БАЛАКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ, ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ

ФАКУЛЬТЕТ МЕХАНИЧЕСКИЙ

КАФЕДРА ПСМ

Курсовой проект по дисциплине Технические средства автоматики и управления

Расчет привода технической системы

Выполнил ст. Гр. Уит-31

Принял преподаватель

Козлова С.Н._______

“_____” _________2003

2003

СОДЕРЖАНИЕ

Техническое задание 3

1 Расчет привода 4

2 Расчёт кулачковой муфты 7

3 Расчёт цилиндрической зубчатой передачи 9

4 Конструктивные размеры зубчатого колеса. Шлицевое соединение зубчатого

колеса с валом 13

5 Расчёт ведущего вала 15

5.1 Расчет конструктивных размеров червячного колеса 15

5.2 Расчет ведущего вала зубчатой передачи 17

5.3 Расчет соединения червячного колеса с валом 24

5.4 Расчет соединения зубчатого колеса с валом 24

Список использованной литературы 26

Изм	Лист	№ докум.	Подп.	Дата
Разраб.						Лит.			Листов	Лист
Пров.						У			26	2
Т. контр.						БИТТУ УИТ-31
Н. контр.
Утв.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Задание (№70): рассчитать привод и открытую зубчатую передачу.

Исходные данные: P₄=10 кВт, ω₄=0.7π 1/с. Муфта кулачковая, шлицевое соединение колеса с валом.

Схема:

P₄, T₄, ω₄, n₄

звездочки конвейера

P₃, T₃, ω₃, n₃ зубчатая передача

P₂, T₂, ω₂, n₂ червячный редуктор

ременная передача

электродвигатель

P₁, T₁, ω₁, n₁

1 Расчет привода

1.1.1 Определение требуемой мощность электродвигателя

P_ТР= P_ВЫХ/η_общ=P₄/η_общ, где η_общ=η_ПР∙η_ЧЗ∙η_З∙η⁴_ПОД (1)

Обозначения: P_ТР-требуемая мощность электродвигателя; P_ВЫХ=P₄-мощность на выходе привода; η_общ-КПД общий; η_ПР-КПД плоскоременной передачи; η_ЧЗ-КПД червячной закрытой передачи; η_З-КПД зубчатой цилиндрической передачи; η_ПОД-КПД одной пары подшипников.

Определим данные: η_ПР= 0.94 – 0.97 [1, т. 5.4]; η_ЧЗ= 0.7 – 0.75 (при Z=2) [1, т. 5.4]; η_З= 0.93 – 0.95 [1, т. 5.4]; η_ПОД= 0.99 – 0.995 [1, т. 5.4].

Таким образом общий КПД составит (берем средний КПД от каждой передачи):

η_общ=0.96∙0.725∙0.94∙0.993²=0.636.

Подставим значение η_общ в (1) и получим:

P_ТР=10 кВт/0.636=15.72 кВт.

Главное условие в выборе двигателя P_ДВ≥P_ТР

Обозначения: Р_ДВ-мощность двигателя.

Подберем двигатель по ГОСТ, согласно этому условию:

Марка электродвигателя 4А160М4 [1, т. 5.1];

Мощность электродвигателя P_ДВ=18.5 кВт [1, т. 5.1];

Число оборотов электродвигателя n_ДВ=1500 1/мин [1, т. 5.1];

Диаметр вала электродвигателя d_ДВ=48 мм [2, т.п. 2];

Скольжение вала электродвигателя S=2.2% [1, т. 5.1].

1.1.2 Определение мощности на валу двигателя

Мощность на валу двигателя примем равной мощности двигателя , т.е.

P₁=P_ДВ=18.5 кВт.

Обозначения: Р₁-мощность на валу двигателя; Р_ДВ-мощность двигателя.

Определим число оборотов вала электродвигателя с учетом скольжения.

n₁=n_ДВ∙(1-S)=1500∙(1-0.022)=1467 1/мин.

Обозначения: n₁-число оборотов вала электродвигателя; S-скольжение вала электродвигателя; n_ДВ-число оборотов электродвигателя.

1.1.3 Расчет мощности на каждом валу привода

P₁=18.5 кВт;

Р₂=Р₁∙η_ПР∙η²_ПОД=18.5∙0.95∙0.993²=17.3 кВт;

Р₃=Р₂∙η_ЧЗ∙η_ПОД=17.3∙0.725∙0.993=12.5 кВт;

Р₄=Р₃∙η_З∙η_ПОД=12.5∙0.994∙0.993=11.7 кВт,

Обозначения: Р₁-мощность на валу двигателя; Р₂-мощность на валу червяка; Р₃-мощность на валу червячного колеса; P₄-мощность на валу ведомого колеса зубчатой передачи; η_общ-КПД общий; η_ПР-КПД плоскоременной передачи; η_ЧЗ-КПД червячной закрытой передачи; η_З-КПД зубчатой цилиндрической передачи; η_ПОД-КПД одной пары подшипников.

1.1.4 Нахождение передаточных чисел привода

Найдем общее передаточное отношение:

ω₁=πn₁/30= π∙1467/30=153.71 1/с

U_ОБЩ=ω₁/ω₄=153.7/2.2=69.89.

Обозначения: ω₁-угловая скорость вала двигателя; n₁-число оборотов вала двигателя; ω₄-угловая скорость ведомого вала зубчатой передачи.

1.1.5 Разбивка общего передаточного отношения по ступеням привода

Общее передаточное отношение можно расписать как U_ОБЩ=U_ПР∙U_ЧЗ∙U_З.

Обозначения: U_ОБЩ-общее передаточное отношение; U_ПР-передаточное отношение плоскоременной передачи; U_ЧЗ-передаточное отношение червячной закрытой передачи; U_З-передаточное отношение зубчатой передачи.

Определим пределы передаточных отношений:

U_ПР=2…4 (максимум 10) [1, т. 5.5];

U_З=4…6 (максимум 20) [1, т. 5.5];

U_ЧЗ=8; 9; 10 ; 11.2; 12.5; 14; 16; 20; 22.4; 25 [1, т. 12.4].

Примем U_ЧЗ=8, U_З=4, U_ПР=2.18, т.о. U_ОБЩ=69.76.

1.1.6 Определение угловой скорости и числа оборотов каждого вала привода

Было получено [из п. 1.1.4]: ω₁=153.7 1/с, n₁=1467 1/мин, тогда:

ω₂= ω₁/U_ПР=153.7/2.18=73.2 1/с;

n₂=n₁/U_ПР=1467/2.18=699 1/мин;

ω₃= ω₂/U_ЧЗ=73.2/8=9.2 1/с;

n₃=n₂/U_ЧЗ=699/8=84 1/мин;

ω₄= ω₃/U_З=9.2/4=2.4 1/с;

n₄=n₃/U_З=84/4=21 1/мин.

Обозначения: U_ПР-передаточное отношение плоскоременной передачи; U_ЧЗ-передаточное отношение червячной закрытой передачи; U_З-передаточное отношение зубчатой передачи; ω₁-угловая скорость на валу электродвигателя; n₁-число оборотов вала электродвигателя; ω₂-угловая скорость на ведомом валу пл. рем. передачи; n₂-число оборотов ведомого вала пл. рем. передачи; ω₃-угловая скорость на ведомом валу червячного редуктора; n₃-число оборотов на ведомого вала червячного редуктора; ω₄-угловая скорость на ведомом валу зубчатой передачи; n₄-число оборотов ведомого вала зубчатой передачи.

1.1.7 Определение крутящего момента на каждом валу привода

Крутящий момент находится как Т_i=Р_i/ω_i, подставим значения [из п. 1.1.3, п. 1.1.4, п. 1.1.6]:

Т₁=Р₁/ω₁=18500/153.7=120 Н∙м;

Т₂=Р₂/ω₂=17300/73.2=236 Н∙м;

Т₃=Р₃/ω₃=12500/9.2=1359 Н∙м;

Т₄=Р₄/ω₄=11700/2.2=5318 Н∙м;

Обозначения: T₁-крутящий момент на валу двигателя; T₂-крутящий момент на ведомом валу пл. рем. передачи; T₃-крутящий момент на ведомом валу червячного редуктора; T₄-крутящий момент на ведомом валу зубчатой передачи; Р₁-мощность на валу двигателя; Р₂-мощность на валу червяка; Р₃-мощность на валу червячного колеса; P₄-мощность на валу ведомого колеса зубчатой передачи; ω₁-угловая скорость на валу электродвигателя; ω₂-угловая скорость на ведомом валу пл. рем. передачи; ω₃-угловая скорость на ведомом валу червячного редуктора; ω₄-угловая скорость на ведомом валу зубчатой передачи.