0449 / Вариант 1 / рпз часть

Содержание

Техническое задание

1Кинематическая схема машинного агрегата

2Выбор двигателя, кинематический расчет привода

3Выбор материалов червячной передачи и определение допускаемых напряжений

4Расчет закрытой червячной передачи

5Расчет открытой зубчатой передачи

6Нагрузки валов редуктора

7Проектный расчет валов. Эскизная компоновка редуктора.

8Расчетная схема валов редуктора

9 Проверочный расчет подшипников

10Конструктивная компоновка привода

11Проверочные расчеты

12Расчет технического уровня редуктора

13. Проектный расчёт приводного вала рабочей машины

Литература

Лист

Расчетно-пояснительная записка

Техническое задание 16

Привод к тарельчатому питателю для формовочной земли

1 – коническая зубчатая передача, 2 – упругая муфта со звездочкой , 3 – двигатель, 4 – червячный редуктор, 5 – диск питателя, 6 – загрузочный бункер.

Лист

Расчетно-пояснительная записка

1 Кинематическая схема машинного агрегата

1.1Условия эксплуатации машинного агрегата.

Проектируемый машинный агрегат служит приводом к тарельчатому питателю для формовочной земли и может использоваться на различных ме-

таллургических предприятиях различного направления. Привод состоит из электродвигателя, вал которого через упругую муфту соединен с ведущим валом червячного редуктора с нижним расположением червяка и открытой конической зубчатой передачи, на ведомый вал которой насажен диск пита-

теля. Проектируемый привод работает в 2 смены в нереверсивном режиме.

Характер нагрузки - с малыми колебаниями.

1.2Срок службы приводного устройства

Срок службы привода определяется по формуле

Лист

Расчетно-пояснительная записка

2 Выбор двигателя, кинематический расчет привода

2.1Определение мощности и частоты вращения двигателя.

Требуемая мощность рабочей машины

Ррм = Fv = 1,5·0,55 = 0,825 кВт Частота вращения диска

nрм = 6·104v/πD = 6·104·0,55/π700 = 15 об/мин Общий коэффициент полезного действия

η = ηмηчпηопηпк2ηпс,

где ηм = 0,98 – КПД муфты [1c.40],

ηчп = 0,80 – КПД закрытой червячной передачи, ηоп = 0,93 – КПД открытой зубчатой передачи, ηпк = 0,995 – КПД пары подшипников качения, ηпс = 0,99 – КПД пары подшипников скольжения,

η = 0,98·0,80·0,93·0,9952·0,99 = 0,715.

Требуемая мощность двигателя Ртр = Ррм/η = 0,825/0,715 = 1,15 кВт.

Для проектируемых машинных агрегатов рекомендуются трех-

фазные асинхронные короткозамкнутые двигатели серии 4А. Эти дви-

гатели наиболее универсальны. Закрытое и обдуваемое исполнение по-

зволяет применить эти двигатели для работы в загрязненных условиях,

в открытых помещениях и т. п.

Ближайшая большая номинальная мощность двигателя 1,5 кВт Определение передаточного числа привода и его ступеней Двигатели серии 4А выпускаются с синхронной частотой вращения

750, 1000, 1500 и 3000 об/мин.

Лист

Расчетно-пояснительная записка

Общее передаточное число привода

u = n1/nрм

где n1 – частота вращения вала электродвигателя.

Для открытых зубчатых передач рекомендуемое значение передаточно-

го числа 3÷7

Принимаем для червячной передачи среднее значение u1 =12,5 [2,c.54],

тогда для открытой передачи u2 = u/u1 = u/12,5

Анализируя полученные значения передаточных чисел приходим к следующим выводам: варианты 1, 2 и 4 исключаем из-за того, что пе-

редаточное число редуктора выходит за рекомендуемые пределы.

Окончательно делаем выбор в пользу варианта 3 с электродвигателем

4A90L6.

Лист

Расчетно-пояснительная записка

Асинхронный электродвигатель 4А90L6 [1c.407]:

мощность - 1,5 кВт,

синхронная частота – 1000 об/мин,

рабочая частота 935 об/мин.

2.2Определение передаточного числа привода и его ступеней

Общее передаточное число привода

u = n1/nрм = 935/15 = 62.3

Рекомендуемые значения передаточных чисел [1c.43]:

Принимаем для червячной передачи u1 = 12,5, тогда для открытой пере-

дачи

u2 = u/u1 = 62,3/12,5 = 5,0

2.3Определение силовых и кинематических параметров привода

Числа оборотов валов и угловые скорости:

n1 = nдв = 935 об/мин 1 = 935π/30 = 97,9 рад/с

Фактическое значение скорости вращения колонны v = πDn3/6·104 = π700·15/6·104 = 0,550 м/с

Отклонение фактического значения от заданного

δ = 0% < 4%

Мощности передаваемые валами:

P1 = Pтрηмηпк = 1150·0,98·0,995 = 1121 Вт

P2 = P1ηзпηпк = 1121∙0,80·0,995 = 893 Вт

P3 = P2ηопηпс = 893·0,93·0,99 = 825 Вт Крутящие моменты:

Т1 = P1/ 1 = 1121/97,9 = 11,5 Н·м

Т2 = 893/7,85 =113,8 Н·м

Т3 = 825/1,57 = 525,5 Н·м

Лист

Расчетно-пояснительная записка

Лист

Расчетно-пояснительная записка

3Выбор материалов червячной передач и определение допускаемых напряжений

Принимаем, согласно рекомендациям [1c.53], для червяка сталь 45

улучшенная до твердости выше HВ350.

Ориентировочное значение скорости скольжения:

vs = 4,2u 210-3M21/3 = 4,2 12,5 7,85 10-3 113,81/3 = 1,99 м/с,

при vs <2 м/с рекомендуется [1 c54] чугун СЧ15, способ отливки – в

землю: в = 315 МПа.

Допускаемые контактные напряжения:

[ ]H = 200 – 35vs = 200 – 35 1,99 = 130 МПа.

Допускаемые напряжения изгиба при реверсивной передаче:

[ ]F = 0,12 вKFL,

где КFL – коэффициент долговечности.

KFL = (106/NэН)1/9,

где NэН – число циклов перемены напряжений.

NэН = 573 3Lh = 573 7,85 24500 =11,0 107. KFL = (106/11 107)1/9 = 0,593

[ ]F = 0,12 315 0,593 = 22 МПа.

Таблица 3.1

Механические характеристики материалов червячной передачи

Лист

Расчетно-пояснительная записка

4 Расчет закрытой червячной передачи

Межосевое расстояние

принимаем аw = 125 мм

Основные геометрические параметры передачи Модуль зацепления:

m = (1,5 1,7)aw/z2,

где z2 – число зубьев колеса.

При передаточном числе 12,5 число заходов червяка z1 = 4, тогда число зубьев колеса:

z2 = z1u = 4 12,5 = 50,0

m = (1,5 1,7)125/50 = 3,7 4,3 мм,

принимаем m = 4,0 мм.

Коэффициент диаметра червяка:

q = (0,212 0,25)z2 = (0,212 0,25)50 =10,6 12,5

принимаем q = 12,5

Коэффициент смещения

x = a/m – 0,5(q+z2) = 125/4,0 – 0,5(12,5+50) = 0

Фактическое значение межосевого расстояния:

aw = 0,5m(q+z2+2x) = 0,5 4,0(12,5+50 – 2 0) = 125 мм Делительный диаметр червяка:

d1 = qm =12,50 4,0 = 50,0 мм

Начальный диаметр червяка dw1 = m(q+2x) = 4,0(12,5-2·0) = 50,0 мм Диаметр вершин витков червяка:

da1 = d1+2m = 50,0+4 5,0 = 58 мм.

Диаметр впадин витков червяка:

df1 = d1 – 2,4m = 50,0 – 2,4 4,0 = 40,0 мм.

Лист

Расчетно-пояснительная записка

Длина нарезной части червяка:

b1 = (10+5,5|x|+z1)m + C = (10+5,5 0+4)4,0+0 = 56 мм.

при х < 0 С = 0.

Делительный угол подъема линии витка:

= arctg(z1/q) = arctg(4/12,5) =17,74

Делительный диаметр колеса:

d2 = mz2 = 4,0 50 = 200,0 мм.

Диаметр выступов зубьев колеса:

da2 = d2+2m(1+x) = 200,0+2 4,0(1-0) = 208,0 мм.

Диаметр впадин зубьев колеса:

df2 = d2 – 2m(1,2 – x) = 200,0 – 2 4,0(1,2 + 0) = 190 мм.

Наибольший диаметр зубьев колеса:

dam2 = da2+6m/(z1+2) = 208,0+6 4,0/(4+2) = 212,0 мм.

Ширина венца колеса:

b2 = 0,315aw = 0,315 125 = 40 мм.

2.5.Фактическое значение скорости скольжения

vs = u 2d1/(2000cos ) = 12,5∙7,85 50,0/(2000cos17,74 ) = 2,58 м/с

2.6.Коэффициент полезного действия червячной передачи

= (0,95 0,96)tg /tg( + )

где = 2,0º - приведенный угол трения [1c.74].

= (0,95 0,96)tg17,74 /tg(17,74 +2,0º) = 0,86.

2.7.Силы действующие в зацеплении Окружная на колесе и осевая на червяке:

Ft2 = Fa1 = 2Т2/d2 = 2 113,8 103/200,0 = 1138 H.

Радиальная на червяке и колесе:

Fr1 = Fr2 = Ft2tg = 1138 tg20 = 414 H.

Окружная на червяке и осевая на колесе:

Ft1 = Fa2 = 2M1/d1 = 2 11,5 103/50,0 = 460 H.

Лист

Расчетно-пояснительная записка