Энергетический и кинематический расчет привода
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА
1.1 Определение расчетной мощности привода
Определим мощность на приводном валу
Nпр=F
Определим обороты на приводном валу
nПР= =
=11.141 об/ мин
Определяем величину коэффициента условия работы
KУР=К1 2
3
Кпв
Крев=1.2
=1.344
K1 = 1.2 коэффициент, учитывающий характеристики двигателя
K2 = 1.12 коэффициент, учитывающий продолжительность работы в сутки
K3 = 1 коэффициент, учитывающий количество пусков
KПВ = 1 коэффициент, учитывающий продолжительность включения
Определим требуемый крутящий момент на приводном валу:
Tвых=9550
Определим расчетный крутящий момент на приводном валу:
TВЫХРАСЧ =Tвых УР =1920
Предварительно принимаем частоту вращения электродвигателя
nэл=1000
Определим общее передаточное значение привода:
Uобщ= =
=89.759
Принимаем передаточное открытой цепной передачи Uоп=2...5 Uоп = 3
Определяем передаточное отношение редуктора:
Uобщ= =
=89.759
Расчетный момент равным моменту на выходном валу редуктора:
Tред= =860.212 мм
Выбираем редуктор Ч-125 с параметрами:
Передаточное число редуктора Uред = 32
Допустимый крутящий момент на выходном валу Tвых.доп = 890 Нм
Допустимый радиамльная нагрузка на выходном валу F2доп = 9000 Н
Допустимый радиамльная нагрузка на входном валу F1доп = 1200 Н
КПД редуктора
Уточним передаточное отношение открытой передачи
Uоп= =
=2.805
Обший КПД привода
ηобщ=ηм ηред
ηцеп
ηпк
=0.99
0.78
0.92
0.99=0.703
где ηм = 0.99 КПД муфты 0,985...0,995
ηред = 0.78 КПД редуктора
ηцеп = 0.92 КПД открытой цепной 0,92...0,95
ηпк = 0.99 КПД подшип 0,985...0,995
Мощность электродвигателя
NЭЛ = =
=3.186 кBт
ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
При выборе электродвигателя необходимо учитывать следующее: − номинальная мощность электродвигателя PДВ должна быть по возможности близкой к расчетной мощности PВХ.РАСЧ; − отношение TПУСК/ TНОМ электродвигателя не должно быть меньше отношения TПУСК/ TНОМ на циклограмме нагрузки привода; − частота вращения вала электродвигателя выбирают так чтобы передаточные числа привода были оптимальные.
По произведенным ранее расчетам производим выбор электродвигателя.
Nэл =3.186 кBт nэл=1000
Принимаем электродвигателя
Модель= "4A112MB6"
Мощность электродвигателя NЭ.ДВ.СИНХР = 4 кBт
Частота вращения вала электродвигателя синхронная
n Э.ДВ.СИНХР = 1000
Частота вращения вала электродвигателя
эл=
=1000
=949 об/мин
где S 5.1 = % коэффициент скольжения
Таблица1. Параметры электродвигателя
Тип | Мощность,кВт | Обороты,об/мин | Тнач/Тном | Тмах/Тном |
4A112MB6 | 2,2 |
Определение общего передаточного числа привода и выбор стандартного редуктора.
Общее передаточное отношение
Uобщ=
Передаточное число редуктора
Uоп= =
=2.662
Выбираем редуктор Ч-125 с параметрами:
Передаточное число редуктора Uред = 32
Допустимый крутящий момент на выходном валу Tвых.доп = 890 Нм
Допустимая радиальная нагрузка на выходном валу F2доп = 9000 Н
Допустимая радиальная нагрузка на входном валу F1доп = 1200 Н
КПД редуктора ŋред = 0.78
Обозначение выбранного редуктора
Редуктор Ч-125-31,5-51-1-КЦ-2ВУ3, ТУ 4161-002-14738560-20051.4
ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ
Определяем шаг цепи
t =2.8
где Kэ kд ka
kн
kp
kсм
kп = _ = 1.25
1.25
1.3
1.25 = 2.539
kд = 1.25
динамический коэффициент, при небольшой ударной нагрузке
ka = 1
коэффициент учитывающий влияние межосевого расстояния, при a=(30...50)t
kн = 1
коэффициент учитывающий влияние наклона цепи, при Θ<60
kp = 1.25
коэф-т учитывающий способ рег-ия натяжения цепи, при переодическом
kсм = 1.3
коэф-т учитывающий способ смазки, при переодическом
kп = 1.25
коэф-т учитывающий режим работы, при 2-х сменном режиме
Число зубьев ведущей звездочки
z1 =31- 2 Uоп = − _ = 31 − 2
2.662 = 25.676
Принимаем z1 = 25
m= 1 число рядов цепи
Методом интерполяции определим табличное значение допустимого давления в шарнирах
pтабл = 33 Мпа
При Z1 не равным 17 табличное значение умножают на Kz
kz = 1 + 0.01 (z1 − 17) = 1 + 0.01
(25 − 17) = 1.08
pдоп kz pтабл = 1.08
33 = 35.64 МПа
Число зубьев ведущей звездочки
z2= z1 Uоп = 25
2.662 = 66.55 Принимаем z2 = 67
Уточняем фактическое передаточное отношение
Uопф=
Принимаем Цепь = "ПР-38,1-12700" по ГОСТ 13568-75 с параметрами
Шаг цепи t = 38.1 мм
Диаметр ролика шарнира цепи d1 = 22.23 мм
Площадь опорной поверхности шарнира Aоп = 394 мм2
Разрушающая нагрузка цепи Q = 127000 Н
Масса q = 5.5 кг/м
Проверочный расчет
Расчетное давление в шарнирах
ррасч=
Где
Ft=
N2=2.46 кBт мощность на ведущей звездочке
V= фактическая скорость цепи
на ведущей звездочке
Межосевое расстояние в шагах аt=30…50 принимаем a t = 40
Определяем число звеньев цепи
Lt=2аt+0.5 =2
=127.117
Где
=
=
=6
полученное значение округляем до целого четного Lt = 128
Межосевое расстояние
a =0.25
Так как ведомая (свободная) ветвь цени должна провисать примерно на 0,01a
то для этого при монтаже передачи надо предусмотреть возможность
уменьшения действительного межосевого расстояния на 0,004a. Таким
образом, монтажное межосевое расстояние
a = a_0.996 = 1541_0.996 = 1535 мм
Определяем диаметры звездочек
Делительный диаметр
Ведущей звездочки
dg1=
Ведомой звездочки
dg2=
Диаметр окружности выступов
Ведущей звездочки
De1=t
Ведомой звездочки
De2=t
Где d1=22.23 мм
Окружная сила, действующая на вал
Ft = 5222.93
Центробежная
Fv =q ⋅V2= 5.5 0.4712 =1.22 H
Сила от провисания цепи
Ff =9.81
где k f = 6 горизонтально расположенная цепь
![]() |
Коэффициент запаса прочности
s =
s табл = 7.5 нормативный коэффициент запаса
Определяем силу давления цепи на вал
Fоп =Ft+2⋅Ff = 5222.93+ 2⋅496.926 = 6216.78 Н
Выбор муфты
Для соединения вала электродвигателя и быстроходного вала редуктора принимаем упругую втулочно-пальцевую муфту.
Расчетный момент муфты
Трасч = К Tэл = 1.375
32.061 = 44.084 Нм
где
Tэл = 32.061 Нм крутящий момент на валу электродвигателя
К = 1.375 коэффициент динамичности нагрузки привода
Диаметр вала электродвигателя dэл = 32 мм
По величинам Тм и dэл выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту по ГОСТ 21424-93
Муфта = "250-32-1-32-3" ([Анурьев2001 т.2], стр.313)
Таблица Габаритные и присоединительные размеры муфты
"Размер" | "d" | "d.1" | "D" | "Do" | "l1" | "l2" | "L" |
"мм" |
![]() |
ЭСКИЗНАЯ КОМПАНОВКА ПРИВОДА
После определения геометрических размеров открытой передачи и предварительного расчета приводного вала выполним эскизную компоновку привода. Для этого определим расположение деталей передачи, расстояния между ними и предварительно назначим подшипники. Взаимное расположение деталей передачи выполнено в соответствии с заданной схемой и представлено на первом листе графической части курсового проекта. В соответствии с посадочным диаметром приводного вала предварительно назначаем шарикоподшипник по ГОСТ 27365-87. При клиноременной передаче необходимым условием правильной работы электродвигателя с приводимым им во вращение механизмом является соблюдение параллельности их валов. Габаритные размеры всех элементов берем из справочной литературы: - электродвигатель 112МВ6: габаритные размеры 440х256х290 мм, длина выходного конца вала I1 = 80 мм, расстояние между болтами крепления к раме 140х216 мм, высота от поверхности до оси двигателя h – 112 мм; - редуктор Ч125: габаритные размеры ДхШхВ 437х365х396 мм, расстояния между болтами крепления к раме 230х190 мм; - муфта втулочно-пальцевая МУВП-250-32-1-32-2, диаметр муфты D = 140 мм, длины полумуфт l = 80 мм. Для установки элементов привода предусматривается сварная или литая рама. Применение литых рам более выгодно при серийном выпуске машин. Так как проектируется единичный вариант привода, предусматриваем сварную раму. Сварная рама состоит из базовой конструкции и надстройки. Базовая конструкция рамы состоит из двух продольно расположенных швеллеров. Для создания базовых поверхностей под двигатель и редуктор на раме предусматривают платики высотой 5-6 мм (без припуска на обработку). Надстройка предназначена для установки второй сборочной единицы привода, опорная поверхность которой оказывается поднятой (в нашем случае это электродвигатель). С целью сокращения сортамента для надстройки обычно применяют тот же номер швеллера, что и для базовой конструкции. Высота базовой конструкции рамы ориентировочно равна 0,08- 0,1 длины рамы. Также необходимо учитывать диаметр болтов крепления редуктора и электродвигателя. Таким образом, выбираем по сортаментушвеллер №18а. В соответствии с длиной и высотой рамы выбираем диаметр и количество фундаментных болтов (4 х М16).
![]() |
СБОРКА ПРИВОДА
На раму устанавливаем червячный редуктор. Закрепляем его при помощи болтов крепления к раме. На быстроходный вал насаживаем полумуфту и закрепляем ее торцевым креплением. На тихоходный вал насаживаем ведущую звездочку. На раму устанавливаем электродвигатель и закрепляем его при помощи болтов крепления к раме. На вал электродвигателя насаживаем полумуфту и закрепляем ее торцевым креплением. Закрепляем звездочку болтами. На приводной вал устанавливаем двухрядные сферические шарикоподшипники с комплектом втулок. Устанавливаем уплотнения крышки. Приводной вал вставляем в корпуса подшипников. На конец приводного вала закладываем шпонку, устанавливаем ведомую звездочку Производим регулировку зацепления. Даем приработаться приводному валу в течении 24 часов на холостом ходу.
![]() |
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА
1.1 Определение расчетной мощности привода
Определим мощность на приводном валу
Nпр=F
Определим обороты на приводном валу
nПР= =
=11.141 об/ мин
Определяем величину коэффициента условия работы
KУР=К1 2
3
Кпв
Крев=1.2
=1.344
K1 = 1.2 коэффициент, учитывающий характеристики двигателя
K2 = 1.12 коэффициент, учитывающий продолжительность работы в сутки
K3 = 1 коэффициент, учитывающий количество пусков
KПВ = 1 коэффициент, учитывающий продолжительность включения
Определим требуемый крутящий момент на приводном валу:
Tвых=9550
Определим расчетный крутящий момент на приводном валу:
TВЫХРАСЧ =Tвых УР =1920
Предварительно принимаем частоту вращения электродвигателя
nэл=1000
Определим общее передаточное значение привода:
Uобщ= =
=89.759
Принимаем передаточное открытой цепной передачи Uоп=2...5 Uоп = 3
Определяем передаточное отношение редуктора:
Uобщ= =
=89.759
Расчетный момент равным моменту на выходном валу редуктора:
Tред= =860.212 мм
Выбираем редуктор Ч-125 с параметрами:
Передаточное число редуктора Uред = 32
Допустимый крутящий момент на выходном валу Tвых.доп = 890 Нм
Допустимый радиамльная нагрузка на выходном валу F2доп = 9000 Н
Допустимый радиамльная нагрузка на входном валу F1доп = 1200 Н
КПД редуктора
Уточним передаточное отношение открытой передачи
Uоп= =
=2.805
Обший КПД привода
ηобщ=ηм ηред
ηцеп
ηпк
=0.99
0.78
0.92
0.99=0.703
где ηм = 0.99 КПД муфты 0,985...0,995
ηред = 0.78 КПД редуктора
ηцеп = 0.92 КПД открытой цепной 0,92...0,95
ηпк = 0.99 КПД подшип 0,985...0,995
Мощность электродвигателя
NЭЛ = =
=3.186 кBт
ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
При выборе электродвигателя необходимо учитывать следующее: − номинальная мощность электродвигателя PДВ должна быть по возможности близкой к расчетной мощности PВХ.РАСЧ; − отношение TПУСК/ TНОМ электродвигателя не должно быть меньше отношения TПУСК/ TНОМ на циклограмме нагрузки привода; − частота вращения вала электродвигателя выбирают так чтобы передаточные числа привода были оптимальные.