0089 / 1 / 3 вариант / Марк Торопчин / пересохранил / РПЗ
.pdf
2.КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА
2.1.Исходные данные
2.1.1.Окружное усилие цепи: F3 = 7 кН;
2.1.2.Скорость цепи: Vл = 0.6 м/сек;
2.1.3.Шаг цепи конвейера: tk = 80 мм;
2.1.4.Число зубьев зведочки: Zk = 7 ;
2.1.5.Режим нагружения: Iн = 2 ;
2.1.6.Расчетный ресурс: ts = 7000 часов;
2.1.7.Производство: P = 300 штук/год;
2.1.8.На рис.1 приведена кинематическая схема привода в соответствии с заданием
Рис.1 Кинематическая схема привода
2.2. Определение мощностей, передаваемых валами. 2.2.1. Определение мощности, передаваемым валом4.
P3 = F3 Vл = 7 0.6 = 4.2 кВт
2.2.2. Значения ηi для каждой передачи принимаем по рекомендациям a) η1 = 0.97 - КПД зубчатой передачи в закрытом корпусе;
б) η2 = 0.94 - КПД цепной передачи; в) ηм = 0.98 - КПД муфты;
г) ηпод = 0.99 - КПД одной пары подшипников.
2.2.3Общий КПД привода:
η= η1 η2 ηпод3 ηм = 0.97 0.94 0.993 0.98 = 0.87
с. 5 [2] с. 7 [2]
с. 5 [2]
тогда: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вал 3: P3 |
= 4.2 кВт; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Вал 2: P2 |
= |
|
P3 |
|
|
= |
|
4.2 |
|
= 4.51 |
кВт; |
|
|||
|
ηпод η2 |
0.99 |
0.94 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Вал 1: P1 |
= |
|
P2 |
|
|
|
|
= |
|
|
4.51 |
|
= 4.84 |
кВт; |
|
η1 ηм |
ηпод2 |
0.97 0.98 0.992 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
2.2.4 Определение частоты вращениявала 3: Определение делительного диаметра тяговой звездочки:
Dз = |
|
|
tk |
= |
|
|
80 |
|
= 184.4 |
мм |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
sin |
π |
|
sin π |
|||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
Zk |
|
|
|
7 |
|
|
||||||
Определение частоты вращениявала 3: |
||||||||||||||
n3 |
= |
|
6 104 Vл |
= |
6 104 0.6 |
= 62.1 об/мин; |
||||||||
|
|
π |
Dз |
|
π 184.4 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
2.2.5. Передаточные числа ступеней привода представим в виде
Uобщ = U1_2 U2_3 где
U1_2 = 5.07 - передаточное число зубчатой передачи ;
U2_3 = 2.3 - передаточное число цепной передачи ;
Uобщ = U1_2 U2_3 = 5.07 2.3 = 11.66
2.2.6 Требуемая частота вращения вала электродвигателя: nтр = n3 Uобщ = 62.1 11.7 = 724.7 об/мин;
2.3. Выбор электродвигателя.
2.3.2. Характеристика принятого двигателя.
По таблице 24.9 с 459 [2] по требуемой мощности выбираем трехфазный асинхронный электродвигатель АИР132М8 (IM 1081) единой серии АИР с короткозамкнутым ротором, с мощностью Pэдв = 5.5 кВт Kп_н = 2.2 синхронной частотой вращения nсин := 750
об/мин и скольжением s = 5.1 %,закрытый, обдуваемый. Размеры и конструкция представлены в табл 2 и рис 2. соответственно.
2.3.2.1. Скорость вала двигателя |
5 |
|
|
|
|
|
||||||||||
n1 = nсин − nсин |
|
s |
|
= 750 − 750 |
|
= 712 |
об/мин; |
|
||||||||
100 |
|
|
100 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2.4. Фактическоезначение частоты вращения вала 4. |
|
|||||||||||||||
Uобщ_ф |
= |
n1 |
= |
711.8 |
= 11.5 |
об/мин; |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
n3 |
62.1 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Отклонение составит |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
U = |
Uобщ − Uобщ_ф |
100 = |
11.66 − 11.45 |
100 = 1.82 |
% находится в пределах |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
11.45 |
|
|||||||
|
Uобщ_ф |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
допустимых значений (-5%< |
U <5%) |
|
|
|
|
|||||||||||
2.5. Расчет частот вращений валов |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
2.5.1. Используем зависимость |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ni = ni/U i-1+i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Вал 1: |
n1 = 712 |
|
об/мин; |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
с. 5 [2]
с. 6 [2]
с. 5 [2]
с. 5 [2]
с. 5 [2]
с. 8 [2]
Вал 2: |
n2 |
= |
|
n1 |
|
= |
712 |
= 140 |
об/мин; |
||
U1_2 |
5 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
Вал 3: |
n3 |
= |
|
n2 |
|
= |
140 |
= 61 |
об/мин; |
||
|
U2_3 |
2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
2.5.2Расчет угловых скоростей валов
ωi = π·ni/30
Вал 1: |
ω1 |
= |
|
π n1 |
= |
|
|
π 712 |
|
= |
|
75 |
|
-1 |
; |
|
|
|
|
|
|||||||
30 |
|
30 |
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Вал 2: |
ω2 |
= |
|
π n2 |
= |
|
|
π 140.4 |
= |
14.7 |
|
-1 |
; |
|
|
|
|||||||||||
30 |
|
|
|
c |
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
ω3 |
= |
|
π n3 |
= |
|
|
π 61 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Вал 3: |
30 |
|
|
c |
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
2.6. Расчет крутящих моментов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Ti = Pi/ηiUi_i-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Вал 3: |
T3 = |
|
|
F3 103 Dз 10− 3 |
|
= |
|
7 103 184.38 10− 3 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
2 |
ηпод |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 0.99 |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Вал 2: |
T2 = |
|
|
|
T3 |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
651.85 |
|
|
= |
304.55 |
|||||
|
|
ηпод η2 |
|
|
|
0.99 |
0.94 |
2.3 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
U2_3 |
|
|
|||||||||||||||||||
Вал 1: |
T1 = |
|
|
|
T2 |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
304.55 |
|
|
= |
62.55 |
|||||
η1 U1_2 |
|
|
0.97 |
|
5.07 |
0.99 |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
ηпод |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
= 651.85 Hм;
Hм;
Hм;
с. 8 [2]
с. 10 [2]
2.6.2. Расчет сведен в таблицу 1
Таблица 1
Рис.2 Электродвигатель АИР 132М8/712
Таблица 2
2.7. Выводы
2.7.1. Расчеты Pi, Ti, ni, являются предварительными и могут бытьизменены и уточнены при
дальнейших расчетах привода.
2.7.2. Данные таблицы 1 являются исходными данными для дальнейших расчетов.
3Придворительный расчет и конструирование валов.
3.1Вал 1 - ведущий вал цилиндрической зубчатой передачи, конструкция шестерни - неразборный выполнен ввиде вал-шестерня Диаметр:
dв1 |
= 8 3 |
T1 = 8 3 |
|
= 31.8 мм |
с. 45 [2] |
|||
62.6 |
||||||||
Примем dв1 |
= 35 мм (принимая из ряда стандарных диаметров ГОСТ 6639-69 и для |
|
||||||
удобства соединения с валом электродвигателя) |
с. 45 [2] |
|||||||
dв2 ≥ dв1 + 2 tцилгде |
tцил = 3.5 ммвысота заплечника |
|||||||
dв2 |
= |
dв1 + 2 tцил |
= |
|
35 + 2 3.5 = 42 мм |
|
||
примем dв2 |
= 40 мм (с учетом сдантарта диаметров манжет ГОСТ8752-79) |
|
||||||
dв3 |
≥ dв1 + 3 r где |
r |
= 2.5 мм координата фаски подшипника. |
с. 45 [2] |
||||
dв3 |
= |
dв1 + 3 r = |
35 + 3 2.5 = 42.5 мм |
|||||
примем dв3 |
= 42 мм (принимая из ряда стандарных диаметров ГОСТ 6639-69) |
|
||||||
dв4 = dв3 = 42 мм |
|
|
|
|
|
|||
dв5 = dв1 = 35 мм
Предворительная компановка вала 1 представлена на рис 3.
|
|
|
Рис 3. Предворительная компановка вала 1 |
|
||||
3.2 Вал 2 - ведомый вал зубчатой передачи. |
|
|||||||
Конструкция вала - выполнен отдельно от зубчатого колеса. |
|
|||||||
Диаметр: |
|
|
|
|
|
|
|
|
dв6 |
= 7 3 |
T2 = 7 3 |
|
= 47.1 мм |
|
|||
304.6 |
|
|||||||
Примем dв6 |
= 45 мм (принимая из ряда стандарных диаметров ГОСТ 6639-69) |
с. 45 [2] |
||||||
dв7 ≥ dв6 + 2 tцилгде |
tцил = 4 ммвысота заплечника |
|
||||||
dв7 |
= |
dв6 + 2 tцил |
= |
|
45 + 2 4 = 53 мм |
|
||
примем dв7 |
= 50 мм (принимая из ряда стандарных диаметров ГОСТ 6639-69 и с учетом |
с. 45 [2] |
||||||
сдантарта диаметров внутренней обоймы подшипников ГОСТ 8338-75 ) |
|
|||||||
dв8 |
≥ dв7 + 3 f где |
f |
= 1.6 ммразмер фаски колеса |
|
||||
dв8 |
= |
dв7 + 3 f = |
50 + 3 1.6 = 54.8 мм |
с. 45 [2] |
||||
примем dв8 = 55 мм (принимая из ряда стандарных диаметров ГОСТ 6639-69) |
с. 45 [2] |
dв9 = 64 мм
dв10 = dв7 = 50 мм
Предворительная компановка вала 2 представлена на рис 4.
Рис 4. Предворительная компановка вала 2
4. Предварительный выбор подшипников и торцевых крышек.
Согласно с.50-51 [2] выбираем подшипники, с. 464, табл. 24.15 [2]: 4.1 Выбор подшипников под вал 1
Так как на валу присутствует осевая нагрузка примем шариковый радиально-упорный однорядный подшипник подшипник 207 ГОСТ 8338-75 рис 6.
Рис 6. Подшипник 207 ГОСТ 8338-75. посадочный диаметр внутренней обоймы dв1 = 35 мм посадочный диаметр наружней обоймы dв4Н = 72 мм ширина 17 мм статическая грузоподъемность С01 = 14 кН
динамическая грузоподъемность С1 = 18 кН
4.2 Выбор подшипников под вал 2
Так как на валу присутствует осевая нагрузка примем шариковый радиальный однорядный подшипник 110 А ГОСТ 8338-75 рис 7.
посадочный диаметр внутренней обоймы dв7 = 50 мм посадочный диаметр наружней обоймы dв5Н = 80 мм
ширина 16 мм статическая грузоподъемность С03 = 13.2 кН
динамическая грузоподъемность С2 = 21.6 кН
Рис 8. Подшипник 110 ГОСТ 8338-75.
Рис.8 Крышка |
Рис.9 Манжета |
5.Выбор и расчет муфт.
Для передачи момента с вала электродвигателя на входной вал редуктора использую муфту упругую с резиновой звездочкой 125.00-35-2-ГОСТ Р 50894-96, таблица 3, с.288[3].
Рис.10. Муфта 125.00-35-2-ГОСТ Р 50894-96.
Таблица 3.
6. растояние между деталями передачи.
Чтобы поверхности вращающихсяколес не задевали за внутренние поверхности стенок корпуса, между ними оставляют зазор(рис 10) с.48[2]
|
|
x = 3 |
|
+ 3 |
|
|
где |
|
|
|
||||||
|
|
L |
|
|
|
|
|
|||||||||
L := |
|
da1 |
+ |
da2 |
= |
44.84 |
+ |
211.12 |
= 128 |
мм где |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
2 |
|
2 |
|
2 |
|
2 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
da1 |
= 44.8 |
|
|
мм - диаметр вершин шестерни |
||||||||||||
da2 |
= 211.1 мм - диаметр вершин колеса |
|
||||||||||||||
x = 3
L + 3 = 3
127.98 + 3 = 8 примем x = 10
Растояние между торцовыми поверхностями колес двухступенчатого редуктора: b = 0.4 x = 0.4 10 = 4 мм
LП1 lП1
aW
x2
d1 |
d2 |
|
d3 |
|
d4 |
|
|
lоп |
|
|
|
|
da2 |
|
|
x1 |
|
lM |
|
|
|
|
|
|
|
x4 |
x5 |
|
d5 |
|
d6 |
d7 |
d8 |
|
|
|
x3 |
lП2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
LП2 |
|
Рис 10. Компановка редуктора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
7. Выбор материалов для зубчатых колес.
Для шестерни выбираю Сталь 40X (HRC=49, приложение№1), для колеса Сталь 45(HRC=28.5 , приложение№1), 170 табл. 8.7 [1].
7.1 Расчет допускаемых напряжений.
Расчет был выполнен с помощью ЭВМ (см. приложение №1)
8. Расчет межосевых расстояний. Определение размеров зубчатых колес.
Расчет был выполнен с помощью ЭВМ (см. приложение №1)
9.Выбор способов смазывания и смазочных материалов.
Применяю картерное смазывание, т. к. окружная скорость |
|
|||||
V = |
π n2 d2 10− 3 |
= |
π 140.4 208.1 10− 3 |
= 3.1 |
м/сек |
|
30 |
||||||
|
|
30 |
|
|
||
где n2 частота вращения тихоходного вала, d2 = 208.1 мм делительный диаметр колеса.
Выбираю масло марки И-Г-А-32 с.198 табл. 11.1 и 11.2 [2]. Погружаем в масло колеса обеих степеней передачи(рис.11). Допустимый уровень погружения колеса в масляную ванну:
m = 1.5 мм - модуль зацепления
hm = 0.5 (4 m + 0.25 d2) = 0.5 (4 1.5 + 0.25 208.091) = 29 мм примем hm = 22 мм
Рис.13 Уровень масла.
10.Расчет подшипников.
10.1 Расчет подшипников на быстроходном валу:
10.1.1 Исходные данные l1 = 42 мм
l2 |
= 42 мм |
|
|
|
|
|
|
|
||
l3 |
= 53 мм |
|
|
|
|
|
|
|
||
d2 |
= 20.98 мм |
|
|
|
|
|
|
|
||
Ft1 |
= 2818 Н |
|
|
|
|
|
|
|
||
Fa1 |
= 755 Н |
|
|
|
|
|
|
|
||
Fr1 |
= 1113 Н |
|
|
|
|
|
|
|
||
10.1.2. Радиальные реакции опор от сил в зацеплении в плоскости YOZ |
||||||||||
ΣM1 = 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Fa1 |
d2 |
0.5 − Fr1 l1 + Ry2 (l1 + l2) |
= 0 |
|
|
|
||||
Ry2 |
= |
(Fr1 l1 − Fa1 d2 0.5) |
= |
1113 42 − 755 21 0.5 |
= 462.2 |
H |
||||
(l1 |
+ l2) |
|
42 |
+ 42 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
ΣM2 = 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Fa1 |
d2 |
0.5 + Fr1 l2 − Ry1 (l1 + l2) |
= 0 |
|
|
|
||||
Ry1 |
= |
(Fr1 l2 + Fa1 d2 0.5) |
= |
1113 42 + 755 21 0.5 |
= 650.8 |
H |
||||
(l1 |
+ l2) |
|
42 |
+ 42 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
Проверка: ΣY = 0 |
|
|
|
|
|
|
||||
Ry2 + Ry1 − Fr1 |
= 462.2 + 650.8 − 1113 = 0 |
||||
10.1.3. Радиальные реакции опор от сил в зацеплении в плоскости XOZ |
|||||
ΣM1 = 0 |
|
|
|
||
−Rx2 (l1 + l2) + Ft1 l1 = 0 |
|
||||
Rx2 = |
Ft1 l1 |
= |
2818 42 |
= 1409 H |
|
(l1 + l2) |
|
42 + 42 |
|||