Проектирование электромеханического привода

Выбор электродвигателя и кинематический расчёт. Данные для проектирования электромеханического привода. Расчет зубчатых колес и валов редуктора. Определение конструктивных размеров шестерни и колеса, корпуса редуктора. Выбор сорта масла для редуктора.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 22.07.2011
Размер файла 561,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Южно-Уральский Государственный Университет

Филиал г. Златоуста

Кафедра "Техническая механика"

Пояснительная записка к курсовому проекту

по курсу Прикладная механика

на тему "Проектирование электромеханического привода"

1813.09.3715.00…00 ПЗ

Нормоконтролер: Цуканов О.Н.

Руководитель работы: Цуканов О.Н.

Автор работы: Студент группы НЗД-355

Мирасов Р.Р.

Златоуст 2009

Техническое задание

Спроектировать электромеханический привод при следующих исходных данных:

D=200 мм,

B=300 мм,

Ft=4500 H,

V=1.4 м/c,

n=1500 мин-1

Кинематическая схема привода

1 - электродвигатель

2 - клиноременная передача

3 - редуктор одноступенчатый цилиндрический

4 - муфта предохранительная

Оглавление

  • 1. Выбор электродвигателя и кинематический расчёт
  • 2. Расчёт зубчатых колёс редуктора
  • Определение допускаемых конструктивных напряжений
  • Проектный расчёт зуба на контактную прочность
  • Определение основных размеров колёс
  • Проверочный расчёт зубьев на контактную прочность
  • Определяем допускаемое напряжение изгиба
  • Проверочный расчёт зубьев на изгибную прочность
  • 3. Предварительный расчёт валов редуктора
  • 4. Определение конструктивных размеров шестерни и колеса
  • 6. Определение конструктивных размеров корпуса редуктора
  • 7. Расчёт ремённой передачи
  • 8. Проверка долговечности подшипников качения
  • 9. Проверка прочности шпоночных соединений
  • 10. Уточнённый расчёт валов
  • 11. Выбор сорта масла для редуктора
  • Список использованной литературы

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчёт

Определяем коэффициент полезного действия привода:

(1)

где - для пары цилиндрических зубчатых колёс;

- для пары подшипников качение;

- для ремённой передачи;

- потери в опорах рабочего органа;

.

Мощность на валу рабочего органа:

Требуемая мощность электродвигателя:

По таблице приложения П1 [1,390] выбираем электродвигатель по условию:

По выше найденной мощности запишем марку электродвигателя:

Электродвигатель 4 А 132S4 У3.

Вычисляем частоту вращения двигателя с учётом скольжения:

Угловая скорость вала двигателя:

Угловая скорость рабочего органа:

(2),

Частота вращения рабочего органа:

Определяем передаточное отношение привода:

электромеханический привод редуктор проектирование

Передаточное число привода:

Разбиваем полученное число между редуктором и открытой передачей:

(3)

Значение принимаем 3.14; 4 или 5.

Частоты вращения и угловые скорости:

на валу шестерни:

на валу редуктора с большим колесом:

Вращающие моменты: на валу шестерни:

на валу редуктора с большим колесом:

2. Расчёт зубчатых колёс редуктора

Определение допускаемых конструктивных напряжений

Выбираем материал колеса - Сталь 45; термическая обработка зубьев - нормализация или улучшение; назначаем твёрдость колеса - , а для шестерни твёрдость на 30 порядков выше -

Допускаемые контактные напряжения равны:

, (4)

где - предел контактной выносливости при базовом числе циклов;

(5)

- коэффициент долговечности; - коэффициент безопасности. Вычисляем предел контактной выносливости:

для шестерни:
для колеса:
Вычисляем допускаемые контактные напряжения
для шестерни:
для колеса:
Находим результирующее допускаемое контактное напряжение:
,
Требуемое условие выполняется, следовательно за дальнейший расчёт будем брать .

Проектный расчёт зуба на контактную прочность

Определяем межосевое расстояние по формуле:

(6)

где - для косозубых колёс;
- учитывает неравномерность распределения нагрузки по длине зуба и между зубьями;
- учитывает неравномерность распределения нагрузки по длине зуба и между зубьями;
- ширина зубчатого винца колеса;

Округляем по ГОСТу в пределах заданных:

80; 90; 100; 125; 140; 160; 200; 250 (мм),

Вычисляем нормальный модуль зацепления:

Округляем по ГОСТу в пределах заданных:

1; 1.75; 2; 2.25; 2.5; 3 (мм),

Примем предварительно угол наклона зуба . Определим число зубьев шестерни по формуле:

Округляем до целого

Число зубьев колеса равно:

Уточняем значение угла по формуле:

,

Определение основных размеров колёс

Делительные диаметры колёс по формуле:

Диаметры вершин колёс:

Проверка межосевого расстояния:

Ширина колеса:

Ширина шестерни:

Проверочный расчёт зубьев на контактную прочность

Контактные напряжения равны:

Силы, действующие в зацеплении:

окружная:

радиальная:

где - по ГОСТ 13755 - 81;

окружная:

Определяем допускаемое напряжение изгиба

Допускаемое напряжение изгиба равно:

(7)

где - предел изгибной выносливости материала;
- коэффициент безопасности.

Вычисляем допускаемое напряжение изгиба:

для шестерни:

для колеса:

Определяем коэффициент формы зубьев в зависимости от числа зубьев:

Z

20

25

30

40

50

60

70

80

90…

YF

4.09

3.9

3.8

3.7

3.66

3.62

3.61

3.61

3.6

. Находим отношение :

для шестерни:

для колеса:

.

Дальнейший расчёт выполняется для того из колёс, для которого отношение меньше.

Проверочный расчёт зубьев на изгибную прочность

Прочность зубьев на изгибную выносливость по формуле:

(8)

где - окружная сила, действующая в зацеплении;
- коэффициент, учитывающий характер нагрузки;
- коэффициент, учитывающий форму зуба и зависящий от эквивалентного числа зубьев;
- коэффициент, учитывающий компенсацию погрешности, возникающую из-за применения расчётной схемы зуба;
- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями;
- ширина колеса;
Условие прочности выполнено.

3. Предварительный расчёт валов редуктора

Вычисляется без учёта деформации изгиба по напряжениям кручения.

Ведущий вал:

диаметр выходного конца:

(9)

где - допускаемое напряжение кручения;
Рис.1. Конструкция ведущего вала
Для схем с ремённой передачей округлить до ближайшего, большего стандартного значения:
12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 24, 25, 26, 28,30, 32, 33, 34, 36, 38, 40, 42, 45, 48, 50, 52, 55, 60, 63,65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 120, 125, 130;
Диаметр вала под подшипники:

Ведомый вал:

диаметр выходного конца:

где - допускаемое напряжение кручения;

Округлить до ближайшего, большего стандартного значения:

12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 24, 25, 26, 28,30, 32, 33, 34, 36, 38, 40, 42, 45, 48, 50, 52, 55, 60, 63,65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 120, 125, 130;
Диаметр вала под подшипники:
Диаметр вала под зубчатым колесом:
Длины участков определяются в результате эскизной компоновки редуктора по ширине насаживаемых на них деталей (зубчатого колеса, подшипника и др.).

4. Определение конструктивных размеров шестерни и колеса

Основные размеры шестерни и колеса определены в пункте 2.3.

Определим диаметр ступицы колеса:

Длина ступицы:

Толщина обода:

Толщина диска:

6. Определение конструктивных размеров корпуса редуктора

Толщина стенок:

Толщина фланцев верхнего пояса корпуса и пояса крышки:

Толщина фланцев нижнего пояса корпуса и пояса крышки:

Диаметры болтов:

для крепления редуктора к фундаменту:

крепящих крышку к корпусу у подшипников:

соединяющих крышку с корпусом:

7. Расчёт ремённой передачи

По номограмме на рис 7.3 [1, 134] в зависимости от частоты вращения шестерни и передаваемой мощности принимаем сечение клинового ремня Б.

Вращающийся момент:

Диаметр шестерни:

Согласно таблицы № 7.8 [1, 132] и с учётом того, что сечение клинового ремня Б, принимаем

Диаметр колеса:

(10)

где - передаточное отношение открытой передачи;

- скольжение ремня;

Принимаем .

Уточняем передаточное отношение:

При этом угловая скорость на валу редуктора с малым колесом (шестерней):

Окончательно принимаем диаметры шкивов и

Межосевое расстояние следует принять в интервале:

(11)

где - высота сечения ремня;

Принимаем предварительно близкое значение

Расчётная длина по формуле:

Ближайшее значение по стандарту

Уточнённое значение межосевого расстояния с учётом стандартной длины ремня :

(12)

где

При монтаже передачи необходимо обеспечить возможность уменьшения межосевого расстояния на для облегчения одевания ремней на шкивы и возможность увеличения его на для увеличения натяжения ремней.

Угол обхвата шестерни:

.

Коэффициент режима работы, учитывающий условия эксплуатации передачи, по таблице 7.10 [1,136]:

для привода к ленточному конвейеру при односменной работе

Коэффициент, учитывающий влияние длины ремня по таблице 7.9 [1,135]:

для ремня сечения Б при длине коэффициент

Коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата:

при коэффициент

Коэффициент, учитывающий число ремней в передаче:

предполагая, что число ремней в передаче будет от 4 до 6 примем коэффициент

Число ремней в передаче:

(13)

где - мощность, передаваемая одним клиновым ремнём;

Натяжение ветви клинового ремня:

где - скорость;

- коэффициент, учитывающий влияние центробежных сил;

Давление на валы:

Ширина шкивов:

8. Проверка долговечности подшипников качения

Ведущий вал

Определяем реакции опор. Целесообразно построить эпюры изгибающих и крутящихся моментов.

Нагрузка на вал от ремённой передачи

Составляющие этой нагрузки:

(14)

Из первого этапа компоновки

.

Реакции опор: в плоскости XZ:

Проверка:

в плоскости YZ:

Проверка:

Находим суммарные реакции опор:

Определяем эквивалентную нагрузку на подшипники:

Подбираем подшипники по более нагруженной опоре А1.

Намечаем шариковые радиальные подшипники 207 средней серии [1, 393]:

Определяем эквивалентную нагрузку на подшипники:

(15)

где - радиальная нагрузка;

-осевая нагрузка;

-если вращается внутреннее колесо;

-коэффициент безопасности для приводов ленточного конвейера;

-температурный коэффициент.

Отношение ;

этой величине (по таблице 9.18) соответствует .

Отношение ; ,

Расчётная долговечность, млн. об.:

(16)

Расчётная долговечность, ч:

. (17)

где - частота вращение ведущего вала;

.

Что больше установленных ГОСТ 16162 - 85.

Рисунок 8.1 - Расчётная схема ведущего вала.

Ведомый вал

Определяем реакции опор. Целесообразно построить эпюры изгибающих и крутящихся моментов.

Из предыдущих расчётов имеем:

Из первого этапа компоновки:

Реакции опор:

в плоскости XZ:

Проверка:

в плоскости YZ:

Проверка:

Находим суммарные реакции опор:

Определяем эквивалентную нагрузку на подшипники:

Подбираем подшипники по более нагруженной опоре В2.

Намечаем шариковые радиальные подшипники 211 средней серии [1, 393]:

Определяем эквивалентную нагрузку на подшипники:

(18)

где - радиальная нагрузка;

-осевая нагрузка;

-если вращается внутреннее колесо;

-коэффициент безопасности для приводов ленточного конвейера;

-температурный коэффициент.

Отношение ; этой величине (по таблице 9.18) соответствует .

Отношение ; ,

Расчётная долговечность, млн. об.:

(19)

Расчётная долговечность, ч:

, (20)

где - частота вращение ведомого вала;

.

Для зубчатых редукторов ресурс работы подшипников не должен быть менее 10000 ч. (номинальная допустимая долговечность подшипника). В нашем случае подшипники ведущего вала 207 имеют ресурс L=1102894 ч., а подшипники ведомого вала 211 имеют ресурс L=27045515 ч.

9. Проверка прочности шпоночных соединений

При выборе шпонки её поперечные размеры выбираются по таблице № 8.9 [1, 169].

Материал шпонок - сталь 45 нормализованная.

Напряжения смятия и условие прочности определим по формуле:

. (21)

Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице , при чугунной .

Ведущий вал.

Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок:

Определим длину шпонки по формуле:

Определим напряжение смятия и условие прочности:

.

Материал полумуфт МУВП - чугун СЧ 20.

Условие выполнено.

Ведомый вал:

Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок:

Определим длину шпонки по формуле:

Определим напряжение смятия и условие прочности:

.

Материал полумуфт МУВП - сталь легированная.

Условие выполнено.

Выбираем муфту предохранительную по диаметру выходного конца на ведомом валу:

630-50-1 ГОСТ 15622 - 77.

Длина муфты равна 240 мм.

10. Уточнённый расчёт валов

Выполняется для проверки выносливости вала при воздействии циклических напряжений и изгиба одновременно.

Будем производить расчёт для предположительно опасных сечений ведомого вала.

Материал вала - сталь 45 нормализованная, .

Пределы выносливости:

Сечение А - А:

Диаметр вала в этом сечении . Концентрация напряжений обусловлено наличием шпоночной канавки [1, таблица 8.9]: и ; масштабные факторы [1, таблица 8.8]: ; коэффициенты и .

Крутящий момент

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости:

(22)

Изгибающий момент в вертикальной плоскости:

(23)

Суммарный изгибающий момент в сечении А - А:

(24)

Момент сопротивления кручению

(25)

Момент сопротивления изгибу:

(26)

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

(27)

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

(28)

Амплитуда средних напряжений изгиба:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

(29)

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

(30)

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А - А:

(31)

Сечение Л - Л:

Концентрация напряжения обусловлена переходом от к : при и коэффициенты концентрации напряжений [1, таблица 8.2]: и .; масштабные факторы [1, таблица 8.8]: И ; коэффициенты и .

Крутящий момент

Суммарный изгибающий момент в сечении Л - Л:

Осевой момент сопротивления сечения:

(33)

Полярный момент сопротивления:

(34)

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

(35)

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

(36)

Амплитуда средних напряжений изгиба:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

(37)

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

(38)

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения Л - Л:

(39)

11. Выбор сорта масла для редуктора

Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм.

Объём масленой ванны V определяется из расчёта 0,25 дм3 масла на 1 кВт передаваемой мощности:

Определим окружную скорость ведущего колеса:

По таблице 10.8 устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях и скорости рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна . По таблице 10.10 принимаем масло индустриальное И-30А.

Список использованной литературы

1. Чернавский С.А., Боков К.Н., Чернин И.М. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие. - М.: Машиностроение, 1987. - 416с.

2. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие. Изд-е 2-е, перераб. и дополн. - Калининград: Янтар. сказ, 2002. - 454с.

3. Учебное пособие

4. Единая система конструкторской документации: ГОСТ 2.301-68 - ГОСТ 2.309-68. - Москва. 1969.

5. Основные положения: ГОСТ 2.101-68 - ГОСТ 2.109-68. - Москва. 1969.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Выбор электродвигателя и кинематический расчёт. Расчёт зубчатых колёс редуктора. Предварительный расчёт валов редуктора. Определение конструктивных размеров шестерни и колеса, корпуса редуктора. Уточнённый расчёт валов. Выбор сорта масла для редуктора.

    курсовая работа [249,4 K], добавлен 24.07.2011

  • Выбор электродвигателя и кинематический расчёт привода. Предварительный расчёт валов редуктора. Конструктивные размеры шестерни и колеса, корпуса редуктора. Расчёт ременной передачи. Подбор подшипников. Компоновка редуктора. Выбор сорта масла, смазки.

    курсовая работа [143,8 K], добавлен 27.04.2013

  • Проектирование привода для ленточного транспортера. Кинематический расчет и выбор электродвигателя. Расчет зубчатых колес редуктора, валов и выбор подшипников. Конструктивные размеры шестерни и колеса корпуса редуктора. Этапы компоновки, сборка редуктора.

    курсовая работа [224,9 K], добавлен 29.01.2010

  • Выбор электродвигателя и кинематический расчет. Определение допускаемых контактных напряжений. Проектный расчет зубьев на прочность. Предварительный расчет валов редуктора. Определение конструктивных размеров шестерни, колеса и корпуса редуктора.

    курсовая работа [291,4 K], добавлен 24.07.2011

  • Выбор электродвигателя и кинематический расчет. Расчет зубчатых колес редуктора. Предварительный расчет валов редуктора. Конструктивные размеры шестерни и колеса, корпуса редуктора. Расчет цепной передачи. Эскизная компоновка редуктора. Выбор масла.

    курсовая работа [144,3 K], добавлен 21.07.2008

  • Выбор электродвигателя и кинематический расчет. Расчет клиноременной передачи привода, зубчатых колес редуктора, валов редуктора. Конструктивные размеры шестерни и колеса, корпуса редуктора. Компоновка редуктора. Проверка долговечности подшипников.

    курсовая работа [505,0 K], добавлен 11.11.2008

  • Выбор электродвигателя и кинематический расчет. Расчет зубчатых колес редуктора. Конструктивные размеры шестерни и колеса, корпуса редуктора. Расчет цепной передачи. Проверка долговечности подшипника, прочности шпоночных соединений. Выбор сорта масла.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 05.12.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.