Определение передаточного числа привода и ступеней привода

Методика выполнения курсовой работы (проекта)

 

Выполняемые курсовые работы (проекты) должны содержать расчет и конструирование достаточного числа деталей машин общего назначения для успешного освоения основ их проектирования. Силовые приводы цепных конвейеров или ленточных транспортеров, как правило, имеют необходимое количество таких деталей. В соответствии с техническим заданием проводят расчеты: кинематический; закрытой и открытой передач привода; валов и подшипников редуктора. Определяют конструктивные размеры корпуса редуктора и деталей передач; а также выполняют компоновку редуктора, вычерчивание редуктора в сборе и отдельно деталей редуктора. Определяют посадки деталей, выбирают сорт масла и описывают сборку редуктора.

В техническом задании на выполнение курсового проекта задается структурная схема привода (приложение В таблица В.1) с указанием основных параметров на рабочем валу:

- угловая скорость рабочего вала ω_р.в., рад/с;

- вращающий момент Т_р.в., Н·м,

или

- линейная скорость тягового органа машины V, м/с;

- тяговая сила F_t, Н;

- диаметр звездочки (барабана, шкива) D, мм, (рисунок 4.1).

 

                         а)                                                            б)

     

                                        Рисунок 4.1

Кинематический расчет привода

Задачи кинематического расчета

Задачами кинематического расчетаявляются:

- выбор электродвигателя по энергетическим и кинематическим характеристикам;

- определение общего передаточного числа привода и разбивка его между ступенями (передачами);

- расчет частот вращения, угловых скоростей, мощностей и вращающих моментов на валах привода.

Перед выполнением кинематического расчета необходимо пронумеровать валы привода, как на рисунке 4.1, в порядке передачи движения от электродвигателя к рабочему валу. Кинематический расчет выполняют в определенной последовательности, изложенной ниже.

 

Выбор электродвигателя

Требуемая мощность электродвигателя

где Р_р.в. – мощность на рабочем валу привода:

Вт                                                  

или  ;                                

 - общий коэффициент полезного действия (КПД) привода является произведением частных КПД ( ) передач, входящих в привод. Частные КПД привода определяют по заданной кинематической схеме (рисунок 4.1), а их числовые значения по таблице 4.1. Например, привод (рисунок 4.1, а), состоящий из электродвигателя, клиноременной передачи, цилиндро-червячного редуктора и муфты имеет частные КПД:

- ременной передачи; - цилиндрической закрытой передачи;

- червячной закрытой передачи;  - муфты;

- подшипников (привод имеет четыре пары подшипников).

Для привода в соответствии с рисунком 4.1, а общий КПД определяют по формуле:

                                               

Диапазон рекомендуемых общих передаточных чисел привода:

                                                 

где D u_o - диапазон рекомендуемых общих передаточных чисел;

П u_imin, П u_imax - произведение минимальных и максимальных передаточных чисел отдельных ступеней (передач) привода. Числовые значения минимальных и максимальных передаточных чисел различных передач выбирают по таблице 4.2.

Для проектируемого привода (рисунок 4.1, а):

Таблица 4.1 - КПД передач

Тип передачи	Закрытая		Открытая
Зубчатая цилиндрическая Зубчатая коническая Червячная, при числе заходов Червяка z1 = 1            z2  = 2            z3 = 3            z4  = 4 Цепная передача Ременная передача	0,96…0,98 0,95…0,97   0,65…0,70 0,70…0,75 0,80…0,85 0,85…0,90 0,95…0,97		0,93…0,95 0,92…0,94   - - - - 0,90…0,93 0,94…0,96
Муфта Одна пара подшипников качения Одна пара подшипников скольжения		0,98…1,00 0,99…0,995                          0,98…0,99

 

Примечание: 1. Число заходов червяка z₁ рекомендуется выбирать 2 или 4.

          2. КПД муфт в расчетах принимают равным единице.

Таблица 4.2 - Рекомендуемые передаточные числа передач и редукторов

Виды передач							Значения
							минимальные			максимальные				предельные
Зубчатая цилиндрическая закрытая							2			6,3				12,5
Зубчатая коническая закрытая							2			4				6,3
Червячная закрытая							10			40				80
Зубчатая цилиндрическая открытая							3			7				15…20
Цепная							2			6				8
Ременная							2			5				6
1. Одноступенчатый цилиндрический (СТ СЭВ 229-75)
1-й ряд			2		2,5			3,15			4	5				6,3
2-й ряд			2,24		2,8			3,55			4,5	5,6				7,1
2. Одноступенчатый конический (ГОСТ 12289-76)
1-й ряд			2		2,5				3,15				4
2-й ряд			2,24		2,8				3,55				4,5
3. Червячный одноступенчатый (ГОСТ 2144-76)
1-й ряд	10	12,5		16		20		25			31,5	40			50

 

Диапазон частот вращения вала электродвигателя:                                              

где n _р.в. – частота вращения рабочего вала привода 

или .

Электродвигатель выбирают на основании расчетных данных Р_тр и Dn_эд по таблице 4.3.

Для привода общего назначения применяют трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором единой серии АИР. Они просты по конструкции, надежны и сравнительно дешевы. Эти двигатели характеризуются номинальной мощностью, синхронной и асинхронной частотами вращения ротора, кратностью максимального и номинального вращающих моментов.

Синхронная частота вращения ротора (вала) электродвигателя:          

                             

где f – промышленная частота тока, f = 50 Гц;

- число пар полюсов двигателя, = 1…6.

Двигатели с большим числом пар полюсов тихоходны и имеют большие габариты и стоимость. Поэтому тихоходные электродвигатели (n _с  750 об/мин) в приводах общего назначения применяют ограниченно. В расчетах используют асинхронную (номинальную) частоту вращения вала двигателя:

где S – коэффициент скольжения вала двигателя, S = 0,02…0,1.

Электродвигатели единой серии имеют следующие формы исполнения и способы установки:

1М1081 – двигатели горизонтальные со станиной на лапах (рисунок 4.2, а, таблица 4.4);

1М3081–двигатели со станиной без лап и с фланцем на щите (рисунок 4.2, б, таблица 4.5).

Технические характеристики трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором приведены в таблице 4.3.

Для параметра Р_тр, установленного расчетом, электродвигатель выбирают с учетом требуемой мощности по таблице 4.3, соблюдая условие

где Р_ном – номинальная мощность двигателя, кВт.

Допускается перегрузка электродвигателя на 5-10%.

Выбранному по мощности электродвигателю соответствуют четыре варианта синхронной частоты вращения (n_c) вала двигателя: n_c = 750; n_c = 1000; n_c = 1500 и n_c = 3000 об/мин (таблица 4.3).

 

Таблица 4.3 – Двигатели трехфазные асинхронные короткозамкнутые, серии АИР. Технические данные

Мощность Рэд, кВт

nс = 3000 мин-1

nс = 1500 мин-1

nс = 1000 мин-1

nс = 750 мин-1

Тип двигателя

nэд, мин-1

Тип двигателя

nэд, мин-1

Тип двигателя

nэд, мин-1

Тип двигателя

nэд, мин-1

0,25 0,37 0,55 0,75 1,1 1,5 2,2 3,0 4,0 5,5 7,5 11,0 15,0 18,5 22,0 30,0

АИР56В2 АИР63А2 АИР63В2 АИР71А2 АИР71В2 АИР80А2 АИР80В2 АИР90L2 АИР100S2 АИР100L2 АИР112М2 АИР132М2 АИР160S2 АИР160М2 АИР180S2 АИР180М2

2770 2750 2740 2840 2810 2850 2850 2840 2860 2880 2900 2900 2940 2940 2945 2945

2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,6 2,6 2,5 2,5 2,5 2,8 2,8 2,2 2,2 2,5 2,5

АИР63А4 АИР63В4 АИР71А4 АИР71В4 АИР80А4 АИР80В4 АИР90L4 АИР100S4 АИР100L4 АИР112М4 АИР132S4 АИР132М4 АИР160S4 АИР160М4 АИР180S4 АИР180М4

1380 1365 1390 1390 1420 1415 1425 1435 1430 1445 1455 1460 1465 1465 1470 1470

2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,4 2,4 2,4 2,2 3,0 3,0 2,3 2,3 2,3 2,3

АИР63В6 АИР71А6 АИР71В6 АИР80А6 АИР80В6 АИР90L6 АИР100L6 АИР112МА6 АИР112МВ6 АИР132S6 АИР132М6 АИР160S6 АИР160М6 АИР180М6 АИР200М6 АИР200L6

890 910 900 915 920 935 950 955 950 965 970 975 975 975 975 980

2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,5 2,5 2,5 2,5 2,0 2,0 2,0 2,4 2,4

АИР71В8 АИР80А8 АИР80В8 АИР90LA8 АИР90LВ8 АИР100L8 АИР112МА8 АИР112МВ8 АИР132S8 АИР132М8 АИР160S8 АИР160М8 АИР180М8 АИР200М8 АИР200L8 АИР225М8

680 675 700 700 700 700 700 700 720 720 730 730 730 735 730 735

1,7 1,7 1,7 1,7 1,9 1,9 2,2 2,2 2,6 2,6 2,2 2,2 2,0 2,2 2,0  2,1

 

 

Таблица 4.4 - Двигатели АИР исполнения 1М1081. Основные размеры

 

Тип двигателя	Число полюсов	Габаритные размеры,мм			Установочные и присоединительные размеры, мм											Масса, кг
		L	H	D	l	l1	l2	d	d1	b	b1	h	h1	h2	h3
АИР56	2,4	194	152	128	23	71	36	11	6	4	90	56	4	12,8	7	-
АИР63	2,4,6	216	164	138	30	80	40	14		5	100	63	5	16,3	8	6,3
АИР71	2,4,6,8	285	201	170	40	90	45	19	7	6 6	112	71	6 6	21,5	9	15,1
АИР80A		300	218	186	50	100	50	22	10 10		125	80		24,5	10	17,5
AИР80B		320	218			100	50	22			125	90		24,5	10	20
AИР90L		350	243	208		125	56	24			140	90		27	11	28,7
AИР100S		365	265	235	60	112	63	28	12	8	160	100	8	31	12	36
AИР100L		395	280			140										42
AИР112M		452	310	260	80		70	32			190	112		35		56
AИР132S	4,6,8	480	350	302			89	38		10	216	132		41	13	71
AИР132M	2,4,6,8	530				178										93
AИР160S	2	624	430	358	110		108	42	15	12	254	160		45	18	130
	4,6,8							48		14			9	51,5		135
AИР160M	2	667				210		42		12			8	45		145
	4,6,8							48		14			9	51,5		160
AИР180S	2	682	470	410	110	203	121	48		14	279	180	9	51,5	20	165
	4,6,8							55		16			10	59		175
AИР180M	2	702				241		48		14			9	51,5		185
	4,6,8							55		16			10	59		195

 

Таблица 4.5 - Двигатели АИР исполнения 1М3081. Основные размеры

 

Тип двигателя	Число полюсов	Габаритные размеры, мм			Установочные и присоединительные размеры, мм										Масса, кг
		L	H	D	l	l1	l2	d	d1	d2	d3	b	h1	h2
AИР63	2,4,6	216	101	160	30	3,5	10	14	130	10	130	5	5	16,3	6,3
AИР71	2,4,6,8	285	130	200	40	3,5	10	19	165	12	130	6	6	21,5	15,7
AИР80A		300	138		50			22						24,5	18,3
AИР80B		320													20,3
AИР90L		360	153	250		4	12	24	215	15	180	8	7	27	30
AИР100S		365	168		60		14	28						31	37
AИР100L		395													42,8
AИР112M		452	198	300	80		16	32	265		230	10	8	35	58
AИР132S	4,6,8	480	218	350		5	18	38	300	19	250			41	82
AИР132M	2,4,6,8	520						42				12		45	97
AИР160М	2	667	270		110		15	42				12		45	145
	4,6,8							48				14	9	51,6	160
AИР160S	2	624						42				12	8	45	130
	4,6,8							48				14	9	51,5	135
АИР180S	2	662	290	400			18	48	350		300	14	9	51,5	170
	4,6,8							55				16	10	59	180
АИР180М	2	702						48				14	9	51,5	190
	4,6,8							55				16	10	59	200

 

Примечание: c = l₂ – l₁

                                             

 

а)

 

                                                                          б)

 

Рисунок 4.2 – Электродвигатели исполнений: а) 1М1081, б) 1М3081

 

С повышением частоты вращения вала электродвигателя его масса и габариты уменьшаются, снижается стоимость и рабочий ресурс, но увеличивается общее передаточное число привода, что приводит к увеличению размеров и массы деталей, узлов передач и затрат на них.

С учетом вышеперечисленных замечаний для привода общего назначения, выбор синхронной частоты вращения (n_c) вала электродвигателя рекомендуют производить по расчетным данным диапазона частоты вращения вала двигателя, структурной схемы привода и частоты вращения рабочего вала машины (механизма).       

Все четыре варианта синхронной (асинхронной) частоты вращения вала двигателя могут быть в пределах расчетного диапазона частоты вращения вала двигателя. Для точного выбора варианта n_c (n_ном) необходимо помнить, что с увеличением n_c (n_ном) растет общее передаточное число привода и наоборот. При разбивке общего передаточного числа по ступеням передачи выбранное значение n_c (n_ном) должно обеспечить средние величины частных рекомендуемых передаточных чисел привода.

Если в структурной схеме привода имеется коническая передача, но отсутствует червячная, то выбирают двигатель с наименьшим значением n_c (n_ном). Если в структурной схеме привода отсутствует червячная и коническая передачи, то выбирают двигатель со средним значением n_c (n_ном). При наличии в структурной схеме привода червячной передачи выбирают двигатель с максимальным значением n_c (n_ном).

Частота вращения рабочего вала n_р.в. влияет на общее передаточное число u _o привода - с увеличением n _р.в. уменьшается u_o и наоборот. Значение u _о должно обеспечить рациональную разбивку общего передаточного числа между ступенями привода (без максимальных значений частных передаточных чисел).

По результатам анализа влияния диапазона частоты вращения вала двигателя, структурной схемы привода и частоты вращения рабочего вала по таблице 4.3 выбирают окончательный вариант синхронной частоты вращения.

Характеристики выбранного электродвигателя сводят в таблицу 4.6.

 

Таблица 4.6 - Технические характеристики электродвигателя

Тип двигателя	Исполнение	Мощность, кВт	Число полюсов	Частота вращения, об/мин		Диаметр вала, мм

 

В зависимости от структурной схемы проектируемого привода уточняют форму исполнения и способ установки электродвигателя, а по таблицам 4.4 и 4.5 определяют размеры и выполняют его эскиз в двух проекциях с простановкой габаритных, установочных и присоединительных размеров (рисунок 4.2).

 

Определение передаточного числа привода и ступеней привода

Общее необходимое передаточное число привода .

От правильности разбивки общего передаточного числа между ступенями зависят конструкция и габариты редуктора, удобство компоновки деталей в корпусе, степень использования материала деталей и способ смазки зацепления.

Для рассматриваемого привода общее передаточное число: ,

откуда ,

где u_р – передаточное число редуктора;

  u_рп – передаточное число ременной передачи.

Если привод имеет одноступенчатый редуктор, то предварительно принимая среднее значение u_рп, определяют u_р по формуле, округляя его значение до стандартного u_р.ст и рассчитывают u_рп с точностью до 0,01 по формуле:              

Для привода с двухступенчатым редуктором и открытой передачей:

где: u_Б, u_т – передаточное число быстроходной и тихоходной передачи;

  u_о.п.    – передаточное число открытой передачи.

Разбивку u_р между быстроходной и тихоходной ступенями редуктора проводят в соответствии с формулами, приведенными в таблице 4.7.

Расчетное значение передаточного числа каждой ступени u_Б и u_т округляют до стандартного из ряда: 1,00; 1,12; 1,25; 1,40; 1,60; 1,80; 2,00; 2,24; 2,50; 2,80; 3,15; 3,55; 4,00; 4,50; 5,00; 6,30; 7,10; 8,00; 9,00; 10,0; 11,2; 12,5;14,0; 16,0; 18,0; 20,0; 22,4; 25,0; 28,0; 31,5; 35,5; 40,0; 45,0; 50,0; 63,0; 80,0.

Предпочтительно применение передаточного числа одной ступени для цилиндрической пары не более 6,3, конической - 4,0, червячной - 40.

Далее рассчитывают стандартное передаточное число редуктора:

и определяют с точностью до 0,01 передаточное число открытой передачи:

 .

Фактическое (расчетное) передаточное число: . 

При отсутствии в приводе открытой передачи: .

Для привода, состоящего только из двухступенчатого редуктора:

.

Разбивку u_р по ступеням передачи выполняют также по формулам, приведенным в таблице 4.7. Расчетное значение u_Б округляют по стандарту, а затем определяют u_Т и округляют до стандартного значения по формуле:    

.

Фактическое передаточное число привода:     ,

не должно отличаться от необходимого передаточного числа более чем на 3%:

 

---

Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 467; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!