49865

Расчет электродвигателя и его составляющих

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Кинематическая схема механизма Выбор электродвигателя Мощность на выходе: кВт Мощность электродвигателя: кВт Принимаем: кВт Определение частоты вращения вала: мин1 Определение частоты вращения электродвигателя: Принимаем двигатель: АИР90L4 мин1 ; р=2. Допускаемые напряжения для расчета на контактную выносливость: За расчетное допускаемое напряжение принимаем меньшее из полученных 7. Коэффициент нагрузки Принимаем Схема передачи 5 с учетом варианта а соотношений термических обработок. Коэффициент...

Русский

2014-01-16

779.29 KB

4 чел.

Содержание

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

Кинематическая схема механизма…………………………….............................4

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

Определение общего передаточного числа и разбивка его по ступеням…….5

Определение мощности, частоты вращения и крутящего момента для каждого вала……………………………………………….....................................5

Расчет тихоходной ступени……………………………………………………..5

Расчет промежуточной ступени ………………………………………………..9

Расчет быстороходной ступени............................................................................12

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

Выбор подшипников качения……………….……………………………….....16

Расчет цепной передачи…………………………….………………..…………17

Проверочный расчет тихоходного вала (наиболее нагруженного) на усталостную прочность и выносливость…………………………….………...18

Расчет предохранительного устройства……………………………..…………21

Расчет шпоночных соединений………………………………………..………..22

Выбор муфт……………………………….…………………………..…………..22

Смазка зубчатых зацеплений и подшипников…………………………..……..23

Список литературы…………………………………………………………..…..24

Кинематическая схема механизма

      

Выбор электродвигателя

Мощность на выходе: кВт

Мощность электродвигателя:   кВт

()

Принимаем: кВт

Определение частоты вращения вала:

мин-1

()

Определение частоты вращения электродвигателя:

Принимаем двигатель: АИР90L4

  мин-1 ;  р=2.2 кВт      

           

Определение общего передаточного числа и разбивка его по ступеням

   

Определение мощности, частоты вращения и крутящего момента для каждого вала.

P, кВт

n, мин-1

T, Нм

1

2

3

4

5

Расчет тихоходной ступени

1.Определение допускаемых напряжений

Колесо:

Шестерня:

Сталь 40Х, улучшение,

,

Сталь 40ХН, закалка ТВЧ,

,

Частота вращения вала колеса: .

Ресурс передачи: .

Передаточное число: .

1. Коэффициент приведения для расчетов на:

а) контактную выносливость     

б) изгибную выносливость        

2. Числа циклов перемены напряжений, соответствующие длительному пределу выносливости для расчетов на :

а) контактную выносливость     

б) изгибную выносливость        

3. Суммарное число циклов перемены напряжений:

4. Эквивалентные числа циклов перемены напряжений при расчете на:

а) контактную выносливость     

б) изгибную выносливость        

5. Предельные допускаемые напряжения для расчетов на прочность при действии пиковых нагрузок.

Контактная прочность:

Изгибная прочность:

6. Допускаемые напряжения для расчета на контактную выносливость:

За расчетное допускаемое напряжение принимаем меньшее из полученных

 

7. Допускаемые напряжения для расчета на изгибную выносливость:

Определение основных параметров тихоходной передачи

1. Коэффициент нагрузки

Принимаем  

Схема передачи 5, с учетом варианта «а» соотношений термических обработок.

Окружная скорость:

При этой скорости передача может быть выполнена по 8-й степени точности.

Коэффициент нагрузки:

Предварительное значение межосевого расстояния:

Принимаем  =140мм

2. Рабочая ширина венца колеса:

3. Рабочая ширина шестерни:

4. Модуль передачи:

Принимаем .

5. Суммарное число зубьев:

Принимаем

6. Число зубьев шестерни:

7. Число зубьев колеса:

8. Фактическое передаточное число:

9. Проверка зубьев на изгибную выносливость:

Напряжение в опасном сечении зуба колеса:

Напряжение в опасном сечении зуба шестерни:

10. Диаметры делительных окружностей:

Проверка:

11. Диаметры окружностей вершин и впадин зубьев:

12. Силы, действующие на валы от зубчатых колёс:

Расчет промежуточной ступени

1.Определение допускаемых напряжений

Колесо:

Шестерня:

Сталь 40Х, улучшение,

,

Сталь 40ХН, закалка ТВЧ,

,

Частота вращения вала колеса: .

Ресурс передачи: .

Передаточное число: .

1. Коэффициент приведения для расчетов на:

а) контактную выносливость     

б) изгибную выносливость        

2. Числа циклов перемены напряжений, соответствующие длительному пределу выносливости для расчетов на :

а) контактную выносливость     

б) изгибную выносливость        

3. Суммарное число циклов перемены напряжений:

4. Эквивалентные числа циклов перемены напряжений при расчете на:

а) контактную выносливость     

б) изгибную выносливость        

5. Предельные допускаемые напряжения для расчетов на прочность при действии пиковых нагрузок.

Контактная прочность:

Изгибная прочность:

6. Допускаемые напряжения для расчета на контактную выносливость:

За расчетное допускаемое напряжение принимаем меньшее из полученных

 

7. Допускаемые напряжения для расчета на изгибную выносливость:

Определение основных параметров тихоходной передачи

1. Коэффициент нагрузки

Принимаем  

Схема передачи 5, с учетом варианта «а» соотношений термических обработок.

Окружная скорость:

При этой скорости передача может быть выполнена по 8-й степени точности.

Коэффициент нагрузки:

Предварительное значение межосевого расстояния:

Принимаем  =125мм

2. Рабочая ширина венца колеса:

3. Рабочая ширина шестерни:

4. Модуль передачи:

Принимаем .

5. Суммарное число зубьев:

Принимаем

6. Число зубьев шестерни:

7. Число зубьев колеса:

8. Фактическое передаточное число:

9. Проверка зубьев на изгибную выносливость:

Напряжение в опасном сечении зуба колеса:

Напряжение в опасном сечении зуба шестерни:

10. Диаметры делительных окружностей:

Проверка:

11. Диаметры окружностей вершин и впадин зубьев:

12. Силы, действующие на валы от зубчатых колёс:

Расчет быстроходной ступени

1.Определение допускаемых напряжений

Колесо:

Шестерня:

Сталь 40Х, улучшение,

,

Сталь 40ХН, закалка ТВЧ,

,

Частота вращения вала колеса: .

Ресурс передачи: .

Передаточное число: .

1. Коэффициент приведения для расчетов на:

а) контактную выносливость     

б) изгибную выносливость        

2. Числа циклов перемены напряжений, соответствующие длительному пределу выносливости для расчетов на :

а) контактную выносливость     

б) изгибную выносливость        

3. Суммарное число циклов перемены напряжений:

4. Эквивалентные числа циклов перемены напряжений при расчете на:

а) контактную выносливость     

б) изгибную выносливость        

5. Предельные допускаемые напряжения для расчетов на прочность при действии пиковых нагрузок.

Контактная прочность:

Изгибная прочность:

6. Допускаемые напряжения для расчета на контактную выносливость:

За расчетное допускаемое напряжение принимаем меньшее из полученных

 

7. Допускаемые напряжения для расчета на изгибную выносливость:

Определение основных параметров тихоходной передачи

1. Коэффициент нагрузки

Принимаем  

Схема передачи 5, с учетом варианта «а» соотношений термических обработок.

Окружная скорость:

При этой скорости передача может быть выполнена по 8-й степени точности.

Коэффициент нагрузки:

Предварительное значение межосевого расстояния:

Принимаем  =90мм

2. Рабочая ширина венца колеса:

3. Рабочая ширина шестерни:

4. Модуль передачи:

Принимаем .

5. Суммарное число зубьев:

Принимаем

6. Число зубьев шестерни:

7. Число зубьев колеса:

8. Фактическое передаточное число:

9. Проверка зубьев на изгибную выносливость:

Напряжение в опасном сечении зуба колеса:

Напряжение в опасном сечении зуба шестерни:

10. Диаметры делительных окружностей:

Проверка:

11. Диаметры окружностей вершин и впадин зубьев:

12. Силы, действующие на валы от зубчатых колёс:

Определение диаметров всех валов

1) Определим диаметр быстроходного вала:

  

Из конструктивных соображений, принимаем:

Определим диаметр посадочной поверхности подшипника:

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

Рассчитаем диаметр буртика для упора подшипника:

.

2) Определим диаметр 1 промежуточного вала:

 

Принимаем: .

Определим диаметр посадочной поверхности подшипника:

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

Рассчитаем диаметр буртика для упора подшипника:

 

Принимаем: .

3) Определим диаметр 2 промежуточного вала:

 

Принимаем: .

Определим диаметр посадочной поверхности подшипника:

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

Рассчитаем диаметр буртика для упора подшипника:

 

4) Определим диаметр тихоходного вала:

 

Принимаем: .  

Определим диаметр посадочной поверхности подшипника:  

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

Рассчитаем диаметр буртика для упора подшипника:  

Принимаем: .

Выбор подшипников качения

1. Для быстроходного вала вала редуктора выберем роликовые конические однорядные подшипники средней узкой серии №7306.

Для него имеем:

– диаметр внутреннего кольца,

– диаметр наружного кольца,

– ширина подшипника,

– динамическая грузоподъёмность,

– статическая грузоподъёмность

  2. Для 1 промежуточного вала редуктора выберем роликовые конические однорядные подшипники средней узкой серии №7311.

Для него имеем:

– диаметр внутреннего кольца,

– диаметр наружного кольца,

– ширина подшипника,

– динамическая грузоподъёмность,

– статическая грузоподъёмность

   3. Для 2 промежуточного вала редуктора выберем роликовые конические однорядные подшипники средней узкой серии №7308.

Для него имеем:

– диаметр внутреннего кольца,

– диаметр наружного кольца,

– ширина подшипника,

– динамическая грузоподъёмность,

– статическая грузоподъёмность

   4. Для тихоходного вала редуктора выберем роликовые конические однорядные подшипники средней узкой серии №7311.

Для него имеем:

– диаметр внутреннего кольца,

– диаметр наружного кольца,

– ширина подшипника,

– динамическая грузоподъёмность,

– статическая грузоподъёмность

Все подшипники удовлетворяют условиям работы и сроку су службы.

Расчет цепной передачи

Исходные  данные

Т3=886.85 Н∙м – крутящий  момент  на  валу  ведущей  звездочки;

 n3=21.3 мин-1 – частота вращения ведущей звездочки;

U=3 – передаточное  число  цепной  передачи;

1.   Выбор  цепи

Назначим  однорядную  роликовую  цепь  типа  ПР.

Предварительный  шаг  цепи:

По  стандарту  выбираем : ПР-44,45-172.4

2.    Назначение  основных  параметров:

а)  число  зубьев  звездочки

Найдем  рекомендуемое  число  зубьев  Z1  в  зависимости  от  передаточного  

числа:

Принимаем   Z1  =23

б)  межосевое  расстояние  

ПР-44,45           а=40Р=40∙44.45=1178мм

в)  наклон ψ=18

г)   Примем, что  смазывание  цепи  нерегулярное. Цепь  будут  смазывать

периодически  при  помощи  кисти.

3)    Определение  давления  в  шарнире:

Найдем  значение  коэффициента,  учитывающий  условия  эксплуатации  

цепи   КЭ

КЭ = Кд∙ КА ∙ КН∙ Крег ∙Ксм ∙ Креж   =1 ∙1 ∙1 ∙1,25 ∙1,5 ∙1=1,875

 Где

Кд =1- коэффициент  динамической  нагрузки;

КА=1- коэффициент  межосевого  расстояния;

КН=1 – коэффициент  наклона  линии  центров;

Крег=1,25 – коэффициент  регулировки  натяжения  цепи,  нерегулируемое                

натяжение ;   

Ксм=1,5 – коэффициент  смазывания,  нерегулярная  смазка;

Креж =1 – коэффициент  режима, работа  в  одну  смену;

4) Окружная  сила, передаваемая  цепью:

5)     Число  зубьев  ведомой  звездочки

Z2 =Uц.п. Z1 =3 ∙23=69

6)      Частота  вращения  ведомой  звездочки:

   

7)      Делительный  диаметр  ведущей   звездочки:

8)       Делительный  диаметр  ведомой  звездочки:

    

9)      Уточненное  межосевое  расстояние:

Т.к.  цепь  не  регулируется,  и  выдержать  такую  точность  межосевого         

расстояния   в  устройствах  такого  типа,  как  проектируемое невозможно,  

то  принимаем   =1175мм                                                                                                              

13)       Характерные  размеры  цепи  и  звездочек:

Размеры  цепи:  

D=25.4 мм

d= 12.7 мм

b=40 мм

S=4 мм                 

Размеры  звездочек:

мм

мм

мм

мм

Проверочный расчет тихоходного вала (наиболее нагруженного) на усталостную прочность и выносливость.

Проведём расчёт тихоходного вала.

Действующие силы:

– окружная сила;

- радиальная сила;

- крутящий момент.

.

,

,

,

.

Определим реакции опор в вертикальной плоскости.

1. ;

   ;

   .

Отсюда находим, что .

2. ;

   ;

   .

Отсюда находим, что .

Выполним проверку: ;

                                    ;

                                    .

Равенство выполняется, следовательно, вертикальные реакции найдены верно.

Определим реакции опор в горизонтальной плоскости.

3.  ;

    ;

    .

Отсюда находим, что .

4.  ;

   ;

   .

Отсюда находим, что .

Выполним проверку: ;

                                    .

Равенство выполняется, следовательно, горизонтальные реакции найдены верно.

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

    ;

    .

   Расчёт производим в форме проверки коэффициента запаса прочности [s], значение которого можно принять [s] = 1,5. При этом должно выполняться условие, что

, где

S - расчетный коэффициент запаса прочности,

и - коэффициенты запаса по нормальным и касательным

    напряжениям, которые определим ниже.

Найдём результирующий изгибающий момент:

.

Определим механические характеристики материала вала (Сталь 45):

- временное сопротивление (предел прочности при растяжении);

и - пределы выносливости гладких образцов при      симметричном цикле изгиба и кручении;

и - коэффициенты чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений.

Определим отношение следующих величин:

;

, где

     и - эффективные коэффициенты концентрации напряжений;

    - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения.

Найдём значение коэффициента влияния шероховатости .

Вычислим коэффициент запаса

, где

;

.

, где

     

Найдём   расчётное   значение   коэффициента   запаса   прочности   и   сравним   

его  с допускаемым:

  - условие выполняется

Предохранительное устройство

Материал штифта – Сталь 5.   

Расчет выполняется по следующему соотношению:

отсюда , где

Примем d=10 м

Расчет шпоночных соединений

Быстроходный вал.

lш= lp+b, где b – ширина шпонки,

=25мм  где

h=8 мм - высота шпонки,

b=12мм – ширина шпонки

d=25 мм

T=3.16 Н∙м

Принимаем  

lш= 22+12=34 (мм),  

Принимаем стандартный размер lш=34мм;                       

Тихоходный вал.

lш= lp+b, где b – ширина шпонки,

, где

h=6 мм - высота шпонки,

b=18 мм

d=45 мм

T=886.85 Нм

Принимаем

lш= 55+18=73 (мм),  

Принимаем стандартный размер lш=73мм;

Выбор муфты

Для соединения концов тихоходного и приводного вала и передачи крутящего момента следует использовать упругую компенсирующую муфту с торообразной оболочкой, которая обеспечивает строгую соосность валов и защищает механизм от перегрузок. Размеры данной муфты выбираются по стандарту, они зависят от диаметра вала и величины передаваемого крутящего момента.

Муфта состоит из одинаковых полумуфт, к которым с помощью нажимных колец и винтов притягиваются упругие элементы, выполненные в форме хомутов.

Муфта обладает большой крутильной, радиальной и угловой податливостью. Полумуфты устанавливают как на цилиндрические, так и на конические концы валов.

Смазка зубчатых зацеплений и подшипников

Смазочные материалы в машинах применяют с целью уменьшения интенсивности изнашивания, снижения сил трения, отвода от трущихся поверхностей теплоты, а также для предохранения деталей от коррозии. Снижение сил трения благодаря смазке обеспечивает повышение КПД машины, кроме того, снижаются динамические нагрузки, увеличивается плавность и точность работы машины. Глубина погружения зубчатых колес в масло должна быть не менее модуля зацепления и не более четверти делительной окружности колеса.

Список литературы

1. Иванов М.Н., Иванов В.Н. Детали машин, Курсовое проектирование

М.Высшая школа, 1975.

2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин.

М.Высшая школа, 1985.

3. Стрелов В.И. Методические рекомендации по составлению расчетно-пояснительной записки к курсовому проекту по «Деталям машин».

КФ МГТУ им Н.Э. Баумана, 1988.

4. А.В. Буланже, Н.В. Палочкина, Л.Д. Часовников, под редакцией Д.Н.Решетова. Методические указания по расчету зубчатых передач и коробок скоростей по курсу «Детали машин». МГТУ им Н.Э. Баумана, 1980.

5. В.Н. Иванов, В.С. Баринова. Выбор и расчеты подшипников качения. Методические указания по курсовому проектированию.

МГТУ им Н.Э. Баумана, 1981.

6. Е.А. Витушкина, В.И. Стрелов. Расчет валов редукторов.

МГТУ им Н.Э. Баумана, 2005.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

45998. СЕРТИФІКАЦІЯ СИСТЕМ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЯКОСТІ 120.5 KB
  Зміни стосовно впровадження систем якості в Україні відбиваються у кількісній формі: підприємств, які бажають проводити роботи з сертифікації систем якості, вже сотні, а не одиниці, як це було раніше. Проте Україна значно відстає від розвинених держав
45999. Эффективный диаметр молекул 266 KB
  Молекулы газов – это, как правило, нейтральные частицы. Но в своем составе они содержат атомы, в которых есть и положительные и отрицательные заряды. Поэтому при приближении двух молекул друг к другу начинает все больше сказываться электростатическое отталкивание.
46002. Коммуникационный менеджмент организации: цели, функции, структуры, процессы, управление 31 KB
  Коммуникационный менеджмент организации: цели функции структуры процессы управление. Коммуникации в организации. Коммуникация это функция управления позволяющая при помощи правильно организованной передачи информации обеспечить надежное соединение всех звеньев предприятия и их взаимодействие Коммуникационный менеджмент теория и практика управления социальными коммуникациями как внутри организации так и между организацией и ее средой с целью проведения оптимально благоприятных для организации коммуникационных процессов...
46003. Значение конкуренции в современной экономике 28 KB
  Значение конкуренции в современной экономике. Основными методами конкуренции являются: повышение качества продукции снижение цен война цен реклама развитие до и послепродажного обслуживания создание новых товаров и услуг с использованием достижений НТР и т. конкуренции: активизация инновационного процесса гибкое приспособление к спросу высокое качество продукции высокая производительность труда минимум издержек реализация принципом оплаты по количеству и качеству труда возможность регулировки со стороны государства....
46005. Особенности работы PR-структур в условиях кризиса 59.5 KB
  Особенности работы PRструктур в условиях кризиса. Для этого в компании должен быть заранее подготовленный список возможных проблем и план действий в случае кризиса. Особенности работы PRструктур в условиях кризиса. Блэку проанализировать все возможные источники и направления развития кризиса в зависимости от того чем занимается ваша организация в какой среде находится кто её конкуренты и проч.