Расчет основных параметров механизма двухступенчатого электромеханического привода № 235

Заданная мощность на выходном валу

                                                                                                                        Таблица 1

№ варианта (2 цифра)	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Р3 КВт	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5	5,5	6

 

 

Заданное  число оборотов на выходном валу (n₃ об/мин)

Таблица 2

№ варианта (3 цифра)	1	2	3	4	5	6	7	8	9
n3 об/мин схемы №1...4	90	100	110	120	130	140	150	160	170
n3 об/мин схема№5	20	25	30	35	40	45	50	55	60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Расчет  основных параметров механизма

2.1 Подбор  электродвигателя, определение общего  передаточного числа привода

Шифр 235

Схема привода из цепной и цилиндрической передач

 

1 – электродвигатель;

цепная передача (быстроходная)

2 и 3 – малая и большая звездочки;

6 – цепь;

цилиндрическая  передача (тихоходная)

4 – шестерня  цилиндрическая;

5 – колесо  цилиндрическое (Z₁ и Z₂ – числа зубьев на колесах);

I, II, III – входной, промежуточный и выходной валы приводного механизма.

Исходные данные:

Р₃ = 3 КВт (Таблица 1, вторая цифра шифра);

n₃ = 130 об/мин (Таблица 2, третья цифра шифра для схемы 2).

 

 

                                                      Решение.

ПЕРВЫЙ ЭТАП. Подбор электродвигателя, определение  общего передаточного числа привода.

 

 

 

2.1.1 Определение  потребной мощности электродвигателя.

а) Определяем общий  КПД привода h₀ по формуле (1). Для двухступенчатого привода

h₀ = h₁ × h_{2      (1)}

Согласно схеме  задания h₁ – КПД коническая передача (быстроходная),

h₂– КПД цилиндрической передачи (тихоходная).

Из приложения 2 назначаем возможный КПД для  червячной и цилиндрической передач.

h₁ = 0,93

h₂= 0,97,

тогда h₀ = h₁ × h₂ = 0,93 × 0,97 = 0, 90

б) определяем потребную  мощность электродвигателя Р^*_Д,.

Р^*_д =

(КВт)                                        (2)

Р₃ – мощность на выходном валу задана.

 

По формуле (2) Р^*_д = = 3÷0,90 = 3,33  (КВт)                                       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Предварительное  назначение типа электродвигателя.

Условию  Р_{д ном} ³ Р*_д = 3(КВт) отвечают два двигателя.

(Приложение 1)

Первый с  Р_{д ном}= 4 (КВт) > Р*_д = 3,33 (КВт).

Второй с  Р_{д ном}= 3 (КВт) » Р*_д = 3,33 (КВт).

 

Таблица 3

Двига тель	Мощность Рд ном (КВт)	Тип	nд  об/мин	uпр	u0min... u0max
1	2	3	4	5	6
1	3,0	4АМ90L2Y	2840	21,8	4…20,0
2	3,0	4АМ100S4	1435	11	u0ср  = 12
3	3,0	4АМ112MA6	955	7,35
4	3,0	4AM112MB8Y3	700	5,38

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Определение  потребного передаточного отношения  привода u_пр.

                                                   (3)

Здесь n_д из таблицы 3 графа 4, n₃ - задано. Результаты сводятся в таблицу 3, графа 5.

 

По формуле (3)      определяем передаточное число привода для каждого двигателя:

    

 

       

Результат заносим  в графу 5 таблицы 3.                 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Определение  возможного передаточного числа  привода и окончательный выбор  электродвигателя.

 Для заданной схемы определяем  общее передаточное число привода  через рекомендуемые значения  передаточных чисел его ступеней.

Для двухступенчатого привода    u_o = u₁× u₂                                             (4)

 

Из рекомендаций Приложения 3 определяем диапазон передаточных чисел для ступеней:

Быстроходная (цепная)	u1 = 2... 5,0
Тихоходная (цилиндрическая)	u2 = 2... 4,0
Общее	u0 = 4... 20,0

u_0ср = 0,5 (4 + 20,0) = 12

Ближайшее к u_0ср значение передаточного числа привода u_пр1 = 11. Кроме того, u_пр с электродвигателями 2, 3 и 4 перекрываются возможностями одной конической передачи (вторая ступень не нужна). Поэтому для данной схемы привода их применение не целесообразно.

Итог  первого этапа: окончательно выбираем двигатель №1 Р_{д ном} = 3,0 КВт, тип 4АМ100S4, n_дв = 1435об/мин, u_пр = 11= u₀.

ВТОРОЙ ЭТАП.  Распределение  передаточного числа привода  по ступеням.

Исходя из , задаем рекомендуемые значения u₂. Согласно приложения 3 они будут иметь следующие значения:

 

	Стандартное значение u2
1	u2max = 7,1	u1min =    1,5
2	6,3	1,7
3	5,6	2
4	5,0	2,2
5	4,0	2,75
6	u2min =  3,55	u1max =      3,1

 

При u₂ – цилиндрической, а u₁ –конической, предпочтительно u₂ > u₁.

 

В упрощенном варианте для ориентировочной  оценки u₂ в двухступенчатых приводах с близкими рекомендуемыми значениями u в ступенях (это ременно - , цепно-, цилиндро- или конически-цилиндрических) можно принять , которое округляется до стандартного значения согласно приложению 3 с учетом дополнительных условий 1 и 2. При этом  

.                  

С учетом дополнительных условий предпочтителен вариант 4, для которого u₁ = 3,1(стандартное значение 3,55), u₂ = 3,55.

Итог второго  этапа: принимаем в качестве окончательных значений передаточных чисел для ступеней:

Быстроходная (червячная)	u1 = 3,1
Тихоходная (цилиндрическая)	u2 = 3,55
Общее	u0 = 11

 

ТРЕТИЙ ЭТАП. Определение расчетных параметров на валах.

 

3.1 Мощности на валах (КВт):

Р₁ = Р_д  = 3,33(КВт);

Р₂ = Р₁ × h₁  = 3,33× 0,93 = 3,1 (КВт);

Р₃ = Р₂ × h₂ = 3,1 × 0,97 = 3,0 (КВт) - соответствует заданному значению  Р_{3 зад}

 

3.2 Частота вращения валов (об/мин):

n₁ = n_дв = 1435(об/мин);

n₂ = (об/мин);

n₃ = (об/мин) - соответствует заданному значению n_{3 зад}

 

3.3 Крутящие моменты на валах (нм):

Т₁ = 9550 (нм);

Т₂ = Т₁× u₁ × h₁ = 22,2 × 3,1 × 0,93 = 64 (нм);

Т₃ = Т₂× u₂ × h₂ =   64 × 3,55 × 0,97 = 220 (нм).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Результаты  расчетов свести в итоговую таблицу 4.

Таблица 4

Номер вала	Р (КВт)	n  об/мин	Т (нм)
1	3,33	1435	22,2
2	3,1	463	64
3	3,0	130	220

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выводы 

На основе теоретических  и экспериментальных исследований решена актуальная научная задача, которая заключается в повышении  долговечности и сохранении точности зубчатых передач за счет совершенствования технологии приработки.

Разработана технология приработки зубчатых передач, обеспечивающая повышение их долговечности, за счет снижения начального износа и скорости изнашивания в процессе эксплуатации, при формировании износостойкой, неокисляемой пленки с малым сопротивлением сдвигу на поверхностях зубьев зубчатых колес путем создания медного покрытия с последующей термообработкой и применением металлоплакирующего масла.

Среди недостатков  зубчатых передач можно отметить повышенные требования к точности изготовления, шум при больших скоростях, высокую жесткость, не позволяющую компенсировать динамические нагрузки. Отмеченные недостатки не снижают существенного преимущества зубчатых передач перед другими. Вследствие этого зубчатые передачи наиболее широко распространены во всех отраслях машиностроения и приборостроения. Из всех перечисленных выше разновидностей зубчатых передач наибольшее распространение имеют передачи с цилиндрическими колесами, как наиболее простые в изготовлении и эксплуатации, надежные и малогабаритные. Конические, винтовые и червячные передачи применяют лишь в тех случаях, когда это необходимо по условиям компоновки машины.

   Основные  результаты и выводы:

Итог  первого этапа: окончательно выбираем двигатель №1 Р_{д ном} = 3,0 КВт, тип 4АМ100S4, n_дв = 1435об/мин, u_пр = 11= u₀.

 

 

Итог второго  этапа: принимаем в качестве окончательных значений передаточных чисел для ступеней:

Быстроходная (червячная)	u1 = 3,1
Тихоходная (цилиндрическая)	u2 = 3,55
Общее	u0 = 11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

1. Иванов М.Н., Финогенов В.А. Детали машин. – М.: Высшая школа, 2006. – 406 с.
2. .  Куклин Н.Г., Куклина Г.С., Житков В.К. Детали машин. М.: Высшая школа, 2007. – 406 с.: ил.
3. Клоков В.Г., Курбатова И.А. Детали машин. Проектирование узлов и деталей машин. Учебное пособие для выполнения курсового проекта. – М.: МГИУ, 2005. – 112 с.
4. Материаловедение и технология композиционных материалов: Учебник для вузов /Кобелев А.Г., Лысак В.И., Чернышев В.Н, Кузнецов Е.В. - М.: Интермет Инжиниринг, 2006. – 386 с.
5. Основы технической механики: Учебник для технологических немашиностроительных специальностей/ М.С. Мовнин, А.Б. Израелит и др. - СПб.: Политехника, 2000. – 286 с.