1.ВВЕДЕНИЕ
В основу методики работы над проектом вчетырех стадиях проектирования (техническом задании,эскизном,техническом проектах и рабочей документации) положено его деление на ряд последовательно решаемых задач.Это систематизирует работу над проектом; создается необходимаяритмичность его выполнения,которая обеспечивает своевременность как сдачи отдельных задач,так и защиты проекта.
Проектирование это разработка общей конструкции изделия. Конструирование это дальнейшая детальнаяразработка всех вопросов,решение
которых необходимо для воплощения принципиальной схемы вреальную конструкцию.
Проект это документация,получаемая врезультате проектированияи конструирования.
Правила проектирования и оформленияконструкторской документации стандартизированы.ГОСТ2.103-68устанавливает стадии разработки конструкторской документации на изделиявсех отраслей промышленности и этапы выполнения работ: техническое задание,техническое предложение (при курсовом проектировании не разрабатывается),эскизный проект,технический проект,рабочая документация.
Техническое задание на проект содержит общие сведенияо назначении и разработке создаваемой конструкции,предъявляемые к ней эксплутационные требования,режим работы,ее основные характеристики (геометрические,силовые, кинематические и др.).
Эскизный проект (ГОСТ 2.119-73) разрабатываетсяобычно внескольких (или одном) вариантах и сопровождается обстоятельным расчетным анализом,врезультате которого отбирается вариант дляпоследующей разработки.
Технический проект (ГОСТ 2.120-73) охватывает подробнуюконструктивную разработкувсех элементовоптимального эскизного варианта с внесением необходимых поправок и изменений,рекомендованных при утверждении эскизного проекта.
Рабочаядокументация заключительнаястадия Работая над проектом,следует провести краткое описание работы привода,то есть
произвести кинематические расчеты,определить силы,действующие на звенья узла, произвести расчеты конструкции на прочность,выбрать соответствующие материалы, указатьпреимущества и недостатки,а также особенности конструкции и расчета.
Работу проводить,используядействующие стандарты,нормали и справочную литературу.
2.КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА
2.1.Исходные данные
2.1.1.Окружное усилие на звездочке: F3 = 8.4 кН;
2.1.2.Скорость цепи: Vц = 0.5 м/сек;
2.1.3.Шаг цепи трансортера: Pзв = 80 мм;
2.1.4.Число зубьев: Z = 9 ;
2.1.5.Режим нагружения: Iн = 2 ;
2.1.6.Расчетный ресурс: ts = 10000 часов;
2.1.7.Производство: P = 1000 штук/год;
2.1.8.На рис.1 приведена кинематическая схема привода в соответствии с заданием
Рис.1 Кинематическая схема
2.2. Определениеприводамощностей, передаваемых валами.
2.2.1.Определение мощности, передаваемым валом4.
P3 = F3 Vц = 8.4 0.5 = 4.2 кВт
2.2.2.Значения ηi для каждой передачи принимаем по рекомендациям
a) η1 = 0.87 - КПД червячной передачи; б) ηм = 0.98 - КПД муфты; в) ηц = 0.93 - КПД цепной передачи;
г) ηпод = 0.99 - КПД одной пары подшипников.
2.2.3Общий КПД привода:
η= η1 ηц ηпод3 ηм = 0.87 0.93 0.993 0.98 = 0.77
с. 5 [2] с. 7 [2]
с. 5 [2]
тогда: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вал 3: P3 = 4.2 |
|
кВт; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Вал 2: |
P2 |
= |
|
|
|
|
P3 |
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
4.2 |
= |
4.6 кВт; |
|||||||||
|
ηц |
ηпод |
|
|
|
0.93 |
0.99 |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Вал 1: |
P1 |
= |
|
|
|
|
P2 |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
4.6 |
|
|
= 5.4 кВт; |
||||||
|
|
η1 ηпод2 |
|
|
|
0.87 0.992 |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Вал дв: |
Pдв |
= |
P1 |
|
= |
|
|
|
|
5.4 |
|
= 5.5 кВт; |
|
||||||||||||||||
ηм |
|
0.98 |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
2.2.4 Определение частоты вращениявала 3: |
|||||||||||||||||||||||||||||
Dзв |
= |
|
|
|
|
Pзв |
= |
|
|
|
|
80 |
|
|
= 233.0 мм; |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
sin πZ |
|
|
|
sin π9 |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
n3 |
= |
|
6 104 |
Vц |
= |
|
6 104 |
0.5 |
= |
41.0 об/мин; |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
π Dзв |
|
|
|
|
|
233.0 |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
2.2.5. Передаточные числа ступеней привода представим в виде
Uобщ = U1_2 U2_3 |
где |
||
U1_2 |
= |
34.3 - передаточное число червячной передачи; |
|
U2_3 |
= |
2 - передаточное число цепной передачи; |
|
Uобщ = U1_2 U2_3 = |
34.3 2 = 69.0 |
||
2.2.6 Требуемая частота вращения вала электродвигателя: nтр = n3 Uобщ = 41 69 = 2829 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 АИР100L2 ТУ 16-525.564-84 единой серии АИР с короткозамкнутым ротором типа IM 1081, с мощностью Pэдв = 5.5 кВт Kп_н = 2.2 синхронной частотой
вращения nсин := 3000 об/мин и скольжением s = 6 %,закрытый, обдуваемый. Размеры и конструкция представлены в табл 2 и рис 2. соответственно.
2.3.2.1. Скорость вала двигателя
n1 = nсин − nсин |
s |
= 3000 − 3000 |
6 |
= 2820.0 об/мин; |
|
100 |
100 |
||||
|
|
|
с. 5 [2]
с. 6 [2]
с. 5 [2]
с. 5 [2]
2.4. Фактическое значение частоты вращения вала 4. |
с. 8 [2] |
|||||||||||
Uобщ_ф |
= |
n1 |
= |
2820 |
= |
69 |
об/мин; |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
n3 |
|
41 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Отклонение составит |
|
|
|
|
|
|
||||||
U = |
Uобщ − Uобщ_ф |
100 = |
69 − 69 |
100 = 0 |
% находится в пределах допустимых |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
69 |
|
|||||
|
Uобщ_ф |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
значений (-3%< |
|
U <3%) |
|
|
|
|
|
|||||
2.5. Расчет частот вращений валов.
2.5.1. Используем зависимость
ni = ni/U i-1+i
Вал дв: nдв = n1 = 2820 об/мин;
Вал 1: |
n1 = 2820 |
об/мин; |
|
||||||
Вал 2: |
n2 |
= |
n1 |
|
= |
2820.0 |
= 82.0 об/мин; |
||
U1_2 |
34.3 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||
Вал 3: |
n3 |
= |
n2 |
|
= |
82.0 |
= |
41.0 об/мин; |
|
U2_3 |
2 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||
2.6Расчет угловых скоростей валов.
ωi = π·ni/30
Вал дв: |
ωдв |
= |
|
π n1 |
|
= π 2820.0 |
= |
295.0 |
|
|
-1 |
; |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
30 |
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
ω1 |
= |
|
π n1 |
|
= |
π 2820.0 = |
295.0 c |
-1 |
|
|
|
||||||||||||||||
Вал 1: |
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
ω2 |
= |
|
π n2 |
|
= |
π 82 |
= |
8.6 |
|
-1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Вал 2: |
|
|
|
|
|
c |
; |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
ω3 |
= |
|
π n3 |
|
= |
π 41.0 = |
4.3 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Вал 3: |
|
|
|
|
|
c ; |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
2.7. Расчет крутящих моментов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Ti = Pi/ηiUi_i-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Вал 3: |
T3 = |
|
|
F3 103 Dзв 10− 3 |
= |
8.4 103 233.0 10− 3 |
= 978.0 Hм; |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Вал 2: |
T2 = |
|
|
|
|
|
|
|
|
T3 |
|
|
|
|
= |
|
|
|
978 |
|
|
= 531 Hм; |
|
|||||
|
|
ηпод ηц |
U2_3 |
0.99 0.93 2 |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Вал 1: |
T1 = |
|
|
|
|
|
|
|
|
T2 |
|
|
|
= |
|
|
|
|
531 |
|
|
|
|
= 18.2 Hм; |
||||
|
|
U1_2 η1 ηпод2 |
|
|
34.3 0.87 0.992 |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Вал дв: |
Tдв |
= |
|
|
T1 |
= |
18.2 |
= |
18.6 Hм; |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
ηм |
0.98 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2.7.2. Расчет сведен в таблицу 1
с. 8 [2]
с. 10 [2]
Таблица 1
№ Вала |
Передаточное |
Крутящий |
Мощность |
Частота |
Угловая скорость |
К.П.Д. |
|
|
число (U) |
момент на |
на валах, |
вращения валов |
вращения валов |
Передачи |
|
|
|
валу, (Н·м) |
(кВт) |
(об/мин) |
(1/c) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дв. |
- |
18,6 |
5,5 |
2820 |
295 |
- |
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
|
18,2 |
5,4 |
2820 |
295 |
|
|
34,3 |
0,87 |
||||||
|
|
|
|
|
|||
2 |
531 |
4,6 |
82 |
8,6 |
|||
|
|
||||||
2 |
0,93 |
||||||
|
|
|
|
|
|||
3 |
978 |
4,2 |
41 |
4,3 |
|||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Рис.2 Электродвигатель АИР100L2
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d1 |
l1 |
l30 |
b1 |
h1 |
l20 |
l21 |
d20 |
d22 |
d24 |
d25 |
h37 |
28 |
60 |
391 |
8 |
7 |
4 |
14 |
215 |
15 |
250 |
180 |
147 |
2.8. Выводы
2.8.1. Расчеты Pi, Ti, ni, являются предварительными и могут бытьизменены и уточнены при
дальнейших расчетах привода.
2.8.2. Данные таблицы 1 являются исходными данными для дальнейших расчетов.
3Придворительный расчет и конструирование валов.
3.1Конструирование вала 1 - ведущий вал червячной передачи, конструкция червяка - выполнен раздельно от вала.
Диаметр:
dв1 |
= 8 3 |
T1 = 8 3 |
|
= 21 мм |
||
18.2 |
||||||
Примем dв1 |
= 36 мм (принимая из ряда стандарных диаметров ГОСТ 6639-69 и для |
|||||
удобства соединения с валом электродвигателя) |
||||||
dв2 ≥ dв1 + 2 tцилгде |
tцил = 2.5 ммвысота заплечника |
|||||
dв2 |
= |
dв1 + 2 tцил = |
36 + 2 2.5 = 41 мм |
|||
примем dв2 |
= 40 мм (с учетом сдантарта диаметров ГОСТ 6639-69 и принимая из ряда |
|||||
стандарных диаметров внутренней обоймы подшипников ГОСТ 8338-75) |
||||||
dв3 |
≥ dв2 + 3 r где r |
= 2 мм координата фаски подшипника. |
||||
dв3 |
= dв2 + 3 r = 40 + 3 2 = 46 мм |
|||||
примем dв3 |
= 55 мм (принимая из ряда стандарных диаметров ГОСТ 6639-69) |
|||||
Предворительная компановка вала 1 представлена на рис 3.
Рис 3. Предворительная компановка вала 1
3.2 Конструирование вала 2 - ведомый вал червячной передачи. Конструкция вала - отдельно отзубчатого колеса.
Диаметр:
dв6 |
= 5 3 |
T2 = 5 3 |
|
= 40.49 = 40.49 мм |
||
531 |
||||||
Примем dв5 = 45 мм (принимая из ряда стандарных диаметров ГОСТ 6639-69) |
||||||
dв7 |
≥ dв6 + 2 tкон |
где |
tкон = 3.5 ммвысота заплечника |
|||
dв7 |
= dв6 + 2 tкон |
= |
|
40.49 + 2 3.5 = 47.5 мм |
||
примем dв7 |
= |
55 мм (принимая из ряда стандарных диаметров ГОСТ 6639-69 и с учетом |
|
сдантарта диаметров внутренней обоймы подшипников ГОСТ 8338-75) |
|||
dв8 |
≥ dв7 + 3 f где f = 2 ммразмер фаски колеса |
||
dв8 |
= dв7 + 3 f = 55 + 3 2 = 61 мм |
||
примем dв8 |
= |
65 мм (принимая из ряда стандарных диаметров ГОСТ 6639-69) |
|
примем dв9 = dв7 = 55 мм (принимая из ряда стандарных диаметров ГОСТ 6639-69) Предворительная компановка вала 2 представлена на рис 4.
с. 45 [2]
с. 45 [2]
с. 45 [2]
с. 45 [2]
с. 45 [2]
с. 45 [2]
|
|
|
|
|
Рис 4. Предворительная компановка вала 2 |
|
|
3.3 Вал 3 - приводной вал |
|
|
|
||||
Конструкция вала - выполнен отдельно от звездочек. |
|
||||||
Диаметр: |
|
|
|
|
|
||
dв10 = 5 3 |
|
|
3 |
|
= 50 мм |
|
|
T3 = 5 |
978 |
|
|||||
Примем dв10 = 55 мм |
|
|
|
|
|
||
dв11 ≥ dв10 + 2 tцил |
где |
tцил = 3.5 ммвысота заплечника |
|
||||
dв11 = dв10 + 2 tцил = |
55 + 2 3.5 = 62 мм |
|
|||||
примем dв11 = 65 мм (принимая из ряда стандарных диаметров ГОСТ 6639-69 и с |
|
||||||
учетом сдантарта диаметров внутренней обоймы подшипников ГОСТ 8338-75) |
|
||||||
dв12 ≥ dв11 + 2 tцил |
где |
tцил = 3.5 ммвысота заплечника |
|
||||
dв12 = dв11 + 2 tцил = |
65 + 2 3.5 = 72 мм |
с. 45 [2] |
|||||
примем dв12 = 75 мм (принимая из ряда стандарных диаметров ГОСТ 6639-69) |
|||||||
dв13 ≥ dв12 + 2 tцил |
где |
tцил = 3.5 ммвысота заплечника |
|
||||
dв13 = dв12 + 2 tцил = |
75 + 2 3.5 = 82 мм |
|
|||||
примем dв13 = 85 мм (принимая из ряда стандарных диаметров ГОСТ 6639-69) |
|
||||||
dв14 ≥ dв13 + 3 f где f |
= 2 ммразмер фаски ступицы звездочки |
|
|||||
dв14 = dв13 + 3 f = 85 + 3 2 = 91 мм |
|
||||||
Примем dв14 = 95 мм |
|
|
|
|
|
||
4. Предварительный выбор подшипников и торцевых крышек.
Согласно с.50-51 [2] выбираем подшипники, с. 465, табл. 24.16 [2]:
4.1 Выбор подшипников под вал 1
Так как на валу присутствует осевая нагрузка примем роликовый конический однорядный подшипник 7209А ГОСТ 27365-87 рис 6 и .подшипник 208 ГОСТ 8338-75
Рис 6. Подшипник 7209А ГОСТ 27365-87. |
Рис 7. Подшипник 208 ГОСТ 8338-75 |
Подшипник 7209А ГОСТ 27365-87:
посадочный диаметр внутренней обоймы dв1 := 45 мм посадочный диаметр наружней обоймы dв1Н = 85 мм
ширина 20,75 мм статическая грузоподъемность С01 = 50 кН
динамическая грузоподъемность С1 = 62.7 кН
Подшипник 208 ГОСТ 8338-75:
посадочный диаметр внутренней обоймы dв2 = 40 мм посадочный диаметр наружней обоймы dв2Н = 80 мм
ширина 18 мм статическая грузоподъемность С02 = 17.8 кН
динамическая грузоподъемность С2 = 32 кН
4.2 Выбор подшипников под вал 2
Так как на валу присутствует незначительная осевая нагрузка примем шариковый однорядный
подшипник 211 ГОСТ 8338-75 рис 8.
посадочный диаметр внутренней обоймы dв3 = 55 мм посадочный диаметр наружней обоймы dв3Н = 100 мм
ширина 21 мм статическая грузоподъемность С03 = 25 кН
динамическая грузоподъемность С3 = 43.6 кН
Рис 8. Подшипник 211 ГОСТ 8338-75.
4.2 Выбор подшипников под вал 3
Так как растояние между опорами вала большое, предпологается его изгиб примем сферический подшипник 1213 ГОСТ 28428-90 рис 8.