Привод контрольного снаряда

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Кинематическая схема привода

2. Расчетная часть

2.1 Кинематический расчет привода

2.2 Выбор двухступенчатого цилиндрического редуктора

2.3 Расчет зубчатой цилиндрической передачи

2.4 Расчет шпоночного соединения

2.5 Подбор муфты

3. Рекомендации по выбору масла и смазки всех узлов привода

4. Краткое описание порядка сборки, работы и обслуживания основных элементов привода

5. Требования техники безопасности к проектируемому объекту

Заключение

Список использованных источников



Введение

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно - к комбинированным приборам, определяющим объем, концентрацию и температуру жидкой среды, и может быть использовано в спиртовой и водочной промышленности для определения количества абсолютного ("безводного", т.е. 100%-ного) спирта в потоке спиртосодержащей жидкости.

Устройство (фиг. 1) содержит расходомер, выполненный в виде барабана 1, состоящего из приемного цилиндра 2, секторов 3 и вала 4 с подшипниками 5.

На боковой поверхности цилиндра 2 расположены входные щели 6, связанные с секторами 3, сливные каналы 7 которых расположены на внешней боковой поверхности барабана 1 (фиг. 1в).

Устройство содержит также входной штуцер 8, промежуточный трубопровод 9, конец которого расположен в приемном цилиндре 2, накопительную емкость 10, в которой расположены датчик 11 плотности и датчик температуры (не показан), сливную емкость 12 с выходным штуцером 13.

Кроме того, устройство содержит электронный преобразователь 14, блок 15 вычислений и блок 16 индикации, соединенный с выходом блока 15 вычислений, вход которого подключен к выходу электронного преобразователя 14, с одним из входов которого соединен выход датчика 11 плотности.

Устройство содержит также узел балансировки барабана, состоящий из балансировочных элементов 17, оси которых расположены симметрично в одной плоскости и перпендикулярно оси барабана 1, и датчик угла поворота, выполненный в виде оптоэлектронной пары 18 и пластинчатого обтюратора 19, закрепленного на оси барабана 1.

При этом плоскость обтюратора 19 перпендикулярна оси барабана 1, причем излучатель 20 и фотоприемный элемент 21 оптоэлектронной пары 18 расположены по обе стороны плоскости обтюратора 19.

Механические детали и узлы закреплены на платформе 22, расположенной на трех опорных элементах 23 и 24 (на фиг. 1а, г показаны только два элемента). Два опорных элемента 24 выполнены в виде винтов для обеспечения возможности регулировки платформы 22 и установки ее в строго горизонтальное положение. Для контроля за горизонтальностью установки платформы 22 служит индикатор 25, выполненный в виде прозрачной камеры с воздушным пузырьком.

Устройство заключено в защитный кожух 26. 27 - датчик угла поворота, 28 - датчик температуры, конструктивное большинство электронных узлов и элементов объединено в электронный блок 29. Электронный блок 29 подключен к источнику электропитания (не показан) посредством электрокабеля 31 и связан с датчиками 11, 27 и 28, расположенными в кожухе 26 посредством информационных кабелей 32. Электронное табло - 30, для удобства эксплуатации кожух 26 снабжен опорными элементами и петлями 33, выходной штуцер 13 через гибкий шланг 34 связан с выходной накопительной емкостью (не показана).

Рисунок 1 - Контрольный снаряд КС-35



1. Кинематическая схема привода

Рисунок 2 - Кинематическая схема привода: 1 - электродвигатель, 2 - зубчатая передача, 3 - двухступенчатый цилиндрический редуктор, 4 - муфта, 5 - пара подшипников качения.

Дано: мощность N =2,5 кВт, угловая скорость =7,0 рад/с.

1 Электродвигатель 4А

- мощность - 4,0 кВт;

- синхронная частота вращения - 3000 об/мин.

3 Редуктор Чог-160-10-2; передаточное отношение u_ред = 10

Таблица 1 - Кинематические параметры валов

	вал	вал	вал	вал
Мощность, кВт	3,09	2,94	2,73	2,7
Угловая скорость, рад/с	298,45	55,99	6,999	6,999
Крутящий момент, Нм	10,35	52,51	390,06	385,77
Частота вращения, об/мин	2850	534,71	66,84	66,84



2. Расчетная часть

2.1 Кинематический расчет привода

В соответствии с заданной схемой определяем требуемую мощность электродвигателя по формуле [1] (1):

, (1)

где ??-общий К.П.Д. привода от двигателя до звездочки, равный произведению частных К.П.Д. отдельных элементов, составляющих привод (2):

,

Значения КПД передач и редуктора выбираем по таблице 1.1[1]

??_м = 0,995 - КПД муфты;

0,93 - КПД двухступенчатого цилиндрического редуктора;

??_зцп = 0,95 - КПД открытой зубчатой цилиндрической передачи;

??_пк = 0,995 - КПД пары подшипников качения.

?? = 0,995 • 0,93 • 0,95 • 0,995 = 0,655

Требуемая мощность электродвигателя:

.

Определим частоту вращения приводного вала [1] (3):

, (3)

об/мин.

Определим общее оценочное передаточное отношение привода как произведение оценочных передаточных отношений отдельных его элементов [1] (4):

, (4)

где - передаточное отношение зубчатой передачи, u_зцп = (4…7);

-передаточное отношение двухступенчатого цилиндрического редуктора, u_цр = (8…24);

Значения приемлемых передаточных отношений элементов привода приведены в таблице 2.1 [1]. С учетом значений получим:

= (4 …7) (8…24) = (32…168).

Определим диапазон приемлемых частот вращения вала электродвигателя [1] (5):

= n , (5)

= 66,8 (32…168) = (2137,6…11222),

Асинхронная частота вращения вала электродвигателя [1] (6):

n_дв = n (1-S), (6)

где n - синхронная частота вращения вала электродвигателя, об/мин;

S - скольжение при номинальной нагрузке S =0,04…0,06.

n_дв = 3000 (1-0,05) = 2850 мин^-1

По требуемой мощности и угловой скорости вращения производится подбор электродвигателя. Исходя из условий: ??тр ? ??дв по таблице 3.1 [1] выбираем асинхронный двигатель.

Тип: 4А100S2УЗ ГОСТ 12139-84.

Его параметры: N= 4 кВт, n =3000 мин^-1.

Рассчитываем общее передаточное отношение привода [1] (7):

(7)

где n - угловая скорость вала электродвигателя, об/мин.

,

Принимая передаточное отношение двухступенчатого цилиндрического редуктора равное 10 определим передаточное отношение зубчатой цилиндрической передачи (8):

, (8)

,

Для определения кинематических и энергетических характеристик на валах привода пронумеруем их.

вал (вал электродвигателя):

= N_тр, (9)

= 3,09 кВт,

= n_дв, (10)

= 2850 об/мин,

, (11)

,

, (12)

,

вал (быстроходный вал двухступенчатого цилинрического редуктора). Вращение на этот вал передается при помощи зубчатой цилиндрической передачи:

= кВт, (13)

= об/мин, (14)

= рад/с, (15)

, (16)

вал (тихоходный вал двухступенчатого цилиндрического редуктора). Вращение на этот вал передается при помощи самого редуктора:

= кВт, (17)

, (18)

, (19)

(20)

вал (ведомый вал двухступенчатого цилиндрического редуктора). Вращение на этот вал предается при помощи упругой муфты, кроме того, вал опирается на пару подшипников качения:

= кВт (21)

, (22)

, (23)

(24)

2.2 Выбор двухступенчатого цилиндрического редуктора

Двухступенчатый цилиндрический редуктор выбирается по 4 параметрам: передаточное отношение (должно быть стандартным), частота вращения вала и мощность на быстроходном валу, крутящий момент на тихоходном валу. В результате расчетов имеем: ?? = 8, ?? = 2850 мин?1, ??_???? = 2,94 кВт, ??_?????? = 390,06 Н м. По таблице Б.1 [3] выбираем двухступенчатый цилиндрический редуктор, его обозначение 1Ц2У-125 ГОСТ Р 50891-96.

2.3 Расчет зубчатой цилиндрической передачи

Исходные данные: передаточное отношение u_зцп = 4; крутящий момент = 10,35 Н?м; угловая скорость = 298,45 рад/с.

Выбираем материал для шестеренки и колес по таблице 2.1 [2]

Для лучшей приработки зубьев рекомендуется иметь твердость шестерни больше твердости колеса не менее чем на (20…30) единиц при твердости до 350 HB.

HB₁ > HB₂ + 20 … 30. (25)



Таблица 2 - Механические свойства стали

	Марка стали	Твердость HB	Предел прочности , МПа	Предел текучести , МПа	Термообработка
Шестерня	50	289	790	540	Улучшение
Колесо	45	228,5	680-880	390-540	Улучшение

Допускаемое напряжение изгиба ,вычисляем по формуле [2] (26):

, (26)

где - предел выносливости при изгибе,, вычисляем по формуле [2] (27):

(27)

Для шестерни (28):

МПа. (28)

Для колеса (29):

МПа. (29)

??_FC - коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего приложения нагрузки. Принимаем при односторонней нагрузке ??_FC = 1;

??_FL- коэффициент долговечности, учитывающий влияние срока службы и режима работы. Принимаем ??_FL = 1;

??_F - коэффициент безопасности определяем по формуле [2] (30):

??_F = S_F ' • ??_F ", (30)

где ??_F'- коэффициент, учитывающий нестабильность свойств материала зубчатого колеса и ответственность зубчатой передачи ??_F'=2;

??_F" - коэффициент, учитывающий способ получения заготовки зубчатого колеса. Для литых заготовок ??_F"= 1,3.

???? = 2 • 1,3 = 2,6.

Для шестерни:

МПа

Для колеса:

МПа

Рассчитаем напряжение изгиба при кратковременной перегрузке по формуле [2] (31):

(31)

,

.

Вычисляем ориентировочное значение модуля ??_n, мм, по формуле [2] (32):

(32)

где ??_m- вспомогательный коэффициент. Принимаем для прямозубых передач ??_m = 14;

ш_bd - коэффициент ширины шестерни относительно диаметра. Определяем по табл.4.1 из [2].

- для симметричного расположения колеса относительно опор.

Принимаем .

??₁ - число зубьев шестерни. Из условия не подрезания (??₁> 17) принимаем значение ??₁ = 23;

??₂ - число зубьев колеса вычисляем по формуле [2] (33):

??₂ = ??_зцп • ??₁, (33)

??₂ = 1,69 • 23 = 38,87 39

??_FB - коэффициент неравномерности распределения нагрузки. Принимаем по графику (рис. 4.2) из [2], в зависимости от параметра ш_bd: ??_FB = 1,26;

- коэффициент формы зуба. Определяется по графику (рис. 5.1) из [2], в зависимости от для колеса и шестерни, где в - угол наклона зубьев (в=0 для прямозубых колес).

Для шестерни:

Для колеса:

.

Следовательно, далее расчет ведем по шестерне.

Принимаем число зубьев колеса z₂=39.

.

Полученное значение округляем по ГОСТ 9563-60 по табл. 4.3 из [2]: = 2.

Ориентировочное значение диаметра начальной окружности , мм, вычисляем по формуле [2] (34):

, (34)

Для шестерни:

= 23 • 2 = 46 мм,

Для колеса:

= 39 ? 2 = 78 мм.

Расчетную ширину шестерни ??_??, мм, вычисляем по формуле [2] (35):

, (35)

= 46 • 0,4 = 18,4 мм.

Межосевое расстояние ??_??, мм, вычисляется по формуле [2] (36):

, (36)

,

Диаметр вершин ??_??, мм, вычисляется по формуле [2] (37):

, (37)

Для шестерни:

= 46 + (2 • 2) = 50 мм.

Для колеса:

= 78 + (2 • 2) = 82 мм.

Диаметр впадин ??_??, мм, вычисляется по формуле [2] (38):

. (38)

Для шестерни:

= 46 - 2,5 • 2 = 41 мм.

Для колеса:

= 78 - 2,5 • 2 = 73 мм.

Окружную скорость , м/c, вычисляем по формуле [2] (39):

, (39)

м/с

Окружную силу ??_??, Н, вычисляем по формуле [2] (40):

, (40)

H

Радиальную силу ??_??, Н, вычисляем по формуле [2] (41):

??_??1 = ??_??2 = ??_??1 • tg??, (41)

где ?? - угол профиля зуба, ?? = 20°.

??_??1 = 450 • tg20° = 163,8 Н.

Проверочный расчет по напряжениям изгиба.

Расчетное напряжение изгиба ??_??1, МПа, определяем по формуле [2] (42):

? ??????, (42)

где ??_??1 - коэффициент профиля зуба, ??_??1 = 4,4,

???? - коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев, для прямых зубьев ????=1;

??_?? - коэффициент, учитывающий наклон зуба, для прямозубых передач принимаем ??_?? = 1;

??_?? - коэффициент нагрузки, определяем по выражению (43):

??_?? = ??_?? • ??_??н • ??_???? • ??_????, (43)

где K_A - коэффициент, учитывающий внешнюю динамическую нагрузку. Для равномерной нагрузки K_A = 1,1;

K_Fн - коэффициент, учитывающий внутреннюю динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении. Для твердости материала менее 350 НВ и 8 степени точности зацепления при окружной скорости колес ?? = 6,9м/с принимаем K_Fн = 1,58;

K_Fв - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца, K_{Fв =} 1,02;

K_Fб - коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки одновременно зацепляющихся пар зубьев. Для окружной скорости колес до 5 м/с и степени точности 7; K_Fб = 1.

??_?? = 1,1 • 1,58 • 1,02 • 1 = 1,77.

Расчет ведем по зубу колеса, как менее прочному:

= 95,23 МПа

Провели расчет всех геометрических параметров зубчатой передачи и проверочный расчет по напряжениям изгиба. Так как расчетное значение напряжения изгиба зуба у_F1 = 211,1 МПа не превышает допускаемое значение у_FP = 211,15 МПа, то передача рассчитана верно.

2.4 Расчет шпоночного соединения

1.Определим диаметр вала в месте посадки муфты:

.

Расчет шпоночных соединений необходимо произвести по напряжениям смятия и среза. При d = 40 мм определяем ширину шпонки b = 12 мм, глубину шпоночной канавки t = 5 мм и высоту шпонки h = 9 мм.

Рабочую длину шпонки определим из условия прочности на смятие, которое имеет вид (44):

, (44)

где z - число шпонок (принимаем z = 2);

[??_см] - допускаемое напряжение при смятии (при расчетах можно принять [??_см] = 60 - 100 МПа, допускаемые напряжения на срез [??_ср] = 100 МПа).

Приравнивая расчетные напряжения к допустимым и выражая рабочую длину шпонки имеем (45):

, (45)

.

Проверяем условие прочности на срез

[].

Так как условие прочности выполняется, то полная длина шпонки (46):

?? = ??_?? + ??, (46)

?? = 32,15+ 12 = 44,15 мм.

Принимаем полную длину шпонки ?? = 45 мм.

Рассчитаем длину ступицы (47):

= 1,5 • ??, (47)

= 1,5 • 40 = 60 мм,

Окончательно принимаем к установке 2 призматические шпонки 12Ч9Ч60 по ГОСТ 23360 - 78 .

2.5 Выбор муфты

Подбираем упругую муфту с торообразной оболочкой.

Муфты подбирают по большему диаметру концов соединяемых валов и по расчетному вращающему моменту.

Расчетный вращающий момент, действующий на муфту [3] (48):

??_p = ??_i • ??, ? Т_н (48)

где ??_i- крутящийся момент на валу передаваемый муфтой, ??_i = 385,77 Н · м;

K - коэффициент динамичности нагрузки, К =1,25;

Т_н - номинальный вращающий момент - табличное значение момента, передаваемого муфтой при длительном режиме работы с постоянной нагрузкой и постоянным направлением вращения, Н ?м.

?? _p = 385,77 · 1,25 = 482,21 Н · м.

По таблице 12 [3] подбираем муфту в соответствии с диаметром выходного конического вала двухступенчатого цилиндрического редуктора ??_цр = 40 мм; ??_ред = 84 мм. Последний вал, форма которого цилиндрическая: ??_ред = 40 мм; ??_вал = 84 мм. По заданным параметрам подходит Торообразная 500-1-40-1-У3 ГОСТ 20884-93.



3. Рекомендации по выбору масла и смазки всех узлов привода

Смазку узлов привода применяют в целях защиты от коррозии, снижение коэффициента трения, уменьшение износа, отвода тепла и продуктов износа от трущихся поверхностей, демпфирования динамических нагрузок. редуктор шпоночный привод

В проектируемой конструкции привода смазке подвергают двухступенчатый цилиндрический редуктор, открытую зубчатую цилиндрическую передачу, и шарикоподшипники вала.

Для смазки двухступенчатого цилиндрического редуктора применяем жидкое масло. Способ смазывания - кратерный. Выбираем сорт масла И-Г-А-32 ГОСТ 20799-88. Для слива масла конструируем сливное отверстие и пробку с цилиндрической резьбой М16, а заливать масло будем через смотровое отверстие. Примерный объем заливаемого масла 2,7 л.

Уровень масла проверяют путем погружения в масляную ванну масляного щупа, на котором указаны минимальный и максимальный уровни масла. Определение уровня масла. В цилиндрических редукторах: при окунании в масляную ванну колеса где - модуль зацепления нормальный применяют преимущественно картерное смазывание: в картер заливают масло, образующее масляную ванну [5, с. 450].

Для смазки открытых цилиндрических зубчатых передач применяют периодическую смазку, которая производится через 6-8 часов. Мы применим солидол ГОСТ 21188-89. [3, с. 549].

Подшипники приводного вала целесообразно смазывать индивидуально густой (пластичной) смазкой ЦИАТИМ-201. В этом случае подшипник закрывают с внутренней стороны защитным или маслосбрасывающим кольцом. Свободное пространство внутри подшипникового узла заполняют густой смазкой. Через каждые три месяца производят добавку свежей смазки, а через год - разборку, промывку узла и сборку со свежей смазкой.

Для подачи в подшипники густой смазки применяют пресс-масленки по ГОСТ 19853-74. Смазка подается под давлением специальным шприцем. [3, с. 503]



4. Краткое описание порядка сборки, работы и обслуживания основных элементов привода

Порядок сборки привода описывается по сборочным чертежам. Электродвигатель и двухступенчатый цилиндрический редуктор по условиям компоновки привода необходимо разместить на подвижной натяжной плите и зафиксировать на сварной раме. Для этой цели предварительно в шпоночные пазы вала электродвигателя и входного вала редуктора закладывают шпонки и насаживают соответствующие составные части зубчатой цилиндрической передачи.

На вал электродвигатель шестерню открытой зубчатой цилиндрической передачи, которую фиксируют в осевом направлении с помощью шайбы и гайки. На вал редуктор устанавливают колесо открытой зубчатой цилиндрической передачи, которую фиксируют конечной гайкой, болтом и штифтом. Потом их устанавливают на натяжную плиту, расположенную на сварной раме, сводят по осям валов параллельно друг к другу, соединяя между собой обе части передачи, после чего электродвигатель и редуктор окончательно фиксируют на плите с помощью болтовых соединений. На тихоходный вал редуктора часть муфты, которую фиксируют в осевом направлении с помощью шайбы и гайки.

После установки всех элементов привода осуществляют установку защитных кожухов и выполняют контроль уровня масла в редукторе. Перед первым пуском после сборки и вводом в эксплуатацию спроектированный привод необходимо обкатать без нагрузки в течение одного часа. При работе привода не должно быть резкого шума, сильных вибраций и различного рода стуков. Обслуживание привода проводят по мере его необходимости. При этом следует своевременно устранять замеченные неполадки, доливать или производить замену масла в редукторе, осуществлять смазку открытой цилиндрической зубчатой передачи. Кроме этого необходимо постоянно поддерживать в чистоте и порядке рабочее место.

5. Требования техники безопасности к проектируемому объекту

Основными требованиями охраны труда, предъявляемыми при проектировании машин и механизмов, являются: безопасность для человека, надежность и удобство эксплуатации. Требования безопасности определяются системой стандартов безопасности труда.

Конструкция производственного оборудования выполняется таким образом, что исключается возможность случайного соприкосновения рабочих с горячими частями и тем самым защищает их от ожогов, предусматривает защиту от поражения электрическим током, включая случаи ошибочных действий. Все машины и оборудование должны обеспечивать исключение или снижение уровней шума, вибрации до регламентированных уровней. Конструкция привода должна обеспечивать безопасную эксплуатацию. Элементы механической и электрической части привода выполняются в требуемом климатическом исполнении. В обязательном порядке устраивается защитное заземление.



Заключение

В ходе выполнения курсового работы на тему «Привод контрольного снаряда КС-35» я ознакомилась с принципом его действия и назначением. В расчетной части по заданным параметрам был рассчитан привод контрольного снаряда, т. е. подобран электродвигатель, двухступенчатый цилиндрический редуктор. Также была рассчитана открытая зубчатая цилиндрическая передача. Был начерчен сборочный чертеж привода вместе с рамой, а также выполнены основные разрезы элементов привода.



Список использованных источников

1. Харкевич В.Г. Методические указания. Курсовой проект по курсу «Детали машин и основы конструирования» для студентов специальностей Т.05.04.00 и Т.05.07.00. «Кинематический расчёт привода». - Могилев, 1999. - 12 с.

2. Харкевич, В. Г. Методические указания к курсовому проекту по курсу «Детали машин и основы конструирования» для студентов специальностей Т. 05.04.00 и Т. 05.07.00. «Расчет зубчатых передач». - Могилев: МГУП, 1999 - 32с.

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т., том3 - 8-е издание, переработанное и доп. - М.: Машиностроение, 2001.-724 с.

4. Курмаз Л.В., Скойбеда А.Т. Детали машин. Проектирование: - УП Технопринт, 2001. - 292 с.

5. Анфимов М.И. Редукторы, конструкции и расчет - 4-е изд. - М.: Машиностроение, 1993. - 463 с.

6. Общие требования и правила оформления учебных текстовых документов: СТП СМК 4.2.3-01-2011. - Введ. 2011-04-07. - Могилев.: МГУП, 2011. - 43с.

Размещено на Allbest.ru

...