Расчет работы электродвигателя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Создание машин, отвечающих потребностям народного хозяйства, должно предусматривать их наибольший экономический эффект и высокие тактико-технические и эксплуатационные показатели.

Основные требования, предъявляемые к создаваемой машине: высокая производительность, надежность, технологичность, ремонтопригодность, минимальные габариты и масса, удобство эксплуатации, экономичность, техническая эстетика. Все эти требования учитывают в процессе проектирования и конструирования.

При выборе типа редуктора для привода рабочего органа (устройства) необходимо учитывать множество факторов, важнейшими из которых являются: значение и характер изменения нагрузки, требуемая долговечность, надежность, КПД, масса и габаритные размеры, требования к уровню шума, стоимость изделия, эксплуатационные расходы.

Из всех видов передач зубчатые передачи имеют наименьшие габариты, массу, стоимость и потери на трение. Коэффициент потерь одной зубчатой пары при тщательном выполнении и надлежащей смазке не превышает обычно 0,01. Зубчатые передачи в сравнении с другими механическими передачами обладают большой надежностью в работе, постоянством передаточного отношения из-за отсутствия проскальзывания, возможностью применения в широком диапазоне скоростей и передаточных отношений. Эти свойства обеспечили большое распространение зубчатых передач; они применяются для мощностей, начиная от ничтожно малых (в приборах) до измеряемых десятками тысяч киловатт.

Одной из целей выполненного проекта является развитие инженерного мышления, в том числе умение использовать предшествующий опыт, моделировать используя аналоги. Для курсового проекта предпочтительны объекты, которые не только хорошо распространены и имеют большое практическое значение, но и не подвержены в обозримом будущем моральному старению.

электродвигатель привод редуктор смазочный



1. Технологический, энергетический и кинематический расчеты

Мощность на выходе, Р_вых :

Вт

Общий КПД привода:

, где

з_ц.п = 0,93 - КПД цепной передачи;

з_м = 0,98 - КПД муфты;

з_{под. к} = 0,99 - КПД подшипников качения (две пары)

Потребная мощность электродвигателя:

кВт

Частота вращения приводного вала (на выходе) :

об/мин

об/мин

АИР 100S4УЗ ТУ 16-525.564-84: Р=3 кВт; n=1410 об/мин

Общее передаточное число привода:



Передаточное число редуктора:

Вращающий момент на валах:

Н*м

Н*м

Н*м

Частоты вращения валов:

об/мин

об/мин

об/мин

Мощность валов:

кВт

кВт

кВт



2. Проектировочный расчет конической зубчатой передачи

Примем для колеса и шестерни сталь 40ХН с термообработкой обоих колес, улучшение и закалка ТВЧ, HRC 45…50 (табл. 2.1).

Допускаемые напряжения.

; N_H0 =25*10⁶; N_F0 = 4*10⁶

Средняя твердость зубьев:

Па

Па

Диаметр внешней делительной окружности колеса.

По

Для колес к круговым зубом при твердости колеса и шестерни <HB350



м

Углы делительных конусов, конусное расстояние и ширина колес.

Угол делительного конуса колеса:

Угол делительного конуса шестерни:

Конусное расстояние:

мм

Ширина колес: мм

Модуль передачи. Для колес с круговым зубом ; по

Внешний торцовый модуль передачи:

мм

Число зубьев колес.

Число зубьев колеса:



Число зубьев шестерни:

Фактическое передаточное колесо.

Отклонение %

Окончательные размеры колес.

Углы делительных конусов колеса и шестерни:

Делительные диаметры колес:

Коэффициент смещения: x_n1 = 0.42; x_n2 = -0.42

Внешние диаметры колес:



мм

мм

Диаметры впадин зубьев:

мм

мм

Пригодность заготовок колес.

Размеры заготовок:

мм

мм

По табл. 2.1 D_пред = 200 мм и S_пред = 125 мм. Следовательно, условия и выполняются.

Силы в зацеплении.

Окружная сила на среднем диаметре колеса:

мм

Н Осевая сила на шестерне:



.

Н

Радиальная сила на шестерне:

Н

Осевая сила на колесе: Н

Радиальная сила на колесе: Н

Проверка зубьев колес по напряжениям изгиба.

Коэффициент

; мм

По коэффициенту , коэффициент

Число зубьев:

По коэффициенту (при x_n2 = -0.42), (при x_n1= 0.42).

Коэффициент .

Напряжения изгиба в зубьях колеса:

Па

Напряжения изгиба в зубьях шестерни:

Па

Расчетные напряжения изгиба в зубьях колеса и шестерни меньше допускаемых

Проверка зубьев колес по контактным напряжениям.

Расчетные контактные напряжения:

Па,

что меньше допускаемых напряжений Па.

Расчет цепной передачи

Шаг цепи.

Коэффициент эксплуатации:

Число зубьев ведущей звездочки:

мм



Число зубьев ведомой звездочки.

Фактическое передаточное число и его отклонение.

Оптимальное межосевое расстояние.

мм

Число звеньев цепи.

Уточненное межосевое расстояние в шагах.

Фактическое межосевое расстояние.

мм

мм



Длина цепи.

мм

Диаметры звездочек.

Диаметр делительной окружности:

Ведущей звездочки

мм

Ведомой звездочки

мм

Диаметр окружности выступов:

Ведущей звездочки

,

мм

Ведомой звездочки



мм

Диаметр окружности впадин:

Ведущей звездочки

мм

Ведомой звездочки

мм

Проверочный расчет.

Частота вращения меньшей звездочки.

n₁=60 об/мин

об/мин

- условие выполнено.

Число ударов цепи о зубья звездочек.

с^-1

с^-1



- условие выполнено.

Фактическая скорость цепи.

м/с

Окружная сила, передаваемая цепью.

Н

Давление в шарнирах цепи.

мм², тогда

Н/мм²

- условие выполнено

Прочность цепи. ,

Н

Н

- условие выполнено.

Сила давления цепи на вал.



Н

Проектный расчет валов.

Определение геометрических параметров ступеней валов:

Вал шестерни:

Первая ступень:

Вторая ступень:

мм, мм

мм

Третья ступень:

мм, мм

l₃ - определяем графически

Четвертая ступень:

мм

l₄ - определяем графически Пятая ступень:

мм



Вал колеса:

Первая ступень:

мм

мм

Вторая ступень:

, мм

мм

Третяя ступень:

, мм

l₃ - определяем графически

Четвертая ступень:

мм

мм по Шейнблиту.

Пятая ступень:

, мм

l₅ - определяем графически.

Предварительнй выбор подшипников качения:

Выбираем подшипники для быстроходного вала:

Конические роликовые однорядные подшипники. Средняя серия тип 7309

Схема установки - враспор

мм мм мм мм мм мм

мм кН кН

Выбираем подшипники для тихоходного вала:

Конические роликовые однорядные подшипники. Легкая серия тип 7211

Схема установки - враспор

мм мм мм мм мм мм

мм кН кН

Расчет схемы валов

Быстроходный вал

Определение реакций в опорах:

Дано:

Н м

Н м

Н м м

Вертикальная плоскость:

a) Определяем опорные реакции, Н:



;

Н

;

Н

; ; 1047+162-1209=0; .

b) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х

Нм

Нм

Горизонтальная плоскость:

a) Определяем опорные реакции, Н:

;

Н

;

Н

; ; 4170-5994+1824=0; .

b) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y



Нм

Строим эпюру крутящих моментов,

Нм

Определяем суммарные радиальные реакции, Н

Н

Н

Определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях, Н м

.

Расчет подшипников на пригодность. Подшипник №7309.

a) Осевые составляющие радиальной нагрузки подшипника:

Н

Н

b) Осевые нагрузки подшипников:

так как и , то



Н

Н

c) Определяем отношение:

d) По соотношению

и

выбираем формулу для определения эквивалентной нагрузки:

Н

Н

e) Определяем динамическую грузоподъемность по большему значению эквивалентной нагрузки:

Н < C_r

С_r=76100 Н. Подшипник пригоден

f) Определяем базовую долговечность:



час > L_h

Тихоходный вал

Определение реакций в опорах:

Дано:

Н м

Н м

Н м

Н м

Вертикальная плоскость:

a) Определяем опорные реакции, Н:

;

Н

;

Н

Проверка: ; ; 3253 - 1707 - 1546 =0; .

b) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х

Нм



Горизонтальная плоскость:

a) Определяем опорные реакции, Н:

;

Н

;

Н

; ; 4170 - 1574 - 4936 + 2340=0; .

b) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y

Нм

Нм

Строим эпюру крутящих моментов,

Нм

Определяем суммарные радиальные реакции, Н



Н

Н

Определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях, Н м

Нм

Нм

Расчет подшипников на пригодность. Подшипник №7211.

a) Осевые составляющие радиальной нагрузки подшипника:

Н

Н

b) Осевые нагрузки подшипников:

так как и , то

Н

Н

c) Определяем отношение:



d) По соотношению

и

выбираем формулу для определения эквивалентной нагрузки:

Н

Н

e) Определяем динамическую грузоподъемность

по большему значению эквивалентной нагрузки:

Н < C_r

С_r=57900 Н. Подшипник пригоден

f) Определяем базовую долговечность:

час > L_h.

Выбор муфт

Выбираем полумуфту упругую втулочно-пальцевую 500-I.40 ГОСТ 21424-93:

d=40 мм; l=164 мм;

L=169 мм; D= 170 мм;

d₀=36 мм;



3. Шпоночные соединения

Быстроходный вал.

d = 28 мм - под полумуфту

Выбираем призматическую шпонку ГОСТ 23360-78

Проверяем шпонку на смятие:

мм

мм²

, что меньше Н/мм²

Тихоходный вал.

1) d = 62 мм - под колесо

Выбираем призматическую шпонку ГОСТ 23360-78

Проверяем шпонку на смятие:

мм

мм²

, что меньше Н/мм²

2) d = 45 мм - под полумуфту

Выбираем призматическую шпонку ГОСТ 23360-78

Проверяем шпонку на смятие:



мм

мм²

, что меньше Н/мм².

4. Смазывание. Смазочные устройства

Для редукторов общего назначения применяют непрерывное смазывание жидким маслом картерным непроточным способом (окунанием). Этот способ применяют для зубчатых передач при окружных скоростях от 0,3 до 12,5 м/с.

Выбор сорта масла: Па; м/с. Выбираем сорт масла И-Г-С-100.

Количество масла для одноступенчатых редукторов при смазывании окунанием объем масляной ванны определяется из расчета 0,4…0,8 л масла на 1 кВт передаваемой мощности:

лкВт

Уровень масла: в конических редукторах должны быть полностью погружены в масляную ванну зубья конического колеса или шестерни.

Слив масла: масло, налитое в корпус редуктора периодически меняют. Для этой цели в корпусе предусматривают сливное отверстие, закрываемое пробкой с цилиндрической резьбой.

Смазывание подшипников: при смазывании зубчатых колес окунанием подшипники качения обычно смазывают из картера в результате разбрызгивания масла колесами, образования масляного тумана и растекания масла по валам.



4. Конструирование корпуса редуктора

Толщина стенок корпуса и крышки:

мм

мм

Толщина фланцев корпуса и крышки:

мм

Диаметры винтов:



Заключение

При выполнении курсового проекта по “Деталям машин” были закреплены знания, полученные за прошедший период обучения в таких дисциплинах как: теоретическая механика, сопротивление материалов, материаловедение. В ходе решения поставленной передо мной задачей, была освоена методика выбора элементов привода, получены навыки проектирования, позволяющие обеспечить необходимый технический уровень, надежность и долгий срок службы механизма.

Опыт и навыки, полученные в ходе выполнения курсового проекта, будут востребованы при выполнении, как курсовых проектов, так и дипломного проекта. Можно отметить, что спроектированный редуктор обладает хорошими свойствами по всем показателям. По результатам расчета на контактную выносливость действующие напряжения в зацеплении меньше допускаемых напряжений. По результатам расчета по напряжениям изгиба действующие напряжения изгиба меньше допускаемых напряжений. Расчет вала показал, что запас прочности больше допускаемого. Необходимая динамическая грузоподъемность подшипников качения меньше паспортной. При расчете был выбран электродвигатель, который удовлетворяет заданные требования.



Литература

1. Анурьев В. И. - Справочник конструктора-машиностроителя. В 3 т. / В. И. Анурьев. - М.: Машиностоение, 2001.

2. Курмаз Л. В. Детали машин. Проектирование: справочное методическое пособие/Л. В. Курмаз, А. Т. Скойбеда. - М.: Высш. шк., 2004.

3. Детали машин. Атлас конструкций: учеб. пособие для машиностроительных вузов/В. Н. Беляев- М.: Машиностроение, 1979.

4. Дунаев П.Ф. Детали машин. Курсовое проектирование/ П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. - М.: Высш. шк., 1984.

5. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов деталей машин/ П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. - М.: Высш. шк., 1985.

6. Иванов М.Н. Детали машин./ М.Н. Иванов- М.: Высш. шк., 1985.

7. Курсовое проектирование деталей машин/В.Н. Кудрявцев -Л.: Машиностроение, 1984.

8. Курсовое проектирование деталей машин/С.А. Чернавский - М.: Машиностоение, 1988.

9. Ладо Л.Н. Расчет зубчатых передач: метод. указания/А.Н. Ладо.- Дзержинск, 2001.

10. Ладо Л.Н. Последовательность выполнения и отдельные практические рекомендации к курсовому проекту: метод. указания/ А.Н. Ладо.- Н.Новгород: НГТУ, 1992.

11. Ладо Л.Н. Расчет червячных передач: метод. указания/А.Н.Ладо.- Н.Новгород: НГТУ, 1979.

12. Ладо Л.Н. Конструирование основных деталей и узлов редуктора: метод. указания/А.Н. Ладо.- Дзержинск, 1985.

13. Проектирование открытых цепных передач/А.А.Петрик- Краснодар, 2002.

14. Подшипники качения: справочник-каталог/ Под ред. В.Н. Нарышкина и Р.В. Коросташевского. - М.: Машиностоение, 1984.

15. Проектирование механических передач/ С.А. Чернавский - М.: Машиностоение, 1984.

16. Прямозубые конические передачи: справочник/ Под ред. А.А. Часовникова.- М.: Машиностоение, 1982.

17. Расчет и конструирование валов редукторов: метод. указания/С.А. каштанов- Н.Новгород, 2001.

18. Решетов Д.Н. Детали машин/ Д.Н. Решетов.- М.: Машиностоение, 1989.

19. Стандарт предприятия. Проекты (работы) дипломные и курсовые. Общие требования к оформлению пояснительных записок и чертежей: СТП-1-У-НГТУ-2004.

20. Проектировочный расчет зубчатых и червячных передач: метод. указания/А.А. Ульянов. - Н.Новгород, 1991.

21. Чекмарев А.А. Справочник по машиностроительному черчению/ А.А. Чекмарев, В.К. Осипов.- М.: Машиностоение, 2001.

22. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин/ А.Е. Шейнблит.-Калининград: Янтар. сказ., 2003.

23. Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения/ А.И. Якушев.- М.: Машиностоение, 1987.

Размещено на Allbest.ru

...