82880

Расчет привод асинхронного двигателя по заданной схеме

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Основным материалом зубчатых колес служат термически обрабатываемые стали так как по сравнению с другими материалами они в большей степени обеспечивают высокую контактную и изгибную прочность зубьев. Предварительное межосевое расстояние так как Окружная скорость Назначаем 9 степень точности...

Русский

2015-03-05

255.29 KB

2 чел.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

Новосибирский государственный технический университет

Кафедра ПТМ

Привод по заданной схеме

Пояснительная записка

ДМ08-06.00.00 ПЗ

Руководитель-       Выполнил

преподаватель        студент  3 курса

Гилета В.П.                группы МП-201

Клевцов Д.В.

Новосибирск 2014

Кинематический и силовой расчет привода

  1.   Исходные данные.
  2.  Крутящий момент на выходном валу
  3.  Угловая скорость на  выходном валу
  4.   Выбор электродвигателя.

Двигатель выбирается по потребляемой мощности и асинхронным оборотам:

Находим мощность на выходе

Находим обороты на выходе

Находим потребную мощность двигателя

Где   – КПД  червячной передачи

 – КПД ременной передачи

– КПД  цилиндрической передачи

 – КПД муфты

Выбираем двигатель с мощностью 11 кВт : синхронная частота вращения , асинхронная частота вращения .

Где   – передаточное  число цилиндрической  передачи

– передаточное  число червячной передачи

– передаточное  число ременной передачи

  1.   Кинематический расчет привода.
    1.  Определим мощность на каждом валу

  1.  определение оборотов на каждом валу.

  1.  Определение угловой скорости на каждом валу.

  1.  Определение крутящих моментов на каждом валу.

Значения частот вращения, мощностей, угловых скоростей, крутящих моментов на валах и передаточных чисел вносим в таблицу 1.1.

Таблица 1.1

№ вала

P кВт

n об/мин

ω рад/с

T Н*м

i

1

8,478

1447

151,45

55,907

-

1

8,223

1447

151,45

54,295

10

2

6,578

144,7

15,145

434,334

3,15

3

6,315

45,93

4,807

1313,709

3,15

4

6

15,31

1,602

3745,318

  1.  Расчет открытой цилиндрической зубчатой передачи
    1.  Исходные данные.

   1.Мощность на валу шестерни и колеса: ,

   2.Вращающий момент на шестерне и колесе:                      

 3.Передаточное число

   4.Частота вращения шестерни и колеса:,

  1.  Выбор материалов зубчатых колес, их термической обработки и определение допускаемых напряжений.

Основным материалом зубчатых колес служат термически обрабатываемые стали, так как по сравнению с другими материалами они в большей степени обеспечивают высокую контактную и изгибную прочность зубьев. Известно, что из двух зацепляющихся элементов, зуб шестерни подвержен большему числу циклов нагружений  по сравнению с колесом. Поэтому для создания равнопрочности, шестерня выполняется из материала с более высокими прочностными характеристиками.

Выбираем сталь 40Х – для колеса К(4) и сталь 40Х – для шестерни Ш(3) – улучшение

Определим допускаемые контактные напряжения

Где

 

Определяем допускаемые напряжения изгибной выносливости.

Где

 – коэффициент долговечности;   - коэффициент безопасности

  1.  Расчет геометрических параметров передачи
    1.  Межосевое расстояние.

Предварительное межосевое расстояние

так как

Окружная скорость

Назначаем 9 степень точности по ГОСТ 1643-81

Уточняем предварительно найденное значение межосевого расстояния по формуле

Где  для прямозубых колес

– коэффициент учитывающий внутреннюю динамику нагружений

- коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий

– коэффициент, учитывающий приработку зубьев

в зависимости от коэффициента

- коэффициент распределения нагрузки между зубьями

- степень точности

Принимаем .

  1.  Предварительные основные размеры колеса

Делительный диаметр

Ширина  

  1.  Модуль передачи

Максимально допустимый модуль  определяют из условия не подрезания зубьев у основания

Минимальное значение модуля , определяют из условия прочности

Где   

 – коэффициент, учитывающий внутреннюю динамику нагружения

– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений у основания зубьев по ширине зубчатого венца

- коэффициент, учитывающий влияние погрешностей изготовления шестерни и колеса на распределение нагрузки между зубьями

Принимаем модуль .

  1.  Суммарное число зубьев

 

так как прямозубая передача

  1.  Число зубьев шестерни и колеса

Число зубьев шестерни   принимаем

Число зубьев колеса

  1.  Фактическое передаточное число

  1.  Диаметры колес

Делительный диаметр шестерни

колеса

диаметры окружностей вершин и впадин зубьев

шестерни

                

колесо

- коэффициент смещения у шестерни и колеса

 коэффициент воспринимаемого смещения

– делительное межосевое расстояние

  1.  Проверка зубьев колес по контактным напряжениям

Расчетное значение контактного напряжения

- для прямозубых передач

- недогрузка в пределах допустимого

  1.  Силы в зацеплении

Окружная сила

Радиальная сила

Осевая сила

  1.    Проверочный расчет на прочность зубьев при действии пиковой нагрузки.

Целью расчета является предотвращение остаточных деформаций или хрупкого разрушения поверхностного слоя или самих зубьев при действии пикового момента . Действия пиковых нагрузок оценивают коэффициентом перегрузки  - максимальный из длительно действующих (номинальный) момент, по которому проводят расчет на сопротивление усталости

Для предотвращения остаточных деформаций или хрупкого разрушения поверхностного слоя контактное напряжение  не должно превышать допустимое напряжение

Где  – контактное напряжение при действии номинального момента

       - при улучшении

Для предотвращения остаточных деформаций и хрупкого разрушения зубьев напряжение  изгиба при действии пикового момента не должно превышать допускаемое

Где  - напряжение изгиба, вычисленное при расчетах на сопротивление усталости.

Проверку выполняем для зубьев шестерни и колеса в отдельности.

Допускаемое напряжение вычисляют в зависимости от вида термической обработки и возможной частоты приложения пиковой нагрузки.

Где  - предел выносливости при изгибе

– максимально возможное значение коэффициента долговечности.

- коэффициент влияния частоты приложения пиковой нагрузки.

- коэффициент запаса прочности.

  1.    Расчет червячной передачи
    1.  Материалы червяка и колеса.

По рекомендациям справочных таблиц для червяка принимаем сталь марки 40Х с улучшением и закалкой ТВЧ со следующими характеристиками: твердость зубьев в сердцевине ; на поверхности ; .

Материал зубчатого венца червячного колеса по мере убывания антизадирных и антифрикционных свойств и рекомендуемым для применения скоростям скольжения относим к  I  группе со скоростью скольжения

Принимаем II группу материал БрО10Н1Ф1, со следующими характеристиками: .

  1.  Определение допускаемых напряжений.

  1.  Расчет геометрических параметров передачи.

МПа

Полученное расчетом межосевое расстояние для стандартной червячной пары округляем до стандартного числа (ГОСТ 2144-93): .

  1.  Предварительные значения модуля передачи:

,

принимаем

  1.  Коэффициент смещения.

  1.  Размеры червяка и колеса.

Диаметр делительный червяка

Диаметр делительный колеса

  1.  Прочность зубьев колеса по контактным напряжениям

Для II типового режима нагрузки

2.2.5  Прочность зубьев колеса по напряжениям изгиба

 

; Для стандартного угла

 

2.2.6  Уточняем КПД

2.2.7  Основные размеры

 

  

Назначаем 9 степень точности

  1.  Расчёт и конструирование валов и подшипников

3.1 Расчет тихоходного вала на прочность

Вал установлен на двух конических однорядных роликоподшипниках средней серии  7312А по ГОСТ 27365-87. Коэффициент перегрузки при расчете на статическую прочность .

Вал изготовлен из стали марки 45 со следующими характеристиками статической прочности и сопротивления усталости: временное сопротивление  МПа; предел текучести  МПа; предел текучести при кручении  МПа, предел выносливости при изгибе  МПа, предел выносливости при кручении  МПа, коэффициент чувствительности к асимметрии цикла нагружения .

Минимально допустимые запасы прочности по пределу текучести и сопротивлению усталости соответственно: .

3.1.1 Расчет опорных реакций и построение эпюр и определение внутренних силовых факторов

YOZ:

;

;

;

XOZ: ,

 H;

,

H,

;

Н

Н

;

,

,

,

,

,

,

3.1.2 Вычисление геометрических характеристик опасных сечений вала

Сечение I-I 

Сечение II-II 

Сечение III-III 

3.1.3

Сечение I-I

,       ,

,

.

Сечение II-II

,       ,

,

.

Сечение III-III

,

.

3.1.4

Сечение I-I

,

,

,

,

,

,

,

, ,

,

.

Сечение II-II

,

,

,

,

,

,

,

, ,

,

.

Сечение III-III

,

,,

,

,

,

.

                                                                                     

3.2 Расчет подшипника

Диаметр в месте посадки подшипников

, режим нагрузки II, допускаются двукратные кратковременные перегрузки, температура подшипника , реакции опор  и направлена в сторону левой опоры.

Предварительно назначаем конические однорядные роликоподшипники средней серии, условное обозначение 7312А, для которых по каталогу

 

Определяем эквивалентную нагрузку:

При этом

 Условие выполняется.

Проверяем подшипники по статической грузоподъемности.

При

.

  1.  Расчёт шпоночных соединений

Шпонки призматические со скругленными торцами

Размеры сечений шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 23360-78

Рисунок. 4.1 Шпонка призматическая.

Материал шпонок – сталь 45 нормализованная

От условия прочности на смятие рассчитывается часть шпонки, выступающая из вала.

Где  

- напряжение смятия

- крутящийся момент на валу

- рабочая длина шпонки

 - диаметр вала

- высота шпонки

- глубина паза

– полная длина шпонки

ширина шпонки

Условие прочности на срез шпонки

Где - допускаемое напряжение на срез.

  1.  Вал 1 - быстроходный

Расчёт шпонки под муфту

шпонка 10×8×63,

 

Условие прочности на смятие

Прочность обеспечена

Условие прочности на срез шпонки

Прочность обеспечена

  1.  Вал 2 - промежуточный
    1.  Расчёт шпонки под червячное колесо

шпонка 16×10×60,

 

Условие прочности на смятие

Прочность обеспечена

Условие прочности на срез шпонки

Прочность обеспечена

  1.  Расчёт шпонки под коническую шестерню

шпонка 14×9×100,

 

Условие прочности на смятие

Прочность обеспечена

Условие прочности на срез шпонки

Прочность обеспечена

  1.  Вал 3 - тихоходный
    1.  Расчет шпонки под коническое колесо

шпонка 20×12×60,

 

Условие прочности на смятие

Прочность обеспечена

Условие прочности на срез шпонки

Прочность обеспечена

  1.  Расчет шпонки под зубчатое колесо

шпонка 18×11×70,

 

Условие прочности на смятие

Прочность обеспечена

Условие прочности на срез шпонки

Прочность обеспечена

5. Конструирование корпусных деталей и крышек

Корпус необходимо изготовить с помощью литья из серого чугуна марки СЧ15

Толщину стенки, отвечающую требованиям технологии литья и необходимой жесткости корпуса редуктора рекомендуется определять по формулам:

Принимаем толщину стенки корпуса редуктора 13 мм.

Толщина верхнего пояса фланца корпуса

Толщина нижнего пояса корпуса

принимаем

Толщина ребер основного корпуса

Толщина ребер крышки

Диаметр болтов

Подшипники закрываем глухими и сквозными крышками.

6. Смазывание зацеплений

Смазывание зубчатых передач необходимо для снижения интенсивности изнашивания зубьев, повышения КПД передач и их несущей способности, зашиты от коррозии, охлаждения и отвода теплоты, удаления продуктов изнашивания, смягчения внутренних и внешних динамических воздействий, предохранение от заедания.

По рекомендации принимаем жидкое минеральное масло типа И-ЗОА. Так как в данном редукторе горизонтальное расположение валов и сравнительно небольшие мощности при окружных скоростях, не превышающих 12 м/с. Уровень масла должен быть таким, чтобы зубья были погружены в масло.

Подшипники смазывают солидолом, герметизирующим узлы трения и хорошо заполняющим зазоры. Солидол используется для исключения возможности вытекания смазки шариков,

По ГОСТ 20799-75 выбираем индустриальное масло И-ЗОА.

Определяем объем масленой ванны. По рекомендации он составляет 0.4,..0.6 литров масла на 1кВт передаваемой мощности редуктора.

В нашем случае:

Принимаем

7.Выбор и проверочный расчет муфт

Упругие втулочно-пальцевые муфты центрируются на валах ступенчатым стыком или закладными полукольцами (рис. 9.1). Из общего количества пальцев, стягивающих обе части муфты, половина ставится в отверстия без зазора – их и надо проверять, в случае необходимости, на срез; а пальцы, входящие в отверстия с зазором, вообще проверять не надо, так как момент от сил сцепления, возникающих при затяжке этих пальцев, в расчет не принимается.

Размеры муфты:

Диаметр валов 38мм, 33мм; диаметр муфты 140 мм; длина муфты 165 мм;   используемые пальцы М10х66 6 штуки.

В нашем случае рассчитывается по формуле

Где

для стали 35

– радиус расположения

– количество плоскостей среза

– диаметр отверстия

,

T=27,835 Н*м – крутящий момент

Рис. 9.1 Муфта втулочно-пальцевая.

8.Конструирование рамы (плиты)

На плане (вид сверху, см. сборочный чертеж привода) отмечаем очертания двигателя, муфты и редуктора. Отмечаем оси крепежных отверстий редуктора и электродвигателя к раме и оси фундаментальных болтов в раме, на второй проекции вычерчиваем расположение всех элементов привода в вертикальной плоскости.

Чтобы обеспечить удобное расположение крепежа элементов привода к раме, принимаем для рамы швеллер №20 с параллельными полками. Расстояние между швеллерами определяются расположением отверстий под крепление электродвигателя и редуктора на полках швеллера. Продольные швеллера между собой связываем поперечными швеллерами. Установка элементов привода на пластинки позволяет после сварки обработать поверхности пластинок, что позволяет устранить перекосы, которые возникают вследствие деформации рамы в процессе сварки. В целях упрощения чертежа сварные швы и обработка которую необходимо выполнить после сварки рамы на чертеже не показаны.

В местах где фундаментальные болты проходят через швеллер, для жесткости, между полками швеллера привариваем ребра жесткости


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28764. Объединение русских земель вокруг Москвы (XIV - первая треть XVI в.). Социально-экономический и политический строй русского государства, его особенности 145.38 KB
  Социальноэкономический и политический строй русского государства его особенности. Образование единого централизованного государства в результате объединения русских земель вокруг Москвы на протяжении XIV XV веков представляло собой весьма сложное и противоречивое явление. Проблеме формирования единого Российского государства уделено внимание в фундаментальных исследованиях крупнейших российских историков Н. Соловьёв в большей степени обращал внимание на объективные исторически подготовленные причины формирования Российского государства на...
28765. Начало эпохи Великих географических открытий и первые колониальные захваты. НОВОЕ ВРЕМЯ как особая фаза всемирно-исторического процесса 488.57 KB
  Поскольку контроль над Южной Атлантикой оказался в руках португальцев Алькасовасское соглашение 1479 Испания желавшая установить прямые контакты со странами Востока приняла предложение генуэзского мореаплавателя Колумба об организации экспедиции на запад. Магальяйнша Магеллан фернан об организации экспедиции с целью обогнуть американский континент с юга и через Тихий океан добраться до Азии. Сам Аламинос участвовал ранее в четвертой экспедиции Колумба. Начальник экспедиции и его кормчий приступили к снаряжению трех кораблей в...
28766. Реформация и ее экономические, политические, социокультурные причины. Религиозные войны в Европе 329.55 KB
  Её началом принято считать выступление доктора богословия Виттенбергского университета Мартина Лютера: 31 октября 1517 года он прибил к дверям виттенбергской Замковой церкви свои 95 тезисов в которых выступал против существующих злоупотреблений католической церкви в частности против продажи индульгенций[прим. Интересы и чаяния зарождающегося класса капиталистов по итогам Реформации нашли проявление в основании протестантских церквей призывающих к скромности экономии и накоплению капитала а также формировании национальных государств в...
28767. Государство и общество стран Западной Европы в XVII в. 29.63 KB
  Основные тенденции развития стран Европы во второй половине XVIIXVIII веке 1. Эволюция внутриполитического устройства Во 2й половине XVII XVIII веков внутриполитическое устройство большинства стран Европы сохраняло средневековые черты. ограниченная монархия Венецианская и Генуэзская республики в XVIII столетии Швеция 17191772 гг. XVIIXVIII века в Европе стали временем когда завершился процесс собирания земель и формирование государств в их современных границах.
28768. Внутренняя и внешняя политика Ивана IV Грозного 27.92 KB
  Внутренняя и внешняя политика Ивана IV Грозного. Земский собор и реформы первой половины правления Ивана Грозного. Запад и Восток во внешней политике Ивана Грозного. Но фактически власть оказалась в руках Елены Глинской матери Ивана.
28769. Россия в годы Смуты (конец XVI - начало XVII вв.) 25.23 KB
  Россия в годы Смуты конец XVI начало XVII вв. Предпосылки смуты и ее общая периодизация На рубеже XVI XVII Московское государство пережило тяжелый кризис охвативший все сферы жизни и поставивший его на грань существования. Главные предпосылки смуты это разорение страны в результате Ливонской войны и опричнины усиление социальных конфликтов. Наиболее крупный исследователь смуты академик Сергей Платонов выделял три ее периода: династический социальный и национальный.
28770. Воцарение в России Романовых. Развитие страны в XVII в. Особенности сословно-представительной монархии в России 24.43 KB
  Воцарение в России Романовых. Особенности сословнопредставительной монархии в России. Кроме того наладились дипломатические и торговые связи России с Западом. Этому способствовало то что сельское население России делилось на две категории: владельческих и черносошных крестьян.
28771. История в системе социально-гуманитарных наук. Предмет, принципы изучения и значение истории 24.23 KB
  История действительность в её развитии движении наука о развитии общества и природы прошлое сохраняющееся в памяти человечества. Однако не менее правдивым считается высказывание Гегеля что история никогда и никого ничему не учит это наглядно видно на практике. В системе социальногуманитарных дисциплин история может играть роль всеобщей базы которая постепенно накапливается.
28772. Сущность, формы, функции исторического знания. Методы и источники изучения истории 30.4 KB
  Методы и источники изучения истории. Содержанием истории вообще служит исторический процесс который раскрывается в явлениях человеческой жизни сведения о которых сохранились в исторических источниках. По традиции отцом истории считается Геродот 5 в. Объектом изучения для истории является вся совокупность фактов характеризующих жизнь общества как в прошлом так и в настоящем.