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

79244. Основные идеи русского марксизма. Экономическая мысль России второй половины XIX – начала XX веков. Экономические взгляды народников, Г. В. Плеханова (1856-1918 гг.), В. И. Ленина (1870-1924 гг.) 323 KB
  Для социальной науки предмет которой не личность а коллектив весь капитализм с его бесчисленными противоречиями непрерывной борьбой неустойчивыми равновесиями движением от одних кризисов и революций к другим есть не более как переходная фаза между двумя органическими общественными системами длительная революция методов производства и форм сотрудничества. Но и они должны переходить ко все более глубоким пластам и при нынешней скорости расширения производства угольное будущее этих стран также становится все более темным. Эволюция...
79245. Организация планирования на предприятии. Планирование как инструмент принятия управленческих решений 21.2 KB
  Организация планирования на предприятии. Сущность планирования в условиях рыночной экономики заключается в научном обосновании на предприятиях предстоящих экономических целей их развития и форм хозяйственной деятельности выбора наилучших способов их осуществления на основе наиболее полного выявления требуемых рынком видов объемов и сроков выпуска товаров выполнения работ и оказания услуг и установления таких показателей их производства распределения и потребления которые при полном использовании ограниченных производственных ресурсов...
79246. Стратегическое планирование развития предприятия, цели и особенности стратегического планирования 13.45 KB
  Цель функционирования компании фирмы предприятия это четко и однозначно сформулированные намерения представленные в виде перечня подлежащих достижению главных показателей имеющих количественную оценку. Цели представляют собой ориентиры развития фирмы а стратегия это план их достижения. Цель можно определить и как конечные экономические и финансовые результаты деятельности фирмы которые она планирует получить к заранее установленному сроку. Цель возникает как результирующая компонента потребностей покупателей определяемых миссией...
79247. Особенности бизнес планирования 18.56 KB
  Бюджетное управление это технология управления компанией комплекс организационных мер операций и приемов направленных на разработку и внедрение системы бюджетного управления Бюджет предприятия – план составленный на следующий период в натуральном и денежном выражении; определяющий потребность предприятия в ресурсах необходимых для получения запланированных доходов. Бюджетная структура – система функциональных бюджетов предприятия по которой происходят последовательное планирование и учет результатов хозяйственной деятельности всего...
79249. Расчет баланса рабочего времени оборудования 35.16 KB
  Годовое время работы агрегата или так называемый годовой фонд рабочего времени есть время в течении которого может выпускаться продукция. Оно рассчитывается как разница между годовым календарным временем и временем на остановки агрегата и в ряде производств называется эффективным годовым фондом времени. Фактическое время работы ФВ определяется по формуле: ФВ = [KB ВД ПД ТР КР] ЧС ДС 100 ТП 100 Где KB число календарных суток; KB = 365 суток; ВД ПД число выходных и праздничных дней; при непрерывном графике работы...
79251. Классификация и структура кадров на предприятии 13 KB
  Все работники предприятия делятся на две группы: промышленно-производственный персонал занятый производством и его обслуживанием; непромышленный персонал занятый в основном в социальной сфере деятельности предприятия. Рабочие это работники непосредственно занятые производством продукции услуг ремонтом перемещением грузов и т. Руководители работники занимающие должности руководителей предприятий и их структурных подразделений функциональных служб а также их заместители. Специалисты работники выполняющие...
79252. Расчет баланса рабочего времени. Правила планирования рабочего времени и построения графиков выходов 14.56 KB
  В настоящее время эффективность работы организации во многом определяется эффективностью повседневной работы персонала управления. Рациональные графики работы При разработке графиков требуется чтобы рабочее время работающих соответствовало месячной и годовой норме рабочего времени. На предприятиях применяются различные графики работы: При работе в одну смену испся однобригадный прерывный график работы; В цехах работающих в 2 смены с прерывной 7дневной неделей и 8часовым рабочим днем применяется 2хбригадный прерывный график работы....