![]() |
![]() |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Категории: АстрономияБиология География Другие языки Интернет Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Механика Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Транспорт Физика Философия Финансы Химия Экология Экономика Электроника |
Расчет прямозубой цилиндрической передачиЭнергетический и кинематический расчет привода
Мощность на рабочем валу машины Потребная мощность на первом валу привода
Оптимальная частота вращения вала электродвигателя.
nр.в. – частота вращения рабочего вала; u’общ. – оптимальное передаточное число привода;
и’рем.п., и’зубч.п. – оптимальные передаточные числа ременной и зубчатой передач;
Выбираем электродвигатель из условий:
Выбираем двигатель 4А112МВ8У3; Pэл .=3 кВт, nэл .= 710
Уточняем общее передаточное число и разбиваем его по ступеням.
Уточняем передаточное число ременной передачи:
Частота вращения валов привода. n1 = nэл. = 710
Проверка на допустимое отклонение частоты вращения барабана: Условие допустимого отклонения частоты вращения барабана соблюдено.
Угловые скорости на валах привода.
Мощности на валах.
Крутящие моменты.
Результаты расчетов. Таблица 1
Рисунок 1. Эскиз электродвигателя серии 4А.
Расчет ременной передачи
Мощность на ведущем шкива P1 = 2730 Вт. Частота вращения n1=710 об/мин. Передаточное число U=2,97.
2.1 Частоты вращения малого и большего шкивов
2.2 Расчетная передаваемая мощность
где Ср - коэффициент динамической нагрузки и режима работы, принимаем Ср =1,2
2.3 По номограммам, по расчетной передаваемой мощности и частоте вращения малого шкива принимаем сечение ремня Л.
2.4 Основные параметры малого шкива поликлинового ремня следующие:
- высота ремня Н -9,5 мм; - шаг зубьев р – 4,8 мм; - высота зуба h – 4,85 мм; - расчетный диаметр меньшего шкива dр1 - 80 мм.
2.5 Расчетный диаметр большего шкива
где e - коэффициент относительного скольжения, e =0,01
За оконечное значение принимаем ближайший стандартный диаметр, dp2=224 мм.
2.6 Фактическое передаточное отношение:
2.7 Минимальное межосевое расстояние
2.8 Максимальное межосевое расстояние
2.9 Межосевое расстояние Из условия amin< a <amax , принимаем a=350 мм.
2.10 Расчетная длина ремня
Полученное значение округляем до ближайшего стандартного значения, Lр=1250 мм.
2.11 Фактическое межосевое расстояние
2.12 Угол обхвата ремнем меньшего шкива
При этом должно выполняется условие a1> [a1], где[a1]=110°. Условие выполняется т. к . 158,37>110.
2.13 Нами выбран ремень 900-Л-10 38105.763-84.
2.14 Скорость ремня
2.15 По таблице определяем допускаемую приведенную мощность передаваемую одним клиновидным ремнем, Р0 =2,57 кВт.
2.16 Расчетное число клиновидных ремней необходимое для передачи мощности Рр
где
Принимаем ближайшее целое число клиновых ремней K=2..
2.17 Начальное натяжение ветви одного ремня F0 с закрепленными центрами шкивов
где mn – масса 1м ремня, mn= 0,18 кг.
2.18 Окружная сила, передаваемая комплектом ремней
2.19 Сила натяжения ветвей поликлинового ремня Ведущей ветви:
Ведомой ветви:
2.20 Сила давления ремней на вал
2.21 Напряжения в ремне от силы натяжения ведущей ветви
где S – площадь поперечного сечения ремня, S = 679,2мм.
2.22 Напряжение в реме от изгиба его на меньшем шкиве
где ЕИ – модуль продольной упругости для материала ремней, ЕИ=90Н/мм2.
2.23 Напряжение в ремне от центробежных сил
где – плотность материала ремня, =1100 кг/м3
2.24 Максимальное напряжение в ремне
Должно выполнятся условие max[ max], где [ max]=8 МПа. Т.к. 6,34<8 -условие на прочность выполняется.
2.25 Частота пробегов ремня
Должно соблюдаться условие <[], где []=10 с-1. Т.к. 1,872<10 - условие долговечности соблюдается.
Параметры клиноременной передачи, полученные в результате расчета, заносим в таблицу 2.
Таблица 2
Конструирование шкива.
Шкивы ременных передач при окружных скоростях до 30 м/с изготавливают литыми из чугуна Сч 15. Шкив состоит из обода, на который надевается ремень; ступицы, которой шкив устанавливается на вал; диска или спиц, соединяющих обод со спицами. Конструирование обода: Ширина обода шкива В согласно (ГОСТ 23831-79) принимается, мм: Принимаем ближайшее значение В = 125 мм из стандартного ряда (ГОСТ 7383-73). Обод шкива для приводных поликлиновых ремней нормальных сечений с размерами конструктивных элементов канавок показан на рисунке .3.1. Размеры профиля канавок шкивов должны соответствовать указанным на рис.3.1 и табл.1.16.[2]. Рисунок . Размеры профиля канавок приводных клиновых ремней нормальных сечений. Таблица . Размеры обода поликлиновых ремней, мм
Ширина обода шкива клиноременных передач определяется по формуле:
где К – число ремней в передаче, значения е и f приведены в таблице Наружный диаметр шкива поликлиноременной передачи вычисляют по формуле:
для выбранного dр =36°. Толщина обода для чугунных шкивов: 3.2. Конструирование диска: Толщина диска шкива С принимается : 3.3. Конструирование ступицы: Т.к. рассчитываемый нами ведущий шкив насажен на вал двигателя, то диаметр вала рассчитаем из условия прочности, увеличив его на 10%, учитывая ослабление шпоночным пазом. По таблице принимаем стандартный диаметр 22 мм. Длина ступицы: Диаметр ступицы для чугунных шкивов: Острые кромки на торцах ступицы и углах обода притупляют фасками, размеры которых зависят от диаметра ступицы и определяются по таблице. Для нашего расчетного диаметра ступицы размеры фаски f = 1,2 мм.
Расчет прямозубой цилиндрической передачи
3.1 В качестве материала выбираем сталь 35, термообработку - нормализация, твердость заготовки: шестерни (ведущее) Число циклов нагружения зубьев при стационарном (постоянном) нагружении механизма: для зубьев шестерни для зубьев колеса
Допустимое напряжение: для шестерни для колеса Здесь для шестерни
для колеса
для шестерни
для колеса
принимаем
принимаем
В расчетах используем меньшее значение Допустимое напряжение при расчете зубьев усталостную изгибную прочность: для шестерни
для колеса
Здесь для шестерни
для колеса
для шестерни
для колеса
Здесь
3.2 Межосевое расстояние
где
принимаем по стандартному ряду
3.3 Модуль зубьев
Примем стандартное значение модуля
3.4 Суммарное число зубьев и колес
где
Примем
3.5 Число зубьев шестерни
3.6 Число зубьев колеса
3.7 Фактическое передаточное число
3.8 Фактический угол наклона зубьев
3.9 Диаметр делительной окружности:
шестерни колеса
3.10 Диаметр окружности вершин зубьев:
шестерни колеса
3.11 Диаметр окружности впадин зубьев: шестерни колеса
3.12 Ширина зубчатых венцов: шестерни колеса
3.13 Окружная скорость зубчатых колес
Принимаем степень точности 9.
3.14 Силы в зацеплении: окружные
радиальные
осевые
3.15 Контактные напряжения (проверочный расчет)
где
3.14 Напряжение изгиба (проверочный расчет): для зубьев шестерни
для зубьев колес
где
Спроектированная передача удовлетворяет основным расчетам работоспособности.
Рисунок 3. Основные параметры и обозначения элементов зубчатой передачи Произведем подбор муфты
Муфты подбирают готовые по назначению и расчетному вращающему моменту Тр. Учитывая, что муфта соединяет вал редуктора с валом ленточного конвейера, выбираем компенсирующую кулачково-дисковую муфту. Расчетный вращающий момент:
где Кр – коэффициент режима работы: для постоянной нагрузки (ленточный конвейер) принимаем Кр=1,175. По табл. 2.6 [4] в соответствии с найденным крутящим моментом выбираем муфту 1 исполнения с параметрами: D=210 мм L=222 мм l=82 мм Условное обозначение выбранной муфты:
Муфта 1000-2-56-1-60-2-УЗ ГОСТ 20742-93.
Рисунок. Цепная муфта: 1 - полумуфта; 2 - уплотнение; 3 - кожух; 4 - роликовая цепь; 5 - пробка смазочного отверстия; 6 - установочный винт; 7 - соединительный болт Расчет валов.
Произведем предварительную компоновку редуктора для определения расстояния между опорами валов и между опорами и точками приложения сил. Рисунок . Компоновка одноступенчатого цилиндрического редуктора.
Вынесенные размеры:
где В1 -ширина шкива ременной передачи.
где b1=95 мм -ширина шкива ременной передачи передачи.
где В2=222 мм – ширина муфты.
Выполним приближенный расчет быстроходного вала одноступенчатого редуктора с цилиндрической косозубой передачей.
Исходные данные для расчета:
Ft1 = 2547,0Н; Fr1 =937,45Н; Fa1 = 382,92Н; Fn = 702,57Н; d1 = 91,39мм; материал вала – Сталь 45 ;
Для расчёта быстроходного вала составляем схему сил, действующих в передаче привода: Рисунок . Схема сил, действующих в передачах приводов с одноступенчатым цилиндрическим редуктором.
Рисуем схему вала с указанием сил, приложенных к нему:
Схема вала с указанием приложенных нагрузок
Приведем схему сил, действующих на вал в вертикальной и горизонтальной плоскостях, и эпюры, полученные в результате приближенного расчета вала:
Вертикальная плоскость. а). Определяем реакции опор:
Проверка:
б). Строим эпюру изгибающих моментов
Горизонтальная плоскость. в).Определяем реакции опор:
Проверка:
г). Строим эпюру изгибающих моментов действующих в горизонтальной плоскости:
Проверка:
д). Определяем суммарные реакции опор:
е). Строим эпюру суммарных изгибающих моментов:
ж). Строим эпюру крутящих моментов, действующих от точки 1 до точки 3:
з). Строим эпюру эквивалентных моментов:
Сконструируем быстроходный вал-шестерню на основе приближенного расчета вала:
Рисуем эскиз вала:
Рисунок. Эскиз быстроходного вала-шестерни.
Определяем диаметр выходного конца вала:
За основу берем расчетный диаметр, полученный ранее. Увеличиваем его на 10%, учитывая ослабление шпоночным пазом.
Принимаем стандартный диаметр 25 мм. По таблице принимаем предварительно lВ.В.=42 мм (2 исполнение). Окончательно длину lВ.В. принимаем после проверочного расчета шпоночного соединения.
Определение диаметра вала под подшипник:
Для определения диаметра вала под подшипник dп находим величину буртика t = 2,2 мм. Т.к. под подшипник диаметр вала должен быть кратным 5, то принимаем dр = 30 мм. Диаметр вала под подшипник справа от шестерни принимаем таким же. Данный диаметр принят предварительно, т.к. при проверке подшипника на долговечность может оказаться, что подшипник не удовлетворяет требованиям и требует увеличения.
Расчет тихоходного вала:
Рисуем эскиз тихоходного вала: Рисунок. Эскиз тихоходного вала.
Диаметр выходного конца вала определяем из условия прочности на кручение.
По таблице окончательно принимаем dВ.В. = 38 мм и lВ.В. = 58 мм .
Определяем диаметр вала под подшипник:
Т.к. под подшипник диаметр вала должен быть кратным 5, то принимаем dп = 45 мм. Определяем диаметр вала под зубчатое колесо: Определяем диаметр под уплотнительное устройство:
Подбор подшипников.
Определяем осевые и радиальные нагрузки на подшипник:
принимаем радиальную нагрузку на подшипник Fr = 2163,64 Н, а осевую-Fa = 382,92 Н.
Вычисляем отношение осевой нагрузки к радиальной: по расчетному отношению и таблице для вала диаметром dВ.В. =30 мм принимаем подшипник типа 0 (радиальный шариковый) легкой серии с внутренним диаметром 30 мм. Условное обозначение данного подшипника 206.
Из таблицы выписываем для выбранного подшипника статическую С0 и динамическую С грузоподъемности: С0 = 10200 Н С = 15300 Н
Вычисляем долговечность подшипника: С – динамическая грузоподъемность подшипника, Н. Р – эквивалентная нагрузка, Н. р- показатель степени, для шарикоподшипников р=3. n- частота вращения кольца подшипника, мин-1.
при Fa/C0=382,92/10200=0,038 по табл. 2.6.[5] находим е = 0,26.
б) Определяем коэффициенты радиальной и осевой нагрузок:
Подбор подшипников будем проводить по наиболее нагруженной опоре.
По табл. 2.6.[5] X = 1; Y = 0
в) Определяем эквивалентную нагрузку по формуле (2.3[5]) при Y>0:
г) Определяем долговечность подшипника:
Т.к. долговечность выбранного подшипника легкой серии оказалась больше рекомендуемой (для зубчатых редукторов Lh =10000…30000 ч), то выбранный нами подшипник удовлетворяет требованиям по долговечности.
|