Методические указания к выполнению самостоятельной работы по дисциплине «Техническая механика» (раздел «Детали машин»). Часть 1. Елизаров В.М., Извеков И.И

требуемой (расчетной) мощности двигателя Рдв тр и его номинальной частоты вращения nдв ном при установившемся режиме.

3.1. Определить мощность на ведущем валу редуктора по формуле

Р1 = Рдв тр * ηоп * ηпк (кВт).

3.2. Определить мощность на ведомом валу редуктора по

где Рдв тр берется в кВт.

3.9. Определить значение вращающего момента на ведущем валу редуктора по формуле

Т1 = Тдв*uоп ф * ηоп * ηпк (Нм).

11

3.10. Определить значение вращающего момента на ведомом валу редуктора по формуле

Т2 = Т1*uзп * ηзп * ηпк (Нм).

3.11. Определить значение вращающего момента на валу рабочей машины по формуле

Трм = Т2 * ηм * ηпс (Нм).

Пример выполнения задачи № 1

Выбор электродвигателя, силовой и кинематический расчеты привода общего назначения

Цель: формирование практических навыков в выборе двигателя для привода общего назначения, выполнение силового и кинематического расчетов привода.

Техническое задание № 1. Привод к роликовому конвейеру.

1-груз; 2-приводная цепь; 3- ролик; 4- конический редуктор; 5-ограждение; 6- клиноременная передача; 7- двигатель;

8- цепная муфта

Исходные данные: окружная сила на ролике F=5 кН; скорость перемещения груза V= 0,95 м/с; диаметр ролика D= 140 мм; допускаемое отклонение скорости груза δ = 5% .

12

1. Определение мощности и частоты вращения электродвигателя

1.1.Определяем требуемую мощность рабочей машины по формуле

Ррм = F*V = 5*0,95 = 4,75 кВт.

1.2.Определяем общий коэффициент полезного действия (КПД) привода по формуле

ηобщ = ηоп * ηзп * η2пк * ηм * ηпс =

= 0,96*0,96*0,9952*0,98*0,98 = 0,880,

где ηоп = 0,96 - кпд клиноременной передачи; ηзп = 0,96 - кпд закрытой конической передачи;

ηпк = 0,995 - кпд пары подшипников качения; ηм =0,98 - кпд муфты; ηпс = 0,98 - кпд пары подшипников скольжения.

Данные берем из таблицы 1.1.

1.3. Определяем требуемую мощность двигателя по формуле

1.4. Выбираем номинальную мощность двигателя Рдв ном и тип двигателя по табл. 1.2. Выбираем четыре варианта типов двигателя необходимой номинальной мощности, с синхронной частотой вращения и частотой вращения при номинальном режиме. Результаты сводим в таблицу:

13

2.Определение передаточного числа привода

иего ступеней

2.1.Определяем частоту вращения приводного вала рабочей машины nрм по формуле

2.2. Определяем общее передаточное число привода для всех 4-х вариантов выбранных типов двигателей по формуле

uобщ i = , где i - номер варианта по данным составленной таблицы:

2.3. Определяем передаточные числа ступеней привода,

чтобы uобщ = uоп * uзп , где uобщ , uоп , uзп - соответственно передаточные числа: общее привода, открытой передачи

(ременной) и закрытой передачи ( редуктора ).

2.4.Принимаем значение передаточного числа редуктора (закрытой конической передачи) из ряда стандартных чисел, рекомендуемых СТ СЭВ 221-75, табл. 2.1 (одно значение для всех 4-х рассматриваемых вариантов двигателей) - uзп = 3,15.

2.5.Определяем значения передаточного числа открытой

Полученные значения передаточных чисел uобщ , uзп, uоп (всех 4-х вариантов) представим в виде таблицы:

2.6. Проанализировав полученные значения передаточных чисел, из рассмотренных 4-х вариантов выбираем вариант 3, для

которого uобщ = 7,11, uоп = 2,26, uзп = 3,15, nдвном = 965 об/мин

(для ременной передачи рекомендовано принимать uоп = 2…4). 2.7. Определяем максимально допустимое отклонение

частоты вращения приводного вала рабочей машины

2.8. Определяем допускаемую частоту вращения приводного вала рабочей машины

[nрм] = nрм Δnрм = 135,71 + 6,79 = 142,5 (об/мин).

2.9. Определяем фактическое общее передаточное число привода

2.10. Определяем фактическое передаточное число

2.11.По результатам расчета выбран двигатель

4АМ132S6УЗ, его номинальная мощность Рдвном = 5,5кВт; номинальная частота вращения nдвном = 965 об/мин; передаточные

числа: привода - uобщ ф = 6,77, открытой передачи - uоп ф = 2,15, закрытой передачи - uзп = 3,15.

3. Определение силовых и кинематических параметров привода

3.1.Определяем мощность на ведущем валу редуктора Р1 = Рдв тр * ηоп * ηпк = 5,4*0,96*0,995 = 5,16 (кВт).

3.2.Определяем мощность на ведомом валу редуктора Р2 = Р1 * ηзп * ηпк = 5,16*0,96*0,995 = 4,93 (кВт).

3.3.Определяем мощность на валу рабочей машины Ррм = Р2 * ηм * ηпс = 4,93*0,97*0,98 = 4,69 (кВт).

3.4.Определяем номинальную угловую скорость вала

двигателя

3.5. Определяем частоту вращения и угловую скорость ведущего вала редуктора

3.6. Определяем частоту вращения и угловую скорость ведомого вала редуктора

3.7. Частота вращения и угловая скорость вала рабочей машины

nрм = n2 = 142,49 (об/мин), ωрм = ω2 = 14,91(рад/с).

3.8. Определяем значение вращающего момента на валу двигателя

Тдв = .

3.9. Определяем значение вращающего момента на ведущем валу редуктора

Т1 = Тдв *uоп ф *ηоп *ηпк = 53,47*2,15*0,96*0,995 = 109,8 (Нм).

3.10. Определяем значение вращающего момента на ведомом валу редуктора

Т2 = Т1 *uзп * ηзп * ηпк = 109,8* 3,15* 0,96*0,995 = 330,38 (Нм).

3.11. Определяем значение вращающего момента на валу рабочей машины

Трм = Т2 * ηм * ηпс = 330,38*0,98*0,98 = 317,30 (Нм).

17

Задача № 2

Расчет клиноременной и поликлиноременной передач

Цель: формирование практических навыков в проектном и проверочном расчетах открытых ременных передач.

Краткие теоретические сведения

Ременные передачи относятся к категории быстроходных передач, поэтому в проектируемых приводах они используются на первой ступени. Исходными данными для расчета ременных передач являются номинальная мощность Рдв ном и номинальная частота вращения вала двигателя nдв ном (см. задачу №1), или условия долговечности ремня.

В зависимости от варианта технического задания, в задаче конструируются ременные передачи открытого типа (оси валов параллельны, вращение шкивов в одном направлении) с прорезиненными ремнями клинового и поликлинового сечений ( первое сечение – трапециевидное, второе – пилообразное ).

Клиновые ремни, из-за их расклинивающего действия на шкив прижимаются рабочими поверхностями к ручью шкива примерно в 3 раза больше, чем плоский ремень при том же натяжении. Этим обусловливается их повышенная несущая способность, малые габариты и углы обхвата по сравнению с плоскими ремнями. В настоящее время такие ремни имеют преимущественное применение в машиностроении.

Расчет ременных передач проводится в два этапа: первый - проектный расчет с целью определения геометрических параметров передачи; второй – проверочный расчет ремней на прочность.

18

2.Проектный расчет

2.1.Выбрать сечение ремня. Тип проектируемой ременной передачи предусмотрен техническим заданием (см. задачу №1). Выбор сечения ремня произвести по графикам (см. рис. 2.1 – для клинового ремня, рис. 2.2 - для поликлинового ремня) в зависимости от мощности, передаваемой ведущим шкивом, расположенным на валу двигателя, Р1 = Рдв ном, кВт и его частоты

вращения n1 = nдв ном, об/ мин.

Рис. 2.1. График для выбора сечения клинового ремня нормального сечения

19

Рис. 2.2. График для выбора сечения поликлинового ремня

Значения Рдвном и nдвном взять из задачи № 1 (для окончательно выбранного двигателя).

2.2. Определить минимально допустимый диаметр ведущего шкива d в зависимости от вращающего момента на валу

двигателя Тдв, Нм, и выбранного сечения ремня по таблице 2.1. Таблица 2.1

20