Федеральное агентство по образованию

Кубанский государственный технологический университет

Кафедра динамики и прочности машин

Кинематический и силовой расчет привода

Методические указания по выполнению курсовой работы

для студентов очной формы обучения специальностей:

280102 Безопасность технологических процессов и производств;

280202 Инженерная защита окружающей среды;

050501 Профессиональное обучение

Краснодар

2010

Составитель: канд. техн. наук В. И. Селезнев

УДК 531.8

Кинематический и силовой расчет привода: методические указания по выполнению курсовой работы для студентов очной формы обучения специальностей 280102 Безопасность технологических процессов и производств, 280202 Инженерная защита окружающей среды, 050501 Профессиональное обучение /Сост.: В. И. Селезнев; Кубан. гос. технол. ун-т. Каф. динамики и прочности машин. – Краснодар: Изд. КубГТУ, 2010. - 35 с.

Изложены требования по выполнению и оформлению курсовой работы.

Ил. 5. Табл. 17. Библиогр.: 7 назв.

Печатается по решению Редакционно-издательского совета Кубанского государственного технологического университета

Рецензенты: д-р техн. наук, проф. кафедры ДПМ ФМА М.И.Чаевский;

канд. техн. наук, доц. кафедры БЖ ФМА Е.В.Дмитренко.

© КубГТУ, 2009

1 Описание силового привода

1 Исходные данные

В исходных данных представлена кинематическая схема привода (рис.1,2) и приведены параметры на выходном валу привода:

• для схемы (рис.1,а,д): тяговое усилие цепи конвейера F, кН; скорость цепи конвейера v, м/с; число зубьев тяговой звездочки z; шаг цепи p, мм;

• для схемы (рис.1,б,г): тяговое усилие ленты F, кН; скорость ленты конвейера v, м/с; диаметр тягового барабана D_б, мм;

• для схемы (рис.1,в): усилие толкателя F, кН; скорость толкателя v, м/с; шаг резьбы винта р.

2 Выбор электродвигателя

Для выбора электродвигателя определяется требуемая мощность и частота вращения.

Требуемая мощность электродвигателя Р_д.тр должна быть не меньше мощности на исполнительном органе машины, которая определяется следующим образом:

• при поступательном движении исполнительного органа (рис.1)

; (1.1)

• при вращательном движении исполнительного органа (рис.2)

, (1.2)

где Р_В – потребляемая мощность привода, кН;

F – тяговое усилие, развиваемое исполнительным органом;

v – скорость поступательного движения исполнительного органа,

м/с;

Т – крутящий момент, развиваемый исполнительным органом;

n – частота вращения исполнительного органа, об/мин.

Потребная мощность электродвигателя

, (1.3)

где η_общ – общий КПД привода.

Общий КПД привода есть произведение КПД отдельных элементов привода, в которых имеют место потери мощности:

(1.4)

Мощность теряется в механических передачах (зубчатой, червячной, цепной, ременной и т.д.), подшипниковых опорах, муфтах. Ориен-тировочные значения КПД указанных элементов привода приведены в таблице 1.1.

При отсутствии данных о передаточном числе червячной передачи предварительно принимают _чп = 0,8.

Таблица 1.1 – Ориентировочные значения КПД элементов привода

Элемент привода	
Цилиндрическая зубчатая передача (закрытая, с подшипниковыми опорами)	0,96…0,98
Коническая зубчатая передача (закрытая, с подшипниковыми опорами)	0,95…0,97
Червячная передача (закрытая) при передаточном числе: св. 30 св. 14 до 30 св. 8 до 14	0,7…0,8 0,75…0,85 0,8…0,9
Клиноременная передача	0,94…0,96
Цепная передача	0,92…0,95
Винтовая передача	0,3…0,4
Муфта	0,98
Подшипники качения (одна пара)	0,99

Требуемая частота вращения вала электродвигателя

(1.5)

где n_B – частота вращения выходного вала привода;

u₁, u₂ … – передаточные числа передач привода.

В формулу (1.5) подставляют предварительные значения передаточных чисел передач привода. Эти значения выбирают из таблицы 1.2, в которой приведены оптимальные значения передаточных чисел для различных передач. При выборе передаточного числа для зубчатой передачи необходимо учитывать твердость зубьев зубчатых колес, зависящую от материала и термообработки. Если к проектируемому приводу предъявляются повышенные требования по массово-габаритным характеристикам, ориентируются на материал с высокой твердостью. Если доминирует требование минимальной стоимости, следует остановиться на материале с невысокой твердостью. Рекомендуется принимать средние значения из рекомендуемых диапазонов передаточных чисел.

Частота вращения выходного вала привода определяется следующим образом.

При поступательном движении исполнительного органа со скоростью v расчет выполняется по формулам:

• для привода ленточного конвейера

(1.6)

где D_б – диаметр тягового барабана конвейера, мм;

• для привода лебедки

(1.7)

где D_б – диаметр тягового барабана лебедки, мм;

– для привода цепного конвейера:

; (1.8)

,

где D_зв – делительный диаметр тяговой звездочки, мм;

– для привода винтового толкателя:

, (1.9)

где р – шаг резьбы винта толкателя, мм.

При вращательном движении исполнительного органа c частотой вращения n (привод винтового транспортера, привод бетономешалки) принимают .

Затем по каталогам производителей подбирают подходящий электродвигатель. Во всех рассматриваемых типах приводов могут быть использованы асинхронные электродвигатели. В таблице 1.3 приведены технические данные электродвигателей серии АИР, которые могут быть использованы в рассматриваемых приводах.

При выборе электродвигателя руководствуются следующими соображениями. Мощность электродвигателя Р_д должна быть не меньше требуемой Р_д.тр . При этом допускается небольшая перегрузка (до 8%). Частота вращения электродвигателя n_д должна быть ближайшей к требуемой n_д.тр (за n_д принимают асинхронную частоту вращения вала двигателя).

Таблица 1.2 – Рекомендуемые значения передаточных чисел передач

Передача	Твердость зубьев	Передаточное число
Зубчатая цилиндрическая	 350 НВ 40…56 НRC 56…63 НRC	3,15…5,6 3,15…5 2,5…4
Зубчатая коническая	-	1...4
Червячная	-	16...50
Цепная	-	1,5...3
Ременная	-	2...3

Рисунок 1 – Кинематические схемы приводов с поступательным движением исполнительного органа: 1 – электродвигатель; 2 – муфта; 3 – редуктор цилиндрический вертикальный; 4 – редуктор цилиндрический горизонтальный; 5 – редуктор конический; 6 – редуктор червячный; 7 – цепная передача; 8 – клиноременная передача; 9 – тяговая звездочка конвейера; 10 – тяговый барабан конвейера; 11 – винт толкателя; 12 – шток толкателя; 13 – барабан лебедки; 14 – подшипниковая опора

Т, n

а)

6

2

1

5

3

7

3

4

б)

Т, n

2

1

8

Рисунок 2 – Кинематические схемы приводов с вращательным движением исполнительного органа: 1 – электродвигатель; 2 – муфта; 3 – редуктор цилиндрический; 4 – цепная передача; 5 – клиноременная передача; 6 – шнек винтового транспортера; 7 – смесительная емкость бетономешалки; 8 – подшипниковая опора