КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

Министерство путей сообщения Российской Федерации

Дальневосточный государственный университет путей сообщения

Кафедра “Детали машин”

Ю.В. Козерод

КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА =

Методические указания

на выполнение курсового проект= а

Хабаровск

1999

Козерод Ю.В. Кинемати= ческий и силовой расчет привода: Методические указания на выполнение курсового проекта. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 1999. – 28 с.

В методических указан= иях описаны задачи и последовательность выполнения курсового проектирования, рассматривается кинематический и силовой расчет привода машин общего назначения. Приведены краткие сведения об элементах привода. Содержатся необходимые справочные данные. Даны примеры расчета.

Указания предназначен= ы для студентов факультета “Наземные транспортные системы” по дисциплине “Детали машин и основы конструирования”.

Рис. 3 , табл. 8, спи= сок лит. – 13 назв.

Рецензент: зав.кафедр= ой “Детали машин” ДВГУПС, канд.техн. наук В.В. Дрыгин

путей сообщения (ДВГУПС), 1999 =

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Задачи курсового проектирования

2. Задание на проект

3. Краткие сведения о двигателях

4. Кинематический и силовой расчет привода

4.1. Определение мощности рабочей машины=

4.2. Коэффициент полезного действия привода

4.3. Требуемая мощность на входе привода=

4.4. Кинематика привода

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

В курсовом проекте по дисциплине “Детали машин и основы конструирования” выполняются расчёт, проектирование и конструирование различных типов механических приводов, кот= орые состоят из двигателя и комбинаций передаточных механизмов. Наиболее распрос= траненными являются приводные устройства транспортных, транспортирующих, строительно-дорожных и других машин. Разработка вопросов, относящихся к исполнительной части машины, рассматривается при изучении специальных дисциплин.

Работа над проектом н= ачинается с изучения технического задания. Затем выполняется ответственный этап проектирования – кинематический и силовой расчет привода: выбирают двигател= ь, производят кинематический расчет привода, определяют его силовые параметры.=

Цель методических ука= заний – объединить разрозненные сведения, относящиеся к кинематике приводов с разнообразными типами редукторов, помочь в определении передаточного числа привода и его ступеней, научить определять силовые и кинематические парамет= ры привода. От обоснованного решения этих вопросов на начальном этапе проектирования зависят возможности получения оптимальных технико-экономичес= ких и эксплуатационных характеристик привода и машины в целом.

Приложения к данной р= аботе оформлены в соответствии с Единой системой конструкторской документации (ЕС= КД).

Настоящие указания не заменяют необходимую для выполнения курсового проекта учебную и справочную литературу, а лишь способствуют лучшей ориентации студентов – во всем объеме самостоятельной работы при проектировании.

1. ЗАДАЧИ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Курсовой проект по дисциплине “Детали машин” является первой комплексной расчетно-конструкторс= кой работой, завершающей цикл общетехнической подготовки студентов.<= /span>

Основными задачами курсового проектирования являются:

а) закрепление и углу= бление знаний, полученных при изучении механики машин;

б) приобретение навык= ов в использовании технической литературы государственные стандарты, нормали, справочники, альбомы и т.п.);

в) приобретение опыта разработки конструкторских документов на различных стадиях проектирования и конструирования.

Для этого студент дол= жен научиться:

– выбирать рациональн= ую компоновочную кинематическую схему привода и конструкции его узлов;

– определять необходи= мые размеры, выбирать рациональные формы деталей и способы их изготовления и упрочнения, выбирать материалы и определять допускаемые напряжения, назнача= ть допуски, посадки и шероховатость поверхностей;

– обеспечивать в проектируемом приводе требования взаимозаменяемости и технологичности детал= ей, условий сборки и рациональной смазки;

– составлять и правил= ьно оформлять техническую документацию.

При выполнении проекта необходимо применять современные методы расчета и конструирования деталей машин, использовать технические характеристики новейших материалов, ориенти= руясь на прогрессивные способы изготовления, упрочнения деталей и другие достижен= ия техники.

2. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТ

Задание на курсовой п= роект включает кинематическую схему механического привода, исходные данные, необходимые для проектирования, и рекомендации по объему выполняемой технической документации. Если схема привода не представлена, то студент самостоятельно разрабатывает несколько вариантов кинематических схем и выполняет их анализ [1]. Наиболее удачное решение после согласования с преподавателем, используется при проектировании.

Исходные данные (сило= вые, кинематические и геометрические факторы, срок службы, характер нагрузки) мо= гут быть заданы как в явном, так и в неявном виде. В последнем случае выполняют предварительные расчеты для определения основных или дополнительных характеристик привода. Основными техническими характеристиками привода явля= ются передаваемые мощности и быстроходность, а дополнительными - коэффициент полезного действия и передаточное число.

Если заданы техническ= ие характеристики на входе привода, то такой расчет называется – на неизвестно= го потребителя; если – на выходе – на известного потребителя.

Наиболее подробной проектной разработке в каждом задании подлежит конструкция редуктора. Разли= чные схемы редукторов содержат зубчатые и червячные передачи или их сочетания. Следует отдавать предпочтение прогрессивным видам передач (планетарным, глобоидным, передачам Новикова, волновым и др.).

Проект состоит из расчетно-пояснительной записки и чертежей. Объем и содержание чертежей: сбо= рочный чертеж привода, сборочный чертеж редуктора, чертежи деталей (по указанию преподавателя). Сборочные чертежи выполняются на бумаге формата не менее А1 (841 594). Чертежи деталей – на формате от А4 (210 297) до
А2 (420 594).

3. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ДВИГАТЕЛЯХ

Двигатель является од= ним из основных элементов привода. От типа двигателя, его мощности, угловой скорос= ти (частоты вращения) зависят конструктивные и эксплуатационные характеристики рабочей машины и ее привода.

Электродвигатели переменного тока по массе на 50 % меньше и требуют в 4,5 раза меньше расхода меди по сравнению с электродвигателями постоянного тока, что в значительной мере предопределяет их широкое применение, благодаря металлоемкости.

В общем машиностроении получили распространение трехфазные электродвигатели переменного тока с фаз= ными и короткозамкнутыми роторами.

Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором имеет скользящие контакты для включения реостата= в цепь ротора. Это усложняет конструкцию двигателя, но позволяет осуществлять плавный разгон с регулированием скорости.

Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором непосредственно, без дополнител= ьных устройств, включается в сеть. Его преимущества: простота конструкции, сравнительно низкая стоимость, простота обслуживания, надежность. Этот тип двигателя получил самое широкое применение в приводах транспортеров и конвейеров.

Технические данные эт= их двигателей с нормальным пусковым моментом и синхронной частотой вращения ро= тора – 750, 1000, 1500, 3000 об/мин. приведены в табл. 3.1.

По конструкции корпуса двигателя различают: электродвигатели на лапах исполнение 1М1081, электродвигатели фланцевые на лапах – 1М2081, электродвигатели фланцевые – 1М3081.

Основные размеры короткозамкнутых двигателей серии 4А приведены в табл. 3.2.

В приводах машин, характеризующихся относительно большими приводными массами, большой частотой пусков и реверсов, например, таких как краны, лебедки, применяются асинхрон= ные трехфазные электродвигатели переменного тока МТ (с фазным ротором) или МТК = (с короткозамкнутым ротором) [2, прил. 16–18]. Эти двигатели по сравнению с двигателями серии 4А имеют повышенную прочность и перегрузочную способность, приспособлены к частым пускам.

Более полную информац= ию по применению основных типов двигателей см. [1].

Таблица 3.1

Технические данные асинхронных трехфазных
короткозамкнутых закрытых обдуваемых двигателей

Тип

двигателя

Номинальная мощность

Р_ДВ, кВт

Асинхронная частота вращения n_ДВ, = об/мин

Тип

двигателя

Номинальная мощность

Р_ДВ, кВт

Асинхронная частота вращения

n_ДВ, об/мин

Синхронная частота вращения

n_c =3D 3000 об/мин<= /span>

Синхронная частота вращения

n_c =3D 1000 об/мин<= /span>

4АА63В2У3

0,55

2840

4А71В6У3

0,55

900

4А71АУ3

0,75

2840

4А80А6У3

0,75

915

4А71В2У3

1,10

2810

4А80В6У3

1,10

920

4А80А2У3

1,50

2850

4А90L6У3

1,50

935

4А80В2У3

2,20

2850

4А100l6У3

2,20

950

4А90L2У3

3,00

2840

4А112МА6У3

3,00

955

4А100S2У3

4,00

2880

4А112МВ6У3

4,00

950

4А100S2У3

5,50

2880

4А132S6У3

5,50

965

4А112М2У3

7,50

2900

4А132М6У3

7,50

970

4А132М2У3

11,00

2900

4А160S6У3

11,00

975

4А160S2У3

15,00

2940

4А160М6У3

15,00

975

Синхронная частота вращения

n_c =3D 1500 об/мин

Синхронная частота вращения

n_c =3D 750 об/мин

4А71А4У3

0,55

1390

4А80В8У3

0,55

700

4А71В4У3

0,75

1390

4А90LА8У3

0,75

700

4А80А4У3

1,10

1420

4А90LВ8У3

1,10

700

4А80В4У3

1,50

1415

4А100L8У3

1,50

700

4А90L4У3

2,20

1425

4А112МА8У3

2,20

700

4А100S4У3

3,00

1435

4А112МВ8У3

3,00

700

4А100SУ3

4,00

1430

4А132S8У3

4,00

720

4А112М4У3

5,50

1455

4А132М8У3

5,50

720

4А132S4У3

7,50

1455

4А160S8У3

7,50

730

4А132М4У3

11,00

1460

4А160М8У3

11,00

730

4А160S4У3

15,00

1465

4А180М8У3

15,00

730

Таблица 3.2

Основные размеры, мм, асинхронных трёхфазных короткозамк= нутых двигателей серии 4 А (исполнение 1М 1081) (по ГОСТ 19523-81)

<= v:shape id=3D"_x0000_i1028" type=3D"#_x0000_t75" alt=3D"r1t.gif (7186 bytes)" st= yle=3D'width:487.5pt; height:274.5pt'>

Тип двигателя

Число полюсов

Габаритные размеры

Установочные и присоединительные размеры

= l₃₀

= h₃₁

= d₃₀

= l₁

= l₁₀

= l₃₁

= d₁

= d₁₀

= b₁₀

= h

= h₅

4А71

4А80А

4А80В

4А90L

4A100S

4A100L

4A112M

4A132S

4A132M

2,4,

6,8

285

300

320

350

362

392

452

480

530

201

218

218

243

263

263

310

350

350

= 170

= 40

90

= 45

19

= 7

112

= 71

21,5

186

50

100

50

22

10

125

80

24,5

208

125

56

24

140

90

27

235

60

112

63

28

12

160

100

31

260

80

140

70

32

190

112

35

302

178

89

38

216

132

41

4A160S

4A160M

2

624

430

358

110

178

108

42

48

42

48

15

254

160

45

51,5

45

51,5

4,6,8,

2

667

210

<= span style=3D'font-family:Arial'>4,6,8

4. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

В результате расчета определяют кинематические (частота вращения или угловая скорость) и силовые (мощность и вращающий момент) параметры на валах привода. Эти параметры являются исходными данными для дальнейших расчетов отдельных элементов прив= ода (передач, валов и т.д.) по основным критериям работоспособности.=

Расчет привода начина= ют с выбора электродвигателя. Тип двигателя выбирают из табл. 3.1 по значению номинальной мощности Р_дв, кВт, и асинхронной (номинальной) часто= те вращения n_дв, об/мин.

При расчете на неизве= стного потребителя Р_дв и n_дв являются исходными данными, по которым выбирают тип двигателя.

Для наиболее распространенных расчетов на известного потребителя электродвигатель выбира= ют по требуемой мощности Р_тр, кВт, на входе привода.

4.1. Определение мощности рабо= чей машины=

Если в исходных данны= х на проектирование указано значение тяговой силы F, кН, и линейной скорости v, = м/c, тягового органа рабочей машины, то требуемую мощность рабочей машины Р_=
рм, кВт, определяют

(4.1)

Если указано значение вращающего момента Т, , и угловой скорости , рад/c, тягового органа рабочей машины, то

(4.2)

Иногда в заданиях к проектам значение Р_рм приведено в исходных данных на проектирова= ние.

4.2. Коэффициент полезного дей= ствия привода

При последовательном соединении элементов привода коэффициент полезного действия (КПД):

(4.3)

где – КПД элементов привода.

Значения КПД элементо= в привода приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Приближенные значения КПД передач и других элементов приводов

Тип передачи

Закрытая

Открытая

З= убчатая:

цилиндрическая

0,96–0,98 =

0,93–0,95 =

коническая

0,95–0,97

0,92–0,94

П= ланетарная:

с однорядным сателлитом

0,90–0,95 =

--

с раздвоенным сателлитом

0,85–0,92<= /p>

–

Волновая

0,80–0,92

–

Червячная, при числе витков червяка

z₁ =3D 1

0,70–0,75

z₁ =3D 2

0,80–0,85

z₁ =3D 4

0,85-0,95

Цепная

0,95–0,97

0,90–0,95

Плоскоременная

–

0,96–0,98

Клиноременная

–

0,95–0,97

Муфта соединительна= я

0,98–0,985

Подшипники качения = (одна пара)

0,990–0,995

4.3. Требуемая мощность на вхо= де привода

Требуемая мощность на= входе привода определяется по формуле:

(4.4)

При выборе двигателя = может оказаться, что его мощность по каталогу (паспорту) отличается от требуемой.= В этом случае надо учитывать два обстоятельства: большой запас мощности электродвигателя приводит к повышению расхода электроэнергии, перегрузка – к перегреву двигателя. Поэтому в курсовом проектировании значение номинальной мощности электродвигателя выбирают из табл. 3.1 по величине, большей, но ближайшей к Р_тр , т.е.

Р_дв Р_тр. (4.5)

Каждому значению Рдв соответствует не один, а несколько двигателей с различными частотами вращен= ия ротора. При этом надо учесть, что двигатели с большой частотой вращения име= ют низкий рабочий ресурс, а двигатели с низкими частотами весьма металлоемки, поэтому их нежелательно применять без особой необходимости в приводах общего назначения малой мощности.

4.4. Кинематика привода

Определяют передаточн= ое число привода и распределяют его между передачами по уравнению:<= /span>

(4.6)

где – асинхронная частота вращения ротора двигателя, об/мин;
n_рм– частота вращения приводного вала рабочей машины, об/мин; <= v:shape id=3D"_x0000_i1040" type=3D"#_x0000_t75" alt=3D"" style=3D'width:24.75pt;h= eight:19.5pt'> – номинальная угловая скорость двигателя, рад/с; u_i– передаточное число отдельных передач.

Угловую скорость вычисляют по формуле:

(4.7)

Скорость тягового орг= ана v для ленточных конвейеров, грузоподъемных и прочих машин определяют по форму= ле:

(4.8)

отсюда

(4.9)

(4.10)

где D – диаметр бараб= ана, мм.

Для цепных конвейеров= :

(4.11)

отсюда

(4.12)

(4.13)

где z – количество зу= бьев звездочки тягового органа; р_ц– шаг тяговой цепи, мм.=

Формула (4.6) допуска= ет много вариантов решений по распределению передаточных чисел. Обычно констру= ктор рассматривает и сравнивает несколько вариантов (см. прил. Б).

При выборе частных зн= ачений передаточных чисел можно использовать рекомендации табл. 4.2, которые следу= ет рассматривать как ориентировочные [6].

Таблица 4.2

Рекомендуемые значения передаточных чисел
различных типов передач

Тип передачи

Значения

передаточных чисел

Закрытая зубчатая:=

с цилиндрическими колесами

2,5–5,0

с прямозубыми коническими колесами

2–3

с косыми или криволинейными зубьями конических колес

2–5

Зубчатая открытая

= 4–7

= Червячная закрытая

<= span style=3D'font-family:Arial'>10–40

Планетарная одноступенчатая

3–9

Волновая зубчатая

80–250

Цепная

2–6

Плоскоременная

2–4

Плоскоременная с натяжным роликом

4–6

Клиноременная

2–5

Фрикционная с цилиндрическими колеса= ми

2–4

Если в кинематической= схеме привода кроме редуктора имеются открытые передачи, то сначала назначают их передаточные числа по табл. 4.2, придерживаясь некоторых средних значе= ний. Делают это для того, чтобы обеспечить соразмерность деталей открытых переда= ч с остальными деталями привода. Подробные рекомендации даны в [3]. Затем определяют передаточное число редуктора u_ред. Рекомендации по разбивке передаточного числа различных типов редукторов приведены в [6].

Для цилиндрических двухступенчатых редукторов возможны три способа распределения u_ред:

а) по ГОСТ 2185-66. Распределение обеспечивает унификацию размеров корпусов редукторов. Для двухступенчатых трехосных редукторов передаточные числа u_Б быстроходной и u_т тихоходной ступеней – см. табл. 4.3, а для двухступенчатых двухосных – табл. 4.4;
б) из условия обеспеч= ения минимальных габаритов. Минимальные габариты трехосного редуктора можно получить, выполняя распределение u_ред по [6, рис. 5.9.], а двухосного – по [6, рис. 5.11];

в) из условия получен= ия минимального суммарного межосевого расстояния. Для этого распределение uред для трехосного редуктора следует выполнять по [6, рис. 5.10].

Таблица 4.3

Редукторы трехосные (по ГОСТ 2185-66)<= /p>

Общее передаточное число редуктора u_ред

Передаточное число

Произведение

u_Б

u_Т

10

11,2

12,5

2,5

2,8

3,15

4

10

11,2

12,6

14

16

18

20

3,15

3,55

4

4,5

4,5

14,17

15,97

18

20,25

22,4

25

28

31,5

4,5

5

5,6

6,3

5

22,5

25

28

31,5

35,5

40

6,3

7,1

35,28

39,76

45

50

8

9

5,6

44,8

50

Таблица 4.4

Редукторы двухосные (соосные) (по ГОСТ 2185-66)

Общее передаточное число редуктора u_ред

Передаточное число

Произведение

u_Б

u_Т

8

2,5

7,87

9

2,8

3,15

8,82

10

3,15

9,92

11,2

2,8

11,2

12,5

3,15

4

12,6

14

3,55

14,2

16

4

16

18

4

4,5

18

20

4,5

20,25

22,4

4,5

5

22,5

25

5

25

28

5

5,6

28

31,5

5

6,3

31,5

Для двухступенчатых редукторов индивидуального производства и редукторов других типов распредел= ение передаточного числа u_ред можно производить по рекомендациям табл. 4.5.

Таблица 4.5

Двухступенчатые редукторы и редукторы других типов =

Тип редуктора

Передаточное число

u_Б

u_Т

Двухступенчатый по развернутой схеме (трехосный)

Двухступенчатый соосный

=

=

= Коническо-цилиндрический

<= span style=3D'font-size:13.5pt;font-family:Arial'>

<= span style=3D'font-size:13.5pt;font-family:Arial'>

Цилиндрическо-червячный

=

=

= Планетарный двухступенчатый

<= span style=3D'font-size:13.5pt;font-family:Arial'>4

<= span style=3D'font-size:13.5pt;font-family:Arial'>

6,3

10

Передаточные числа ст= упеней редуктора u_Б и u_Т, вычисленные по рекомендациям табл.= 4.5 или выбранные по [6, рис. 5.9–5.11], согласовывают с ГОСТ 2185-66, см. табл. 4.6.

Таблица 4.6

Рекомендуемые значения передаточных чисел ступеней редукторов (Из ГОСТ 2185-66)

1 ряд

1,0; 1,25; 1,6; 2,0= ; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0

2 ряд

1,12; 1,4; 1,8; 2,2= 4; 2,8; 3,55; 4,5; 5,6; 7,1; 9,0; 11,2

После принятия значен= ий частных передаточных чисел отдельных видов передач, определяют угловые скор= ости валов, а также мощности и моменты на валах.

При расчете на неизве= стного потребителя его ведут от электродвигателя, т.е. от ведущего вала по номинальному значению Р_дв.

Если в задании опреде= ляют или задают мощность рабочей машины Р_рм, то мощность на валах определяют по значению требуемой мощности на входе привода Р_тр. =

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Оформление пояснитель= ной записки следует вести по ЕСКД, основные положения которой изложены в [13], ориентируясь на примеры в приложениях.

Приложение А – пример расчета привода электрической лебедки. Известны исходные данные на входе привода – расчет на неизвестного потребителя.

При= ложение Б – пример расчета привода цепного конвейера. Исходные данные для расчета известны на выходе привода – расчет на известного потребителя. Дан анализ <= o:p>

нес= кольких вариантов конструктивных решений.

Приложение В – пример расчета привода ленточного конвейера – расчет на известного потребителя. Так как схема привода относительно проста, рассмотрен упрощенный вариант его расчета.

Рис. 1. Схема привода лебедки:1 – электродвигатель; 2 – муфта упругая с тормозным шкивом; 3 – двухступенчатый цилиндрический редуктор; 4 – муфта предохранительная; 5 – барабан лебедки.

Задание на проектирование

Спроектировать привод электрической лебедки по следующим данным: мощность электродвигателя Р_=
дв =3D 3 кВт; частота вращения вала электродвигателя n_дв=3D 1435 о= б/мин; частота вращения вала барабана
n_бар=3D 45,6 об/мин; способ разбивки передаточного числа – по ГОСТ 2185-66.

<= span style=3D'font-size:13.5pt;font-family:Arial'>Приложение А=

(справочное)

Пример расчета привода электрической лебедки<= /span>

Кинематический и силовой расчет привода

1. Выбор электродвигателя

По таблице 4.1 или по таблице, размещенной в [3, с.379], [5, с.385], в соответствии с заданной мощностью и частотой вращения, выбираем трехфазный асинхронный электродвига= тель переменного тока, короткозамкнутый, серии 4А, закрытый, обдуваемый.

Технические параметры заносим в таблицу 1.

Таблица 1 – Техническ= ие параметры электродвигателя

Тип

двигателя

Мощность,

кВт

Частота вращения, об/мин

Номинальная угловая скорость, 1/с

Диаметр выходного конца вала, мм

синхронная

асинхронная, номинальная

4А100S4У3

3

1500

1435

150,2

28

Номинальная угловая скорость (1)

(Рисунок электродвига= теля см. в таблице 3.2).

Рисунок 1 – Электродвигатель серии 4А<= /p>
Таблица 2 – Основные размеры двигателя

В миллиметрах

Габаритные размеры

Установочные и присоединительные размеры

l₃₀

h₃₁

d₃₀

l₁

b₁

h₁

h

l₃₁

l₁₀

b₁₀

d₁₀

h₁₀

362

263

235

60

8

7

100

63

112

160

12

12

2. Коэффициент пол= езного действия привода

(2)

где – КПД муфты;

– КПД пары подшипников качения;

– КПД зубчатой передачи.

По таблице 4.1 приним= аем =3D 0,98, учитывая вероятность деформации рамы привода; =3D 0,99; для закрытой зубчатой цилиндрической передачи =3D 0,98.

Подставляя принятые значения в (2), получим

3. Кинематика прив= ода

3.1 Передаточное число привода

. (3)

3.2 Распределение передаточного числа по ступеням редуктора

В соответствии с зада= нием распределяем передаточное число редуктора по таблице 4.3 на два сомножителя=

,

.

Фактическое передаточ= ное число редуктора

. (4)

Отклонение передаточн= ого числа от требуемого

. (5)

Отклонение передаточн= ого числа не превышает допускаемого значения ± 4 %.

3.3 Угловые скорости = валов:

3.3.1 Быстроходный ва= л:

. (6)

3.3.2 Промежуточный в= ал:

(7)

3.3.3 Тихоходный вал:=

(8)

4. Мощности и моменты на валах

4.1 Мощности на валах привода:

кВт; (9)

кВт; (10)

кВт. (11)

4.2 Моменты:

– на быстроходном вал= у – (12)

– на промежуточном ва= лу – (13)

– на тихоходном валу = – (14)

<= span style=3D'font-size:13.5pt;font-family:Arial'>Приложение Б=

(справочное)

Пример расчета привода цепного конвейера

Рис. 1. Схема привода цепного конвейера: 1 – электродвигатель; 2 – муфта; 3 – коническо-цилиндрический редуктор; 4 – цепная передача; 5 – ведущий вал конвейера; 6 – ведущая звездочка конвейера; 7 – тяговая цепь конвейера.

Задание на проектирование

Спроектировать привод цепного конвейера с оптимальными параметрами по следующим данным: окружное усилие на тяговой цепи конвейера F_t =3D 5 кН; скорость тяговой ц= епи v =3D 0,35 м/с; шаг цепи
р_ц=3D 100 мм; число зубьев ведущей звездочки конвейера z = =3D 12.

Кинематический и силовой расчет привода

1. Коэффициент пол= езного действия привода

(1)

где – КПД муфты;

– КПД пары подшипников качения;

– КПД конической зубчатой передачи;

– КПД зубчатой цилиндрической передачи;

– КПД цепной передачи.

По таблице 4.1 приним= аем, учитывая вероятность деформации рамы, =3D 0,98; для подшипников качения =3D0,99; для закрытой конической зубчатой передачи =3D0,97; для закрытой цилиндрической зубчатой передачи =3D0,98; КПД открытой цепной передачи =3D0,9.

Тогда

.

2. Подбор электродвигателя

2.1 Мощность на валу конвейера:

кВт. (2)

2.2 Требуемая мощност= ь на входе привода:

(3)

По таблице 3.1 выбира= ем четыре варианта типа двигателя c мощностью Р_дв=3D2,2 кВт, но раз= ными частотами вращения.

Технические параметры заносим в таблицу 1.

Таблица 1 – Техническ= ие параметры электродвигателя

Тип

двигателя

Мощность,

кВт

Частота вращения, об/мин

Номинальная

угловая скорость, 1/с

Диаметр выходного конца вала, мм

синхронная

асинхронная, номинальная

4А80В2У3

2,2

3000

2850

298,45

22

4А90L4У3

2,2

1500

1425

149,23

24

4А100L6У3

2,2

1000

950

99,48

28

4А112МА8У3

2,2

750

700

73,30

32

3. Кинематика прив= ода

3.1 Угловая скорость вращения ведущего вала конвейера

(4)

3.2 Общее передаточное число привода для каждого варианта

(5)

где w<= /span> _дв– номинальная у= гловая скорость двигателя.

3.3 Распределение передаточного числа привода

Для обеспечения соразмерности диаметров ведомой звездочки цепной передачи и тяговой звездоч= ки привода с высотой редуктора, предварительно принимаем среднее значение передаточного числа цепной передачи u_цп=3D 4 (см. таблицу 4.2).= Далее производим распределение общего передаточного числа привода между остальными его ступенями.

Результаты заносим в таблицу 2.

Таблица 2 – Значения передаточных чисел

Передаточное

число

Обозна-

чение

Варианты

1

2

3

4

привода,

u

163,1

81,55

54,36

40,05

цепной передачи,

u_цп

4

4

4

4

редуктора:

u_pед

40,78

20,39

13,59

10,01

конической ступени<= /span>

u_Б

3,15

3,15

3,15

3,15

цилиндрической ступ= ени

u_т

12,95

6,47

4,31

3,18

Анализируя полученные значения передаточных чисел, приходим к выводу:

– первый вариант (uред =3D 163,1; n_{дв =3D} 2850 об/мин) затрудняет реализацию принятой с= хемы двухступенчатого коническо-цилиндрического редуктора и цепной передачи из-за большого передаточного числа всего привода. В результате передаточное число цилиндрической тихоходной ступени редуктора значительно превышает предельное значение – u_т=3D 6,3 [3];

– четвертый вариант (= u_ред =3D 40,05; n_дв =3D 700 об/мин) не рекомендуется применять из-за = большой металлоемкости двигателя;

– во втором варианте = (u_ред =3D 81,55; n_дв =3D 1425 об/мин) значение передаточного числа uт =3D 6,47 превышает предельное значение, что ограничивает реализацию заданной сх= емы привода.

Данный вариант может = быть осуществлен на практике, если в конической ступени редуктора использовать передачу с круговыми зубьями. Тогда можно выбрать значение u_Б равным 4 или 5. При этом значение u_т снизитс= я до рекомендуемых величин.

По сравнению с третьим вариантом электродвигатель имеет меньшую массу, габариты и стоимость. Недостаток передач с круговыми зубьями – это изменение величины и знака осе= вых сил при реверсе, поэтому их предпочтительнее использовать в приводах одностороннего действия.

Из рассмотренных вари= антов предпочтительнее третий (u_ред =3D 54,36;
n_дв =3D 950 об/мин). Здесь даны малые значения передаточных чисе= л в редукторе, что позволяет:

– получить близкие ме= жду собой диаметры колес, при этом масса и габариты редуктора уменьшаются, кроме того, выполняются хорошие условия смазки колес – при погружении в общую масляную ванну;

– уменьшить при необходимости передаточное число цепной передачи за счет повышения значения= u_т.

Таким образом, выбира= ем электродвигатель 4А100L6У3 (Р_дв =3D 2,2 кВт; n_дв =3D = 950 об/мин). Образец оформления рисунка двигателя и таблицы его основных размеров – см. приложение А.

Окончательно принимаем передаточное число привода

.

Передаточное число конической передачи

,

что соответствует ГОСТ 12289-76.

Передаточное число цилиндрической ступени

,

что соответствует ГОСТ 2185-66.

Передаточное число редуктора составит

. (6)

Тогда передаточное чи= сло цепной передачи

. (7)

3.4 Угловые скорости = валов

3.4.1 Быстроходный вал редуктора

w ₁ =3D w _дв =3D 99,48 . (8)

3.4.2 Промежуточный в= ал редуктора

(9)

3.4.3 Тихоходный вал редуктора

(10)

3.4.4 Ведущий вал кон= вейера

(11)

4. Мощности и моме= нты на валах

4.1 Мощности на валах привода:

. (12)

(13)

(14)

(15)

4.2 Моменты:

На быстроходном валу = – (16)

На промежуточном валу= – (17)

На тихоходном валу – = (18)

На ведущем валу конвейера – (19)

<= span style=3D'font-size:13.5pt;font-family:Arial'>Приложение В=

(справочное)

Пример расчета привода ленточного конвейера

Рис. 1. Схема привода конвейера:1– электродвигатель; 2 – соединительная муфта; 3= – редуктор; 4 – цепная передача; 5 – барабан; 6 – лента конвейера.=

Задание на проектирование

Спроектировать привод ленточного конвейера по следующим данным: мощность на валу барабана P_р=
м =3D 8 кВт, угловая скорость барабана w ₃ =3D 5,1p 1/с.

Кинематический и силовой расчет привода

1. Коэффициент пол= езного действия привода

(1)

где – КПД муфты;

– КПД пары подшипников качения;

– КПД зубчатой передачи;

– КПД цепной передачи.

По таблице 4.1 приним= аем, учитывая вероятность деформации рамы, =3D 0,98; для подшипников качения =3D 0,99; для закрытой зубчатой цилиндрической передачи =3D 0,98; КПД открытой цепной передачи =3D 0,94.

Тогда

. (2)

2. Выбор электродвигателя

2.1 Ориентировочное значение мощности двигателя:

(3)

2.2 Предварительно вы= бираем значения передаточных чисел зубчатой и цепной передачи, по таблице 4.2.

, а .

2.3 Приближенное знач= ение передаточного числа привода

. (4)

2.4 Частота вращения = вала барабана

(5)

2.5 Ориентировочное значение частоты вращения вала электродвигателя

об/мин. (6)

По значениям ориентировочной мощности Р_тр и частоты вращения n_дв_*<=
/span>выбираем трехфазный асинхронный электродвигатель переменного тока серии 4А. Технические параметры заносим в таблицу 1.

Таблица 1 – Техническ= ие параметры электродвигателя

Тип

двигателя

Мощность,

кВт

Частота вращения, об/мин

Номинальная угловая скорость, 1/с

Диаметр выходного конца вала, мм

синхронная

асинхронная, номинальная

4А132М4У3

11,0

1500

1460

152,8

38

Образец оформления рисунка электродвигателя и таблицы основных размеров двигателя см. в приложении А.

3. Кинематика прив= ода

3.1 Передаточное число привода

(7)

3.2 Распределяем передаточное число привода между передачами.

Принимаем передаточное число зубчатой передачи редуктора
u_зп=3D 3,15, что соответствует ГОСТ 2185-66, см. таблицу 4.6.

Тогда передаточное чи= сло цепной передачи

(8)

что соответствует рекомендуемым значениям (см. таблицу 4.2).

3.3 Угловая скорость = валов:

3.3.1 Быстроходный вал редуктора:

(9)

3.3.2 Тихоходный вал редуктора:

(10)

3.3.3 Вал барабана:

(11)

4. Мощность и моме= нты на валах

4.1 Мощности на валах привода:

, (12)

(13)

(14)

4.2 Моменты:

На быстроходном валу редуктора –

(15)

На тихоходном валу редуктора –

(16)

На валу барабана – (17)

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Муха Т.И., Януш Б.= В., Цуников А.П. Приводы машин. Справочник / Под ред. В.В.Длоугого. – Л.: Машиностроение, 1975. – 344 с.

2. Дрыгин В.В. Проектирование механизмов подъема груза: Методические указания по дисциплине “Подъемно-транспортные и погрузочно-разгрузочные машины”. – Хабаровск, ХабИ= ИЖТ, 1981.

3. Дунаев П.Ф., Лелик= ов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. – М.: Высшая школа, 1985. – 416= с.

4. Курсовое проектиро= вание деталей машин / С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и д= р. – М.: Машиностроение, 1988. – 416 с.

5. Шейнблит А.Е. Курс= овое проектирование деталей машин. – М.: Высшая школа, 1991. – 432 с.=

6. Иванов М.Н., Ивано= в В.Н. Детали машин. Курсовое проектирование. – М.: Высшая школа, 1975. – 551 с.

7. Детали машин: Атлас конструкции / Под ред. Д.Н. Решетова. – М.: Машиностроение, 1979. – 36= 7 с.

8. Решетов Д.Н. Детали машин. – М.: Машиностроение, 1989. – 496 с.

9. Иванов М.Н. Детали машин. – М.: Высшая школа, 1991. – 383 с.

10. Яворский Н.И., Ко= зерод Ю.В. Изучение конструкции цилиндрического зубчатого редуктора. – Хабаровск: ДВГУПС, 1992.

11. Проектирование механических передач / С.А. Чернавский, Г.М. Ицкович, В.А. Киселев и др. – М.: Машиностроение, 1976. – 608 с.

12. Проектирование механических передач / С.А. Чернавский, Г.А. Снесарев, Б.С. Козинцев и др. – М.: Машиностроение, 1984. – 560 с.

13. Дрыгин В.В., Козе= род Ю.В. Единая система конструкторской документации в курсовом и дипломном проектировании. Часть 1. Оформление пояснительной записки: Методические указания на выполнение курсового и дипломного проектирования. – 3-е изд. – Хабаровск: ДВГУПС, 1998. – 25 с.

Тип двигателя	Номинальная мощность Р_ДВ, кВт	Асинхронная частота вращения n_ДВ, = об/мин	Тип двигателя	Номинальная мощность Р_ДВ, кВт	Асинхронная частота вращения n_ДВ, об/мин
Синхронная частота вращения n_c =3D 3000 об/мин<= /span>	Синхронная частота вращения n_c =3D 1000 об/мин<= /span>
4АА63В2У3	0,55	2840	4А71В6У3	0,55	900
4А71АУ3	0,75	2840	4А80А6У3	0,75	915
4А71В2У3	1,10	2810	4А80В6У3	1,10	920
4А80А2У3	1,50	2850	4А90L6У3	1,50	935
4А80В2У3	2,20	2850	4А100l6У3	2,20	950
4А90L2У3	3,00	2840	4А112МА6У3	3,00	955
4А100S2У3	4,00	2880	4А112МВ6У3	4,00	950
4А100S2У3	5,50	2880	4А132S6У3	5,50	965
4А112М2У3	7,50	2900	4А132М6У3	7,50	970
4А132М2У3	11,00	2900	4А160S6У3	11,00	975
4А160S2У3	15,00	2940	4А160М6У3	15,00	975
Синхронная частота вращения n_c =3D 1500 об/мин	Синхронная частота вращения n_c =3D 750 об/мин
4А71А4У3	0,55	1390	4А80В8У3	0,55	700
4А71В4У3	0,75	1390	4А90LА8У3	0,75	700
4А80А4У3	1,10	1420	4А90LВ8У3	1,10	700
4А80В4У3	1,50	1415	4А100L8У3	1,50	700
4А90L4У3	2,20	1425	4А112МА8У3	2,20	700
4А100S4У3	3,00	1435	4А112МВ8У3	3,00	700
4А100SУ3	4,00	1430	4А132S8У3	4,00	720
4А112М4У3	5,50	1455	4А132М8У3	5,50	720
4А132S4У3	7,50	1455	4А160S8У3	7,50	730
4А132М4У3	11,00	1460	4А160М8У3	11,00	730
4А160S4У3	15,00	1465	4А180М8У3	15,00	730

<= v:shape id=3D"_x0000_i1028" type=3D"#_x0000_t75" alt=3D"r1t.gif (7186 bytes)" st= yle=3D'width:487.5pt; height:274.5pt'>
Тип двигателя	Число полюсов	Габаритные размеры	Установочные и присоединительные размеры
= l₃₀	= h₃₁	= d₃₀	= l₁	= l₁₀	= l₃₁	= d₁	= d₁₀	= b₁₀	= h	= h₅
4А71 4А80А 4А80В 4А90L 4A100S 4A100L 4A112M 4A132S 4A132M	2,4, 6,8	285 300 320 350 362 392 452 480 530	201 218 218 243 263 263 310 350 350	= 170	= 40	90	= 45	19	= 7	112	= 71	21,5
186	50	100	50	22	10	125	80	24,5
208	125	56	24	140	90	27
235	60	112	63	28	12	160	100	31
260	80	140	70	32	190	112	35
302	178	89	38	216	132	41
4A160S 4A160M	2	624	430	358	110	178	108	42 48 42 48	15	254	160	45 51,5 45 51,5
4,6,8, 2
667	210
<= span style=3D'font-family:Arial'>4,6,8

Тип передачи	Закрытая	Открытая
З= убчатая:
цилиндрическая	0,96–0,98 =	0,93–0,95 =
коническая	0,95–0,97	0,92–0,94
П= ланетарная:
с однорядным сателлитом	0,90–0,95 =	--
с раздвоенным сателлитом	0,85–0,92<= /p>	–
Волновая	0,80–0,92	–
Червячная, при числе витков червяка
z₁ =3D 1	0,70–0,75
z₁ =3D 2	0,80–0,85
z₁ =3D 4	0,85-0,95
Цепная	0,95–0,97	0,90–0,95
Плоскоременная	–	0,96–0,98
Клиноременная	–	0,95–0,97
Муфта соединительна= я	0,98–0,985
Подшипники качения = (одна пара)	0,990–0,995

Тип передачи	Значения передаточных чисел
Закрытая зубчатая:=
с цилиндрическими колесами	2,5–5,0
с прямозубыми коническими колесами	2–3
с косыми или криволинейными зубьями конических колес	2–5
Зубчатая открытая	= 4–7
= Червячная закрытая	<= span style=3D'font-family:Arial'>10–40
Планетарная одноступенчатая	3–9
Волновая зубчатая	80–250
Цепная	2–6
Плоскоременная	2–4
Плоскоременная с натяжным роликом	4–6
Клиноременная	2–5
Фрикционная с цилиндрическими колеса= ми	2–4

Общее передаточное число редуктора u_ред	Передаточное число	Произведение
u_Б	u_Т
8	2,5		7,87
9	2,8	3,15	8,82
10	3,15		9,92
11,2	2,8		11,2
12,5	3,15	4	12,6
14	3,55		14,2
16	4		16
18	4	4,5	18
20	4,5		20,25
22,4	4,5	5	22,5
25	5		25
28	5	5,6	28
31,5	5	6,3	31,5

Тип редуктора	Передаточное число
u_Б	u_Т
Двухступенчатый по развернутой схеме (трехосный)
Двухступенчатый соосный	=	=
= Коническо-цилиндрический	<= span style=3D'font-size:13.5pt;font-family:Arial'>	<= span style=3D'font-size:13.5pt;font-family:Arial'>
Цилиндрическо-червячный	=	=
= Планетарный двухступенчатый	<= span style=3D'font-size:13.5pt;font-family:Arial'>4	<= span style=3D'font-size:13.5pt;font-family:Arial'>
		6,3
	10

1 ряд	1,0; 1,25; 1,6; 2,0= ; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0
2 ряд	1,12; 1,4; 1,8; 2,2= 4; 2,8; 3,55; 4,5; 5,6; 7,1; 9,0; 11,2

Габаритные размеры	Установочные и присоединительные размеры
l₃₀	h₃₁	d₃₀	l₁	b₁	h₁	h	l₃₁	l₁₀	b₁₀	d₁₀	h₁₀
362	263	235	60	8	7	100	63	112	160	12	12

Тип двигателя	Мощность, кВт	Частота вращения, об/мин	Номинальная угловая скорость, 1/с	Диаметр выходного конца вала, мм
синхронная	асинхронная, номинальная
4А80В2У3	2,2	3000	2850	298,45	22
4А90L4У3	2,2	1500	1425	149,23	24
4А100L6У3	2,2	1000	950	99,48	28
4А112МА8У3	2,2	750	700	73,30	32

Передаточное число	Обозна- чение	Варианты
1	2	3	4
привода,	u	163,1	81,55	54,36	40,05
цепной передачи,	u_цп	4	4	4	4
редуктора:	u_pед	40,78	20,39	13,59	10,01
конической ступени<= /span>	u_Б	3,15	3,15	3,15	3,15
цилиндрической ступ= ени	u_т	12,95	6,47	4,31	3,18