Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

УЗЕЛ РЕДУКТОРА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
24.01.2021
Размер:
897.19 Кб
Скачать

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Оглавление

Техническое задание

Введение

1. ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ОСНОВНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ПРИВОДА

1.1Определение КПД привода и выбор электродвигателя

1.2Определение общего передаточного отношения привода и разбивка его по ступеням

1.3Определение частот вращения, мощности и крутящих моментов на валах

1.4Проектировочный расчёт валов, выбор подшипников и определение межосевых расстояний с учётом габаритов подшипников

1.4.1Выбор муфты

1.4.2Проектировочный расчёт валов

1.4.3Предварительный выбор подшипников качения

1.4.4Определение межосевых расстояний с учётом габаритов подшипников

1.5 Геометрический расчёт параметров зубчатых колёс

Литература

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Выполнить анализ параметров электромеханического привода и разработать эскизный проект с целью

минимизации габаритов редуктора в результате

рационального выбора материалов зубчатых колёс и других деталей.

Привод состоит из

-электродвигателя,

-клиноременной передачи,

-двухступенчатого цилиндрического редуктора по развёрнутой схеме

(или по соосной схеме) с раздвоением мощности (или без раздвоения мощности) на входном (или на выходном валу),

- зубчатой муфты на выходном валу редуктора.

Характер производства крупносерийный.

Привод реверсивный.

1.Номинальный крутящий момент на валу исполнительного механизма (ИМ) Тим =1500 Н м;

2.Частота вращения выходного вала редуктора nим =80 об/мин;

3.Синхронная частота вращения вала электродвигателя nс =3000

об/мин;

4.Расчётный ресурс L=8000 час.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

ВВЕДЕНИЕ

Цель анализа работоспособности механизма в данной работе – разработка проекта узла привода редуктора минимально возможных габаритов, находящегося в составе электромеханического привода.

Средство достижения этой цели – рациональное применение объёмного

и поверхностного упрочнения зубьев зубчатых передач.

Способ расчётная оценка работоспособности деталей зубчатых зацеплений и других деталей редуктора с учётом ограничений, обусловленных их взаимодействием с другими деталями и узлами редуктора и привода в целом.

В работе представлены результаты оценки диаметров выходного вала редуктора с учётом установки на нём зубчатой муфты. Конструктивно определены внутренние диаметры подшипников, выполнен предварительный выбор типа и номера подшипников всех валов, определены межосевые расстояния и геометрический расчёт параметров зубчатых передач.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

1. ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ОСНОВНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ

ПРИВОДА

электромеханический привод редуктор габариты

Результат данного этапа работы – выбор электродвигателя; значения передаточных чисел, крутящих моментов, частоты вращения валов; значения допускаемых контактных напряжений зубчатых колёс и межосевых расстояний (рис.1).

1.1 Определение КПД привода и выбор электродвигателя

 

Вал

 

Зубчатое

Шестерн

выходного

 

входного

 

Вал

 

 

Вал

Ти , и

ЭД

Рис.1. Схема электромеханического привода

Мощность, которая должна быть передана исполнительному механизму,

вычисляется по формуле

РИМ = ТИМ ИМ, (1.1)

где ωим – угловая скорость, рад/с.

Угловая скорость вычисляется по формуле

ωим=π·nим/30 (1.2)

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

ωим=3,14·80/30=8,37 рад/с

Подставляя полученную величину в формулу (1.1) получим

Pим=1500·8,37 =12560 Вт

Мощность электродвигателя можно вычислить по формуле

Pэл= Pимпр, (1.3)

где Pэл – мощность электродвигателя, Вт; ηпр – коэффициент полезного действия привода.

ηпр= (ηрп·ηп·ηзп)(ηзп ·ηп)(ηп·ηм), (1.4)

где ηрп – КПД ременной передачи; ηп - КПД подшипников качения вала; ηзп – КПД зубчатой передачи быстроходного и тихоходного валов соответственно; ηм – КПД муфты.

Выбираем ηрп=0,95;

ηп=0,99; ηзп=0,99; ηм=0,99.

Подставив выбранные значения КПД в формулу (1.4), получаем

ηпр=0,95∙0,99∙0,99∙0,99∙0,99∙0,99∙0,99=0,894

Воспользовавшись формулой (1.3), находим мощность электродвигателя

Pэд=12560/0,894=14049 Вт

Выбираем асинхронный трехфазный электродвигатель переменного тока так, что бы номинальная мощность была больше, чем мощность электродвигателя с синхронной частотой nc=3000 об/мин.

Технические характеристики двигателя

По справочнику:

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Выбран электродвигатель марки 4А160S2;

паспортная мощность РЭД = 15,0 кВт ;

синхронная частота nс = 3000 об/мин;

частота двигателя nдв= 2940 об/мин;

отношение пускового момента к номинальному моменту ТП / ТН =1,4;

диаметр присоединительного участка вала ЭД dЭД =42 мм,

длина присоединительного участка вала ЭД lЭД =110 мм.

1.2 Определение общего передаточного отношения привода и

разбивка его по ступеням

Общее передаточное отношение привода вычисляется по формуле

iпр=nдв/nим, (1.5)

где nдв – асинхронная частота вращения двигателя, об/мин; iпр – общее передаточное отношение привода.

Подставив численные значения, получим iпр=2940/80=36,25

Для нахождения передаточного отношения редуктора назначим iрп =2

и воспользуемся формулой

iпр= iрп·iрд, (1.6)

где iрд – передаточное отношение редуктора.

Преобразуя (1.6), получим

iрд= iпр/iрп =36,25/2=18,12 (1.7)

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Передаточное отношение редуктора так же можно выразить через формулу

iрд=uб·uт, (1.8)

где uб и uт – передаточные отношения быстроходного и тихоходного валов соответственно.

Значение передаточного отношения тихоходного вала вычисляем по формуле

uт=

i

рд

 

18,12

 

3,7

4

(1.9)

 

 

 

 

 

1,3

1,3

 

 

 

 

 

 

Преобразуя формулу (1.8) и подставляя полученные ранее численные значения, получаем

uб= iрд/ uт=18,12/4=4,53 (1.10)

Стандартизуем рассчитанные передаточные отношения: uб=5, uт=4.

Уточняем передаточное отношение ременной передачи по формуле iрп= iпр / (uб·uт)=36,25/(4*5)=1,81

1.3 Определение частот вращения, мощности и крутящих моментов

на валах

Угловая скорость

входного вала редуктора ВВх= им uт uб = 8,37* 20 = 167,4 1/с;

промежуточного вала ПР= им uт = 8,37*4 =33,48 1/с;

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Мощность Рi, передаваемую каждым валом, зубчатыми колёсами и шестернями определяем согласно принятым значениям частных КПД,

входящих в соотношение (1.4):

Рi = Рим/ i ,

где i – КПД, учитывающий потери при передаче мощности от данного вала (зубчатого колеса или шестерни) к выходному валу.

Крутящие моменты Т i определяются по значению передаваемой мощности Рi и угловой скорости данного вала i :

Т i = Рi / i .

С помощью следующих формул найдем численные значения частот вращения первого и второго валов

n1= nдв/ iрп=2940/1,81=1624 об/мин (1.11) n2= n1/ uб=1624/5=325 об/мин (1.12)

Для вычисления мощностей первого и второго валов воспользуемся формулами

P1=Pэл·ηрп=14037·0,95=13335 Вт (1.13)

P2=P1·ηпк·ηзпб =13335·0,99·0,99=13070 Вт (1.14)

Вычислим крутящие моменты валов по формуле

Ti= Pii, (1.15) ωi=π·ni/30 (1.16)

где i=1; 2; эл.

Преобразуя формулы (1.15) и (1.16), получим

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Ti= Pi·30/(π·ni) (1.17)

Tэл= Pэл·30/(π·nэл)=14037·30/(3,14·2940)=45,57 Н·м

T1= P1·30/(π·n1)= 13335·30/(3,14·1600)=79,65 Н·м

T2= P2·30/(π·n2)= 13070·30/(3,14·320)=390,38 Н·м

Таблица 1

Энерго-кинематические параметры элементов привода

 

Мощность,

Частота

Угловая

Момент,

Передаточное

 

Вт

вращения,

скорость,

Нм

число

 

 

об/мин

рад/с

 

 

 

 

 

 

 

 

Исполнительный

 

 

 

 

 

механизм

12555

80

8,37

1500

 

 

 

 

 

 

 

Муфта выходного вала

 

 

 

 

 

 

12681

80

8,37

1515

 

 

 

 

 

 

 

Зубчатое колесо

 

 

 

 

 

выходного вала

12809

80

8,37

1530

uт=4

 

 

 

 

 

 

Шестерня

 

 

 

 

 

промежуточного вала

12939

320

33,48

386

 

 

 

 

 

 

 

Зубчатое колесо

 

 

 

 

 

промежуточного вала

13070

320

33,48

390,38

uб=5

 

 

 

 

 

 

Шестерня входного

 

 

 

 

 

вала

13202

1600

167,4

78,86

 

 

 

 

 

 

 

Входной вал редуктора

 

 

 

 

 

 

13335

1600

167,4

79,65

iрп=1,84

 

 

 

 

 

 

Вал электродвигателя

 

 

 

 

 

 

14037

2940

308

45,57

 

 

 

 

 

 

 

Пример расчёта параметров условий работы шестерни промежуточного вала

1.Угловая скорость ПР= 33,48 /с;

2.Значение I = зп пкм = 0,99∙0,99∙0,99= 0.97 ;

где I – КПД, учитывающий потери при передаче мощности от данного вала (зубчатого колеса или шестерни) к выходному валу.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

3.Мощность Р Ш-ПР, передаваемая шестерней промежуточного вала

РШ-ПР = Р ИМ/ I = 12555/0.97 = 12939 Вт;

4.Момент ТШ-ПР, передаваемый шестерней промежуточного вала

ТШ-ПР = Р Ш-ПР/ ПР= 12939/33,48 = 386 Нм.

1.4 Проектировочный расчёт валов, выбор подшипников и определение межосевых расстояний с учётом габаритов подшипников

1.4.1 Выбор муфты

Наибольший расчётный момент на выходном валу не должен превышать допускаемого для данного номера муфты момента М кр

k TИМ М кр, (1.18)

где k - коэффициент перегрузки привода; для транспортёров, компрессоров и воздуходувок, центробежных насосов k = 1,25 ... 2. Принимаем

к=2. Как правило, k < ТП/ ТН. В данном случае М кр 2∙1500=3000 Нм.

Выбираем ближайшее к данному значение М кр (муфта №3) М кр=3090 Нм.

Для этого значения также: nmax=4000об/мин; dM=60мм; lM=85мм; DM=90мм.

Значение диаметра выходного вала редуктора dВ можно принять, исходя из следующего. Прочностной расчёт вала выполняется с учётом напряжений от изгиба и кручения, которые зависят от значения диаметра в третьей степени. Если при выборе муфты значение k TИМ практически равно Мкр, то принимаем dВ = dМ, где dМ – наибольший присоединительный диаметр данного номера муфты.

Но так как у нас k TИМ М кр, то предварительно значение диаметра dВ

определяем по формуле