Проектирование привода

СОДЕРЖАНИЕ

Техническое задание 1. Кинематический расчет привода 1.1 Подбор электродвигателя 2 1.2 Определение частот вращения и вращающих моментов на валах 2 2. Расчет зубчатой передачи 3 2.1 Анализ результатов с ЭВМ 3. Эскизное проектирование 3.1 Проектные расчеты валов 3 3.2 Выбор типа и схема установки подшипников 4 4. Расчет соединений 4.1 Шпоночные соединения 5 4.2 Соединение с натягом 4.3 Сварные соединения 6 5. Подбор подшипников качения на заданный ресурс 12 6. Расчет валов на статическую прочность и сопротивление усталости 25 7. Выбор смазочных материалов 33 8. Расчет муфт 34 8.1 Выбор и расчет обгонной муфты 8.2 Выбор и расчет упругой муфты 9. Расчет цепной передачи 35 9.1 Анализ результатов с ЭВМ 10. Приложения

Кинематический расчет

1.1. Подбор электродвигателя

Для выбора электродвигателя определяют требуемую его мощность и частоту вращения.

Потребляемую мощность привода (мощность на выходе) определяют по формуле:

Р_пр = F_t * V/ 10³ ,

где F_t – окружное усилие на барабане, V – скорость ленты.

Р_пр = 2500*1,4 /10³ = 3,5 кВт.

Тогда требуемая мощность электродвигателя

P_дв = Р_пр / h_пр ,

где h_пр – КПД привода, равный произведению КПД отдельных звеньев кинематической цепи.

h_{пр =} h_ц * h_{кон. з..п.} * h_{цил. з..п.} * h_м.

где h_ц - КПД цепной передачи, h_{кон. з.п.} - КПД конической зубчатой передачи, h_{цил. з..п} – КПД цилиндрической зубчатой передачи, h_м – КПД муфты с горообразной оболочкой.

h_пр = 0,96*0,96*0,97*0,99 = 0,89

P_дв = 2,5/0,89 =2,81 кВт.

Определим частоту вращения приводного вала

n_пр = 60000*V/p*D = 60000*1,4/3,14*355 = 134,5 об/мин;

Требуемая частота вращения вала электродвигателя

n_дв = n_пр *u_ц *u_Б *u_Т

где u_ц - передаточное отношение цепной передачи, а u_Б и u_Т – передаточные числа быстроходной и тихоходной ступеней коническо - цилиндрического редуктора.

u_ц = 2,5; u_Б = 2,35; u_Т = 3,455.

Подставляя значения, получим

n_дв = 134,5*2,5*2,35*3,455 = 2730 об/мин

Следовательно берем синхронную частоту вращения двигателя равной n_дв =2850 об/мин.

Затем, используя таблицу, выбираем электродвигатель АИР100S2:

Р = 4 кВт, n_дв = 2850 об/мин.

1.2. Определение частот вращения и вращающих моментов на валах.

1) Частота вращения тихоходного вала

Так как в заданной схеме отсутствует какая – либо передача (ременная или цепная)между приводным и тихоходным валом, а они непосредственно передают вращение через муфту, то

n_Т = n_пр *u_ц = 134,5*2,5=336,25 об/мин.

2) Частота вращения промежуточного вала

n_п = n_Т *u_Т = 336,25*3,455 = 1161,74 об/мин.

3) Частота вращения быстроходного вала

n_Б = n_п *u_Б = 2759,14 об/мин.

4) Вращающий момент на приводном валу

Т_пр = F_t *D/2 = 2500*0,355/2 = 443,75 Нм

5) Вращающий момент на тихоходном валу

Т_Т = Т_пр /u_ц *h_ц = 443,75/2,5*0,96 = 184,9 Нм.

2. Расчет цилиндрической зубчатой передачи.

2.1. Анализ результатов расчета на ЭВМ и выбор варианта для конструктивной проработки.

В зависимости от вида изделия, его эксплуатации и требований к габаритным размерам выбирают необходимую твердость колес и шестерни и материалы для их изготовления. Передачи со стальными зубчатыми колесами имеют минимальную массу и габариты, тем меньше, чем выше твердость рабочих поверхностей зубьев, которая, в свою очередь, зависит от марки стали и вида термической обработки. Для этого построим графики, отражающие влияние распределения общего передаточного числа u_ред между быстроходной u_Б и тихоходной u_Т ступенями редуктора, а также способа термообработки зубчатых колес на основные качественные показатели: суммарная цена привода - S_цена , d_{m 1Б} внешний делительный диаметр быстроходной шестерни и m_ред. (см. рис .1)

В качестве оптимального следует выбрать вариант с меньшей массой из числа тех, что расположены выше штриховой линии. Поэтому для конструктивной проработки принят вариант 4.

В этом случае термообработкой является закалка ТВЧ шестерни и колеса. Марка стали колеса – 45., а для шестерни – 40 ХН.

3. Эскизное проектирование.

3.1 Проектные расчеты валов.

Предварительные оценки значений диаметров (мм) различных участков стальных валов редуктора определяют по формулам:

- для быстроходного вала: