Приводная станция

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНЕСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ»

Кафедра основ конструирования машин

Курсовая работа по теме:

Приводная станция

Санкт-Петербург

2014г



1. Описание привода и редуктора

Привод - это устройство для передачи энергии от двигателя к рабочей машине.

Привод установлен на общей сварной раме и включает в себя:

- электродвигатель АИР 132МS6;

- редуктор типовой цилиндрический;

- цепную передачу с промежуточным валом;

Редуктор - агрегат, содержащий одну или несколько механических передач, заключенных в герметичный корпус.

Редуктор предназначен для уменьшения частоты вращения и увеличения вращающего момента (Т) приводного вала.

Открытая цепная передача - тихоходная передача; в приводе стоит между редуктором и рабочей машиной.

Исходные данные

Синхронная частота вращения вала электродвигателя 1000 мин-1;

Редуктор типовой цилиндрический одноступенчатый;

Другие виды передач: цепная передача с промежуточным валом;

Муфты стандартные;

Основные параметры:

Наименование	Вариант 4
Требуемая мощность на валу рабочей машины, Pрм, кВт	4,5
Частота вращения вала рабочей машины, nрм, мин-1	56
Допускаемое отклонение частоты вращения вала машины [Дn], %	5

Режим работы трехсменный;

Условия эксплуатации: нагрузка-постоянная, равномерная.

Срок службы привода при трехсменной работе- 8 лет.

Кинематический расчет привода

Составление кинематической схемы привода

Кинематическая схема привода представлена на рис. 1.

Рис. 1 - Кинематическая схема привода

2. Определение расчетной мощности электродвигателя и выбор его по каталогу

Мощность, которую получает рабочая машинаPр.м.(требуемая мощность),всегда меньше мощности, отдаваемой электродвигателем (затраченная мощность), так как при передаче к рабочей машине она теряется во всех узлах трения привода. Это - закон для всех приводов. Общие потери мощности учитываются коэффициентом полезного действия (КПД) привода.

, кВт,

где зо- коэффициент полезного действия привода, ;

КПД цилиндра одноступенчатого редуктора, ;

- КПД открытой цепной передачи, ;

;

0,95Ч0,95Ч0,99=0,8935

кВт

ЭлектродвигательАИР132S6УЗГОСТР.51689-2000

Размеры электродвигателей серии АИР и RA исполнения IM 1081

Рис. 2

P?. ном. = 5,5кВТ;n?=960мин-1; d1=38мм;l1=80мм; l30=460мм; b1=10мм; h1=8мм; d30=288мм; l10=140мм; l31=89мм; d10=12мм; b10=216мм; h=132мм; h10=13мм; h31=325мм.[1] с. 26, табл.3 и с. 28, табл. 5.

3. Определение общего передаточного числа привода и разбивка его на составляющие

Общее передаточное число Uо привода определяется по формуле:

Uо=

- асинхронная (рабочая) частота вращения вала двигателя, мин-1;

- частота вращения вала рабочей машины, мин-1;

Расчетное передаточное число редуктора:

Uр.р., где Uо.п. - передаточное число открытой цепной передачи;

ПринимаемUо.п.=2,7[1]с.25, табл.2.

Тогда

Необходимый вращающий момент на тихоходном валу редуктора:

Т2== (Н.•м)

Выбираем типовой одноступенчатый цилиндрический редуктор ЦУ-160 с передаточным числом Uр.=6,3 и Тт=1000 Н•м. Допускаемая радиальная нагрузка на входном валу - 1000 Н; на выходном валу - 4000 Н.

Редуктор ЦУ - 160-6,3-21-КУЗ(см. приложение 2)

=2,7

Передаточное число открытой цепной передачи оказалось в пределах рекомендуемых величин [1]с. 25, табл.2.



Рис. 3

Типоразмер	Размеры, мм
	L	L1	L2	L3	L4	L5	B	B1	B2	H	H1	H2	d	dвых
ЦУ - 160	475	412	355	136	218	218	185	175	125	335	170	28	30	36

Размеры конического конца входного и выходного вала с наружной резьбой.

Рис. 4



Типоразмер редуктора	Вал	d, мм	d1, мм	I, мм	I1, мм	t, мм	b, мм
ЦУ-160	Входной	45	М30Ч2,0	110	82	14	5,5
ЦУ-160	Выходной	55	М36Ч3,0	1707	60	85	22

Фактическая расчетная мощность электродвигателя

кВт

привод муфта вал мощность

4. Определение мощностей, частот вращения и вращающих моментов на валах привода

Определение мощности на валах.

- на валу рабочей машины: кВт

? на выходном валу редуктора:кВт

? на входном валу редуктора: кВт

? на валу электродвигателя:кВт

- на промежуточном валу: кВт

Определение частоты вращения валов.

? на валу электродвигателя:

? на входном валу редуктора:

? на выходном валу редуктора:

? на валу рабочей машины:

- на промежуточном валу:

Отклонение от заданной частоты вращения вала рабочей машины.

,

Определение вращающих моментов на валах.

? на валу двигателя: НЧм

? на входном валу редуктора: НЧм

? на выходном валу редуктора:НЧм

? на валу машины:НЧм

- на промежуточном валу:НЧм

5. Расчет цепной передачи

Исходные данные для расчета:

Передаточное число u =2,7;

Частота вращения шестерни n1=152,38мин-1;

Частота вращения колеса n2=56,44мин-1;

Вращающий момент на шестерне Т1=299,57НЧм;

Срок службы привода при трехсменной работе - 8 лет.

Передача нереверсивная, нагрузка постоянная, производство мелкосерийное.

Минимальное число зубьев ведущей звездочки.

z1min=29-2ЧU=29-2Ч2,7=23,6

Принимаем z1=25

Определение числа зубьев ведомой звездочки.

z2=UЧz2=23Ч2,7=67,5

Принимаем z2=67

Определение коэффициента эксплуатации.

При умеренных ударных нагрузках принимаем КД=1,5; коэффициент влияния межосевого расстояния КА=1,0 при a=(30-50)p; при горизонтальном расположении передачи КН=1,0; при нерегулируемом натяжении цепи КРЕГ=1,25; при периодической смазке КСМ=1,3; при трехсменной работе КРЕЖ=1,45 [2]с. 25 табл. 9.

С учетом принятых значений коэффициентов получаем

КЭ =КДЧКАЧКНЧКРЕГЧКСМЧКРЕЖ=1,5Ч1,0Ч1,0Ч1,25Ч1,3Ч1,45=3,54

Определение шага цепи.

Среднее допускаемое давление в шарнирах приn1=152,38 мин-1;

МПа

Тогда шаг цепи

P?мм

Принимаем цепь ПР-38,1-127 ГОСТ 13568-97 с шагом Р=38,1 мм и разрушающей нагрузкой Fp=127 кН [2] с.8 табл.1.

Диаметры делительной окружности звездочек.

Ведущей звездочки:

мм;



Ведомой звездочки:

мм;

Средняя скорость цепи.

м/с;

Окружная сила, передаваемая цепью.

Н;

Давление в шарнирах цепи.

МПа,

где А=394 мм2 - площадь опорной поверхности шарнира [2] с.24 табл.7.

Допускаемое давление в шарнирах цепи с шагом 38,1 мм [Р0]=29 МПа [2] с.24 табл.8. Поэтому условие Р0?[Р0] выполняется.

Предварительное значение межосевого расстояния.

а=(30-50)ЧР=(30-50)Ч38,1=(1143ч1905) мм

Принимаема=1500 мм.

Необходимое число звеньев цепи.



Lp=

Полученное значение округляем до целого четного числа Lp=126.

Уточненное значение межосевого расстояния.

Для необходимого провисания цепи необходимо уменьшить межосевое расстояние на (0,002 - 0,004)б. Уменьшаем б на величину 0,003Чб=3,02 мм с последующим округлением до целого числа. Получаем б=1499 мм.

Проверка цепи по числу ударов о зубья звездочек.

с-1 <[U]=20 c-1

Здесь [U]=20 c-1[2] с.26 табл.11.

Проверка цепи на прочность.

Коэффициент запаса прочности

где Fц - натяжение цепи от центробежных сил,

,

m - масса одного метра цепи,m=5,5 кг [2] с.8 табл.1.

F0 - натяжение цепи от силы тяжести. Для горизонтально расположенной передачи F0=KfЧmЧgЧб=6Ч5,5Ч9,81Ч1,499=485H;

[S] - допускаемый коэффициент запаса прочности, [S]=8,9 [2] c.27 табл.12.

Условие прочности соблюдается

Определение размеров звездочек.

Диаметр окружности выступов ведущей звездочки

где k - коэффициент высоты зуба. При d1=22,23 мм [2] c. 8 табл1; k=0,575 [2] c.16 табл.5.

мм.

Диаметр окружности впадин ведущей звездочки

мм.

Диаметр окружности выступов ведомой звездочки



мм.

Диаметр окружности впадин ведомой звездочки

мм.

6. Предварительный расчет и конструирование промежуточного вала

Ведущий вал - вал шестерня.

Из условия на кручение:

где

;

где ;

;

мм,



где d1 - диаметр выходного конца;

;

d1=50 мм

d2=d1+10=50+10=60 мм

Рис. 5



По диаметру подбираем манжету:

Рис. 6

Манжета 2.1. 6085-1 ГОСТ 8752-79;

Манжета типа 2, выбранная нами, предотвращает вытекание жидкости и защищает от проникновения пыли.

где большой диаметр манжеты;

ширина манжеты.

Из условия подбора подшипников должен быть кратен 5:

мм,

где - диаметр под подшипник.

d4=d3+5=65+5=70 мм,

d5=50 мм.

Выбор подшипников промежуточного вала.

Подшипник -- сборочный узел, являющийся частью опоры или упора и поддерживающий вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью. Фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение, качение или линейное перемещение с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции.

Подшипник подбираем по=65.

1313 - международное обозначение подшипника.

Направление воспринимаемых нагрузок - радиальное. Допускают значительные перекосы внутреннего кольца (вала) относительно наружного кольца (корпуса).

Подшипник соответствует стандарту ГОСТ 28428.

Характеристики подшипника 1313
Параметр	Обозначение	Значение	Единицы
Внутренний диаметр подшипника	d	65	мм
Наружный диаметр подшипника	D	140	мм
Ширина подшипника	В	33	мм
Радиус монтажной фаски подшипника	r	3,5	мм
Статическая грузоподъемность	C0	31000	Н
Динамическая грузоподъемность	C	62000	Н
Масса подшипника	m	2,45	кг

Рис. 7



Крышку подшипника выбирают, опираясь на внешний диаметр: D=140:

УМ 140 ГОСТ 13218.1

Dк=140, мм; В=52, мм; В1=58, мм

Интересующие размеры, см. [5]

Рис. 8

7. Выбор стандартной муфты. Проверка элементов муфты

Основной характеристикой нагруженности муфты является номинальный вращающий момент (Tн), установленный стандартом. Муфты выбирают по большему диаметру концов соединяемых валов и по расчетному вращающему моменту.

Расчетный вращающий момент, действующий на муфту:

, НЧм

Муфта упругая втулочно-пальцевая.

Муфты получили широкое распространение в приводах машин с малыми и средними вращающими моментами, благодаря относительной простоте конструкции и удобству замены резиновых упругих элементов. Однако они имеют небольшую компенсирующую способность, и их применение целесообразно при установке соединяемых изделий на рамах большой жесткости (сварных рамах). Сборку соединяемых изделий необходимо проводить с высокой точностью.

Муфта между валом электродвигателя и входным валом редуктора.

, НЧм

к=2,0-коэффициент динамической нагрузки, для данного случая.

НЧм

Зная ТР= 100,26НЧми d=38мм,d1=45мм подбираем муфту.(из ГОСТ 21424-93)

Муфта упругая втулочно-пальцевая 250-38-2-45-4 У3 ГОСТ 21424-93

Резиновые упругие элементы муфты проверяют на смятие. При этом полагают, что все пальцы нагружены одинаково, а напряжения смятия распределены равномерно по длине втулки.

,

см]=2, допускаемое напряжение смятия.

см=



Пальцы муфты проверяют на изгиб

где с - зазор между полумуфтами, мм;

и]=(0,4-0,5)Т - допускаемые напряжения изгиба,

Материал пальцев - сталь 45 ГОСТ 1050-88, Т=360, Радиальную силу Fм, действующую на вал, вследствие несоосности соединяемых валов, определяют по эмпирической формуле:

, Н

, Н

Где Тi- вращающий момент на соединяемом валу привода, Н•м.

Интересующие размеры и параметры, муфты упругой втулочно-пальцевой 250-38-2-45-4 У3 ГОСТ 21424-93 находим из ГОСТ 21424-93.



Рис. 9

Номинальный вращающий момент Тн, Н•м	Частота вращения n, мин -1, не более	Размеры, мм
		d;d1	D	на длинные концы валов	на короткие концы валов	С	D1	B	b	dп	lвт	d0	dр	Кол-во паль- цев,z
				L	lц h14	lк h14	L	lц h14	lк h14
250	3780	48; 45	140	165	80	65	121	58	38	5	105	32	18	14	28	28	М10	6

Муфта между выходным валом редуктора и валом открытой передачи.

d2=55, мми d3=50, мм

ТР=к ТI ТН, НЧм

ТР=2,0 299,57=599,14н]=1600НЧм

Муфта 1 - 1600- 50 - 1 - 55 - 2 У2 ГОСТ 50895-96

Проверка на смятие и изгиб.

,

см=2000ТР/0,9(d0)2bсм],Н/мм2,

Где Tp- расчетный вращающий момент, Н•м;d0 - делительный диаметр зубчатого соединения, d0=m, мм; m-модуль зубьев, мм; z-число зубьев полумуфты, b- длина зуба, мм; см] - допускаемое напряжение смятия,

см]=(12-15)

d0=2,5Ч38=95, мм;

, Н;

Н

Где Тi - вращающий момент на соединяемом валу привода, НЧм.

Номинальный вращающий момент Тн, Н•м	Частота вращения n, мин -1 , не более	Размеры, мм	Зубья
		d; d1	D							B	C1	C	b	модуль, m, мм	z
				D1	D2	L	A	Lц h14	Lк h14
1600	4800	50; 55	170	125	80	174	75	82	65	34	22	5	15	2,5	38

Рис. 10



Список литературы

1. «Кинематические расчеты приводов машин»: методические указания для самостоятельной подготовки студентов к выполнению курсового проекта/ сост. А.Л.Кириленко, А.Б. Коновалов, М.В. Аввакумов.-Изд.2-е, испр.- СПБГТУРП. СПБ., 2011.

2. «Расчет цепных передач»: методические указания / сост. М.В. Аввакумов, А.Б. Коновалов; СПбГТУРП.-Спб.,2013.

3. «Конструирование узлов и деталей машин»: Учеб. Пособие для студ. техн. спец. вузов / П.Ф.Дунаев.- 8-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательский центр «Академия», 2003.

4. М.В. Аввакумов, В.О. Варганов, В.А. Романов «ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА» Методические указания для выполнения курсовой работы, 2014г.

Размещено на Allbest.ru