Электропривод -- это электромеханическая система, состоящая из взаимодействующих преобразователей электроэнергии, электромеханических и механических преобразователей, управляющих и информационных устройств и устройств сопряжения с внешними электрическими, механическими, управляющими и информационными системами, предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочих машин и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса.

Назначение элементов электропривода состоит в следующем:

1. электродвигатель -- электромеханический преобразователь, предназначенный для преобразования электрической энергии в механическую (иногда для обратного преобразования);

2. преобразователь электроэнергии -- электротехническое устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии одних параметров или показателей в электроэнергию других параметров или показателей;

3. механическая передача -- механический преобразователь, предназначенный для передачи механической энергии от электродвигателя к исполнительному органу рабочей машины и согласования вида и скоростей их движения;

4. управляющее устройство -- устройство, предназначенное для формирования управляющих воздействий в электропривод. В его состав входят информационное устройство, предназначенное для получения, преобразования, хранения, распределения и выдачи информации о переменных технологического процесса и сопредельных систем, и устройство сопряжения -- совокупность электрических и механических элементов, обеспечивающая взаимодействие электропривода с рабочей машиной и отдельных частей электропривода;

Классификация электропривода выполняется по нескольким признакам.

1. По соотношению числа двигателей различают:

групповой электропривод, обеспечивающий движение нескольких рабочих машин или движение нескольких рабочих машин;

2. По характеристике движения исполнительного органа рабочей машины различают

-электропривод вращательного, поступательного и возвратно-поступательного движения;

-электропривод непрерывного и дискретного движения;

-реверсивные и нереверсивные электроприводы.

3. По виду используемых двигателей различают электропривод постоянного и переменного тока, содержащие соответственно двигатели постоянного и переменного тока.

Подшипники Подшипником называют опору или направляющую, определяющую положение движущихся частей по отношению к другим частям механизма. Подшипники качения работают преимущественно при трении качения и состоят из двух колец, тел качения и сепаратора, отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение. По наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного кольца (на торцевых поверхностях колец упорных подшипников качения) выполняют желоба - дорожки качения, по которым при работе подшипника катятся тела качения. В некоторых узлах машин в целях уменьшения габаритов, а так же повышения точности и жестокости применяют так называемые совмещенные опоры: дорожки качения при этом выполняют непосредственно на валу или на поверхности корпусной детали.

Подшипники качения

Рис.2. 1.Шариковый радиальный; 2. Шариковый; 3. Шариковый радиально-упорный; 4.Роликовый цилиндрический; 5. Роликовый сферический; 6. Роликовый конический; 7.Роликовый с витыми роликами; 8. Игольчатой; 9. Шариковый упорный

Некоторые подшипники качения изготавливают без сепаратора. Такие подшипники имеют большое число тел качения и большую грузоподъемность. Однако предельные частоты вращения бессепараторных подшипников значительно ниже вследствие повышенных моментов сопротивления вращению.

Нагружающие подшипник силы подразделяют на:

-радиальную, действующую в направлении, перпендикулярном оси подшипника.

-осевую, действующую в направлении, параллельном оси подшипника.

Подшипники качения классифицируют по следующим признакам:

-по форме тел качения - шариковые и роликовые, причем последние могут быть с роликами: цилиндрическими короткими, длинными и игольчатыми, а так же бочкообразными, коническими и витыми - пустотелыми.

-по направлению воспринимаемой нагрузки - радиальные, предназначенные для восприятия только радиальных или преимущественно радиальных сил; радиально - упорные - для восприятия радиальных и осевых сил; подшипники регулируемых типов без осевой нагрузки работать не могут; упорные - для восприятия осевых сил, радиальную силу не воспринимают; упорно - радиальные - для восприятия осевых и небольших радиальных сил;

-по числу рядов тел качения - одно, двух и четырехрядные;

-по основным конструктивным признакам - самоустанавливающиеся и несамоустанавливающиеся; с цилиндрическим или конусным отверстием внутреннего кольца, сдвоенные и др.

Муфты

Для соединения валов применяют муфты. С помощью муфт можно также передать вращение с валов на зубчатые колеса, шкивы и т. п., свободно насаженные на эти валы. Муфты не изменяют величину вращающего момента и направление вращения. Некоторые типы муфт поглощают вибрации и толчки, предохраняют машину от аварий при перегрузках. Применение муфт в машиностроении вызвано необходимостью:

-получения длинных валов, изготовляемых из отдельных частей;

-компенсации небольших монтажных неточностей в относительном расположении соединяемых валов;

-придания валам некоторой относи тельной подвижности во время работы (малое смещение и перекос геометрических осей валов);

-включения и выключения отдельных узлов;

-автоматического соединения и разъединения валов в зависимости от пройденного пути, направления передачи вращения, угловой скорости, т. е. выполнения функций автоматического управления. Курс лекции Коган Ю.А.

Классификация муфт.

Многообразие конструкций муфт усложняет их классификацию.

Приведем упрощенную классификацию

1. По принципу действия и основному назначению различают:

-постоянные муфты, не допускающие разъединения валов в процессе работы машины;

-сцепные (управляемые) муфты, позволяющие соединять и разъединять валы;

-самоуправляемые (автоматические) муфты, автоматически разъединяющие валы при изменении заданного режима работы;

-предохранительные муфты, разъединяющие валы при нарушении нормальных эксплуатационных условий работы.

2. По характеру соединения валов муфты делят на:

а) жесткие (глухие) -- практически не допускающие компенсации радиальных, осевых и угловых смещений валов;

б) компенсирующие--допускающие некоторую компенсацию радиальных, осевых и угловых смещений валов благодаря наличию упругих элементов (резиновых втулок, пружин и др.), те в свою очередь: радиальные,

угловые. Состоят их двух полумуфт, выполненных в в идее посаженных на вал фланцы , т.е диски со ступицей.

в) фрикционные -- допускающие кратковременное проскальзывание при перегрузках;

г) электромагнитные и гидравлические.

д) кулачковые позволяют объединять и разъединять передающий момент на валы. Содержат неподвижную, и подвижную полумуфты. Разъединении и соединение выполняется только после остановки машин.

е) обгонные муфты. Передают вращение только в одном направлении, состоят из: наружной обоймы, внутренней звездочки, роликов, пружины.

ж) предохранительные муфты предотвращают поломку валов, которая эти муфты соединяет. Срабатывает и прекращает передавать крутящий момент - разъединяет валы с выше допустимой величины. Курс лекции Коган Ю.А.

Основные типы муфт регламентированы стандартом для некоторого диапазона диаметров валов и рассчитаны на передачу определенного момента. В настоящее время развитие узловых конструкций машин способствует широкому распространению муфт в машиностроении.

Валы и оси

Различают прямые, коленчатые и гибкие валы. (Рис.4)

Колёса передач установлены на специальных продолговатых деталях круглого сечения. Среди таких деталей различают оси и валы. Ось - деталь, служащая для удержания колёс и центрирования их вращения. Деталь только поддерживает элементы, которые на наих расположены. Вал - ось, передающая крутящий момент. Формы валов и осей весьма многообразны от простейших цилиндров до сложных коленчатых конструкций. Конструктивно выполнены в виде цилиндрических тел, состоящих из участков, различного диаметра. Форма вала определяется распределением изгибающих и крутящих моментов по его длине. Правильно спроектированный вал представляет собой балку равного сопротивления. Валы и оси вращаются, а следовательно, испытывают знакопеременные нагрузки, напряжения и деформации. Поэтому поломки валов и осей имеют усталостный характер.

На валах зубчатые колеса (шкивы, муфты) располагаются по средствам шпонок, для этого в зубчатом колесе и вале делается шпоночный паз. Шпонка рассчитывается на максимально крутящий момент. На валах имеются галтели - радиусное искругление в месте перехода вала с одного диаметра на другое. Если часть валов оперяющуюся на подшипник, воспринимают нагрузку вдоль осей и валов, то такую часть буду назвать пятой. Курс лекции Коган Ю.А.

Если цапфа воспринимает нагрузкой по радиусу, то это шип.

Гибки валы выполняют для увеличения возможности обработки большей поверхности, представляет собой- стальной гибкий сердечник небольшого диаметра и многослойную навивку из стального провала Для работоспособности вала или оси необходимо обеспечить:

объёмную прочность; поверхностную прочность; жёсткость на изгиб; крутильную жёсткость.

Зубчатые и цепные передачи

Механические передачи, зубчатые, червячные и цепные, предназначены для согласования параметров передаваемой мощности от двигателей к исполнительным механизмам.

Благодаря своей надежности, долговечности и простоте обслуживания, наибольшее применение нашли зубчатые передачи. Червячные передачи используются реже, из-за низких значений к.п.д. Достоинством червячных передач является возможность получения больших значений передаточных чисел в одной ступени

Основные параметры, тип передачи, конструкция, компоновочное решение зубчатых и червячных передач зависит от его места в силовой цепи привода, величин передаваемого момента и частоты вращения, назначения привода, условий эксплуатации, характера работы, как приводного двигателя, так и ведомого механизма.

Точный учет всех этих факторов возможен при проектировании специальных передач (специальные редукторы и мотор-редукторы), и выполняется для специальных приводов, когда требования соответствия заданным параметрам (габаритные размеры, возможность встраивания в исполнительный механизм и т.п.) намного весомее, чем требования к технологичности и себестоимости.

Рис.6 Виды зубчатых передач:

а -- цилиндрическая прямозубая с внешним зацеплением, б -- цилиндрическая косозубая, в -- цилиндрическая шевронная, г -- цилиндрическая прямозубая с внутренним зацеплением, д -- коническая прямозубая, е -- коническая с круговым зубом, ж -- системы Новикова, з -- винтовая, и -- гипоидная, к -- червячная, л -- глобоидная

На стандартизированных производствах, в подавляющем большинстве случаев, используются стандартные зубчатые и червячные передачи, выполненные в виде самостоятельного устройства, помещенные в герметичный корпус (редукторы общемашиностроительные), сопряженные с асинхронным электродвигателем (мотор-редукторы общемашинно строительные). Число разновидностей редукторов, из-за большого разнообразия их применений в различных приводах и разных отраслях машиностроения достаточно велико. Основные признаки, по которым классифицируются редукторы и мотор-редукторы следующие:

- тип передачи (зубчатая, червячная);

- тип зубчатого колеса (цилиндрическое, коническое);

- относительное расположение геометрических осей входного и выходного валов в пространстве (соосные ), с параллельными валами , с пересекающимися валами (цилиндро-конические), с скрещивающимися валами (цилиндро-червячные ).

Отличия по основным признакам лежат в основе проектирования стандартизированных рядов редукторов и мотор-редукторов - серий.

В пределах серии редукторы классифицируются по дополнительным признакам - модификации редукторов:

- передаточное число;

- число ступеней;

- положение геометрической оси выходной ступени в пространстве (горизонтальное, вертикальное);

- способ соединения с приводным двигателем;

- способ соединения с рабочим механизмом;

- способ установки;

- способ охлаждения;

- нагрузочная способность валов.

2. Кинематические расчеты

Допускаемые напряжения изгиба определяются по формуле:

где - предел выносливости зубьев при изгибе.

Для материала шестерни

=1,8*НВ = 1,8*285,5 = 513,9 МПа.

Для материала колеса

=1,8*НВ = 1,8*248,5 = 447,3 МПа.

Коэффициент безопасности = 1,75 для материала шестерни;

Коэффициент безопасности = 1,75 для материала колеса.

Коэффициент долговечности КFд = 1, так как срок службы кухонного комбайна до 5 лет.

Определяется значение допускаемого напряжения изгиба для шестерни.

МПа

Определяется значение допускаемого напряжения изгиба для колеса.

МПа

6. Проектный расчет зубчатой передачи

Межосевое расстояние определяется по формуле

где Ка - вспомогательный коэффициент;

Для прямозубых колес Ка = 49,5.

= 0,3

коэффициент ширины венца колеса;

- расчетное допускаемое контактное напряжение;

Т2 =43,12 Н?м - крутящий момент на колесе;

- передаточное число редуктора;

=0,75 - коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба. Определяется по таблице 3.1 [стр. 32 /1/] в зависимости от твердости материала шестерни и колеса, расположения колес относительно опор и коэффициента

мм

Полученное значение сравниваем со стандартными рядами для межосевых расстояний. Выбираем большее значение 80 мм.

6.2 Определение модуля зацепления

привод передача зубчатая муфта

Модуль передачи определяется из равенства

Принимается стандартное значение m=1 мм.

6.3 Определение чисел зубьев шестерни и колеса

Суммарное число зубьев определяется по формуле

Округляется до целого значения

Число зубьев шестерни определяется по формуле:

Принимается z1 =32.

Число зубьев колеса

Проверяется фактическое передаточное число:

.

6.4 Определение основных геометрических параметров передачи

Делительный диаметр шестерни

мм

Делительный диаметр колеса

мм

Диаметр окружности вершин зубьев шестерни

мм

Диаметр окружности вершин зубьев колеса

мм

Диаметр окружности впадин зубьев шестерни

мм.

Диаметр окружности впадин зубьев колеса

мм.

Ширина венца колеса

мм

Принимается по ряду Ra40 .

Ширина венца шестерни

мм

Принимается по ряду Ra40 .

Проводится расчет основных параметров зубчатого колеса.

Определяется диаметр ступени выходного вала под зубчатым колесом по формуле

.

где =20 МПа - допускаемое напряжение кручения;

Принимается

Диаметр ступицы колеса

мм.

Принимается мм

Длина ступицы колеса

мм.

Длина ступицы должна быть равна или быть больше чем ширина зубчатого венца колеса равного 32 мм. Принимается мм.

Толщина обода выбирается в зависимости от модуля. Для m=1 мм, толщина обода мм.

Толщина диска колеса. мм. Принимается с =8 мм.

Внутренний диаметр обода колеса

мм.

Диаметр центров отверстий в диске колеса

мм.

Принимается мм.

Диаметр отверстий диска колеса

мм.

Принимается мм.

7. Проверочный расчет быстроходной ступени

Расчет начинают с определения сил действующих в зацеплении шестерни и колеса.

Окружная сила в зацеплении

Радиальная сила в зацеплении

7.1 Проверка контактных напряжений

Проверка контактных напряжений проводится по формуле

,

где zm =275 H/мм - коэффициент, учитывающий механические свойства материала сопряженных зубчатых колес;

коэффициент формы сопряженных поверхностей зубьев.

коэффициент суммарной длины контактных линий.

определено по табл. 3.5 [/1/ стр. 39].

- коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями по табл. 3.4 [/1/ стр. 39].

Определяется в зависимости от окружной скорости колес

и степени точности передачи.

По значению окружной скорости принимаем степень точности - 9.

- коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости и степени точности передачи по табл. 3.6 [/1/ стр. 40].

МПа

Проверка выполняется.

7.2 Проверка на изгибную выносливость

Для проверки зубьев на изгибную выносливость находят соотношения

и .

Выбирается из полученных результатов меньшее значение и проводится проверочный расчет на изгиб. В данном случае проверочный расчет на изгиб проводим по материалу колеса.

Проверочный расчет на изгибную выносливость проводится по формуле:

где - коэффициент формы зуба колеса. - коэффициент нагрузки - коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контактной линии;

- коэффициент динамической нагрузки;

- коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями.

коэффициент, учитывающий угол наклона зубьев.

Список литературы

1. Иванов М.Н., Финогенов В.А. Детали машин. Изд.12-е испр. М., Высшая школа, 2008 г.

2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование, Учебное пособие для техникумов, изд. 2-е. М., Высшая школа, 1990 г.

3. Коган Ю.А. Курс лекций, 2009 г.

4. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин, Г.М. Ицкович, В.П. Козинцов - 3-е изд., Перепечатка с издания 1987 г. -М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. - 416 с.

5. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие. Изд-е 2-е, перераб. и дополн. -- Калининград: Янтар. сказ. 2002. -- 454 с: ил., черт. -- Б. ц.

6. Википедия общедоступная универсальная энциклопедия www.wikipedia.org

7. www.stroy-technics.ru

Размещено на Allbest.ru