Курсовой «Детали машин и основы конструирования» Тема: «Привод от электродвигателя»
.pdfУчреждение образования «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет ХТиТ Кафедра ДМиПТУ Специальность 08 Специализация МиАХП
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА КУРСОВОГО ПРОЕКТА
по дисциплине «Детали машин и основы конструирования» Тема: «Привод от электродвигателя»
Исполнитель |
|
|
студент 3 курса группы 2 |
_______________ |
Шпаковская П.А |
Руководитель |
|
|
доцент, к.т.н. |
________________ |
Царук Ф.Ф. |
Курсовой проект защищен с оценкой _________ |
|
Руководитель __________ |
Царук Ф.Ф. |
Минск 2014
Реферат
Пояснительная записка 57 с., 8 рис., 7 табл., 4 источника, 2 приложения
ЦЕПНАЯ ПЕРЕДАЧА, ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА, ВАЛ, ДВИГАТЕЛЬ, СМАЗКА, КОЛЕСО, ШЕСТЕРНЯ.
Цель выполнения курсового проекта спроектировать привод от электродвигателя.
Пояснительная записка состоит из тринадцати разделов, а также включает расчет на ЭВМ. В каждом разделе рассчитываются или описываются определенные параметры передач.
В первом разделе кратко описывается работа привода.
Во втором разделе производится выбор электродвигателя и кинематический расчет привода.
Втретьем разделе производится основной и проверочный расчет всех открытых передач: цепной передачи.
Вчетвертом разделе выполнены проектный и проверочный расчѐты закрытых цилиндрических косозубых передач.
Впятом разделе выполнен расчѐт нескольких вариантов открытых и закрытых передач на ЭВМ с целью определения оптимальных размеров передач.
Вшестом разделе выполнен расчѐт размеров элементов корпуса.
Вседьмом разделе выбрана конструкция и выполнен проектный расчѐт валов редуктора.
Ввосьмом разделе выполнен выбор подшипников и расчѐты необходимые для выполнения компоновки редуктора.
Вдевятом разделе выполнены проверочные расчѐты подшипников, шпонок и валов.
Вдесятом разделе выполнен выбор соединительной муфты и еѐ расчѐт.
Водиннадцатом разделе разработаны мероприятия по смазке передач и подшипниковых узлов редуктора.
Вдвенадцатом разделе проведен выбор и обоснование посадок и квалитетов точности для сопряжений привода.
Втринадцатом выбор и обоснование отклонения размеров, форм, взаимного расположения, параметров шероховатости поверхности.
Графическая часть включает:
– сборочный чертеж редуктора – 2 листа формата А1;
– рабочие чертежи деталей редуктора – 1 лист формата А1;
– общий вид привода – 2 листа формата А1.
Введение
В технологии строительных материалов широко используются многоступенчатые приводы, которые могут в себя включать ременную, червячную, цепную, зубчатую и другие передачи.
Ременные передачи обладают следующими достоинствами: простота конструкции; плавность и бесшумность работы; невысокие требования к точности расположения деталей передачи; предохранение от перегрузки за счет возможности проскальзывания ремня по шкиву.
Наряду с достоинствами ременные передачи обладают и некоторыми существенными недостатками: большие габариты; непостоянство передаточного числа из-за проскальзывания ремня по шкиву; большая нагрузка на валы и опоры; низкая долговечность ремней.
Передаваемая мощность обычно не более 50 кВт, передаточное число до
6.
Во всех отраслях машиностроения и приборостроения наиболее широкое применение нашли зубчатые передачи благодаря ряду их достоинств: постоянству передаточного числа; отсутствию проскальзывания; большой несущей способности при сравнительно малых габаритах и массе; большой долговечности; работе в обширном диапазоне режимов нагружения; сравнительно малым нагрузкам на валы и опоры; высокому КПД; простоте обслуживания и ухода.
К недостаткам зубчатых передач можно отнести: высокие требования к точности изготовления колес и сборки передач; необходимость повышенной жесткости корпусов, валов, опор; шум, особенно при высоких частотах вращения и недостаточной точности; вибрации; имеет низкую демпфирующую способность.
1 Краткое описание работы привода
На рисунке 1.1 изображена кинематическая схема привода.
Рисунок 1.1 – Кинематическая схема привода
Привод ленточного конвейера работает следующим образом: электродвигатель 1 передает крутящий момент, через соединительную муфту 2, на быстроходный вал цилиндрического редуктора 3 (частота вращения уменьшается, крутящий момент увеличивается) и затем через цепную передачу 4 на ленточный конвейер 5.
КП 22 03 00 01 ПЗ
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
Разраб. |
Шпаковская |
|
Провер. |
Царук |
|
Реценз. |
|
|
Н. Контр. |
|
|
Утверд. |
Царук |
|
|
Лит. |
Лист |
Листов |
Краткое описание работы |
|
1 |
1 |
|
|
|
|
привода |
БГТУ 4 31 08 11 10 |
2 Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода
Для выбора электродвигателя по каталогу надо определить требуемую для привода мощность.
Требуемую мощность электродвигателя Ртр находим с учетом потерь, возникающих в приводе [1] c. 19:
P |
Pвых |
, |
|
||
тр.дв |
|
o |
|
(2.1) |
|
|
|
|
|||
где Рвых – мощность на ведомом валу привода (кВт); |
|
||||
о – коэффициент полезного действия привода по [1] c. 19: |
|
||||
o м зз2 ц.п. |
п4.п. , |
(2.2) |
|||
|
|
|
|
|
где м – коэффициент полезного действия соединительной муфты, 0,98,
[1];
пп – коэффициент полезного действия пары подшипников, 0,99, [1];з.з. – коэффициент полезного действия косозубой цилиндрической, 0,97,
[1];
цеп – коэффициент полезного действия цепной передачи 0,93, [1].
Ориентировочное передаточное число[1] с. 20:
(2.3)
где – ориентировочное передаточное число цилиндрического редук-
тора, 19,5;
– ориентировочное передаточное число цепной передачи 2,25.
Ориентировочная угловая скорость электродвигателя [1] с. 20:
(2.4)
где – угловая скорость на ведомом валу (с-1),
Определяем ориентировочное значение частоты вращение вала электродвигателя [1] с. 20:
(2.5)
Из [1] таблица 2.3 выбираем электродвигатель с мощностью
КП 22 03 00 02 ПЗ
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
Разраб. |
Шпаковская |
|
Провер. |
Царук |
|
Реценз. |
|
|
Н. Контр. |
|
|
Выбор электродвигателя и |
Лит. |
Лист |
Листов |
|
1 |
3 |
|
кинематический расчет |
|
||
|
|
|
|
привода |
БГТУ 4 31 08 11 10 |
Утверд. Царук
Рдв и действительной частотой вращения nдв. близкой к ..
Рдв = 11 кВт; nдв =
Марка двигателя 4А132М2 – асинхронный.
В дальнейшем расчет ведется по Рдв и nдв. Угловая скорость на валу двигателя [1] с. 21:
(2.6)
Определяем фактическое общее передаточное число привода [1] с. 21: (2.7)
о
Уточняем передаточное число редуктора:
о
ред
п
Находим передаточные числа ступеней привода:
|
|
(2.8) |
Uззт = 0,88× U ред |
где Uззт – передаточное число зубчатой передачи тихоходной ступени.
Uззт = 0,88× 19,66 = 4
U ззб = U ред U ззт
где Uззб – передаточное число зубчатой передачи быстроходной ступени.
19, 66
U 5
ззб |
4 |
|
Определяем мощность на валах:
|
м |
кВт |
зз |
пп |
кВт |
зз |
|
кВт |
цп |
пппп |
кВт |
Определяем угловые скорости на валах:
|
Лист |
КП 22 03 00 02 ПЗ |
2 |
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
Результаты расчетов занесены в таблицу 2.1. Проверка: вых
Определяем частоту вращения на валах [1] с. 21:
(2.9)
Определяем крутящий момент на валах [1] с. 25:
(2.10)
Таблица 2.1 – Сводная таблица результатов расчетов
№ вала |
Мощность, |
Угловая ско- |
Частота вра- |
Крутящий |
кВт |
рость, с-1 |
щения, мин-1 |
момент, Н∙м |
|
|
|
|
|
|
1 |
7,72 |
303,5 |
2900,0 |
25,4 |
2 |
7,56 |
303,5 |
2900,0 |
24,92 |
3 |
7,19 |
60,7 |
580,0 |
118,5 |
4 |
6,91 |
15,2 |
145,0 |
454,9 |
5 |
6,36 |
6,9 |
65,5 |
927,0 |
|
Лист |
КП 22 03 00 02 ПЗ |
3 |
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
3 Расчет открытых передач
3.1 Расчет цепной передачи
Основным критерием работоспособности цепной передачи является износостойкость шарниров цепи. Производим расчѐт передачи с роликовой цепью.
Принимаем число зубьев малой звѐздочки в зависимости от передаточного числа цепной передачи: Uцеп = 2,25 [1] с. 67:
(3.1)
.
Принимаем Z1 = 27.
Определяем число зубьев большой звѐздочки:
Принимаем Z2 = 61. Определяем шаг цепи [1] с. 66:
|
|
|
|
√ |
[ ] |
|
, |
|
(3.2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где Кэ–коэффициент, учитывающий условия эксплуатации [1] с. 67; |
|
|||||||||
|
|
Kэ Кд Ка Крег Ксм Крех Кн, |
(3.3) |
|||||||
Кд – коэффициент, учитывающий динамичность нагрузки, 1,25; |
|
|||||||||
Ка – коэффициент, учитывающий длину цепи, 1; |
|
|||||||||
Крег – коэффициент, учитывающий регулировку передачи, 1; |
|
|||||||||
Ксм – коэффициент, учитывающий характер смазки, 1; |
|
|||||||||
Крех – коэффициент, учитывающий режим работы передачи, 1.25; |
|
|||||||||
Кн – коэффициент, учитывающий наклон передачи, 1. |
|
|||||||||
|
|
Kэ 1 1.25 1 1 1 1.25 1.56 |
|
|||||||
|
– крутящий момент на ведущем валу; |
|
|
|
||||||
[ |
] – допускаемое давление в шарнирах цепи ([1] таблица 6.3): |
|
||||||||
|
|
[ |
] |
|
МПа |
|
|
|
||
|
– коэффициент, учитывающий количество рядов цепи, выбираем ко- |
|||||||||
личество рядов цепи Zp = 4 и |
[ ] |
|
|
|
. |
|
||||
|
|
√ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Из |
[ |
] |
|
принимаем ближайшее стандартное значение |
||||||
шага цепи |
25,4 мм, типоразмер цепи 4ПР-25,4-228. |
|
||||||||
Выполняем расчет по удельному давлению |
|
в шарнирах для обеспече- |
||||||||
ния износостойкости цепи [1] с. 69: |
|
|
|
|
|
|
|
КП 22 03 00 03 ПЗ |
|
|
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
|
|
Разраб. |
шпаковская |
Лит. |
Лист |
Листов |
Провер. |
Царук |
Расчет открытых передач |
1 |
4 |
Реценз. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Н. Контр.
Утверд. Царук
БГТУ 4 31 08 11 10
|
|
Кэ |
[ ] |
(3.4) |
|||
где |
– окружная сила, H [1] стр. 69: |
||||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
(3.5) |
|
|
|
|
|
|
|
– диаметр делительной окружности меньшей (ведущей) звездочки [1]
с. 69:
(3.6)
( )
( )
А – проекция опорной поверхности шарнира [1] с. 70:
(3.7)
где – размеры элементов цепи, мм2 [ ]
|
МПа |
[ |
] |
[ |
] |
Рассчитаем число ударов цепи при набегании на зубья звездочек и сбегании с них с целью исключения повышенных динамических нагрузок [1] с. 70:
|
|
|
|
|
, |
|
|
(3.8) |
|
|
|
||||||
где |
– число звеньев цепи [1] с. 70: |
|
||||||
|
|
|
|
|
; |
(3.9) |
||
|
|
|
,– вспомогательные коэффициенты [1] с. 70:
и |
|
(3.10) |
|
и |
|
5,41; |
|
– оптимальное межосевое расстояние [1] с. 70:
(3.11)
Уточняем межосевое расстояние [1] с. 70:
( |
√ |
|
) |
(3.12) |
|
Лист |
КП 22 03 00 03 ПЗ |
2 |
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
( |
|
|
|
√ |
|
|
) |
|
|||
Проверяем цепь на запас прочности [1] с. 71: |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
[ ] |
|
|
(3.13) |
||
|
|
|
|
|
|
||||||
где – разрушающая нагрузка [ ] |
|
|
; |
||||||||
– коэффициент, учитывающий динамичность нагрузки |
; |
||||||||||
– натяжение от силы тяжести цепи [1] с. 7: |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.14) |
|
–масса 1 метра цепи, |
[ ] |
|
|
|
|
|
|
⁄ |
; |
||
– коэффициент, учитывающий провисание цепи [1] с. 7: |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.15) |
|
–угол наклона центров звездочек к горизонту |
; |
||||||||||
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
=2,904; |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– натяжение цепи от центробежной силы [1] стр. 71:
(3.16)
где – средняя скорость цепи [1] с. 71:
(3.17)
⁄
[ ]
[ ] – допускаемое значение коэффициента безопасности ([1] таблица 6.5) 51,5 [ ]
Для нормальной работы передачи необходимо провисание холостой цепи примерно на 0,01a. Это достигается путем уменьшения расчетного межосевого расстояния на 0,75-1,0%. Поэтому рекомендуемое монтажное расстояние ам принимают равным [1] с. 72:
(3.18)
Определяем нагрузку на валы звездочек [1] с. 72:
(3.19)
где – коэффициент нагрузки, учитывающий характер нагрузки, действующей на вал, и расположение передачи ([1] таблица 6.6),
В
В таблице 3.1 показаны основные параметры звездочек роликовых и втулочных цепей.
|
Лист |
КП 22 03 00 03 ПЗ |
3 |
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |