Расчет привода вращательного движения

Содержание:

1. Задание3
2. Введение5
3. Выбор электродвигателя6
4. Кинематический и силовой расчет привода9
5. Выбор редуктора12
6. Расчет клиноременной передачи15
7. Выбор муфты21
8. Конструирование натяжного устройства23
9. Проектирование опорной плиты24
10. Список литературы25
11. Спецификация26

 

 

Введение

В курсовой работе произведен расчет привода  вращательного движения. Привод состоит  из электродвигателя, муфты, редуктора, клиноременной передачи.

Электродвигатель  – асинхронный, переменного тока, исполнения IM 1081.

Редуктор  – цилиндрический одноступенчатый, применяется для передач вращения между параллельными валами. У  данного редуктора высокий КПД. Он долговечен, прост в обслуживании, имеется большой диапазон скоростей.

Открытая  передача привода – клиноременная. Состоит из двух шкивов и ремня. Работает передача на принципе трения, которое возникает между шкивами и ремнем вследствие предварительного натяжения ремня. Передача позволяет передавать мощность движения на большие расстояния, а также она выполняет функцию предохранительного устройства от кратковременных нагрузок. Её недостатки: увеличивает нагрузку на валы и опоры, непостоянное передаточное число и не долгий срок службы.

Для соединения валов электродвигателя и редуктора используется муфта цепная. Она состоит из двух полумуфт-звёздочек, имеющих одинаковое число зубьев, охватывающей их общей цепи и защитного кожуха, заполненного пластичным смазочным материалом. Эти муфты обладают хорошими компенсирующими свойствами; при монтаже и демонтаже этих муфт не требуется осевого смещения узлов.

 

 

1. Выбор электродвигателя

Для машин работающих в стационарном режиме обычно используют асинхронные электродвигатели переменного тока. Эти двигатели наиболее просты по конструкции, относительно недорогие и выбирают их из числа стандартных по требуемой мощности по условию:

P_{эл.двиг.} ≥ P_{эл.двиг.треб.}

P_{эл.двиг.треб.}=

 

1.  Определяем общий КПД привода η_прив

 

  – К.П.Д. клиноременной передачи;

  - К.П.Д. цилиндрической передачи;                            [1,7]

_{- К.П.Д. одной пары  подшипников качения;}

 

2. Определяем требуемую мощность электродвигателя

кВт

3. По таблице 1.3 [1,8] выбираем электродвигатель серии АИР,  Р = 5,5 кВт

100L2/2850

112M4/1432

132S6/960

132M8/712

Для того чтобы окончательно выбрать  электродвигатель нужно учесть частоту  вращения тихоходного вала и возможности  кинематической схемы привода.

4. Определяем требуемую частоту вращения вала электродвигателя

,

где  – частота вращения тихоходного вала;

- общее передаточное  число;

,

где  - передаточное число клиноременной передачи;

 – передаточное  число цилиндрической передачи.

По таблице 1.2 [1,7] назначаем u_рем=2,5 и u_цил=5

 

мин^-1

5. Окончательно выбираем электродвигатель 112М4/1432

«Двигатель АИР 112М4/1432 ТУ 16 – 525.564 – 84».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1. Двигатель АИР 112М4/1432 ТУ 16 – 525.564 – 84

 

2. Кинематический и силовой расчет привода
1. Определяем действительное общее передаточное число привода

,

где  - табличная частота вращения электродвигателя;

 

2. Производим разбивку общего передаточного числа по ступеням (передачам)

Принимаем для цилиндрического редуктора (закрытая цилиндрическая передача) u_цил=6,3, тогда находим передаточное число ременной передачи так:

 

 

3. Определяем мощности на каждом валу привода 

 

 

 

 

 

 

4. Определяем частоту вращения каждого вала

 

мин^-1

 

 

мин^-1

 

мин^-1

5. Определяем крутящий момент для каждого вала

 

 

 

 

 

6. Составим таблицу вычисленных силовых и кинематических параметров привода

Таблица 1

Параметр	Передача
	Закрытая (редуктор)	Открытая
Передаточное число, u	6,3	2,07
КПД, η	0,97	0,95

 

 

 

 

 

Параметр	Вал
	Двигатель I	Редуктор
		II (Б)	III (Т)
Расчетная (требуемая) мощность, Р, кВт	4,67	4,39	4,22
Частота вращения, n, мин-1	1432	691,79	109,8
Крутящий  момент, Т, Н*м	31,14	60,6	367,04

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Выбор редуктора

Выбор редуктора осуществляется по заданным передаточному числу, крутящему  моменту на тихоходном валу T_Т и допускаемой радиальной нагрузке на быстроходном и тихоходном валам.

При установке на концах валов редукторов деталей, создающих консольную нагрузку, её значение не должно превосходить значений, приведенных в соответствующих  таблицах. При отсутствии указаний о значении предельной консольной нагрузки необходим проверочный расчет консолей быстроходного и тихоходного  валов и подшипников.

Для проектируемого привода принимаем  u_ред=6,3

Крутящий момент на тихоходном валу Т_т.в=0,367кН*м

Определяем расчетный крутящий момент

Т_{т.в расч} = К*Т_т.в,

где – К – общий коэффициент расчетной нагрузки;

К (1…3), принимаем 2

Т_{т.в расч.}=2*367,04 =0,734 кН*м

По таблице 4.1 [1,21]выбираем редуктор ЦУ – 160.

По рисунку 4.1[1,23] редуктору соответствует схема сборки 21

«Редуктор ЦУ – 160 – 6,3 – 21У2.ГОСТ 21426-75»

где ЦУ – тип редуктора (цилиндрический универсальный);

160 – межосевое расстояние, мм;

6,3 – передаточное число;

21 – вариант сборки;

У – климатическое исполнение (умеренный  климат);

2 – категория размещения.

 

 

 

Рисунок 2. Редуктор ЦУ – 160 – 6,3 – 21У2.ГОСТ 21426-75

 

4. Расчет клиноременной передачи

Исходные  данные:

Р – передаточная мощность, кВт, Р = 4,67 кВт;

n₁ – частота вращения меньшего шкива, мин^-1, n₁=1432 мин^-1;

u – передаточное число, u = 2,07.

Режим нагрузки спокойный, К_сут=0,8.

Требуется определить тип и длину ремня, число ремней, диаметры шкивов, межосевое  расстояние, усилия действующие на валы передачи.

1. Определяем крутящий момент на меньшем шкиве, Н*м

 

2. Принимаем напряжение предварительного натяжения ремня *₀=1,2МПа и предполагая применить минимально допустимый диаметр меньшего шкива, определяем допускаемое полезное напряжение в ремне, МПа

[*_F]=1,51*K_α*K_H,

где 1,51 – среднее значение допускаемого полезного напряжения в клиновом ремне стандартной передачи при  вышесказанном условии;

K_α – коэффициент угла обхвата на меньшем шкиве. Определяется в зависимости от передаточного числа u по таблице 2.1, K_α=0,916 ;

K_H – коэффициент режима нагрузки и длительности работы передачи, берем из  таблицы 1.7, K_H=0,8

[*_F]=1,51*0,916*0,8=1,1 МПа

3. Вычисляем параметр С – отношение величины крутящего момента на меньшем шкиве к допускаемому полезному напряжению в ремне:

 

 

 

4. В зависимости от величины параметра С по таблице 2.2 [2,10]выбираем тип клинового ремня и расчётный диаметр меньшего шкива d₁.

Тип ремня по ГОСТу 1284.1-80  Б

Площадь сечения ремня А = 138мм²

Высота профиля ремня h = 10,5мм

Диаметр шкива (минимальный) d₁=125мм

5. Определяем расчетный диаметр большого шкива (ведомого), мм

,

где d₁ – диаметр меньшего (ведущего) шкива;

 

По ГОСТу 1284.1 – 80 d₂=280мм

6. Уточняем передаточное число

 

 

 

7. Определяем наименьшее межосевое расстояние, мм

,

где h – высота профиля ремня;

 

8. Определяем ориентировочную длину ремня, мм

 

где ; .

W== 635,85

y=

 

По таблице 2.3 [2,11] ГОСТ 1284.1 – 80

9. Находим действительное межосевое расстояние, мм

 

 

По условиям монтажа  = 280мм

10. Проверяем угол обхвата на меньшем шкиве

 

 

11. Определяем окружное усилие, Н

 

 

 

12. Определяем число ремней

 

где А – площадь поперечного сечения ремня , мм² ;

 

Принимаем Z=4

 

13. Определяем силу предварительного натяжения ремней,

 

 

14. Определяем нагрузку на валы, Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3. Шкив ведущий 

 

 

 

 

Рисунок 4. Шкив ведомый 

5. Выбор муфты

Муфту выбирают по ГОСТу по диаметру соединяемых валов и расчетному вращающему моменту, который определяют по формуле:

 

где К - коэффициент режима нагрузки, К=1,25…1,5, принимаем К=2;

Т – момент с того вала, где стоит  муфта;

 

Т=Т_III=367,04Н*м

Т_расч=2*367,04=734,08Н*м

Из  таблицы 4.3 [1,22] выбираем диаметр вала

d_т=55мм

Из  таблицы 8 [3,19] выбираем муфту

«Муфта цепная 2000-55-1.2×55-2.2-У3 ГОСТ 204-774.2»

где 2000 – номинальный вращающий момент;

55 – диаметр посадочного отверстия  полумуфт;

1.2 – исполнение;

2.2 – исполнение;

У – климатическое исполнение;

3 – категория размещения.

Цепная  муфта состоит из двух полумуфт-звёздочек, имеющих одинаковые числа зубьев, охватывающей их общей цепи и защитного  кожуха, заполненного пластичным смазочным  материалом. Применяют цепи роликовые  однорядные и двухрядные, а также  зубчатые.

Муфты обладают хорошими компенсирующими  свойствами; при монтаже и демонтаже  этих муфт не требуется осевого смещения узлов.

 

 

 

 

Рисунок 5. Муфта цепная 2000-55-1.2×55-2.2-У3 ГОСТ 204-774.2

 

 

6. Конструирование натяжного устройства

Для компенсации вытяжки ремней в  процессе их эксплуатации, компенсации  отклонений длины клиновых ремней, а также легкости одевания новых  ремней и регулирования межосевого расстояния ременной передачи применим натяжное устройство.

Натяжное  устройство должно обеспечивать изменение  межосевого расстояния в следующих  пределах:

а – 0,03а ≤ а ≤ а + 0,06а  [4,264]

229,28 – 6,88 ≤ а ≤ 229,28 + 13,76

для этих целей наиболее подходит схема  натяжного устройства с прямолинейным  перемещением электродвигателя.