МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Ухтинский государственный технический университет

Кафедра СМ и ДМ

ПРИВОД

Контрольные работы № 1 по теории механизмов и машин

ТММ 44 00 00 00 Р

Зачётная книжка № 091944

Зачтено:« »

Преподаватель

2012г.

Содержание

1. Задание на контрольную работу 2

2. Кинематический и силовой расчет привода 3

1. Выбор электродвигателя 3

2. Передаточные отношения привода и отдельных его передач 4

3. Частоты вращения, угловые скорости, мощности и моменты

на валах привода 4

3. Расчет клиноременной передачи 7

1. Исходные данные для расчета 7

2. Сечение ремня, диаметры шкивов 7

3. Межосевое расстояние, длина ремня 7

4. Количество ремней в передаче 8

1. предварительного натяжения ремня , нагрузка, действующая на валы, ширина

шкивов 9

5. Нормы для контроля предварительного натяжения ремня 10

4 Расчет тихоходной зубчатой передачи редуктора 11

1. Материалы зубчатых колес и допускаемые напряжения 11

2. Расчет геометрических параметров раздвоенной тихоходной

зубчатой передачи 14

4.3Проверочный расчет прочности зубьев тихоходной передачи ………………15

5 Расчет цепной передачи ……………19

Библиографический список ………………..23

1 Задание на контрольную работу

По заданию 4 и варианту 4 /1/ для схемы привода, изображённого на рисунке 1, решить следующие задачи:

• выбрать асинхронный электродвигатель;

• вычислить скорость вращения, мощность и крутящий момент для каждого из валов привода;

• рассчитать клиноременную передачу;

• рассчитать зубчатую тихоходную передачу редуктора;

• рассчитать цепную передачу.

1, 2, 3, 4, 5 - соответственно валы электродвигателя, быстроходный, промежуточный и тихоходный редуктора и выходной вал привода; 6 - электродвигатель; 7 - ремённая передача; 8, 9 - соответственно быстроходная и тихоходная зубчатые передачи редуктора; 10 - цепная передача.

Рисунок 1 - Схема привода

Срок службы привода 24000 часов.

Кратковременные перегрузки соответствуют максимальному пусковому моменту выбранного электродвигателя.

Мощность на ведомом (выходном) валу привода P₅= 1,80 кВт.

Частота вращения вала привода n₅ =30 об/мин

2 Кинематический и силовой расчёт привода

2.1 Выбор электродвигателя

2.1.1 Требуемая мощность электродвигателя

Р_тр = Р₅/η, (2.1)

где Р₅ - мощность на ведомой звездочке (на выходе привода), кВт;

η - КПД привода.

η =η_p*η_з²*η_ц*η_n⁴ (2.2)

где η_p,η_з,η_ц,η_n - соответственно КПД ремённой, зубчатой, цепной передач и пары подшипников качения.

Руководствуясь рекомендациями /2, с.4/, принимаем η_p =0,96, η_з =0,98, η_ц =0,94, η_n ⁼0,99. После подстановки численных значений параметров в формулы (2.2) и (2.1) получим КПД привода

η=0,96 0,98² 0,94-0,99⁴=0,832. и требуемую мощность электродвигателя

Р_тр= 1,8 : 0,832 = 2,16 кВт

2.1.2 С учётом требуемой мощности Р_тр= 2,16 кВт рассмотрим возможность выбора асинхронных двигателей серии 4А с номинальными мощностями Р_н= 1,5 кВт и Р_н= 2,2 кВт /2, с.390/. Для первого перегрузка составляет (2,16-1,5)*100%/1,5 = 44% при допускаемой 5%, поэтому далее его не рассматриваем. Для второго недогрузка составляет

(2,2- 2,16)*100%/2,2=1,8%.

Для двигателей с мощностью 2,2 кВт рассчитаны следующие номинальные частоты вращения n_н= 705, 949, 1423, 2871 об/мин.

Для ориентировки в выборе двигателя по частоте вращения оценим передаточное отношение привода i_cp, вычисленное по, примерно, средним значениям рекомендуемых передаточных отношений отдельных передач. Возьмём эти значения для ремённой, зубчатой и цепной передач соответственно i_{cp р}=3; i_{cp зб}=3; i_{cp зт}⁼2; i_u=3 /2, с.7/. После перемножения получим в результате i_cp=3-3-2-3=54.

При таком передаточном отношении привода и частоте вращения его ведомой звёздочки n₅ =30 об/мин потребуется двигатель с частотой вращения n=i_cp-n5=54-30=1620 об/мин.

2.1.3 Окончательно выбираем /2, с.390/ ближайший по частоте вращения асинхронный электродвигатель марки 4A90L4У3 со следующими параметрами:

• номинальная мощность Р_н= 2.2 кВт;

• номинальная частота вращения n_н= 1423 об/мин;

• отношение пускового момента к номинальному Т_п/Т_н=2.

2.2 Передаточное отношение привода и отдельных его передач

Общее передаточное отношение привода при частоте вращения входного вала привода

n₁=n_н

i_общ=n₁ : n₅ = n_H : п₅ (2.3)

Расчёт по формуле (2.3) даёт i_общ= 1423 : 30 = 47.43. Примем /2, с.6/ передаточные отношения:

• для ремённой передачи - i_p=3;

• для зубчатой быстроходной ступени редуктора – i_зб⁼3;

• для зубчатой тихоходной ступени редуктора - i_зт=3.

Тогда на долю цепной передачи остаётся передаточное отношение i _ц= i_общ : : (i_P ^. i_зб ^. 1_зт)= 47.43 : (3 ^. 3 ^. 3)= 1.75.

Проверка i_общ=3^.3^.3^.1.75 = 47.25 убеждает в правильности вычислений.

2.3 Частоты вращения, угловые скорости, мощности и моменты на валах привода.

2.3.1 Частоты вращения валов: n₁ = п_н= 1423 об/мин;

n₂ = n₁ : i_p= 1423 : 3 = 474.33 об/мин;

n₃ = n₂: i_зб= 473.33 : 3 = 157.78 об/мин;

n₄ = n₃ : i_зт= 157.78 : 3 = 52.59 об/мин;

n₅ = n₄: i_ц = 52.59 : 1.75 = 29.9 об/мин.

Примечание. Здесь и далее параметры, относящиеся к валам привода, обозначены числовыми индексами, соответствующими нумерации валов на рисунке 1.1.

2.3.2 Угловые скорости валов:

ω₁=𝜋 ^. n₁ : 30 =3,14 • 1423 : 30=148.91 рад/с; ω₂= ω₁: i_P = 148.91 : 3 = 49.64 рад/с;

ω₃= ω₂ : i_зб= 49.64 : 3= 16.55 рад/с;

ω₄= ω₃ : i_зт =16.55 : 3= 5.52 рад/с;

ω₅= ω₄ : i_ц=5.52 :1.75= 3.15 рад/с.

2.3.3 Мощности на валах привода: P₁=P_тр= 2.16 кВт;

Р₂= Р₁ ^. η_р ^. η_п= 2.16-0,96-0,99 = 2.05 кВт; Рз= Р₂ ^. η_зб ^. η_п =2.05-0,98 0,99 =1.99 кВт; Р₄= Р₃ ^. η_зт ^. η_п =1-99 -0,98-0,99=1.93кВт; Р₅= Р₄ ^. η_ц ^. η_п = 1.93-0,94-0,99 =1.80 кВт.

2.3.4 Моменты на валах привода: Т₁=Р₁ : ω₁= 2,16-10³ : 148,91 = 14,51 Н^.м; Т₂= Р₂ : ω₂= 2,05-10³ : 49,64 = 41,30 Н^.м; Т₃= Р₃ : ω₃= 1,99-10³ : 16,55 = 120,24 Н^.м; Т₄= Р₄ : ω₄= 1,93-10³ : 5,52 = 349,64 Н^.м; Т₅= Р₅ : ω₅= 1,80-10³ : 3,15 = 571,43 Н^.м.

2.3.5 Максимальный момент при перегрузке на первом валу /на валу двигателя/ T_1max⁼T_n=2T_н /см. пункт 2.1.3/.

Номинальной мощности двигателя 2,2 кВт соответствует номинальный момент

Т_н=Р_н : ω₁= 2,2-10³: 148,91 = 14,77 Н^.м.

Отсюда T_1max=2T_н=2- 14,77= 29,54 Н^.м.

Очевидно, при кратковременных перегрузках максимальные моменты на всех остальных валах будут превышать моменты, рассчитанные при передаче требуемой мощности /см. пункт 2.3.4/, в

T_1max : Т₁= 29,54 : 14,51 = 2,04 раза.

Исходя из этого соображения, получаем:

T_1max=T₁^.2,04 = 14,51^.2,04 = 29,54 Н^.м;

Т_2mах=Т₂^.2,04 = 41,30^.2,04 = 84,25 Н^.м;

Т_3mах=Т₃^.2,04 = 120,24^.2,04 = 245,29 Н^.м;

Т_4mах=Т4^.2,04 =349,64^.2,04 = 713,27 Н^.м;

Т_5mах=Т₅^.2,04 = 571,43^.2,04 = 1166,72 Н^.м.

2.3.6 Результаты расчётов, выполненных в подразделе 2.3, сведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Частоты вращения, угловые скорости, мощности и моменты на валах привода

№ вала по рисунку 1.1	n, об/мин	ω, рад/с	Р, кВт	Т, Н.м	Тmax, Н.м
1	1423	148.91	2.16	14,51	29,54
2	474.33	49.64	2.05	41,30	84,25
3	157.78	16.55	1.99	120,24	245,29
4	52.59	5.52	1.93	349,64	713,27
5	29.9	3.15	1.80	571,43	1166,72