Добавил:

Mehanik Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ"

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

0412 / рпз

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

14.02.2023

Размер:

1.24 Mб

Скачать

☆

1 / 51 2 3 4 5 > Следующая >>>

1.ВВЕДЕНИЕ

В основу методики работы над проектом в четырех стадиях проектирования (техническом задании, эскизном, техническом проектах и рабочей документации) положено его деление на ряд последовательно решаемых задач. Это систематизирует работу над проектом; создается необходимая ритмичность его выполнения, которая обеспечивает своевременность как сдачи отдельных задач, так и защиты проекта.

Проектирование это разработка общей конструкции изделия.

Конструирование это дальнейшая детальная разработка всех вопросов, решение которых необходимо для воплощения принципиальной схемы в реальную конструкцию.

Проект это документация, получаемая в результате проектирования и конструирования. Правила проектирования и оформления конструкторской документации стандартизированы. ГОСТ 2.103-68 устанавливает стадии разработки конструкторской документации на изделия всех

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 сведения о 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) разрабатывается обычно в нескольких (или одном) вариантах и сопровождается обстоятельным расчетным анализом, в результате которого отбирается вариант для последующей разработки.

Технический проект (ГОСТ 2.120-73) охватывает подробную конструктивную разработку всех элементов оптимального эскизного варианта с внесением необходимых поправок и изменений, рекомендованных при утверждении эскизного проекта.

Рабочая документация заключительная стадия 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, указать преимущества и недостатки, а также особенности конструкции и расчета. Работу проводить, используя действующие стандарты, нормали и справочную литературу.

Лист

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

2. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

2.1. Исходные данные

2.1.1.Крутящий момент на валу 4: T4 = 1.5 кН*м;

2.1.2.Угловая скорость вала 4: ω4 = 7 сек-1;

2.1.3.Срок службы: L = 2.5 года;

2.1.4.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 Передаваемым валом 1 по заданию (P1)
P4 = T4 ω4 = 1.5 7 = 10.5кВт
2.2.2. Значения ηi для каждой передачи принимаем по рекомендациям см.						[1, 6]
а) ηмуф = 0.95 -КПД муфты.;
б) η2	= 0.9 - КПД червячной передачи в закрытом корпусе между валами 1-2;
в) η3	= 0.96 - КПД конической передачи в закрытом корпусе между валами 2-3;
д) η4	= 0.95 - КПД открытой зубчатой передачи 3-4;
г) ηпод = 0.99 - КПД одной пары подшипников.
2.2.3 Общий КПД привода:
η = η4 η3 η2 ηпод4 ηмуф = 0.95 0.96 0.9 0.994 0.95 = 0.749						[1, 5] тогда:
Вал 4: P4 = 10.5 кВт
Вал 3: P3 =		P4		10.5	= 11.2кВт;
			=
		η4 ηпод		0.95 0.99

Лист

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

Вал 2:

11.2

11.9

кВт;

η3 ηпод2

0.96 0.992

Вал 1:

11.9

= 14.1

кВт;

η2 ηпод ηмуф

0.9 0.99

0.95

2.3. Выбор электродвигателя

2.3.1. Выбор электродвигателя ведем из условия:

Pдв.ном ≥ Pдв.тр

где

Pдв.тр - требуемая мощность электродвигателя

Pдв.ном - мощность двигателя, указаннаяв каталоге на двигатели

Pдв.тр = P1 = 14.1 кВт

2.3.2. Характеристика принятого двигателя типа IM1081.

По таблице 24.7 [2, 457] по требуемой мощности выбираем трехфазный асинхронный электродвигатель АИР160S2 единой серии АИР с короткозамкнутым ротором, с мощностью Pэдв = 15 кВт,

dэл = 32мм, Kп_н = 2синхронной частотой вращения nсин = 3000об/мин и скольжением s = 3.7

%, закрытый, обдуваемый.

2.3.3. Скорость вала двигателя

n1 = nсин

− nсин

= 3000 − 3000

3.7

= 2889.0

об/мин;

[1, 8]

100

2.4. Разбивка передаточного числа привода .

2.4.1. Требуемое число оборотов вала 4 (

ω4 30

7 30

= 66.8

об/мин;

2.4.1. Требуемое передаточное число привода .

Uобщ =

2889.0

= 43.2

[1, 8]

66.8

2.4.2. Передаточное число привода представим в виде

Uобщ = U1_2 U2_3 U3_4

см. [1, 8]

где

U3_4 := 1.1

- передаточное число зубчатой передачи между валоми 3 и 4

U2_3 := 4

- передаточное число конической передачи между валоми 2 и 3 по ГОСТ 2185-66; [1, 36];

U1_2 := 10

- передаточное число червячной передачи между валоми 1 и 2;

Uобщ_р = U1_2 U2_3 U3_4 = 10 4 1.1 = 44.0

Отклонение составит

Uобщ− Uобщ_р

43.2 − 44.0

U =

100 =

44.0

100 = −1.82

% находится в пределах

Uобщ_р

допустимых значений (-4%<

<4%)

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

2.5. Расчет частот вращений валов

2.5.1. Используем зависимость

ni = ni/U i-1_i

[1, 5]

Вал 1:

n1 = 2889

об/мин;

Вал 2:

2889.0

289.0

об/мин;

U1_2

Вал 3:

289.0

72.2

об/мин;

U2_3

Вал 4:

72.2

65.6

об/мин;

U3_4

1.1

2.5.2 Расчет угловых скоростей валов

= π·n /30

см. [1, 290]

ω1

π n1

π 2889.0

303.0

-1

Вал 1:

;

Вал 2:

ω2

π n2

π 289.0

30.3

-1

;

ω3

π n3

π 72.2

7.56

-1

Вал 3:

;

ω4

π n4

π 65.6

6.87

-1

Вал 4:

;

2.6. Расчет крутящих моментов

Ti = Pi/ωi

см. [1, 290]

Вал 1:

T1 =

P1 103

14.1 103

= 46.5

Нм;

ω1

303.0

Вал 2:

T2 =

P2 103

11.9 103

= 393.0

Нм;

ω2

30.3

Вал 3:

P3 103

11.2 103

= 1481.0

Нм;

ω3

7.56

Вал 4:

P4 103

10.5 103

= 1528.0

Нм;

ω4

6.87

Лист

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

3.Расчет червячной передачи.

3.1. Исходные данные:

T1 = 47 Н·м;

T2 = 393 Н·м;

n1 = 2889 об/мин;

n2 = 289 об/мин; U1_2 = 10

ω2 = 30.3 c-1;

Срок службы передачи: L = 2.5 года; Расчетная схема приведена на рис 4.

Коэффициенты α1 := 10− 3 α2 := 0.5 α3 := 0.3 α4 := 0.2 β1 := 0.5 β2 := 0.3 KГ := 0.4 KС := 0.5

График нагрузки рис 4.

Рис 3. Cхема червячной передачи.

3.1.1.Время работы передачи: ts = L 365 KГ 24 KС = 2.5 365 0.4 24 0.5 = 4379.0часов;

3.1.2.Определение коэффициентов эквивалентности для графика нагрузки (NHE):

С := 1- число зацеплений зуба за один оборот

								4		T2									4		β1 T2						4				β2 T2							4
		Kп_н T2								T2											β1 T2										β2 T2
NHE	:= 60 С n1 ts							α1		+											α2 +							α3		+								α4
NHE	:= 60 С n1 ts		T		2			α1		+		T				2					α2 +		T		2			α3		+	T		2					α4
					2											2									2								2
						2 393.0				4				− 3							393.0		4					0.5 393.0							4				0.3 393.0		4
NHE						2 393.0				10				− 3				+			393.0		0.5 +					0.5 393.0								0.3 +			0.3 393.0			0.2
NHE	= 60 2889.0 4379.0					393.0				10								+			393.0		0.5 +							393.0						0.3 +			393.0			0.2
NHE = 4.071× 108						393.0															393.0									393.0									393.0
NHE = 4.071× 108
							9			T2								9			β1 T2					9				β2 T2							9
		Kп_н T2								T2											β1 T2									β2 T2
NFE	:= 60 С n1 ts							α1		+										α2 +								α3		+								α4
NFE	:= 60 С n1 ts		T	2				α1		+	T				2					α2 +			T	2				α3		+	T	2						α4
				2											2									2								2

						2 393.0			9				−			3					393.0	9						0.5 393.0						9					0.3 393.0	9
NFE						2 393.0				10			−			3	+				393.0		0.5 +					0.5 393.0							0.3 +				0.3 393.0		0.2
NFE	= 60 2889.0 4379.0					393.0				10							+				393.0		0.5 +						393.0						0.3 +				393.0		0.2
						393.0															393.0								393.0										393.0

Лист

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

NFE = 7.686× 108
		Рис 4.График нагрузки.
3.1.3 По рекомендации [1, 33] принимаем число заходов червяка z1 = 4
3.1.4. Определяем число зубьев					z2 = z1 U1_2 = 4 10 = 40.0
колеса:				40
3.1.5. Принимаем значение z2 =				40
3.2 Выбор материала
3.2.1 Предворительно примем скорость скольжения в зациплении
vск = 0.45 10− 3 n1 U1_2 3 T2 10− 3					= 0.45 10− 3 2889.0 10 3 393.0 10− 3	= 9.52	м/с
3.2.2 Выбор материала примемотносящиеся к 2 группе
Для червяка примем Сталь 40Х с термообработкой улучшение табл 2.3							[2, 18]
Для венца червячного колеса БрА10Ж4Н4 (отливка в кокиль) табл 2.14							[2, 31]
3.3 Допускаемые контактные напряжения
Для венца червяного колеса
3.3.1. Предел прочности при диаметре заготовки не привышающее 200 мм по табл. 2.14
σв1 = 450МПа					[2, 12]
3.3.2. Значение контактного напряжения (σHadm01)
KH0 = 0.75для шлифованных и полированных червяков с твердстью HB<350.
при базовом цикле NHO := 107 переменных напряжений
σHadm01 = KH0 σв1 = 0.75 450 =					337.0МПа	[2, 31]
3.3.3 Коэффициент долговечности (KHL)
Суммарное число циклов переменных напряжений
							Лист
Изм.	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

Коэффициент эквивалентности для данного режима нагружения (3) по табл 2.15

[2, 32]

KHL1 =

NHO

107

= 0.539

NHE

4.071347917e8

При любых значениях NНЕ коэффициент контактной долговечности должен находиться в пределах

1 ≤ KНL1 ≤ 1.15 тогда примем

KHL1 = 1

4.3.4 Коэффициент учитывающий интенсивности изнашевания колеса

Сv = 1.66 vск− 0.352

= 1.66 9.52− 0.352 = 0.751

[2, 31]

3.3.5 Допускаемое контактные напряжения

σHadm1 = KHL1 Сv

σHadm01 = 0.751 337.0 = 253.0МПа

[2, 32]

Для венца червяного колеса

3.3.6.1 Предел прочности при диаметре заготовки не привышающее 200 мм по табл. 2.14

σв2 = 700

МПа

[2, 31]

3.3.6.2 Предел текучести при диаметре заготовки не привышающее 200 мм по табл. 2.14

σв2 = 460

МПа

σHadm01

)

[2, 31]

3.3.7. Значение контактного напряжения (

σHadm01 =

KH0 σв2 = 0.75 460 = 345.0

МПа

3.3.8

Коэффициент долговечности (

KHL

)

Суммарное число циклов переменных

напряжений

NHO

107

KHL2 =

= 0.539

KHL2 = 1

NHE

4.071347917e8

изнашевания колеса

3.3.9 Коэффициент учитывающий интенсивности

Сv = 1.66 vск− 0.352

= 1.66 9.52− 0.352 = 0.751

[2, 31]

3.3.10 Допускаемое контактные напряжения

МПа

σHadm2 =

KHL2 Сv σHadm01 = 0.751 345.0 = 259.0

[2, 32]

Далее в расчетах будем учитывать наименьшее допустимое контактное напряжение т.е.

σHadm

= σHadm1 = 253

МПа

3.4 Допускаемые напряжения изгиба

Для червяка

3.4.1 Коэффициент эквивалентности для данного режима нагружения (3) по табл 2.15

[2, 32]

KFE = 0.04

3.4.2 Эквивалентное число циклов нагружения

NFE = 7.686× 108

NFO = 106

циклов - базовое число циклов нагружения

NFO

106

KFL1 =

= 0.478=>

KFL1 := 1

NFE

7.686122778e8

3.4.3 Предел текучести при диаметре заготовки менее 80 мм

Лист

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

σТ1 = 650

МПа

3.4.4 Для 1 группы материалов

σ0Fadm1 =

0.25 σТ1 + 0.08 σв1

= 0.25 650 + 0.08 450 =

198.0

МПа тогда

σFadm1 = KFL1 σ0Fadm1 = 198.0 =

198.0

МПа

Для венца червячного колеса

3.4.5 Эквивалентное число циклов нагружения

NFO

106

KFL2 =

= 0.478

KFL2 := 1

NFE

7.686122778e8

3.4.6 Предел текучести

σТ2 = 200

МПа

3.4.7 Для 1

группы материалов

σ0Fadm2 =

0.25 σТ2 + 0.08 σв2

= 0.25 200 + 0.08 460 =

86.8

МПа тогда

σFadm2 = KFL2 σ0Fadm2 = 86.8 =

86.8

МПа

3.4.8 Далее в расчетах будем учитывать наименьшее допустимое напряжение от изгибат.е.

σFadm = σFadm2 = 87 МПа

3.5 Предельно допустимые напряжения при проверке на максимальную статическую или еденичную пиковую

3.5.1 Для 2 группы материалов.

σHadm_max = 4 σТ2 = 4 200 = 800.0МПа

σFadm_max = 0.8 σТ2 = 0.8 200 = 160.0МПа

3.6 Геомтрический расчет передачи

	3.6.1 Межосевое расстояние (										aw.		)
	Ka = 610			- для архимедовых							червяков															[2, 32]
	KHβ0 = 1				- начальный коэффициент концентрации нагрузки рис 2.12																							[2, 32]
	KHβ = 0.5				(KHβ0 + 1) =				0.5 (1 + 1) =									1.0						[2, 32]

			z2			3																	3
						3		170				2										40	3		170	2
								170				2					3					40			170	2	3
																	3										3
a		=			+ 1								T		10			K		=			+ 1			393.0 10		1.0 =	112.0	мм
a		=			+ 1								T		10			K		=			+ 1			393.0 10		1.0 =	112.0	мм
	w1		10				z2							2					Hβ			10		40 253
	w1		10				z2							2					Hβ			10		40 253
								σHadm																10
							10
округляем по ряду по стандарному ряду																aw := 100					мм

3.6.2 Определяем модуль:
m =			1.4 aw		=	1.4 100		= 3.5		мм																[2, 32]
m =			z		=	40		= 3.5		мм																[2, 32]
			z			40
		2
Принимаем из стандартного ряда m = 4мм

3.6.3 Минимально допустимый коэффициента диаметра червяка из условия жесткости qmin = 0.212 z2 = 0.212 40 = 8.48

Лист

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

Назначим значения коэффициента диаметра червякаq := 10

3.6.4 Коэффициент смещения

χ =

− 0.5 (z2 + q)

= 1004

− 0.5 (40 + 10)

= 0.0

≤ 1

условие

выполняется

3.6.5 Определяем

угол подъема винтовой линии:

на делительном цилиндре

180

γ := atan

atan

21.8

град

на начальном цилиндре

180

γw = atan

= atan

21.8

град

q + 2 χ

10 +

2 0

3.6.6 Определяем делительные диаметры:

d1 = q m =

10 4

40.0

мм - для червяка

d2 = z2 m = 40 4 = 160.0

мм - для колеса

3.6.7 Диаметры вершин

da1 = d1 + 2 m =

40.0 + 2 4 =

48.0мм

da2 = d2 + 2 m = 160.0 + 2 4 = 168.0мм

3.6.8 Диаметры впадин

df1 = d1 − 2.4 m = 40.0 − 2.4 4 = 30.4мм

df2 = d2 − 2.4 m = 160.0 − 2.4 4 = 150.0 мм

3.6.9 Ширина нарезной части червяка:

мм при

b1 = (10 + 5.5

+ z1) m =

(10 + 5.5

0.0

+ 4) 4 = 56.0

примем

b1. = 80

мм

3.6.10

диаметр колеса:

Найбольший

k = 2

для эвольвентных червяков

6 m

6 4

daM2 = da2 +

= 168.0

172.0мм

z + k

4 + 2

3.6.11 Ширина венца колеса:

ψф = 0.265при числе зубьев червяка 4 b2. = ψф aw = 0.265 100 = 26.5мм

примем b2 = 28мм

3.7 Проверочный расчет передачи на прочность

3.7.1 Определяем окружную скорость червяка:

v =	π d1 10− 3 n1	=	π 40.0 10− 3 2889.0	= 6.05м/c
	60
			60

3.7.2 Скорость скольжения

Лист

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

1 / 51 2 3 4 5 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке 0412

#
14.02.2023256.48 Кб52.jpg
#
14.02.2023211.04 Кб53.jpg
#
14.02.20234.4 Mб5записка.xmcd
#
14.02.20233.52 Mб5записка1.xmcd
#
14.02.202375.3 Кб5компановка1.cdw
#
14.02.20231.24 Mб5рпз.pdf
#
14.02.202365.02 Кб5Эпюры валов.cdw