- •Расчет привода
- •© Авторы кафедры физики, 2014
- •Содержание
- •Введение
- •Содержание дисциплины.
- •Тема 6. Валы и оси. Подшипники. Муфты. Уплотнения.
- •Тема 7. Соединения деталей машин.
- •Состав и последовательность работы над курсовым проектом.
- •Содержание курсового проекта.
- •Методические указания по оформлению курсового проекта
- •1. Кинематический и силовой расчет привода. Выбор электродвигателя.
- •2. Выбор материала для изготовления зубчатых колес. Определение допускаемых напряжений
- •3. Расчет зубчатой передачи
- •4. Проектный расчет валов редуктора.
- •5. Проверочный расчет подшипников
- •6. Расчет шпоночного соединения
- •7. Конструирование зубчатых колес
- •8. Выбор масла и системы смазки
- •Задание на курсовой проект
- •Список литературы
- •Элементы кинематических схем
- •Министерство российской федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий
- •Задание на курсовой проект Слушателю________________________________________________________
- •Руководитель_____________________________________________________
- •Тема: Проектирование и расчет привода пожарной и аварийно-спасательной техники
- •Воронеж 2014
- •Министерство российской федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий
- •Задание на курсовой проект
- •1. Кинематический и силовой расчет привода. Выбор электродвигателя.
- •2. Выбор материала для изготовления зубчатых колес.
- •3. Расчет зубчатой передачи
- •4. Проектный расчет валов редуктора.
- •5. Проверочный расчет подшипников
- •Расчет шпоночного соединения.
- •7. Конструирование зубчатых колес
- •8. Выбор масла и системы смазки
1. Кинематический и силовой расчет привода. Выбор электродвигателя.
1.1.Расчет мощности электродвигателя.
Мощность на валу электродвигателя передается всем приводом, состоящим из механической передачи (цепной, зубчатой, ременной) и редуктора. Ее значение определяют по данной мощности:
, (1.1)
где Р – требуемая мощность электродвигателя, кВт; Рвых – мощность на выходном валу привода, кВт; ηобщ – общий КПД привода;
, (1.2)
где η1, η2, …, ηn – КПД соответствующих передач и пар трения.
В зависимости от схемы задания КПД ступени могут быть приняты для следующих передач:
- закрытой зубчатой передачи с цилиндрическими колесами, η = 0,97…0,98;
- закрытой зубчатой передачи с коническими колесами, η = 0,96…0,97;
- зубчатой передачи с цилиндрическими колесами, сдвоенной η = 0,97;
- закрытой червячной передачи при числе заходов червяка, z = 1 – η = 0,70…0,75; z = 2 – η = 0,80…0,85; z = 4 – η = 0,80…0,95;
- закрытой зубчатой передачи с коническими колесами, η = 0,96…0,97;
- открытой зубчатой передачи, η = 0,95…0,96;
- ременной передачи с плоским ремнем, η = 0,96…0,98;
- ременной передачи с клиновым ремнем, η = 0,95…0,97;
- закрытой цепной передачи, η = 0,90…0,96;
- открытой цепной передачи, η = 0,70…0,88;
- одной пары подшипников η = 0,99;
- фрикционная передача, закрытая - η = 0,90…0,96; открытая - η = 0,70…0,88;
- волновая передача, η = 0,80…0,92;
- муфты соединительной, η = 0,99.
Приведенные значения КПД являются приближенными.
1.2. Выбор электродвигателя.
По найденному значению требуемой мощности Р подбирается электродвигатель и номинальная частота оборотов данного двигателя (см. табл. 1.1). Должно быть выполнено условие Р1 ≥ Р. Обычно выбирается ближайшее большее значение.
Таблица 1.1
Электродвигатели асинхронные серии 4А по ГОСТ 19523-81
Мощность, P, кВт |
Синхронная частота вращения, об/мин | |||||||
3000 |
1500 |
1000 |
750 | |||||
Марка |
nном, об/мин |
Марка |
nном, об/мин |
Марка |
nном, об/мин |
Марка |
nном, об/мин | |
0,25 |
56В2 |
2770 |
63A4 |
1380 |
63B6 |
890 |
71В8 |
680 |
0,37 |
63А2 |
2750 |
63B4 |
1365 |
71A6 |
910 |
80А8 |
675 |
0,55 |
63В2 |
2740 |
71A4 |
1390 |
71B6 |
900 |
80В8 |
700 |
0,75 |
71А2 |
2840 |
71B4 |
1390 |
80A6 |
915 |
90LA8 |
700 |
1,10 |
71В2 |
2810 |
80A4 |
1420 |
80B6 |
920 |
90LB8 |
700 |
1,50 |
80А2 |
2850 |
80B4 |
1415 |
90L6 |
935 |
100L8 |
700 |
2,20 |
80В2 |
2850 |
90L4 |
1425 |
100L6 |
950 |
112MA8 |
700 |
3,0 |
90L2 |
2840 |
100S4 |
1435 |
112MA6 |
955 |
112MB8 |
700 |
4,0 |
100S2 |
2880 |
100L4 |
1430 |
112MB6 |
950 |
132S8 |
720 |
5,5 |
100L2 |
2880 |
112M4 |
1445 |
132S6 |
955 |
132M8 |
720 |
7,5 |
112М2 |
2990 |
132S4 |
1455 |
132M6 |
965 |
160S8 |
730 |
11,0 |
132Н2 |
2990 |
132M4 |
1460 |
160S6 |
970 |
165M8 |
730 |
15,0 |
160S2 |
2940 |
160S4 |
1465 |
160M6 |
975 |
180M8 |
730 |
18,5 |
160М2 |
2940 |
160M4 |
1465 |
180M6 |
975 |
200M8 |
735 |
22,0 |
180S2 |
2940 |
180S4 |
1470 |
200M6 |
975 |
200L8 |
730 |
1. Пример условного обозначения электродвигателя мощностью 11 кВт, синхронная частота вращения 1500 об/мин Электродвигатель 4А132М4У3 2. Значения символов в условных обозначениях: цифра 4 указывает порядковый номер серии; буква А – род двигателя – асинхронный. Следующие за буквой А числа (двух- или трехзначные) соответствуют высоте оси вращения, мм; буквы L, S и М относятся к установочным размерам по длине станины; буквы А и В – условные обозначения длины сердечника. Цифры 2, 4, 6 и 8 означают число полюсов. Последние два знака У3 показывают, что двигатель предназначен для эксплуатации в зоне умеренного климата. |
Таблица 1.2.
Электродвигатели серии 4А. Основные размеры, мм
Тип двигателя |
Число полюсов |
Габаритные размеры, мм |
Установочные и присоединительные размеры, мм |
Масса, кг | ||||||||||
l30 |
h31 |
d30 |
l1 |
l10 |
l31 |
d1 |
d10 |
b10 |
h1 |
l0 |
b0 | |||
71А, В |
2, 4, 6, 8 |
285 |
201 |
170 |
40 |
90 |
45 |
19 |
7 |
112 |
71 |
- |
- |
15,1/14 |
80А |
300 |
218 |
186 |
50 |
100 |
50 |
22 |
10 |
125 |
80 |
131 |
154 |
17,5/17,1 | |
80В |
320 |
20/19,5 | ||||||||||||
90L |
350 |
243 |
208 |
125 |
56 |
24 |
140 |
90 |
156 |
170 |
28,7/25,3 | |||
100S |
365 |
265 |
235 |
60 |
112 |
63 |
28 |
12 |
160 |
100 |
156 |
170 |
36/34,6 | |
100L |
395 |
280 |
140 |
169 |
200 |
42/40,5 | ||||||||
112М |
452 |
310 |
260/247 |
80 |
140 |
70 |
32 |
190 |
112 |
172 |
230 |
56/54 | ||
132S |
4, 6, 8 |
480 |
350 |
302/247 |
89 |
38 |
216 |
132 |
180 |
278 |
77/72 | |||
132М |
2, 4, 6, 8 |
530 |
302/290 |
178 |
218 |
278 |
93/90 | |||||||
160S |
2 |
624/637 |
430 |
358 |
110 |
178 |
108 |
42 |
15 |
254 |
160 |
218 |
278 |
130 |
4, 6, 8 |
48 |
135 | ||||||||||||
160М |
2 |
667/680 |
210 |
42 |
248 |
300 |
145 | |||||||
4, 6, 8 |
48 |
160 | ||||||||||||
180S |
2 |
662 |
470 |
410 |
203 |
121 |
48 |
15 |
279 |
180 |
256 |
330 |
165 | |
4, 6, 8 |
55 |
175 | ||||||||||||
180М |
2 |
702/662 |
241 |
48 |
320 |
330 |
185 | |||||||
4, 6, 8 |
55 |
195 |
1.3. Определение общего передаточного числа привода.
, (1.3)
где nдв – частота вращения двигателя, об/мин; nвых – частота вращения выходного вала привода, об/мин.
Частоту вращения выходного вала привода можно найти из формулы:
, (1.4)
где ωвых – частота вращения выходного вала привода, об/мин/
Общее передаточное число разбиваем по ступеням механических передач:
, (1.5)
где u1, u2, …, un – передаточные числа соответствующих передач.
Полученное расчетом общее передаточное число распределяют между редуктором и другими передачами, между отдельными ступенями редуктора.
Задаемся значением передаточного числа редуктора, выбирая его из таблицы 1.3.
Таблица 1.3
Рекомендуемые значения передаточных чисел
Закрытые зубчатые передачи (редукторы) одноступенчатые цилиндрические и конические ГОСТ 2185-66 | |||||||||||
1-ый ряд |
1,0 |
1,25 |
1,6 |
2,0 |
2,5 |
3,15 |
4,0 |
5,0 |
6,3 |
8,0 |
10,0 |
2-ой ряд |
1,12 |
1,4 |
1,8 |
2,24 |
2,8 |
3,55 |
4,5 |
5,6 |
7,1 |
9,0 |
11,2 |
Двухступенчатые редукторы ГОСТ 2185-66 | |||||||||||
1-ый ряд |
6,3 |
8,0 |
10,0 |
12,5 |
16 |
20,0 |
25 |
31,5 |
40 |
50 |
63 |
2-ой ряд |
7,1 |
9,0 |
11,2 |
14 |
18 |
22,4 |
28 |
35,5 |
45 |
56 |
- |
Трехступенчатые редукторы ГОСТ 2185-66 | |||||||||||
1-ый ряд |
31,5 |
40 |
50 |
63 |
80 |
100 |
125 |
160 |
200 |
250 |
315 |
2-ой ряд |
35,5 |
45 |
56 |
71 |
90 |
112 |
140 |
180 |
224 |
280 |
355 |
Открытые зубчатые передачи |
3…7 | ||||||||||
Цепные передачи |
2…5 | ||||||||||
Ременные передачи |
2…4 | ||||||||||
Муфты |
1 |
Значения 1-го ряда следует предпочитать значениям 2-го ряда.
Для двухступенчатой передачи (рис. 1.1):
, (1.5)
где ,– передаточные числа быстроходной и тихоходной ступеней редуктора.
абв
Рисунок 1.1 – Схема цилиндрического (а,б) и коническо-цилиндрического редукторов (в).
Передаточные числа тихоходной ступени двухступенчатых редукторов определяют по соотношениям:
цилиндрических:
, (1.6)
коническо-цилиндрических:
. (1.7)
Передаточные числа быстроходной ступени двухступенчатых редукторов определяют по соотношениям:
. (1.8)
Значение оставшейся передачи (открытой зубчатой, цепной, ременной) определяем по формуле:
, (1.6)
1.4. Расчет мощности на валах привода.
Рассчитаем мощность на валах привода по следующим формулам:
РI=Рдв; РII=РIη1; РIII=РIIη2; РIV=РIIIη3, (1.10)
где Рдв – мощность выбранного электродвигателя, Вт; РI, РII, РIII, РIV – мощность на соответствующих ступенях привода, Вт; η1, η2, η3 – КПД соответствующих ступеней привода.
1.5. Расчет частоты вращения валов привода.
Определим частоту вращения валов привода по формулам:
; ;;, (1.11)
где пI, пII, пIII, пIV – частота вращения на соответствующих ступенях привода; ипер – передаточное число соответствующей передачи.
Для двухступенчатых редукторов частота вращения вала колеса тихоходной ступени:
, (1.12)
где uПП2 – передаточное число соответствующей промежуточной передачи от приводного вала до редуктора.
Если такая передача в схеме привода отсутствует, то пТ=пвых.
Частота вращения вала колеса промежуточной ступени:
, (1.13)
где uТ – передаточное число тихоходной ступени редуктора.
Частота вращения быстроходного вала:
. (1.14)
Частота вращения вала электродвигателя:
. (1.15)
где uПП1 – передаточное число соответствующей промежуточной передачи от электродвигателя до редуктора.
Если такая передача в схеме привода отсутствует, то пэл=пБ.
По рассчитанной мощности Рдв и частоте вращения вала электродвигателя nэд из табл. 1.1 окончательно выбирают электродвигатель таким образом, чтобы его номинальная частота nном вращения вала была самой близкой (из возможных вариантов) к большему значению диапазона nэд. В этом случае размеры и стоимость электродвигателя будут наименьшими. При этом следует иметь в виду, что большая частота вращения вала электродвигателя при одинаковой мощности вызывает увеличение передаточного числа редуктора, а, следовательно, увеличение его длины и высоты. Меньшая частота вращения вызывает увеличение размеров электродвигателя и увеличение ширины зубчатых колес, а, следовательно, уменьшение размеров редуктора.
1.6. Определение вращающих моментов.
Определяем вращающие моменты на всех валах привода по формулам:
, , (1.16)
Для многоступенчатых редукторов момент на быстроходном валу передачи определяется по формуле:
, (1.17)
где ип1 и ηп1 – передаточное число и КПД передачи, расположенной между электродвигателем и редуктором.
Если в схеме привода такая передача отсутствует, момент на быстроходном валу определяется:
, (1.18)
где ηм – КПД муфты, соединяющей валы электродвигателя и редуктора.
Момент на промежуточном валу передачи определяется по формуле:
, (1.19)
где иБ и ηЗБ – передаточное число и КПД быстроходной ступени.
Момент на тихоходном валу передачи определяется по формуле:
, (1.20)
где ηЗТ – КПД тихоходной ступени.
Момент на выходном валу определяется по формуле:
, (1.21)
где ип2 и ηп2 – передаточное число и КПД передачи, расположенной между выходным звеном и редуктором.
Если в схеме привода такая передача отсутствует, момент на выходном валу определяется:
, (1.22)