Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода

РЕФЕРАТ

РЕДУКТОР, ПРИВОД, РЕМЕННАЯ ПЕРЕДАЧА, ЧЕРВЯК, ЧЕРВЯЧНОЕ КОЛЕСО, СМАЗКА, ПОДШИПНИК, ВАЛ, ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА, ШЕСТЕРНЯ, ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, ШКИВ.

В данной расчетно-пояснительной записке приведен кинематический расчет многоступенчатого привода, включающего в себя электродвигатель, ременную, закрытую червячную и о ткрытую зубчатую передачи. Выполнен также прочностной расчет червячной и зубчатой передачи, произведен подбор подшипников входного и выходного валов закрытой передачи. Выполнен подбор смазки редуктора. Рассчитаны напряжения, возникающие в опорах выходного вала, а также крутящие и изгибающие моменты на данном валу, приведены их эпюры.

Записка содержит:

· 10 таблиц;

· 9 рисунков;

· 2 приложения;

· 53 листов.

СОДЕРЖА НИЕ

РЕФЕРАТ.. 3

ВВЕДЕНИЕ.. 5

1. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ПРИВОДА.. 7

2. Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода.. 8

2.1. Выбор электродвигателя.. 8

2.2. Кинематический расчет привода. 9

3. Расчет открытых передач.. 12

3.1. Расчет ременной передачи.. 12

3.2. Расчет зубчатой передачи.. 16

4. Расчет закрытой передачи (червячного редуктора) 23

4.1. Выбор материала и допускаемых напряжений.. 23

4.2. Проектировочный расчет червячной передачи.. 24

4.3. Проверочные расчеты на прочность червячной передачи.. 26

4.3.1. Проверочный расчет на контактную выносливость. 26

4.3.2. Проверочный расчет на выносливость при изгибе. 26

4.4. Расчет параметров червячной передачи.. 27

4.5. Усилия в зацеплении.. 31

4.6. Расчет вала червяка на жесткость. 32

4.7. Тепловой расчет редуктора. 32

5. Предварительный расчет валов и выбор стандартных изделий (подшипники, крышки, уплотнения). 33

5.1. Червяк (входной вал) 34

5.2. Вал червячного колеса (выходной вал) 36

6. Расчет основных элементов корпуса.. 38

7. проверочные расчеты... 41

7.1. Определение реакций в опорах и построение эпюр изгибающих и крутящих моментов. 41

7.2. Проверочный расчет подшипников на долговечность. 44

7.3. Проверочный расчет шпонок. 46

7.4. Проверочный расчет вала на усталостную прочность. 47

8. СМАЗКА РЕДУКТОРА.. 49

РАЧЕТ ПЕРЕДАЧ НА ЭВМ... 52

СПЕЦИФИКАЦИЯ.. 54

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 57

ВВЕДЕНИЕ

В химической технологии органических материалов широко используются многоступенчатые приводы, которые могут в себя включать ременную, червячную, цепную, зубчатую и др. передачи.

Ременные передачи обладают следующими достоинствами:

· простота конструкции;

· плавность и бесшумность работы;

· невысокие требования к точности расположения деталей передачи;

· предохранение от перегрузки за счет возможности проскальзывания ремня по шкиву.

Наряду с достоинствами ременные передачи обладают и некоторыми существенными недостатками. Это:

· большие габариты;

· непостоянство передаточного числа из-за проскальзывания ремня по шкиву;

· большая нагрузка на валы и опоры;

· низкая долговечность ремней.

Передаваемая мощность – обычно не более 50 кВт, передаточное число – до 6.

Червячные передачи предназначены для редуцирования скорости при передаче энергии между перекрещивающимися валами, главным образом под углом 90°.

Червячная передача осуществляется посредством винта (червяка) чаще всего с трапецеидальной или близкой к ней нарезкой и червячного колеса, имеющего косые зубья дуговой формы, что способствует увеличению длины контактных линий, а следовательно, несущей способности передачи.

К достоинствам червячных передач относятся: плавность зацепления и бесшумность работы; большие передаточные числа при сравнительно малых габаритах, например в кинематических передачах и до 1000, в силовых чаще всего и до 80; повышенная кинематическая точность, что особенно важно для делительных устройств; возможность создания самотормозящей передачи.

Недостатками червячных передач являются: ограниченная передаваемая мощность, не превышающая 50…60 кВт; необходимость точной установки и жесткой осевой фиксации червячного колеса, поскольку осевое смещение колеса, неточности межосевого расстояния и ошибки угла скрещивания оказывают значительное влияние на ве-

личину и расположение пятен контакта, а следовательно, работос пособность передачи. Но наиболее существенный недостаток, обусловленный геометрией передачи, – невозможность получения жидкостного трения в контакте, что служит причиной повышенного тепловыделения, пониженного КПД, повышенного изнашивания и склонности к заеданию, необходимости применения для червячных колес дефицитных антифрикционных материалов, усложнения конструкции передачи, связанного с теплоотводом.

Во всех отраслях машиностроения и приборостроения наиболее широкое применение нашли зубчатые передачи благодаря ряду их достоинств: постоянству передаточного числа; отсутствию проскальзывания; большой несущей способности при сравнительно малых габаритах и массе; большой долговечности; работе в обширном диапазоне режимов нагружения; сравнительно малым нагрузкам на валы и опоры, высокому КПД, простоте обслуживания и ухода. К недостаткам зубчатых передач можно отнести высокие требования к точности изготовления колес и сборки передач и необходимость повышенной жесткости корпусов, валов, опор; шум, особенно при высоких частотах вращения и недостаточной точности; вибрации; низкую демпфирующую способность

1. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ПРИВОДА

Источником механической энергии в данном приводе является асинхронный электродвигатель 4А132М2. На валу двигателя установлен ведущий шкив плоскоременной передачи, посредством которой вращение передается на ведомый шкив, установленный на входном валу (червяке) червячного редуктора. Ременная передача имеет передаточное число u_РП = 4. Ременные передачи обладают следующими достоинствами: простота конструкции; плавность и бесшумность работы; невысокие требования к точности расположения деталей передачи; предохранение от перегрузки за счет возможности проскальзывания ремня по шкиву. Наряду с достоинствами ременные передачи обладают и некоторыми существенными недостатками: большие габариты; непостоянство передаточного числа из-за проскальзывания ремня по шкиву; большая нагрузка на валы и опоры; низкая долговечность ремней.

Редуктор служит для увеличения вращающего момента посредством уменьшения угловой скорости вращения и имеет передаточное число u_ЧП = 19. К достоинствам червячных передач относятся: плавность зацепления и бесшумность работы; повышенная кинематическая точность, что особенно важно для делительных устройств; возможность создания самотормозящей передачи. Наиболее существенный недостаток, обусловленный геометрией передачи, – невозможность получения жидкостного трения в контакте, что служит причиной повышенного тепловыделения, пониженного КПД, повышенного изнашивания и склонности к заеданию, необходимости применения для червячных колес дефицитных антифрикционных материалов, усложнения конструкции передачи.

Далее вращающий момент передается на шестерню цилиндрической прямозубой передачи, имеющей передаточное число u_ЗП = 4. На данном участке привода также происходит увеличение крутящего момента, и на валу зубчатого колеса получаем мощность 7 кВт при угловой скорости 1 с^-1.

Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода

Кинематическая схема привода и номера валов

Рис. 1

Выбор электродвигателя

КПД привода определяется по формуле

где КПД отдельных кинематических пар (ременной, червячной, зубчатой передач, подшипников). Значения КПД выбираются как средние значения из рекомендуемого диапазона [1].

Требуемую мощность электродвигателя находят с учетом потерь, возникающих в приводе:

Ориентировочное значение общего передаточного числа привода

где ориентировочные значения передаточных чисел

передач привода (выбирают как средние значения из рекомендуемого диапазона для соответствующих передач) [1].

Ориентировочное значение угловой скорости вала электродвигателя

где угловая скорость на ведомом (тихоходном) валу, с^-1.

Ориентировочное значение частоты вращения вала электродвигателя

Выбираем электродвигатель с мощностью и действительной частотой вращения п_ДВ близкой к значению п_ДВ.ОР [1].

Выбранный двигатель – 4А112М4.

В дальнейшем расчет ведется по и выбранной .