Выбор электродвигателя

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Выбор электродвигателя. Кинематические расчеты

1.1 Выбор электродвигателя

двигатель редуктор колесо

Мощность (Вт) привода (мощность на выходе):

;

Общий КПД привода :

,

где - КПД муфты,

- КПД цилиндрической передачи,

- КПД цепной передачи,

- КПД опоры вала барабана;

;

Требуемая мощность электродвигателя:

;

Угловая скорость барабана:

Частота вращения барабана:

Электродвигатель 4А132М6У3 ТУ16-525.564-84

Мощность Pэ =7,5 кВт,

Асинхронная частота вращения nэ = 1500 об/мин со скольжением 3,0%.

1.2 Кинематические расчеты

Номинальная частота вращения двигателя

Угловая скорость двигателя:

Выберем передаточное отношение:

=12,82

Примем передаточное отношение=5

:

1.3 Определение вращающего момента на валах редуктора

Вращающий момент на тихоходном валу редуктора:

=

Вращающий момент на быстроходном валу редуктора:

Таблица 1 Результаты расчетов редуктора

Вал	Угловая скорость, ()	Частота вращения, n ()	Момент вращения, T (Н*м)
Быстроходный			48,74
Тихоходный			500

Вывод: в данном разделе мы рассчитали передаточные числа редуктора, а также рассчитали вращающий момент, угловую скорость и частоту вращения на быстроходном, тихоходном валах.



2. Расчеты зубчатых колес редуктора

2.1 Выбор материала

По табл. 3.3 [1] применяем для шестерни сталь 45, термообработка-улучшение, твердость HВ 230; для колеса сталь 45, улучшенную с твердостью НВ 190.

Допускаемые контактные напряжения:

,

где - предел контактной прочности (МПа),

;

Колеса: мПа;

Шестерни: =409,1 мПа;

Вычислим :

мПа;

Допускаемое напряжение изгиба:

,

где - предел выносливости (МПа),

- коэффициент долговечности, учитывающий влияние ресурса,

- коэффициент, учитывающий влияние шероховатости,

- коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего приложения нагрузки (реверса),

- коэффициент запаса прочности для зубчатых колес.

;

;

;

;

2.3 Расчет геометрических параметров цилиндрических колес

,,.

Межосевого расстояния из условия контактной выносливости, мм:

=118,24 мм

Принимаем межосевое расстояние по ГОСТ 2185

Модуль передачи

Принимаем mпо ГОСТ 9563 m=2 мм

Принимаем предварительный угол наклона зубьев =10? и определим числа зубьев шестерни и колеса:

Уточненное значение угла наклона зубьев:

Делительные диаметры шестерни и колеса:

Проверка :

Диаметры вершин зубьев:

Ширина колеса и шестрени:

Определяем коэффициент ширины шестерни по диаметру:

Окружная скорость колес и степень точности передач:

При такой скорости для косозубых колес принимаем 8-ю степень точности.

Коэффициент нагрузки:

Проверка контактных напряжений по формуле:



Силы действующие в зацеплении:

Окружная

Радиальная

Осевая

Проверяем зубья на выносливость по напряжениям изгиба по формуле:

Коэффициент нагрузки

По табл. 3.7

По табл. 3.8

Эквивалентное число зубьев:

cтр.42

Проверки на выносливость по напряжениям изгиба проведем для колеса, так как допустимое значение для колеса меньше:

Определяем недостающие коэффициенты:

Среднее значение торцевого перекрытия:

Проверяем прочность зуба колеса на изгиб:

Условие прочности выполнено.



3. Эскизное проектирование редуктора

3.1 Предварительный расчет валов

Ведущий вал:

Диаметр выходного конца вала при допускаемом напряжении, мм:

Примем подшипники

Шестерню выполним за одно целое с валом

Ведомый вал:

Учитывая влияние изгиба вала от натяжения цепи принимаем

Диаметр выходного конца вала:

Принимаем диаметр выходного вала , диаметр вала под подшипники , диаметр вала под зубчатым колесом

3.2 Конструктивные параметры зубчатых колес

Цилиндрическая передача

Шестерню выполняют за одно целое с валом.

Определенные ранее размеры:

Параметры зубчатого колеса:

Диаметр ступицы:

Длина ступицы:

Толщина обода:

Толщина диска:

3.3 Конструктивные параметры корпуса редуктора

Толщина стенок корпуса и крышки редуктора:

;

,

;

,

Толщина поясов корпуса и крышки редуктора:

;

;

,

Диаметр болтов фундаментальных:

Принимаем болты с резьбой М16.

Диаметр болтов крепящих крышку к корпусу у подшипников:

Принимаем болты с резьбой М12.

Диаметр болтов соединяющих крышку с корпусом:

Принимаем болты с резьбой М10.

3.4 Расчет цепной передачи

Выбираем приводную однорядную цепь.

Вращающий момент на ведущей звездочке.

Передаточное отношение было выбрано заранее U=2,5

Число зубьев ведущей звездочки:

Число зубьев ведомой звездочки:

Фактическое передаточное отношение:

Расчетный коэффициент нагрузки:

Определяем частоту вращения ведущей звездочки:

Среднее значение допускаемого давления:

Шаг однорядной цепи():

Подбираем по табл. 7.15 [1] цепь ПР-15,875-22,7 по ГОСТ 13568-75, имеющую t=15,875мм,

разрушающую нагрузку Q=22,7 кН;

массу g=1 кг/м, .

Скорость цепи:

Окружная сила:

Давление в шарнире проверяем по формуле:

Уточняем допускаемое давление

Условие прочности выполнено.

Определяем число звеньев цепи по формуле:

Уточняем межосевое расстояние цепной передачи:

Возможность уменьшения межосевого расстояния из-за провисания цепи:

Определяем делительные диаметры окружностей звездочек:

Определяем диаметры наружных окружностей звездочек:

Cила от центробежных сил:

Сила от провисания:

Расчетная нагрузка на валы:

Проверяем коэффициент запаса прочности цепи:

Условие прочности выполнено.

3.5 Выбор подшипников

Для ведущего вала , используем шариковые радиальные однорядные подшипники средней серии:

ГОСТ 8338 - 75

N	d	D	r	B	Грузоподъемность, кН
					cr	cor
307	35	80	2,5	21	33,2	18

Для ведомого вала , используем шариковые радиальные однорядные подшипники средней серии:

ГОСТ 8338 - 75

N	d	D	r	B	Грузоподъемность, кН
					cr	cor
311	55	120	3	29	71,5	41,5

Проверка долговечности подшипников:

Ведущий вал:



Рис. 1 Эпюра моментов сил действующих на быстроходном валу

Реакции опор:

В плоскости хz

В плоскости xy

Проверка:



Суммарные реакции:

Эквивалентная нагрузка по формуле:

Отношение

Отношение

Расчетная долговечность, млн. оборотов:

Расчетная долговечность, ч:



Удовлетворяет требованию ГОСТ 16162-85.

Ведомый вал:

Рис. 2 Эпюра моментов сил действующих на тихоходном валу

Реакции опор:

В плоскости xz



Проверка:

В плоскости yz

Проверка:

Суммарные реакции:



Эквивалентная нагрузка по формуле:

Отношение

Отношение

Расчетная долговечность, млн. оборотов:

Расчетная долговечность, ч:

Удовлетворяет требованию ГОСТ 16162-85.



4. Проверка прочности шпоночных соединений

Для передачи вращающих моментов применяем шпонки призматические со скругленными торцами (ГОСТ 23360 - 78). Материал шпонок сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия и условия прочности:

;

;

Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице:

;

Проверка прочности шпонки на ведущем валу:

проверяем шпонку под муфтой:

,

,

где;

;

;

- длина шпонки;

- момент на валу

;

;



5. Проверка прочности шпонки на ведомом валу

На ведомом валу шпонка под колесом и на выходном валу, так как сечение выходного вала меньше сечения вала под колесом, то есть менее прочная шпонка на выходном валу. Проверяем шпонку на выходном валу:

,

,

Где ;

;

;

- длина шпонки;

- момент на валу

;

;

Условие и выполнено для всех шпонок.



6. Уточненный расчет валов

Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения - по нулевому (пульсирующему).

Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности n опасных сечений и сравнении их с требуемым (допускаемым) значением [n]. Прочность соблюдена при.

Будем производить расчет для предположительно опасных сечений каждого из валов.

Ведущий вал

Материал вала тот же что и для шестерни, т.е. сталь 40ХН, термообработка-улучшение.

Среднее значение:

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:

Сечение А-А (шпоночная канавка).

Момент сопротивления кручению:

;

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательного напряжения:

;

Коэффициент запаса прочности по касательному напряжению:

,

где;

;

;

Момент сопротивления изгибу:

;

Приняв у ведущего вала длину посадочной части под муфту равной длине полумуфты l=60 мм (муфта УВП для валов диаметром 22 мм), получим изгибающий момент в сечении А-А от консольной нагрузки:

Амплитуда нормального напряжения изгиба:

;

Коэффициент запаса прочности по нормальному напряжению:



,

где

;

Общий коэффициент запаса прочности по касательному напряжению:

- условие выполнено.

Ведомый вал. Сечение А-А (шпоночная канавка под колесом).

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости:

Изгибающий момент в вертикальной плоскости:

Суммарный изгибающий момент сечения А-А:

Момент сопротивления кручению:

;

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательного напряжения:

;

Коэффициент запаса прочности по касательному напряжению:

,

где;

;

;

Момент сопротивления изгибу:

;

Амплитуда нормального напряжения изгиба:

;



Коэффициент запаса прочности по нормальному напряжению:

,

где

;

Общий коэффициент запаса прочности по касательному напряжению:

- условие выполнено.

Сечение Б-Б ( шпоночная канавка на выходном конце вала)

Изгибающий момент положим х=62 мм:

Момент сопротивления кручению:

;

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательного напряжения:



;

Коэффициент запаса прочности по касательному напряжению:

,

где;

;

;

Момент сопротивления изгибу:

;

Амплитуда нормального напряжения изгиба:

;

Коэффициент запаса прочности по нормальному напряжению:

,

где

;

Общий коэффициент запаса прочности по касательному напряжению:

- условие выполнено.

Выбор сорта масла

Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня обеспечивающее погружение колеса в масло на 10 мм. Объем масляной ванны:

(литра)

(литра)

Вязкость масла устанавливаем при контактных напряжениях Вязкость масла принимаем

Выбираем масло индустриальное И-30А по ГОСТ 20799-75.



Список используемых источников

1. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие для техникумов/ С.А. Чернавский, Г.М. Ицкович, К.Н. Боков и др. - М.: Машиностроение, 1980. - 416 с.

2. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие для техникумов/ А.Е. Шейнблит - М.: Высшая школа, 1991. - 213 с.

3. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т.8-е издание, переработанное и дополненное/ В.И. Анурьев - М.: Машиностроение, 2001.

4. Конструирование узлов и деталей машин: Учебное пособие для техн. спец. вузов/ П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов - 7-е изд., испр. - М.: Высш. шк., 2001. - 447 с.

5. Допуски и посадки: Справочник в 2 частях. 5-е издание, переработанное и дополненное/ В.Д. Мягков - Л.: Машиностроение, 1978.

Размещено на Allbest.ru

...