Передаточное отношение привода
Курсовое
Проектирование
ДЕТАЛЕЙ МАШИН
![]() |
Издание второе, переработанное и дополненное
Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебного пособия для учащихся машиностроительных специальностей техникумов
МОСКВА
« МАШИНОСТРОЕНИЕ »
ББК 34.41
К93
УДК 621.81(075.3)
![]() |
Авторы: С. А. Чернавский, К.Н. Боков, И. М. Чернии,
Г. М. Ицкович, В, П. Козинцов
Редактор д-р техн. наук профессор С. А. Чернавский
Рецензент канд. техн. наук А. В. Карп
Курсовоепроектирование деталей машин: Учеб. пособие для учащихся
К93 машиностроительных специальностей техникумов / С. А. Чернавский,
К. Н. Боков, И. М. Чернин и др.— 2-е изд., перераб. и доп. — М.:
Машиностроение, 1988. — 416 с.: ил.
(В пер.): 1 р.
Изложены методы расчета приводов, редукторов, передач (зубчатых, червячных, цепных, ременных, планетарных и волновых). Рассмотрены, основы конструирования деталей редукторов. Даны примеры проектирования редукторов и передач.
Второе издание (1-е изд. 1979 г) переработано и дополнено новыми материалами в соответствии с действующими ГОСТами и методами проектирования основных видов механических передач и их деталей.
ББК 34.41
К ________________________________
038(01)-88
Ó Издательство «Машиностроение», 1979.
Ó Издательство «Машиностроение», 1987,
с изменениями.
ПРЕДИСЛОВИЕ
![]() |
Учебное пособие содержит сведения, необходимые для выполнения курсовых проектов по деталям машин в техникумах. Оно составлено в соответствии с программой технической механики, утвержденной для машиностроительных техникумов.
По сравнению с предыдущим изданием, второе издание существенно переработано и дополнено в связи с введением новых стандартов и совершенствованием методов расчета и конструирования механических передач и их деталей. В соответствии с необходимостью использования в учебном процессе компьютеров, в пособии представлены алгоритмы, которые могут служить основой для разработки программ для ЭВМ.
Приложения дополнены новыми справочными сведениями.
Авторы с признательностью примут все замечания и пожелания по настоящему изданию.
Просьба направлять их по адресу: 107076, Москва, Стромынский пер., д. 4, издательство «Машиностроение».
ГЛАВА 1
КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБУЕМОЙ МОЩНОСТИ
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
В типовых заданиях на курсовое проектирование деталей машин указывается кинематическая схема привода к конвейеру, смесителю, кормораздатчику и другим устройствам, эксплуатируемым в режиме, близком к постоянному. К исходным данным относятся эксплуатационные, загрузочные и энергетические характеристики.
Учащиеся техникума должны рассчитать все элементы привода и разработать конструкцию одноступенчатого зубчатого или червячного редуктора и дополнительно одну из гибких передач — ременную или цепную.
Первый этап проектирования — анализ кинематической схемы и выбор электродвигателя.
На рис. 1.1 показана одна из типовых схем привода к ленточному конвейеру: от электродвигателя вращение передается валу барабана через ременную передачу, зубчатый одноступенчатый редуктор и цепную передачу.
Для определения требуемой мощности электродвигателя в задании должны быть указаны вращающий момент Тр (Н•м) на валу барабана и угловая скорость wр (рад/с) этого вала или же сила тяги F (Н) и скорость v (м/с) ленты.
Искомую мощность Р (Вт) электродвигателя определяют из выражения
|
![передаточное отношение привода передаточное отношение привода - student2.ru](/images/mekhanika/peredatochnoe-otnoshenie-privoda-658161-5.jpg)
Здесь h — коэффициент полезного действия (КПД) привода, равный произведению частных КПД передач, входящих в кинематическую схему:
|
![передаточное отношение привода передаточное отношение привода - student2.ru](/images/mekhanika/peredatochnoe-otnoshenie-privoda-658161-6.jpg)
Значения КПД передач отдельных типов приведены в табл. 1.1.
Передача | КПД |
Значения КПД механических передач Зубчатая в закрытом корпусе (редуктор): цилиндрическими колесами коническими колесами Зубчатая открытая | 0,97 — 0,98 0,96 — 0,97 0,95 — 0,96 |
Червячная в закрытом корпусе при числе витков (заходов) червяка: z1 = ! z1 = 2 z1 =4 Цепная закрытая Цепная открытая Ременная : плоским ремнем клиновыми ремнями | 0,70-0,75 0,80-0,85 0,85-0,95 0,95 — 0,97 0,90 — 0,95 0,96 — 0,98 0,95 — 0,97 |
Примечание. Потерн на трение в опорах каждого вала учитываются множителем ho = 0,99 ¸ 0,995. |
Рис. 1.1. Кинематическая схема привода Рис. 1.2. Характеристика асинхронного
ленточного конвейера двигателя трехфазного тока
ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Мощность электродвигателя, подбираемого для проектируемого привода, должна быть не ниже той, которая определена по формуле (1.1). Из существующих типов двигателей выбирают преимущественно асинхронные электродвигатели трехфазного тока единой серии 4А.
На рис. 1.2 представлена характеристика асинхронного двигателя трехфазного тока, выражающая зависимость частоты вращения n(об/мин) вала двигателя от величины вращающего момента Т (Н • м). По оси абсцисс отложены значения Тном - номинального вращающего момента, Тпуск - пускового или начального вращающего момента, развиваемого при пуске двигателя, Tmах — максимального кратковременного момента; по оси ординат отложены значения частот вращения: номинальной nном, критической пкр и синхронной пс, развиваемой при отсутствии нагрузки и равной частоте вращения магнитного поля; она зависит от частоты тока f и числа пар полюсов р:
соответствующая угловая скорость рад/с,
При стандартной частоте тока f= 50 с-1 и числе пар полюсов р = 1 ¸ 6 синхронная частота вращения nс будет равна соответственно 3000; 1500; 1000; 750; 600 и 500 об/мин. Для приводов, разрабатываемых в курсовых проектах, рекомендуется выбирать двигатели с числом полюсов не более восьми, а лучше - не более шести, т. е. с р £ 3 и пс ³ 1000 об/мин.
При возрастании нагрузки частота вращения вала двигателя уменьшается вследствие скольжения s, определяемого по формуле
откуда
п = nс (1- s). (1.3.)
При пуске двигателя Т= Tпуск (или Тнач), s = 1 и п = 0; при номинальном режиме Т = Тном s = 0,02 ¸ 0,05; nпом » (0,98 ¸ 0,95)ис; при отсутствии нагрузки Т=0 s = 0; n = nc.
Технические данные асинхронных электродвигателей единой серии 4А в закрытом обдуваемом исполнении приведены в таблицах приложения.
ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ ПРИВОДА
В исходных данных на курсовое проектирование привода указывают частоту вращения nр (об/мин) рабочего приводного вала или же диаметр D (м) барабана конвейера и скорость v (м/с) ленты; по этим данным находят
60v
np = ___________ ,
pD
определяют общее передаточное отношение всего привода i = nном / npи намечают ориентировочно значения частных передаточных отношений передач, входящих в привод, так, чтобы произведение их было равно общему передаточному отношению: i1i2…Iк = i.
Средние значения i1 для зубчатых передач равны 2 — 6, для червячных передач 8 — 80, цепных 3 — 6, ременных 2 — 4.
Уточненные значения передаточных отношений конкретных видов передач приведены в гл. III, IV и V.
Пример.Провести кинематический расчет привода, показанного на рис. 1.1. Исходные данные: диаметр барабана D = 500 мм; тяговая сила F = 4•103Н;
скорость ленты v = 0,8 м/с.
Требуется подобрать асинхронный электродвигатель трехфазного тока, определить передаточное отношение всего привода и частные передаточные отношения каждой передачи.
Решение
Принимаем значения КПД по табл. 1.1:
ременной передачи h1 = 0,98;
зубчатой пары h2 = 0,98;
цепной передачи h3 = 0,96;
коэффициент, учитывающий потери на трение в опорах трех валов h30=0,993.
КПД всего привода h = h1 h2 h3 h30 = 0,98 • 0,98 • 0,96 • 0,993 = 0,89. Требуемая мощность электродвигателя по формуле (1.1)
Частота вращения вала барабана
По данным табл. П1 приложения, подходят электродвигатели четырех марок: 4А100S2УЗ, Р = 4 кВт, пс = 3000 об/мин, s = 3,3%; 4A100L4УЗ, Р = 4 кВт, пс = 1500 об/мин, s = 4,7%; 4А112МВ6УЗ, Р = 4кВт, nс=1000 об/мин, s =
= 5,1%; 4А132S8УЗ, Р = 4 кВт, nс = 750 об/мин, s = 4,1 %.
При выборе первого из указанных двигателей с nс = 3000 об/мин возникнут затруднения в реализации большого передаточного числа порядка 100; двигатель с nс = 750 об/мин имеет большие габариты и массу; предпочтительнее двигатели с пс = 1500 и 1000 об/мин.
Номинальные частоты вращения валов этих двигателей будут соответст-
венно:
а) nном = nc (1 – s) = 1500 (1 – 0,047) = 1430 об/мин;
б) nном = 1000 (1 – 0,051) = 949 об/мин.
Передаточное отношение привода в случае варианта «а»
для варианта «б»
Разбивка обшего передаточного отношения привода допускает много решений. Например, для варианта «а» можно принять
i1 = 2,5; i2 = 5; i3 = 3,8; i = 2,5 • 5 • 3,8 = 47,5;
для варианта «б»
i1 =2; i2 = 4; i3 = 3,9; i = 2 × 4 × 3,9 = 31,2.
Намеченные передаточные отношения в дальнейшем уточняются в соответствии с указаниями, приведенными в гл. III, IV и V, причем отклонение от расчетного передаточного отношения привода не должно превышать ± 3 %.
ГЛАВА II
СВЕДЕНИЯ О РЕДУКТОРАХ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепные или ременные передачи (см., например, рис. 1.1). Указанные механизмы являются наиболее распространенной тематикой курсового проектирования.
Назначение редуктора — понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами.
Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи — зубчатые колеса, валы, подшипники и т. д. 'В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников (например, внутри корпуса редуктора может быть помещен шестеренный масляный насос) или устройства для охлаждения (например, змеевик с охлаждающей водой в корпусе червячного редуктора).
Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назначения. Второй случай характерен для специализированных заводов, ка которых организовано серийное производство редукторов.
Кинематические схемы и общие виды наиболее распространенных типов редукторов представлены на рис. 2.1-2.20. На кинематических схемах буквой Б обозначен входной (быстроходный) вал редуктора, буквой Т - выходной (тихоходный).
Редукторы классифицируют по следующим основным признакам: типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные); числу ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т. д.); типу зубчатых колес (цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические и т. д.); относительному расположению валов редуктора в пространстве (горизонтальные, вертикальные); особенностям кинематической схемы (развернутая, соосная, с раздвоенной ступенью и т. д.).
Возможности получения больших передаточных чисел при малых габаритах обеспечивают планетарные и волновые редукторы (см. главы V и VI).