Порядок выполнения работы

Цель работы

1.1 Приобрести навыки проектирования привода общего назначения

1.2 Изучить методику расчета электропривода

1.3 Изучить порядок и правила сборки редуктора

1.4 Ознакомиться со способом расчета клиноременной и червячной передачи

Порядок выполнения работы

2.1 В настоящей работе производится расчёт и проектирования привода общего назначения, кинематическая схема которого представлена на рис. 1. Привод состоит из электродвигателя 1, который через клиноременную передачу 2, соединяется с одноступенчатым червячным редуктором 3. Данный привод обеспечивает снижение частоты вращения выходного вала и увеличения крутящего момента на нём. Привод может использоваться для самых различных целей, где необходимы высокие крутящие моменты на исполнительном механизме в сочетании с низкими скоростями перемещения: ленточные транспортёры, подъёмно-транспортные устройства и т. п.

Рис. 1. Кинематическая схема привода

2.2 Привод должен обеспечивать следующие технические характеристики: (данные для каждого варианта в ПРИЛОЖЕНИИ А)

Мощность на выходном валу P_вых =____кВт;

Частота вращения выходного вала n_вых =_____мин^-1;

Угол наклона ремённой передачи к горизонту ___°;

Параметры циклограммы (рис. 2): = ____; = ___; =____; _* =___

 

Рис. 2. Циклограмма работы привода

2.3 Выбор электродвигателя и кинематический расчёт привода

Требуемая мощность электродвигателя составит

Выбираем асинхронный электродвигатель марки __________ со следующими характеристиками:

Номинальная мощность электродвигателя P_дв = ____ кВт;

Коэффициент скольжения s=________ %;

Синхронная частота вращения электродвигателя n_c = _____ мин^–1;

Номинальная частота вращения электродвигателя n_ном = _______ мин^–1.

Расчёт угловых скоростей вращения при известной частоте вращения производим по формуле:

Угловая скорость выходного вала III тогда составит

а вала электродвигателя I –

Общее передаточное отношение привода получится равным:

Для дальнейшего проектирования необходимо произвести распределение передаточного отношения между ремённой передачей и редуктором. Назначаем передаточное отношение редуктора равным i_ред = ___ [1]. Тогда передаточное отношение ремённой передачи составит:

что укладывается в рекомендуемый для ремённых передач диапазон.

В результате имеем следующие частоту вращения вала привода:

2.4 Расчёт клиноремённой передачи

Для передачи крутящего момента от электродвигателя к редуктору в проектируемом приводе используется клиноремённая передача. Исходя из номограммы условий работы ремня выбираем тип сечения. Крутящий момент на ведущем шкиву:

Диаметр ведущего шкива рассчитываем по формуле:

Принимаем диаметр шкива равным d ₁ = ____ мм.

Диаметр ведомого шкива рассчитывается по выражению:

где – коэффициент проскальзывания ремня ()

Выбираем диаметр ведомого вала равным d ₂=____мм и уточняем передаточное отношение ремённой передачи:

Угловая частота вала II составит

=

Минимальная величина межосевого расстояния:

a min = 0,55·(d 1 + d 2) + T 0 =

где T ₀ – высота сечения ремня для выбранного типа сечения [ПРИЛОЖЕНИЕ А].

Максимальная величина межосевого расстояния:

a max = d 1 + d 2 =

Принимаем величину рабочего межосевого расстояния a_р= __ мм. Расчётная длина ремня составляет:

Принимаем величину длины ремня из стандартного ряда по ГОСТ 1284.1-80 равной L= ______ мм. Уточняем значение межосевого расстояния по формуле

где w = 0,5· ·(d ₁ + d ₂) = ___________________ мм;

y = (d ₂ – d ₁)² = _______________мм².

В результате имеем: _______мм.

При монтаже передачи необходимо обеспечить возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,01· L =_____ мм для облегчения надевания ремней на шкивы и возможность его увеличения на 0,025· L =________ мм для увеличения натяжения ремней.

2.5 Произведём расчёт силовых характеристик ремённой передачи. Угол обхвата меньшего шкива составит:

Необходимое число ремней в передаче вычисляется по выражению

где P ₀ – мощность, допускаемая для передачи одним ремнём, P ₀ = ____ кВт; C_L – коэффициент, учитывающий влияние дины ремня, C_L =____; C_P – коэффициент режима работы, C_P =____ (легкий режим); – коэффициент, учитывающий угол обхвата, =___; C_z – коэффициент, учитывающий число ремней, C_z =_____.

Принимаем число ремней равное z= ______[ПРИЛОЖЕНИЕ В]

Предварительное натяжение ветвей клинового ремня

где v – окружная скорость ведущего шкива, v= · d ₁/2=__________ м/с; – коэффициент, учитывающий центробежную силу, =______ Н·с²/м². [ПРИЛОЖЕНИЕ В]

Сила действующая на валы:

Fв = 2· F 0· z ·sin( /2) =

Ширина обода шкива находится по формуле:

Bш= (z –1)· e + 2 f =

где e =____ мм, f =____ – размеры канавок [ПРИЛОЖЕНИЕ В].

2.6 Расчёт червячной передачи

Выбираем червячную передачу с двузаходным червяком z ₁ = ____. Число зубьев колеса соответственно будет равным:

z 2 = z 1 iред =

Для длительно работающих передач используются червяки с твердостью HRC > 45. В качестве материала червяка применяем закалённую сталь 45. Выбор материала колеса зависит от скорости скольжения, которую оцениваем по формуле:

где T ₂ = P_вых/ = _____________ – крутящий момент передаваемый колесом.

Исходя из рекомендаций материалом венца червячного колеса можно выбрать латунь марки Л66А6Ж3Мц2 со следующими прочностными характеристиками: σ _в =500 МПа, σ _т =330 МПа, [σ _н ]=275–25· v_c = 205 МПа.

Общий срок службы определяем по выражению:

= 365·24· L_· · K_сут·K_год = ____________________________________

где L – число часов в смене; K_сут – коэффициент, учитывающий ежедневное обслуживание передачи и перерывы; K_год –коэффициент, учитывающий перерывы в работе течении года.

На основании полученных предварительных данных производим определение основных геометрических характеристик червячной передачи, необходимых для её последующего конструирования и проверочного расчёта, что представлено в табл. 1.

Таблица 1

Параметр	Расчётная формула	Расчёт
1. Делительный диаметр червяка	d 1=8 m
2. Делительный диаметр червячного колеса	d 2= mz 2
3. Диаметр вершин витков червяка	da 1= d 1+2 m
4. Диаметр впадин витков червяка	df 1= d 1–2,4 m
5. Длина нарезной части червяка	b 1³(11+0,06 z 2) m
6. Диаметр впадин зубьев колеса	df 2 = m (z 2–2,4+2 x)

Определяем окружные скорости на червяке и колесе:

v 1 = 0,5· · d 1·10–3 =
v 2 = 0,5· · d 2·10–3 =

Скорость скольжения:

v 3 = v 1/cos =

Исходя из найденных скоростей назначаем степень точности червячной передачи. Уточняем КПД передачи по формуле:

где = 3°50’ – приведённый угол трения.

Находим силы, действующие в зацеплении:

– окружная на колесе, осевая на червяке: ____________________Н;

– окружная на червяке, осевая на колесе: ___________________Н;

– радиальные силы: _________________________________Н.

Расчётные контактные напряжения в зацеплении:

где K =1 – коэффициент нагрузки.

Полученное значение контактных напряжений меньше допускаемого значения, что обеспечит правильную работу редуктора по этому критерию. Для надёжной работы необходимо произвести проверку зубьев на изгиб. Максимальные изгибающие напряжения в зубе рассчитываем по формуле:

где Y_F – коэффициент формы зуба, который определяется по эквивалентному числу зубьев колеса z_{v 2}= z ₂/ =_____________ Þ Y_F = ___________; ζ – коэффициент, учитывающий износ зубьев, ζ =1.

-ширина зубца, -межосевое расстояние.

Полученное значение изгибающих напряжений меньше допускаемого, то есть передача требованиям прочности удовлетворяет. Произведём проверку зубьев колеса при кратковременных перегрузках. Соответствующие напряжения будут равны:

Таким образом, выбранные геометрические параметры червячной передачи (не)удовлетворяют всем условиям прочности.