СИЛОВОЙ,ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К выполнению курсового проекта (работы)
Рекомендовано учебно-методическим советом ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова» для использования в учебном процессе в качестве элемента ЭУМКД для студентов всех специальностей и направлений при изучении дисциплин: «Детали машин», «Детали машин и основы конструирования»
Ижевск 2015
Составители: Колупаев А.А., к.т.н., доцент кафедры «УК»;
Ибрагимов А.У., к.т.н., доцент кафедры «УК»;
Абрамов А.И., к.т.н. кафедры «МС»
Методические указания к выполнению силового, энергетическогоикинематического расчета привода для курсового проекта (работы) по дисциплинам «Детали машин», «Детали машин и основы конструирования». / Составители: Колупаев А.А., Ибрагимов А.У., Абрамов А.И., Ижевск, ИжГТУ, 2015 г.
Методические указания содержат соответствующие расчетные зависимости и справочные данные, необходимые для выполнения силового, энергетического и кинематического расчета привода в курсовом проекте (работе) по дисциплинам: «Детали машин», «Детали машин и основы конструирования».
ИжГТУ имени М.Т. Калашникова
Содержание
Содержание. 3
Введение. 4
1 Силовой,энергетический и кинематический расчет привода. 5
1.1 Предварительный силовой расчет привода. 5
1.2 Определение коэффициента полезного действия (кпд) привода. 8
1.3 Выбор двигателя (энергетический расчет) 12
1.4 Кинематический расчет привода. 17
4 Пример расчета. 20
Заключение. 24
Список рекомендованной литературы.. 25
Введение
Приводом рабочей машины называется устройство, предназначенное для переработки какого-либо вида энергии в движение передаточного механизма и рабочего органа машины. В общем случае привод включает источник энергии (электродвигатель, гидромотор, пневмомотор или двигатель внутреннего сгорания), передаточные механизмы, соединительные звенья, приборы управления и элементы безопасности. В заданиях на курсовой проект (курсовую работу) в приводах рекомендуется использовать зубчатые, червячные, цепные и ременные механические передачи. Соединительными элементами служат различные муфты: жесткие, компенсирующие, упругие и предохранительные. В проекте необходимо предусмотреть устройства безопасности (кожухи, ограждения) для защиты окружающих от вращающихся элементов приводов. Приборы управления в проекте не рассматриваются.
Исходными данными для расчета привода являются рабочая характеристика машины, график или режим её нагрузки, а также срок службы. В характеристике машины указывается частота вращения её рабочего органа, требуемый крутящий момент. В заданиях приводятся непосредственно эти характеристики или другие параметры, с помощью которых их можно вычислить. В качестве двигателей в приводах предлагается использовать асинхронные электродвигатели различных модификаций.
Проектированиепривода является сложной конструкторской задачей, связанной с вариативностью принимаемых решений. Схемы заданий предусматривают разработку двухступенчатых приводов для различных рабочих машин: конвейеров, транспортёров и др. Каждая ступень привода имеет свои характерные особенности, которые необходимо учитывать при проектировании. Кинематические и силовые характеристики привода устанавливает разработчик рабочих машин, исходя из их служебного назначения.
Силовой,энергетическийикинематический расчет
Привода
Предварительный силовой расчет привода
Однотипными характеристиками обеих ступеней и привода в целом являются мощность, крутящие моменты, частота вращения, передаточные числа и кпд. Чтобы наглядно их можно было увидеть, сопоставить и оценить, целесообразно показатели свести в одну таблицу (матрицу) 1, в которой первая строка характеризует первую ступень привода, вторая строка – вторую ступень, а в третьей строке приводятся характеристики на рабочем органе машины и на выходном валу привода. Задачей разработчика является последовательное заполнение ячеек таблицы (матрицы) 1.В качестве примера для освоения процесса заполнения матрицы примем привод к горизонтальному шнековому питателю, который состоит из электродвигателя, передающего вращение клиноремённой передачей на быстроходный вал одноступенчатого зубчатого редуктора. Выходной вал редуктора соединяется муфтой с рабочим валом шнекового питателя. Схема привода приведена на рисунке 1.
В задании приводятся значение момента сопротивления шнека Т3 в Нм, частота вращения шнека n3 воб/мин. В соответствии со схемой привода необходимо последовательно заполнять ячейки матрицы, используя известные зависимости и характеристики передач.
Таблица (матрица)1 Силовые и кинематические характеристики проектируемого привода
| Мощность P, кВт | Крутящий момент T, Н∙м | Частота вращения n, об/мин | Передаточное число, u | кпд, η | |
| Первая ступень | P1 | T1 | n1 | u1 | η1 |
| Вторая ступень | P2 | T2 | n2 | u2 | η2 |
| Рабочий орган машины* | P3 | T3 | n3 | u3 | η3=ηобщ |
| * параметр T3, n3 выбирается в соответствии с выданным заданием |
Характеристика привода:
- момент сопротивления шнека T3, Н∙м;
- частота вращения шнека n3, об/мин.
Рисунок 1 Схемы приводов к горизонтальному шнековому питателю:
-1- ведущий вал привода;
-2- быстроходный вал редуктора;
-3- выходной вал привода с муфтой (рабочий орган машины).
Для определения мощности на выходном валу привода, соединенного с рабочим органом машины, используем зависимость
. (1)
Преобразовав формулу (1), получим:
. (2)
Подставляя известные заданные значения T3 и n3, найдём P3 и заполним соответствующую ячейку.
В случае задания скорости 
(м/с)и силы F (кН)на рабочем органе машины мощность (кВт)определяется как их произведение:
. (3)
При известном тяговом усилии F и размерах приводного вала D или звездочки мощность P3 определяется по моменту на выходном валу 
= 
или на приводной звездочке 
= по формулам:
, (4)
, (5)
где z и t – число зубьев звездочки и шаг.
Частота вращения вала nв или приводной звездочки nзв определяется по формулам:
, (6)
. (7)
Полученные значения параметров P3, T3 и n3 заносятся в соответствующие ячейки таблицы (матрицы) 1.
Для определения P2,P1,T2,T1, n2, n1 необходимо знать кпдкаждой ступени η1,η2 и привода ηобщ, а также соответствующие передаточные числа u1, u2, uобщ.
Мощности на соответствующих ступенях привода определяются по формулам:
; (8)
. (9)
Крутящие моменты и частота вращения соответственно определяются по формулам:
(10)
, (11)
; 
. (12)