- •Нижегородский государственный технический университет институт промышленных технологий машиностроения Кафедра «теоретическая и прикладная механика»
- •Код задания: дм-03.01-00.15.01
- •1 Техническое предложение
- •1.1 Введение
- •1.2 Энергетический и кинематический расчеты привода
- •1.3 Проектировочный расчет зубчатых передач редуктора
- •1.3.1 Материал и термообработка зубчатых колес
- •1.3.2 Режим работы передачи и число циклов перемены напряжений
- •1.3.3 Допускаемые контактные напряжения на сопротивление
- •1.3.4 Коэффициенты расчетной нагрузки при расчете по контактным
- •1.3.5 Расчет цилиндрической тихоходной передачи
- •1.3.6 Расчет цилиндрической быстроходной передачи
- •1.4 Предварительный расчет диаметров валов
- •1.5 Расчет цепной передачи
- •1.6 Подбор муфты
- •2 Эскизный проект
- •2.1 Основные параметры привода
- •2.2 Проверочный расчет зубчатых передач редуктора
- •2.2.1 Проверка выбора механических характеристик материала
- •2.2.2 Допускаемые напряжения
- •2.2.3 Коэффициенты расчетной нагрузки kakvkk
- •2.2.4 Контактные напряжения н и Нmax
- •2.2.5 Напряжения изгиба f и Fmax
- •2.3 Конструкция зубчатых колес
- •2.4 Конструктивные элементы редуктора
- •2.5 Смазка зацеплений и подшипников
- •2.6 Усилия в передачах
- •2.7 Проверочный расчет валов на изгиб и кручение
1.2 Энергетический и кинематический расчеты привода
1.2.1 КПД привода
Общий КПД привода [1, c.7] в соответствии с рисунком 1 (ТЗ):
h0 = h1h2h3h4h5,
где согласно [1, c.7] hi (i = 1...5) представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – КПД кинематических пар привода
Зубчатая закрытая передача |
Цепная передача |
Муфта |
Подшипники качения вала тяговых звездочек | |
цилиндрическая |
цилиндрическая | |||
h2 = 0,97 |
h3 = 0,97 |
h2 = 0,93 |
h4 = 0,98 |
h5 = 0,99 |
Так приводится в движение цепной конвейер, то учитываем ещё и кпд цепной передачи
h0 = 0,93×0,93×0,97×0,97×0,98×0,99 = 0,79.
1.2.2 Подбор электродвигателя
При заданной циклограмме нагружения режим технологического процесса фиксирован, двигатель работает в повторно-кратковременном режиме с продолжительностью включения под нагрузкой [1, c.7] 10 мин £ t £ 60 мин.
Потребная мощность двигателя, кВт,
Рдв¢ = ТEnзв / 9550h0 , (1.1)
где ТE = KEТnom – эквивалентный вращающий момент, Н×м;
Тnom = F d¶ / 2000 = 5000×384,6 / 2000 = 961,5 Н×м,
d¶ - диаметр делительной окружности звездочек;
d¶ = P / sin(1800/z) = 80 / sin(1800/15) = 384,6 мм. (1.2)
KE – коэффициент приведения заданного переменного режима нагружения к эквивалентному постоянному [1, c.8] :
KE = [ S(Тi / Тnom)2(Lhi / Lh) ]1/2 = [12×0,3 + 0,82×0,4 + 0,62×0,2+0,42*0,1]1/2 = 0,8;
ТE = 0,8×961,5 = 769,2 Н×м;
n¢зв частота вращения звезды, мин-1:
n¢зв = 6×104v / (pd¶) = 6×104×0,25 / (p×384,6) = 12,42 мин-1; (1.3)
Тогда Рдв¢ = 769,2×12,42/ 9550×0,79 = 1,3кВт.
Возможные к применению двигатели [1, c.23, 24] приведены в таблице 1.2.
Таблица 1.2 – Характеристика двигателей
Вариант |
Марка двигателя |
РДВ, кВт |
nДВ,мин-1 |
Тпуск/Т |
Тmax/Т |
Масса, кг |
1 |
АИР80A2У3
|
1,5 |
2850 |
2,2 |
2,6 |
12,4 |
2 |
АИР80B4У3
|
1,5 |
1395 |
2,2 |
2,4 |
13,5 |
3 |
АИР90L6У3
|
1,5 |
925 |
2,0 |
2,2 |
19 |
4 |
АИР100L8У3
|
1,5 |
705 |
1,6 |
2,0 |
23,5 |
Форма исполнения двигателей – IM 1081 (на лапах). Все двигатели удовлетворяют условиям пуска: Тпуск/Т > 1,6 |
1.2.3 Общее передаточное число и его разбивка по ступеням передач
Общее передаточное число привода u0¢ = nДВ / nзв и его разбивка по ступеням передач для 4-х вариантов двигателей приведены в таблице 1.3, где отдельные передаточные числа обозначены :
Uц – цепной передачи;
uред = u0¢ / uр – редуктора : uред = uБ / uТ ;
uБ – быстроходной (конической) ступени редуктора;
uТ – тихоходной (цилиндрической) ступени редуктора.
При разбивке u0¢ были использованы рекомендации [1, c.11] :
Uц до 1,5...3-х и для редукторов Ц2С [1, c.13] uред = 7,1...50 (рекомендуемые 12,5...31,5); uТ¢ = 0,9 (uред)1/2. Округление uБ¢ проводилось по
ГОСТ 12289-76, uТ¢ - по ГОСТ 2185-66. Отклонение общего передаточного числа при округлении [1, c.14]:
Du0 = 100(u0¢ – u0) / u0¢ % £ [Du0 = ± 4%] (1.4)
Таблица 1.3 – Разбивка u0¢ по ступеням передач
Вариант |
Двига-тель |
u0 |
Uц |
uред |
uБ |
uТ |
uБ |
uТ |
uред |
Uц |
u0 |
u0% |
1 |
80A2 |
229,5 |
4,59 |
50 |
7,86 |
6,36 |
8 |
6,3 |
50,4 |
4,59 |
231,3 |
-0,8 |
2 |
80B4 |
112,3 |
2,49 |
45 |
7,45 |
6,04 |
7,1 |
6,3 |
44,73 |
2,49 |
111,4 |
0,8 |
3 |
90L6 |
74,5 |
2,37 |
31,5 |
6,23 |
5,05 |
6,3 |
5 |
31,5 |
2,37 |
74,5 |
0 |
4 |
100L8 |
56,8 |
2,03 |
28 |
5,88 |
4,76 |
6,3 |
4,5 |
28,35 |
2,03 |
57,6 |
-1,4 |
Исходя из указанных рекомендаций по передаточным числам, а также с учетом меньшей массы необходимого двигателя для заданного привода выбираем
ДВИГАТЕЛЬ АИР90L6У3 ТУ16-525.564-84.
Размеры выбранного двигателя [1, c.25, 26] представлены на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1- Размеры двигателя |
Габариты, мм : l30 = 327 ; h31 = 225 ; d30 = 210 . Установочные и присоединительные размеры, мм : d1 = 24 ; l1 = 50 ; b1 = 8 ; h1 = 7 ; l10 = 125; l31 = 56 ; d10 = 10 ; b10 = 140 ; h = 90 ; h10 = 11. Исполнение IM 1081. |
1.2.4 Частоты вращения и моменты на валах
Рисунок 1.2 – Кинематическая схема привода |
Частота вращения i- го (i = 1,2...5) вала [1, c.14] : ni = n1 / u1-i , (1.5) где u1-i – передаточное число между валом двигателя (i = 1) и i- м валом привода (рисунок 1.2). Направления вращения валов на рисунке 2 показаны стрелками. Вращающий момент на j –м валу (j = 5, 4...1) : Tj = T5 / u5-j 5-j, (1.6) |
где u5-j,5-j – соответственно передаточное число и КПД между валом барабана (j = 5) и j – м валом привода.
Результаты расчета по формулам (1.5) и (1.6) для выбранного варианта двигателя представлены в таблице 1.4.
Таблица 1.4 – Частоты вращения и моменты на валах
Вал |
П а р а м е т р ы | ||||
u1-i |
ni , мин-1 |
u5-j |
5-j |
Tj_, Нм | |
I |
1 |
925 |
74,5 |
0,79 |
16,3 |
II |
1 |
925 |
74,5 |
0,81 |
15,9 |
III |
6,3 |
146,8 |
11,8 |
0,83 |
98,2 |
IV |
31,5 |
29,4 |
2,36 |
0,86 |
473,7 |
V |
74,5 |
12,42 |
1 |
1 |
961,5 |