книги / Детали машин и основы конструирования
..pdfТихоходный вал редуктора при помощи муфты 4 соединен с валом барабана конвейера 5.
Рис. 1.5. Привод ленточного конвейера
При выполнении задания требуется начертить карандашом схему привода машинного агрегата в соответствии с техническим заданием. Выписать данные к расчету.
Кинематический и силовой расчет привода включает в себя определение скоростей вращения валов привода и передаваемых ими вращающих моментов.
Предварительно требуется пронумеровать валы привода
(см. рис 1.5).
Вал 1 является одновременно валом ведущего шкива ременной передачи и валом двигателя. Соответственно, частота вращения (об/мин) вала 1 и передаваемая им мощность (кВт) определяются на основании паспортных данных двигателя:
n1 = nдв, P1 = Рдв.
Скорость вращения (рад/с) вала 1 и вращающий момент (кН·м) определяются по формулам
ω1 = ωдв = π30nдв , T1 = Tдв = Pдв / ωдв.
11
Вал 2 является валом ведомого шкива ременной передачи и быстроходным валом редуктора. Соответственно, частота (об/мин) и угловая скорость (рад/с) вращения вала 2 будут определяться по формулам
n = |
n1 |
, |
ω |
2 |
= |
πn2 |
, |
|
|
||||||
2 |
uрп |
|
|
30 |
|
||
|
|
|
|
|
где uрп – передаточное число ременной передачи.
Мощность (кВт) и вращающий момент (кН·м), передаваемые валом 2,
P2 = P1ηрпηп, T2 = P2 / ω2,
где ηрп, ηп – КПД ременной передачи и подшипниковой пары соответственно (прил. 1).
Вал 3 является тихоходным валом редуктора, соединенным муфтой с валом рабочей машины (барабаном ленточного конвейера). Частота(об/мин) и угловая скорость (рад/с) вращения вала3
n = |
n2 |
, |
ω |
3 |
= |
πn3 |
, |
|
|
||||||
3 |
uзуб |
|
|
30 |
|
||
|
|
|
|
|
где uзуб – передаточное число зубчатого редуктора.
Мощность (кВт) и вращающий момент (кН·м), передаваемые валом 3,
P3 = P2ηзубηп, T3 = P3 / ω3,
где ηзуб, ηп – КПД зубчатой передачи и подшипниковой пары соответственно (см. прил. 1).
Полученные характеристики привода сводятся в таблицу:
Но- |
Вал |
Частота вращения |
Вращающий момент |
Передаточное |
|||
мер |
|||||||
привода |
вала, об/мин |
на валу, кН·м |
число |
||||
вала |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
1 |
Вал двигателя |
n1 = |
|
Т1 = |
|
uрп = |
|
2 |
Быстроходный |
n2 = |
|
Т2 = |
|
||
|
|
|
|||||
вал редуктора |
|
|
uзуб = |
||||
3 |
Тихоходный вал |
n3 = |
|
Т3 = |
|
||
|
редуктора |
|
|
|
|
|
12
Вопросы:
1.Дайте определение понятию «привод».
2.Какие функции выполняют механические передачи?
3.Чем вызвана необходимость введения передачи как промежуточного звена между двигателем и рабочей машиной?
4.Какие основные параметры характеризуют механическую передачу?
5.Что такое передаточное число?
6.Что такое коэффициент полезного действия?
7.Как определяется передаточное число и КПД многоступенчатой передачи?
8.Какова зависимость между мощностью, вращающими моментами, частотой вращения на ведущем и ведомом валах передачи?
9.Какрассчитываетсямощностьпривращательномдвижении?
10.Какие виды механических передач вы знаете?
11.Какой механизм называют зубчатой передачей? Опишите
ееустройство и принцип действия?
12.Покакимпризнакамклассифицируютсязубчатыепередачи?
13.Каковы основные достоинства и недостатки зубчатых передач по сравнению с другими передачами?
14.Перечислите сравнительные достоинства и недостатки прямозубых, косозубых и шевронных зубчатых передач?
15.Какой механизм называется редуктором?
16.Каковоустройствоипринципдействияременнойпередачи?
17.Какие видыремней используются временных передачах?
18.Какими достоинствами и недостатками обладают ременные передачи?
19.Почему ременную передачу в приводе ставят между двигателем и зубчатой передачей?
13
Пример выполнения задания
ЗАДАНИЕ
Произвести расчет и спроектировать основные элементы горизонтального одноступенчатого цилиндрического редуктора, входящего в состав привода ленточного транспортера.
1 – электродвигатель;
2 – плоскоременная передача;
3 – редуктор;
4 – муфта;
5 – ленточный транспортер
Исходные данные:
•электродвигатель 4А180S4/1462:
мощность на валу: Рдв = 22,0 кВт; частота вращения: nдв = 1462,0 об/мин;
•передаточное число зубчатой передачи: uзуб = 5;
•передаточное число ременной передачи: uрп = 2,5;
•материал валов и зубчатых колес– сталь40: G = 8·1010 Па;
•номинальная долговечность подшипников качения редук-
тора Lh = 10 000 ч;
•допускаемый угол закручивания валов [θ] = 0,02 рад/м.
1. Кинематический и силовой расчет привода 1.1. Определим скорости вращения валов привода
Вал 1
Частота вращения: n1 = nдв =1462 об/мин.
Угловая скорость:
ω1 = ωдв = πnдв = 3,14 1462 = 153,0 рад/с. 30 30
14
Вал 2 |
|
|
|
n1 |
|
= 1462 = 585 об/мин. |
|||
Частота вращения: |
n = |
|
|
||||||
|
|
||||||||
|
2 |
|
uрп |
|
|
2,5 |
|||
|
|
|
|
|
|||||
Угловая скорость: |
ω2 = |
|
πn2 |
|
= |
3,14 585 = 61,2 рад/с. |
|||
30 |
|
|
|||||||
Вал 3 |
|
|
|
|
|
30 |
|||
|
|
n2 |
|
= 585 =117 об/мин. |
|||||
Частота вращения: |
n = |
|
|
||||||
|
|
||||||||
|
3 |
|
uзуб |
|
|
5 |
|||
|
|
|
|
|
|||||
Угловая скорость: |
ω3 = |
|
πn3 |
= |
3,14 117,0 =12,2 рад/с. |
||||
|
|
||||||||
|
|
|
30 |
|
|
|
30 |
1.2. Определим мощности и вращающие моменты на валах привода
Вал 1
Мощность: P1 = Рдв = 22,0 кВт.
Вращающий момент: T1 = Tдв = Pдв / ωдв = 22 / 153,02 = = 0,144 кН·м.
Вал 2
Мощность: P2 = P1ηрпηп = 22,0 0,95 0,99 = 20,7кВт. Вращающий момент: T2 = P2 / ω2 = 20,7 / 61,2 = 0,338 кН·м.
Вал 3
Мощность: P3 = P2 ηзубηп = 20,7 0,97 0,99 =19,9кВт. Вращающий момент: T3 = P3 / ω3 = 19,9 / 12,2 = 1,62 кН·м.
15
Здесь ηрп, ηзуб, ηп – КПД ременной передачи, зубчатой передачи и подшипников (см. прил. 1).
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.1 |
|
|
Кинематические и силовые характеристики привода |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Но- |
|
Частота вращения |
Вращающий момент |
Передаточное |
|||
мер |
Вал привода |
число |
|
||||
вала |
|
вала, об/мин |
на валу, кН·м |
передачи |
|
||
|
|
|
|
|
|
||
1 |
Вал двигателя |
n1 = |
1462 |
Т1 = |
0,144 |
uрп = 2,5 |
|
2 |
Быстроходный |
n2 = |
585 |
Т2 = |
0,338 |
|
|
|
|
||||||
вал редуктора |
uзуб = 5 |
|
|||||
3 |
Тихоходный вал |
n3 = |
117 |
Т3 = |
1,62 |
|
|
редуктора |
|
|
16
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИВОДА2
Задание
Определить основные геометрические параметры ременной и зубчатойпередач.
Краткие теоретические сведения
Ременная передача состоит из (рис. 2.1): ведущего шкива 1, ведомого шкива 2, ремня 3.
Рис. 2.1. Геометрические параметры ременной передачи
К основным геометрическим параметрам ременной передачи относят:
•диаметры ведущего и ведомого шкивов D1 и D2;
•межосевое расстояние (расстояние между геометрическими осями валов, на которых установлены шкивы) а = |О1О2|;
•длину ремня Lp;
•угол обхвата ремнем малого шкива (угол, на котором ре-
мень касается поверхности шкива) α1.
Минимальная величина угла обхвата α1min ≥ 110º. При меньших значениях угла обхвата возможно частичное буксование ремня под нагрузкой.
2 Ханов А.М., Сиротенко Л.Д. Детали машин и основы конструирования:
учеб. пособие. Пермь: Изд-воПГТУ, 2010. 269 с. (подразд. 10.1, 10.3, 12.2.1).
17
Для увеличения угла обхвата в ременных передачах с малыми межосевыми расстояниями и большими передаточными числами применяют натяжной ролик (рис. 2.2).
Передаточное число ременных передач непостоянно из-за скольжения ремня по шкивам:
u = |
ω1 |
= |
D2 |
, |
ω2 |
D1 (1− ε) |
Рис. 2.2. Применение где ω1 и ω2 – угловые скорости вращения натяжного ролика ведущего и ведомого шкивов; ε – коэффи-
циент скольжения ремня.
Временных передачах передаточное число u ≤ (5…6); для передач с натяжным роликом u ≤ 10.
Взубчатой передаче движение передается с помощью зацепления пары зубчатых колес (рис. 2.3). Меньшее колесо (ведущее) принято называть шестерней, большее (ведомое) – колесом. При обозначении параметров зубчатой пары шестерне присваивают индекс «1», колесу – «2», например d1, d2, n1, n2.
Рис. 2.3. Геометрические параметры зубчатой передачи
18
К основным геометрическим параметрам зубчатой передачи относят:
•диаметр делительных окружностей шестерни и колеса d (делительные окружности – соприкасающиеся окружности зубчатых колес, катящиеся одна по другой без скольжения);
•диаметр вершин зубьев da и диаметр впадин зубьев df:
•высоту зубьев h = ha + hf (ha – высота головки зуба, hf – высота ножки зуба);
•шаг зубьев р (расстояние между одноименными профильными поверхностями соседних зубьев по делительной окружности);
•ширину шестерни и колеса b;
•число зубьев z;
•межосевое расстояние аw = |О1О2|.
Передаточное число зубчатой передачи можно определить следующим образом:
u = |
ω1 |
= d2 |
= |
z2 |
, |
|
z |
||||||
|
ω |
d |
|
|
||
|
2 |
1 |
1 |
|
где ω1 и ω2 – угловые скорости вращения шестерни и колеса.
Указания к выполнению задания
Для определения основных размеров зубчатого редуктора и оценки нагрузок, действующих на его валы, необходимо произвести расчет основных геометрических параметров передач, входящих в состав привода.
Поскольку в рамках данной работы расчет ременной передачи не предусмотрен, ограничимся определением ее габаритных размеров по приближенным формулам.
2.1. Определение основных размеров ременной передачи 2.1.1. Диаметр ведущего шкива (мм) ременной передачи оп-
ределяется по приближенной формуле
D1 = /30...40/ 3 T1 ,
где Т1 – вращающий момент на ведущем валу ременной передачи.
19
В целях ограничения номенклатуры режущего и мерительного инструмента на производстве основные геометрические размеры валов, колес и других типовых деталей должны соответствовать стандартным значениям. Ввиду этого полученное значение D1 необходимо округлить до ближайшего стандартного значения в соответствии с нормальным рядом диаметров, согласно ГОСТ 6636–69 (см. примечание к прил. 2).
2.1.2. Диаметр ведомогошкива (мм) определяется по формуле
D2 = D1ирп (1− ε),
где uрп – передаточное число ременной передачи; ε – коэффициент упругого скольжения, ε = 0,01...0,02.
Для приближенного расчета принимают D2 ≈ D1ирп.
Полученное значение D2 необходимо округлить до ближайшего стандартного из нормального ряда диаметров (см. примечание к прил. 2).
2.1.3. Ориентировочное межосевое расстояние (мм) определяется по формуле
|
|
а ≥ 1,5 |
( |
1 |
2 ) |
|
|
|
|
|
D + D . |
||||
|
Полученные данные сводятся в таблицу: |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
|
Параметр |
|
|
|
Значение |
|
п/п |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
Диаметр ведущего шкива, мм |
|
|
|
D1 = |
|
2 |
|
Диаметр ведомого шкива, мм |
|
|
|
D2 = |
|
3 |
|
Межосевое расстояние, мм |
|
|
|
а ≥ |
|
2.2. Определение основных размеров зубчатой передачи 2.2.1. Предварительное значение межосевого расстояния (мм)
зубчатойпередачиопределяется по формуле
aw = K (uзуб +1) 3 TБ ,
uзуб
20