А виационный колледж

ФГБОУ ВПО РГАТУ имени П.А. Соловьева

СБОРНИК

методических указаний

к практическим работам

по дисциплине «Техническая механика»

(Раздел 3 Детали машин)

для специальностей

151901 Технология машиностроения,

160706 Производство авиационных двигателей

Рыбинск, 2012

Содержание

Практическая № 1

Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет привода …... 3

Практическая работа № 2

Проектный расчет прямозубых цилиндрических передач………………… 12

Практическая работа № 3

Проектный расчет червячной передачи ………… ………………………… 22

А

виационный колледж

ФГБОУ ВПО РГАТУ имени П.А. Соловьева

ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ,

КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ

РАСЧЕТ ПРИВОДА

Методические указания

к практической работе № 1

по дисциплине «Техническая механика»

(Раздел 3 Детали машин)

для специальностей

151901Технология машиностроения,

160706 Производство авиационных двигателей

Разработал В. А. Стибиков

Одобрено цикловой комиссией

«Авиамеханической»

Протокол № от

Председатель комиссии

________________ В.А. Стибиков

^{(Подпись)}

Рыбинск, 2012

1 Цель работы: закрепление теоретических знаний по теме «Общие сведения о передачах», приобретение практических навыков в выборе электродвигателя, в определении угловых скоростей и вращающих моментов на валах привода.

2 Содержание работы:

2.1 Определение КПД привода и потребной мощности двигателя;

2.2 Выбор электродвигателя;

2.3 Определение общего передаточного числа и передаточных чисел передач;

2.4 Определение угловых скоростей, частот вращения и вращающих моментов на валах привода.

3 Краткие теоретические сведения

Первым этапом проектирования привода (механической передачи) рабочего органа машины является анализ кинематической схемы и выбор электродвигателя.

На рисунке 1.1 показана одна из типовых схем привода: от электродвигателя вращение передается валу рабочего органа машины через соединительную муфту, зубчатый одноступенчатый редуктор и цепную передачу.

Для определения требуемой мощности электродвигателя в задании указываются мощность Р₃ (кВт) на валу 3 и частота вращения n₃ (об/мин) этого вала.

Потребную мощность Р_тр (кВт) электродвигателя определяют из выражения:

Здесь η – коэффициент полезного действия (КПД) привода, равный произведению частных КПД передач, входящих в кинематическую схему:

Значения КПД передач отдельных типов приведены в таблице 1.1.

Мощность электродвигателя, подбираемого для проектируемого привода, должна быть не ниже той, которая определена по формуле. Из существующих типов двигателей выбирают преимущественно асинхронные электродвигатели трехфазного тока единой серии 4А с частотами вращений роторов 3000, 1500, 1000, 750, 600 и 500 об/мин. Рекомендуется выбирать двигатели с частотой n≥ 1000 об/мин.

При возрастании нагрузки частота вращения вала двигателя уменьшается вследствие скольжения ротора, его частота находится по формуле:

Таблица 1.1 – Значения КПД механических передач

Передача	КПД
Зубчатая в закрытом корпусе (редуктор): цилиндрическими колесами коническими колесами	0,97 – 0,98 0,96 – 0,97
Зубчатая открытая	0,95 – 0,96
Червячная в закрытом корпусе при числе витков (заходов) червяка: Z1= 1 Z1= 2 Z1= 4	0,70 – 0,75 0,80 – 0,85 0,85 – 0,95
Цепная закрытая	0,95 – 0,97
Цепная открытая	0,90 – 0,95
Ременная с плоским ремнем	0,96 – 0,98
Ременная с клиновыми ремнями	0,95 – 0,97
Примечание – Потери на трение в опорах каждого вала учитываются множителем η0 = 0,99 – 0,995

Технические данные асинхронных электродвигателей единой серии 4А в закрытом обдуваемом исполнении приведены в приложении Б.

Общее передаточное отношение всего привода определяют как отношение частоты вращения электродвигателя к частоте вращения ротора рабочего органа машины:

u_эл-р=n_эл/n_p

Далее намечают ориентировочные значения частных передаточных отношений передач, входящих в привод, так, чтобы произведение их было равно общему передаточному отношению:

u₁u₂u₃…u_k= u_эл-р

Средние значения передаточных отношений (чисел) для передач указаны в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Значения передаточных чисел для передач

Передача	Передаточное число
Зубчатые передачи	2 - 6
Червячные передачи	8 - 80
Цепные передачи	3 - 6
Ременные передачи	2 - 4
Стандартные ряды значений передаточного числа и зубчатых передач: 1 ряд: 1; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 2 ряд: 1,12; 1,4; 1,8; 2,24; 2,8; 3,55; 4,5; 5,6; 7,1; 9,0; 11,2

4. Порядок выполнения работы

4.1 Выбрать из приложения А исходные данные для расчета и схему привода в соответствии с вариантом, указанным преподавателем.

4.2 Выполнить кинематический и силовой расчет привода в соответствии с приведенным ниже примером расчета.

ПРИМЕР РАСЧЕТА

Задание: подобрать электродвигатель для привода рабочего органа машины через механическую передачу.

Исходные данные (мощность на ведомом валу редуктора или на ведомом валу цепной передачи Р₃, кВт, частоту вращения ведомого вала n₃, об/мин и схему привода) взять из приложения А. Режим нагрузки постоянный; редуктор предназначен для длительной эксплуатации и мелкосерийного производства с нереверсивной передачей.

Выбираем из приложения А для варианта … :

Р₃= 11,1 кВт; n₃=62 об/мин.

С

хема привода (номер рисунка со схемой привода указан в таблице1.4 приложения А; рисунки приведены в приложении А).

П

Рисунок 1.1

ривод состоит из электродвигателя, муфты, внутренней цилиндрической прямозубой передачи, внешней цепной передачи, ведущего вала шестерни (вала электродвигателя), промежуточного вала зубчатого колеса (ведущей звездочки) и ведомого вала цепной передачи.

1 Определяем КПД привода:

По таблице 1.1 примем:

– КПД пары цилиндрических зубчатых колес η₁= 0,98;

– коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения, η₂= 0,99;

– КПД открытой цепной передачи η₃= 0,92.

Общий КПД привода

2 Требуемая мощность электродвигателя:

3 Угловая скорость выходного вала привода

4 Возможное передаточное число привода

Из таблицы 2.2 выбираем передаточные числа для зубчатой и цепной передач:

– зубчатая передача u= 2…6;

– цепная передача u= 3…6;

Общее передаточное отношение u= 6…36;

5 По таблице 1.5 приложения Б по требуемой мощности Р_ТР= 12,7 кВт с учетом возможностей привода выбираем электродвигатель трехфазный короткозамкнутый серии 4А, закрытый, обдуваемый, с синхронной частотой вращения n=1000 об/мин 4А 160 М6 УЗ, с параметрами Р_дв= 15,0 кВт и скольжением s=2,6% (ГОСТ 19523 ̶ 81).

Номинальная частота вращения

Угловая скорость

6. Проверяем общее передаточное отношение:

,

что можно признать приемлемым, так как оно находится между 6 и 36.

Частные передаточные числа можно принять:

– для редуктора по ГОСТ 2185 – 66 u_Р=5; – данное значение следует принимать из стандартного ряда; первый ряд предпочтительнее второго (см. таблицу 2).

– для цепной передачи u_ц=.

7 Частоты вращения и угловые скорости валов редуктора и выходного вала привода (таблица 1.3):

Таблица 1.3

Вал 1	n1=nдв=974 об/мин
Вал 2
Вал 3	n3= 62 об/мин

8 Вращающие моменты:

– на валу шестерни:

;

– на валу колеса:

;

– на выходном валу привода:

М₃=М₂ ·u_ц = 625 · 10³ · 3,14 = 1963 · 10³ Н · м.

Примечание 1 – на схеме привода следует пронумеровать валы «1», «2», «3».

Примечание 2 – в случае расположения в приводе внешней передачи (ременной или цепной) впереди закрытой зубчатой передачи, то есть сразу после электродвигателя, в пунктах 7 и 8 n₁, ω₁, М₁ определяются аналогично выполненному расчету; при определении n₂, ω₂, М₂ в формулы следует подставить передаточное число внешней передачи (и_рем или и_ц); при определении n₃, ω₃, М₃ в формулы следует подставить передаточное число внутренней передачи, то есть редуктора (и_р).