Нахожу реакции в опорах:

рис.10

Так как подшипник установлен «враспор» из рис.10:

2.5.1.3. Расчет ресурса подшипника

а)Подшипник 7208А(на рисунке 10 т.А)

Расчёт на статическую грузоподъёмность:

Нахожу эквивалентную статическую нагрузку

Расчёт подшипника на заданный ресурс:

V-коэффициент вращения кольца. V=1 при вращении внутреннего кольца подшипника относительно направления радиальной нагрузки.

Эквивалентная динамическая нагрузка вычислена по формуле:

где  и  - коэффициенты,

- температурный коэффициент, так как

- коэффициент безопасности.(для всех видов редукторов)

.

Ресурс подшипников определяется по формуле:

где  - коэффициент надёжности при вероятности безотказной работы подшипника 90%,

- коэффициент, характеризующий совместное влияние на долговечность особых свойств металла деталей подшипника и условий его эксплуатации(для роликоподшипников конических при обычных условиях),

- частота вращения быстроходного вала,

- для роликовых  подшипников.

Заданный ресурс: .

Т.к. , то подшипник подходит.
б)Подшипник 7305А(на рисунке  10 т.В)

Расчёт на статическую грузоподъёмность:

Нахожу эквивалентную статическую нагрузку

Расчёт подшипника на заданный ресурс:

Эквивалентная динамическая нагрузка вычислена по формуле:

где  и  - коэффициенты,

       - температурный коэффициент, так как

       - коэффициент безопасности.(для всех видов редукторов)

Т.к. относительно направления радиальной нагрузки вращается внутреннее кольцо, то .

Ресурс подшипников определяется по формуле:

где  - коэффициент надёжности при вероятности безотказной работы подшипника 90%,

- коэффициент, характеризующий совместное влияние на долговечность особых свойств металла деталей подшипника и условий его эксплуатации(для роликоподшипников конических при обычных условиях),

- частота вращения быстроходного вала,

- для роликовых  подшипников.

Заданный ресурс: .

Т.к. , то подшипник подходит.

2.6 Расчет валов

2.6.2 Расчет на статическую прочность тихоходного вала

Вал D=40.

рис.16

Для изготовления вала выбрана сталь 45:

, , , ,

Нормальные напряжения определяются по формуле:

где  - суммарный изгибающий момент,

- осевая сила,

- момент сопротивления сечения вала при расчете на изгиб,

- площадь поперечного сечения.

Наиболее опасное сечение  I.

коэффициент перегрузки.

Для полого вала с одним шпоночным пазом шпоночного

.

Рассматриваю наиболее опасное сечение  1:

[1, стр166]

Осевая сила: .[1, стр165]

Касательные напряжения определяются по формуле:

[1, стр165]

где  - крутящий момент,

- момент сопротивления сечения вала при расчете на кручение.

Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным напряжениям вычисляются:

по касательным напряжениям:

Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести:

Минимально допустимое значение коэффициента запаса: .

Т.к. , то статическая прочность обеспечена.

2.6.3 Расчет на сопротивление усталости выходного вала

Коэффициент запаса вычисляется по формуле:

Коэффициент запаса вычисляется через нормальные напряжения:

где  - предел выносливости вала,

- амплитуда нормальных напряжений цикла.

где  - предел выносливости,

- коэффициент снижения предела выносливости.

где  - эффективный коэффициент концентрации напряжений, так как шпоночный паз выполнен концевой фрезой

- коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, расчёт на изгиб, d=40мм.

- коэффициенты влияния качества поверхности, обтачивание чистовое и .

- коэффициент влияния поверхностного упрочнения. Так как сталь без упрочнения.

где  - результирующий изгибающий момент.;

Тогда:

Аналогично нахожу коэффициент запаса по касательным напряжениям:

где  - предел выносливости,

- коэффициент снижения предела выносливости.

где  - эффективный коэффициент концентрации напряжений для шпоночного паза, так как,

- коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения при  расчёте на изгиб, d=80мм.

- коэффициенты влияния качества поверхности, обтачивание чистовое и .

- коэффициент влияния поверхностного упрочнения. Так как сталь без упрочнения.

где - крутящий момент.

Тогда:

Коэффициент запаса:

Минимально допустимое значение коэффициента запаса по сопротивлению усталости:

Т.к. , то вал выдержит нагрузку.

2.7 Выбор смазочного материала

Для уменьшения потерь мощности на трение и снижения интенсивности износа трущихся поверхностей, а также для предохранения их от заедания, задиров, коррозии и лучшего отвода теплоты трущиеся поверхности деталей должны иметь надежную смазку.

Для редуктора необходимо применять картерную систему смазывания. Масло заливается до середины червяка.

Контактные напряжения.

.

Окружная скорость колеса:

где  - угловая скорость колеса

- радиус делительной  окружности червяка

- частота вращения червяка.

Согласно этим данным выбрано масло: И-Т-Д-100.

И индустриальное,

Т тяжело нагруженные узлы,

Д масло с антиокислителями, антикоррозионными и противоизносными присадками.

Допустимые уровни погружения червяка в масляную ванну:

Уровень масла относительно дна корпуса редуктора выбран:

Объем масла вычислен по формуле:

где  - внутренняя длина корпуса,

- внутренняя ширина с  червяком(часть червяка)

-объём, занимаемый червяком.

Объем масла округлен в большую сторону:

.

2.8 Расчет цепной передачи

Для рекомендуется

Выбираем межосевое расстояние а=30t

Коэффициенты:

Выбираем цепь ПР-15,875-2300-1:

Смазывание: чистая внутришарнирная пропитка цепи через 120…180ч.

Число звеньев

Уточняем межосевое расстояние

Поскольку цепь должна провисать принимаем а=482.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

84486. Рецептори, їх класифікація та збудження 45.25 KB
  Рецептори спеціалізовані структури що забезпечують: а сприйняття інформації про дію подразника; б первинний аналіз цієї інформації сила якість час дії новизна подразника. За наявністю спеціалізованої сенсорної клітини: первинні інформація про дію подразника сприймається безпосередньо нервовим закінченням; вторинні інформації про дію подразника сприймається спеціалізованою сенсорною рецепторною клітиною а далі передається на нервове закінчення. За наявністю чи відсутністю допоміжних структур: вільні нервові закінчення ...
84487. Пропріорецептори, їх види. Будова та функції м’язових веретен 43.25 KB
  Пропріорецептори Мязів мязові веретена Суглобових сумок Сухожилків тільця Гольджі Види рецепторів Адекватний подразник Деформація Розтягнення Розтягнення Ступінь та швидкість розтягнення мязів Ступінь згинання розгинання в суглобі Ступінь та швидкість скорочення мяза так як при скороченні сухожилки розтягуються Контролюють Мязові веретена первинні механорецептори що мають складну структуру. Адекватним подразником ІФВ є розтягнення центральної частини ядерної сумки. Таке розтягнення та збудження спіралевидного нервового...
84488. Механізми і закономірності передачізбудження в центральних синапсах 44.76 KB
  Аксосоматичні Аксоаксональні Аксодендритні Дендродендритичні Збудливі Гальмівні Хімічні Електричні Механізм передачі збудження через центральний аксосоматичний хімічний синапс полягає в наступному: ПД поширюється по мембрані аксона далі по мембрані пресинаптичній підвищення проникності пресинаптичної мембрани для іонів С2 вхід їх в нервове закінчення за градієнтом концентрації вихід медіатора в синаптичну щілину дифузія медіатора до постсинаптичної мембрани взаємодія з мембранними циторецепторами збільшення...
84489. Види центрального гальмування. Механізми розвитку пре- та постсинаптичного гальмування 43.78 KB
  Механізми розвитку пре та постсинаптичного гальмування. Гальмування активний фізіологічний процес. Гальмування в ЦНС Постсинаптичне Пресинаптичне За локалізацією За електрофізіологічною природою Гіперполяризаційне Деполяризаційне За будовою нейронних ланцюгів Зворотнє Пряме Постсинаптичне гіперполяризаційне гальмування.
84490. Сумація збудження і гальмування нейронами ЦНС 48.02 KB
  Взаємодія збудження та гальмування на тілі кожного окремого нейрона відбувається шляхом сумації просторової та часової. В залежності від переважання сумації ЗПСП чи ГПСП нейрон може перебувати в трьох станах: збудження характеризується генерацією ПД на мембрані аксонного горбика в результаті переважання сумації ЗПСП деполяризація мембрани дійшла до критичного рівня: чим інтенсивніше протікає сумація ЗПСП тим швидше деполяризація доходить до Екр тим частіше ПД в РРН тобто тим сильніше збудження нейрона. Таким чином за допомогою...
84491. Рухові рефлекси спинного мозку, їх рефлекторні дуги, фізіологічне значення 45.37 KB
  У складі задніх рогів спинного мозку переважають вставні нейрони. Біла речовина спинного мозку представлена волокнами висхідних та низхідних шляхів. Контроль на рівні спинного мозку Рецептори шкіри Вісцерорецептори ангіорецептори.
84492. Провідникова функція спинного мозку. Залежність спінальних рефлексів від діяльності центрів головного мозку. Спінальний шок 43.05 KB
  Біла речовина спинного мозку передні бокові та задні канатики складається з нервових волокон які формують провідні шляхи. Основними висхідними шляхами є: 1. Шлях Голя розташований в медіальній частині заднього канатика. Шлях Бурдаха розташований в латеральній частині заднього канатика.
84493. Рухові рефлекси заднього мозку, децеребраційна ригідність 48.79 KB
  Вони носять назву надсегментарних утворень так як впливають на мязи не прямо а через мотонейрони сегментарних структур рухові ядра спинного мозку і черепномозкових нервів. Задній мозок отримує і переробляє всю аферентну інформацію що надходить від спинного мозку оскільки всі специфічні висхідні шляхи від спинного мозку входячи в стовбур мозку задній та середній мозок віддають коллатералі гілочки до ретикулярної формації тут продовжується обробка аферентної інформації. В задньому мозку розміщені 4 вестибулярні ядра медіальне...
84494. Рухові рефлекси середнього мозку, їх фізіологічне значення 44.55 KB
  Середній мозок СрМ за участі сітчастої речовини опрацьовує аферентну інформацію яка поступає в спинний та задній мозок. Нова інформація поступає в СрМ від зорових та слухових рецепторів. На основі опрацьовання інформації від усіх цих рецепторів СрМ здійснює контроль за станом зовнішнього та внутрішнього середовища організма. Важливими надсегментарними руховими ядрами СрМ є: 1 червоні ядра від них інформація від нейронів спинного мозку передається по шляхах що перехрещуються руброспінальні шляхи елемент ЛНС; 2 ретикулярна формація;...