Методички / Курсовое проектирование деталей машин

Задание №23

Привод общего назначения

Привод содержит коническо-цилиндрический редуктор и цепную передачу.

Примечания. 1. Расположить передачи в приводе в соответствии с рекомендациями.

2. Задаться видом исполнительного устройства и другими недостающими дан-

ными.

Задание №24

Привод общего назначения

Привод содержит двухступенчатый цилиндрический редуктор и цепную пе-

ре-

дачу.

Примечания. 1. Расположить передачи в приводе в соответствии с рекомендациями.

2. Задаться видом исполнительного устройства и другими недостающими дан-

ными.

4. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Исходные данные на проектирование привода принимают по разд. 3. В по-

яснительной записке в разделе “Техническое задание” приводят числовые исход-

ные данные с текстом по типу:

Спроектировать привод цепного конвейера по следующим исходным дан-

ным:

-окружное усилие на барабане Ft = 2,5 кН;

-скорость ленты = 0,6 м/с;

-диаметр барабана Dб = 300 мм;

-срок службы L = 6 лет.

По кинематической схеме привода (см. разд. 5), которую рекомендуется разместить по тексту, необходимо сделать краткое описание устройства и работы привода, перечисляя элементы со ссылками на номера позиций в направлении по-

тока мощности. Указывают режим работы исполнительного механизма, влияю-

щий на расчёты элементов привода, например работа спокойная либо с толчками и ударами. Кроме того, в техническом задании отражают дополнительные исход-

ные данные, в частности:

1)место размещения привода (литейный либо механический цех, карьер и т.д.) и

связанные с этим условия работы элементов привода;

2)тип исполнительного механизма (если не задан);

3)наличие или отсутствие реверсирования (в конвейерах передачи работают не-

реверсивно);

4)число смен работы (рекомендуется принимать двухсменную работу);

5)класс нагрузки зубчатых передач (принимать Н 1,0; Н 0,8 или Н 0,63);

6)продолжительность включения (принимать ПВ = 0,15; 0,25; 0,4);

7)конструкция корпуса редуктора (задана литая или сварная), которая определя-

ет:

8) масштаб выпуска изделий (серийное, единичное производство) и др.

5. КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРИВОДА

Кинематическую схему выполняют по ГОСТ 2.703 с изображением элементов кинематики по ГОСТ 2.770. В заданиях №№ 21...24 студенту необходимо расположить передачи в приводе по заданному их перечню, руководствуясь следующими соображениями:

1)Ремённую передачу в комбинации с зубчатым редуктором всегда ставят первой ступенью как менее нагруженную.

2)Цепную передачу ставят последней, тихоходной ступенью, так как при высоких скоростях возникают большие центробежные силы в цепи.

Кинематические схемы в соответствии с ГОСТ 2.703 оформляют по следу-

ющим правилам:

1)Валы нумеруют римскими цифрами, которые изображают с полочками сверху и снизу либо без полочек. Линия-выноска оканчивается на валу стрелкой. Номер вала можно проставлять как снаружи, так и внутри изображения агрегата, обрамлённого тонкой линией.

2)Каждый элемент нумеруют обычными цифрами, начиная с источника движения либо от ведущего вала. Линия-выноска указывает на элемент и за-

канчивается полочкой, вынесенной за пределы изображения. Под полочкой указывают характерные параметры (модули, числа зубьев, углы наклона в зубчатых колесах, диаметры шкивов, обозначение подшипников и др.).

3) Комбинацию элементов, объединенных общностью выполняемых функций (например, редуктор), обрамляют тонкой сплошной линией с пояснением ко всему агрегату типа «Редуктор цилиндрический двухступенчатый», «Редуктор коническо-цилиндрический» и т.п. с указанием основных параметров устройства (максимальные мощность, частота вращения, крутящий момент).

Окончательный вид кинематическая схема приобретает после расчёта всех элементов привода. Образцы кинематических схем приведены на рис. 3 и в СТО [13]. В обозначении документа последние два знака — К3 расшифровываются так: схема кинематическая (К) принципиальная (3).

6. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ

Привод общего назначения состоит из электродвигателя и трансмиссии (пе-

редачи). В проектируемых приводах рекомендуется использовать трехфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели единой серии АИР с синхронными ча-

стотами вращения nс = 750, 1000, 1500 и 3000 об/мин. Для выбора двигателя необ-

ходимо знать мощность Рвых и частоту вращения nвых на приводном валу (на рис. 3

вал рабочего органа имеет номер позиции IV, а его параметры обозначаются PIV и nIV).

В некоторых заданиях потребная мощность на выходном валу привода за-

дана, в других она не задана в явном виде, но на приводном валу заданы другие параметры, позволяющие её определить. В последнем случае мощность на при-

водном валу, кВт:

где Ft — окружное усилие, кН; — скорость, м/с.

Частота вращения приводного вала (об/мин), не заданная в явном виде, мо-

жет быть определена по формулам:

В формулах (2) и (3):

D – диаметр барабана, мм; z — число зубьев звёздочки тяговой цепи; рц —

шаг тяговой цепи, мм; число 60 осуществляет перевод минут в секунды, 103 –

миллиметры в метры.

Потребную мощность двигателя определяют с учетом потерь во всех зве-

ньях кинематической цепи:

где 1, 2, 3 — КПД соответственно конической и цилиндрической зубчатых

передач и цепной передачи; м – КПД муфты.

Значения КПД отдельных ступеней с учетом потерь на трение в подшипни-

ках приведены в Прил. А. Выбранный электродвигатель должен иметь номиналь-

ную по каталогу мощность Рэд, ближайшую большую потребной Р. Допускает-

ся перегрузка не более 5%. Следует помнить, что элементы привода рассчитыва-

ют не по номинальной мощности двигателя Рэд , а по потребной мощности Р,

которую он фактически будет развивать при установившемся режиме.

Для выбора частоты вращения электродвигателя следует вначале ориен-

тировочно определить потребную частоту вращения по формуле:

n nвыхu , (6)

где и — ориентировочное общее передаточное отношение привода, определяе-

мое как произведение передаточных отношений отдельных ступеней.

Для схемы на рис. 3:

где u1…u3 — передаточные отношения соответственно конической и цилин-

дрической зубчатых передач и цепной передачи, назначаемые по Прил. А.

При выборе ориентировочных передаточных отношений необходимо учи-

тывать следующие соображения:

1) передаточные отношения открытых передач (ремённой, цепной) при-

нимать больше, чем передач редуктора для уменьшения стоимости привода;

2) в коническо-цилиндрическом и двухступенчатом цилиндрическом редукторах передаточное отношение первой (быстроходной) ступени прини-

мать больше, чем тихоходной; в этом случае можно обеспечить равное либо приемлемое погружение колёс обеих ступеней в масляную ванну;

3) передаточные отношения редукторных зубчатых передач рекоменду-

ется принимать стандартными;

4) для зубчатых и цепных передач наиболее распространенный термин – передаточное число: отношение большего числа зубьев к меньшему;

5) стандартные u по ГОСТ 2185 приведены в табл. 1.

Таблица 1

Значения передаточных чисел u

Примечания. 1. Первый ряд следует предпочитать второму.

Фактические значения могут отличаться от номинальных не более чем на

2,5 % при u ≤ 4,5 и на 4% при u > 4,5.

Для схемы на рис. 3 n nIV u . По потребной частоте вращения назначают

номинальную частоту вращения nэд. Обычно принимают пэд, ближайшую к по-

требной частоте вращения п. При нахождении п посередине интервала пэд пред-

почтение отдают быстроходным двигателям, приводы с использованием которых оказываются, как правило, более дешёвыми. Для решения этой задачи в приводах с ремённой передачей следует выполнить технико-экономические расчёты (см.

разд. 9). Общее передаточное отношение привода уточняют после выбора дви-

гателя:

Точное передаточное отношение привода и разбивают по ступеням, оставив ранее принятые значения редукторных передач и откорректировав передаточное отношение открытой передачи. Так, для схемы на рис. 3 оставляют неизменными

u1 и u2 и уточняют передаточное отношение цепной передачи по формуле:

По формулам (8) и (9) получают окончательные передаточные отношения

для проектирования ступеней привода. Кинематический расчёт привода завер-

шают определением мощностей, частот вращения и крутящих моментов на каж-

дом валу привода. Так, для привода по схеме рис. 3 мощности на валах, кВт:

Крутящие моменты на валах, Н м:

-быстроходной ступени редуктора u1 = 3,55; тихоходной – u2 = 2,8 (табл. 1 и

разд. 7);

-цепной передачи – ориентировочно u3 = 4,5 (Прил. А); ориентировочное

общее передаточное отношение привода – формула (7):

uu1 u2 u3 3,55 2,8 4,5 44,73 .

6)Потребная частота вращения вала электродвигателя – формула (6):

nnIV u 50,93 44,73 2278об / мин.

7)Выбор электродвигателя. В соответствии с потребными мощностью

ичастотой вращения принят электродвигатель АИР112М2/2895 (Прил. Б). Его паспортные данные: номинальная мощность: Pэд = 7,5 кВт (перегрузка 0,7%);

номинальная частота вращения nэд = 2895 об/мин; диаметр хвостовика dхв = 32

мм.

8) Уточнённое передаточное отношение – формула (8):

u nэд 2895 56,84. nIV 50,93

Рассчитанное передаточное отношение больше ориентировочного, так как из двух вариантов (nс = 1500 и 3000 об/мин) принят быстроходный. Оставлены без изменения u1 = 3,55 и u2 = 2,8; уточнено предварительно принятое передаточное отношение цепной передачи – формула (10):

9) Мощности на валах – формула (11):

РI = Р·ηм = 7,55·0,98 =7,4 кВт;

РII = РI·η1 = 7,4·0,95 = 7,03 кВт; РIII = РII·η2 = 7,03·0,96 = 6,75 кВт; РIV = РIII·η3 = 6,75·0,93 = 6,28 кВт.

10)Частоты вращения валов – формула (12):

nI nэд 2895об / мин;

nII nI / u1 2895/ 3,55 815,5об / мин; nIII nII / u2 815,5/ 2,8 291,2об / мин;

nIV nIII / u3 291,2 / 5,72 50,92об / мин.

11)Вращающие моменты на валах – формула (13):

TI , / , Н м;

TII , / , , Н м;

TIII , / , , Н м;

TIV , / , Н м.

Анализ расчётов.

1. Окончательно принятые передаточные отношения находятся в рекомен-

дуемых пределах.

2. Рассчитанные значения nIV и PIV в пп. 9 и 10 соответствуют заданным.

7. РАЗБИВКА ПЕРЕДАТОЧНОГО ОТНОШЕНИЯ

Разбивку общего передаточного отношения привода необходимо выполнять таким образом, чтобы передаточные отношения открытых ступеней привода (ре-

мённая, цепная, открытая зубчатая передачи) были больше, чем у редукторных передач. Это позволит уменьшить стоимость привода, так как стоимость корпус-

ных деталей редуктора высока.

Большинство заданий содержит горизонтальные двухступенчатые цилин-

дрические или коническо-цилиндрические редукторы. Во избежание серьезных затруднений при конструировании таких редукторов студент при разбивке пере-

даточного числа редуктора должен задаться целью обеспечения равного погруже-

ния ведомых колёс обеих ступеней в масляную ванну.

Для смазки зацепления погружением и разбрызгиванием (картерное смазы-

вание) колесо быстроходной цилиндрической ступени рекомендуется погружать в масло на глубину (З…5)m, но не менее 10 мм (m – модуль колеса, мм), коническое колесо — на длину зуба. Тихоходное цилиндрическое колесо можно погружать глубже быстроходного, но не более 0,25ra2 (ra2 – радиус вершин колеса, мм). Не-

выполнение данных требований может привести к необходимости постановки смазочной шестерни либо к проектированию двухступенчатого цилиндрического редуктора с наклонной плоскостью разъёма. А для коническо-цилиндрического редуктора может потребоваться дорогостоящая циркуляционная система смазки.