Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Введение

 

Исходные данные:

Мощность привода Р = 2,0 кВт

Частота вращения n = 36 мин - ¹

Срок службы привода L_t = 5 лет

Коэффициенты использования К_сут = 0,9; К_год = 0,8.

 

Рис.1 - Привод к лебедке.

 

Выбор двигателя. Кинематический расчет привода

 

Срок службы привода (ресурс) L_h, час, определяем по формуле

 

L_h = 365 ∙ L_r∙ K_r ∙ t_c ∙ L_c ∙ K_c, (1)

 

где L_r - срок службы привода, L_r = 4 лет;

K_{Г -} коэффициент годового использования, K_Г = 0,8;

t_{С -} продолжительность смены, t_С = 8 ч;

L_С - число смен, L_С =1;

К_c - коэффициент сменного использования, К_c = 0,9.

Режим работы: Реверсивный.

L_h = 365 × 4 × 0,8 × 8 × 0,9 = 8409,6 часов.

Требуемая мощность рабочей машины: Р = 2,0 кВт.

Частота вращения барабана n_р = 36 мин - ¹

Общий коэффициент полезного действия (КПД) привода ŋ, определяем по формуле

 

ŋ = ŋ_м × ŋ_ц × ŋ_з × ŋ_ч × ŋ⁴_nк, (2)

 

где КПД составляющих определим по т.2.2 с 40 [1]

ŋ_м - КПД муфты, ŋ_м = 0,98;

ŋ_ц - КПД открытой цилиндрической зубчатой передачи, ŋ_з = 0,95;

ŋ_ч - КПД червячной передачи, ŋ_ч = 0,85;

ŋ_nк - КПД одной пары подшипников качения, ŋ_nк = 0,99.

ŋ = 0,98 × 0,95 × 0,85 × 0,99 ⁴ = 0,7678

Требуемую мощность двигателя Р_дв, кВт определяем по формуле

 

Р_дв = Р_пр/ ŋ, (3)

Р_дв = 2,0/ 0,7678 = 2,605 кВт

Выбираем электродвигатель при условие Р_ном ≥ Р_дв из таб. К9 стр.384 [1]

3,0 кВт > 2,605 кВт

4 АМ100S4Y 3 n _ном = 1435 мин - ¹; Р_ном = 3,0 кВт

Общее передаточное число привода U_общ, определяем по формуле

 

U_общ = n_ном/n_рм, ₍4)

 

U_общ = 1435/36 =39,86

Выбираем передаточные числа, воспользуемся рекомендуемыми значениями из таблиц т.2.3 с.43 [1], т.1.2 с.6 [2] и т.1.3 с.7 [1]: передаточные числа U_черв = 16; U_зуб = 2,5; U_обш=40.

Фактическую частоту вращения барабана n_рфакт, мин - ¹ определяем по формуле

 

n_рфакт = n _ном/ U_обш, (5)

 

n_рфакт = 1435/40= 35,875 мин - ¹

отклонение 100% × (n_рм - n_рфакт) / n_рм = 100% × (36 - 35,875) /36 = 0,347% < 4%

Кинематический и силовой расчет привода

 

Определяем мощность двигателя на всех валах привода: на быстроходном Р₁, кВт; на тихоходном Р₂, кВт; на валу ведущего барабана Р₃, кВт по формулам

 

Р₁ = Р_дв × ŋ_м × ŋ_nк, (6)

Р₁ = 2,605 × 0,98 × 0,99 = 2, 192 кВт

 

Р₂ = Р₁ × ŋ_ч × ŋ_nк, (7)

 

Р₂ = 2, 192 × 0,85 × 0,99 = 2,17 кВт

 

Р₃ = Р₂ × ŋ_к × ŋ_nк, (8)

 

Р₃= 2,17 × 0,95 × 0,99 = 2,04 кВт

Определяем частоту вращения на валах привода: на быстроходном n₁, мин - ¹; на тихоходном n₂, мин - ¹; на валу ведущего барабана n₃, мин - ¹ по формулам

 

n₁ = n_ном= 1435 мин - ¹

n₂ = n₁/U₁, (9)

 

n₂ = 1435/16 = 89,69 мин - ¹

 

n₃ = n₂/U₂, (10)

 

n₃ = 89,69/2,5 = 35,88 мин - ^1,

Определяем угловые скорости на валах привода: на валу двигателя ω_пом, с - ^1; на быстроходном ω₁, с - ¹; на тихоходном ω₂, с - ¹; на валу ведущего барабана ω₃, с - ¹ по формулам

 

ω_пом = pn_ном/30, (11)

 

ω_пом = 3,14 × 1435/30 = 150,2 с - ¹

ω₁ = ω_ном = 150,2 с - ¹

ω₂ = ω₁ /U₁, (12)

 

ω₂ = 150,2/16 = 9,39 с - ¹

 

ω₃ = ω₂/U₂, (13)

 

ω₃ = 9,39/ 2,5 = 3,75 с - ¹

Определяем вращающий момент на валах привода: на валу двигателя Т_дв, Н. м; на быстроходном Т₁, Н. м; на тихоходном Т₂, Н. м; на валу ведущего барабана Т₃, Н. м по формулам

 

Т_дв = Р_дв/ ω_ном, (14)

 

Т_дв = 2,605 × 10 ³/150,2 = 17,34 Н. м

 

Т₁ = Р₁/ ω_1, (15)

 

Т₁ = 2, 192 × 10 ^3/150,2 = 14,59 Н. м

 

Т₂ = Р₂/ ω₂, (16)

 

Т₂ = 2,17 × 10 ³ /9,39 = 231,16 Н. м

 

Т₃ = Р_3/ω₃, (17)

 

Т₃ = 2,04 × 10 ^3/3,75 = 543,51 Н^. м

 

Таблица 1 - Силовые и кинематические параметры привода

Тип двигателя 4 АМ100S4Y 3 Pном = 3,0 кВт; n ном = 1435 мин - 1
Параметр	Передача		Параметр	Вал
	Закр.	Откр.		Двигателя	Редуктора		Ведущего барабана
					Быстроход.	Тихоход.
Передаточное число, U	16	2,5	Расчетная мощность Р, кВт	2,605	2, 192	2,17	2,041
			Угловая скорость w, с - 1	150,2	150,2	9,39	3,75
КПД, ŋ	0,85	0,95	Частота вращения n, мин - 1	1435	1435	89,69	35,88
			Вращающий момент Т, Н. м	17,34	14,59	231,16	543,51

 

Нагрузки валов редуктора

 

Силы в зацеплении закрытой червячной передачи.

Окружную силу Ft₁ и Ft₂, кН определяем по формуле

 

Ft₁ = 2 × T₁ × 10 ^3/d₁, (92)

 

Ft₁ = 2 × 14,59 × 10 ³/56 = 0,521 кН

 

Ft₂ = 2 × T₂ × 10 ^3/d₂, (93)

 

Ft₂ = 2 × 231,16 × 10 ³/224 =2,06 кН

Радиальную силу Fr₁ и Fr₂, кН определяем по формуле

 

Fr₁ = Fr₂ = Ft₂ × tg α, (94), Fr₁ = Fr₂ = 2,06 × 0,3639 = 0,75 кН

 

Осевую силу Fа₁ и Fа₂, Н определяем по формуле

 

Fа₁ = Ft₂ = 2,06 Н

Fа₂ = Ft₁ = 0,521 Н

 

Силы в зацеплении открытой зубчатой косозубой передачи

Окружную силу Ft₃ и Ft₄, кН определяем по формуле

 

Ft₃ = Ft₄ = 2 × T₃ × 10 ^3/d₂, (95)

Ft₃ = Ft₄ = 2 × 543,51 × 10 ³/258,5 = 4,2 кН

 

Радиальную силу Fr₃ и Fr₄, кН определяем по формуле

Fr₃ = Fr₄ = Ft₄ × tg α /cos β, (96)

Fr₃ = Fr₄ = 4,2 × 0,3639/0,9781 = 1,56 кН

 

Осевую силу Fа₃ и Fа₄, Н определяем по формуле

 

Fа₃ = Fа₄ = Ft₄ × tg β, (97)

Fа₃ = Fа₄ = 4,2 × 0,229 = 0,96 Н

 

Консольные нагрузки. На быстроходном валу (червяка) от поперечных усилий муфты

 

F_м = 100 × , (98)

F_м = 100 × = 416 Н

Предварительный выбор подшипника

 

Для быстроходного вала выбираем роликоподшипник конический однорядный № 7205

d_п = 25 мм, D = 52мм, Т = 16,5 мм, е = 0,36; Y = 1,67; Сr = 23,9 кН, Сrо = 22,3 кН.

Смещение точки приложения опорных реакций а, мм определяем по формуле

 

а = 0,5 × (Т + (D + d_п) × е/3), (110)

 

а = 0,5 × (16,5 + (25 + 52) × 0,36/3) = 12,87 мм,

Для тихоходного вала выбираем роликоподшипник конический однорядный № 7209

d_п = 45 мм, D = 85 мм, Т = 21 мм, е =0,41; Y = 1,45; Сr = 42,7 кН, Сrо = 33,4 кН.

Смещение точки приложения опорных реакций определяем по формуле (110)

а = 0,5 × (21 + (45 + 85) × 0,41/3) = 19,38 мм,

Для вала ведущей звездочки выбираем роликоподшипник конический однорядный № 7310

d_п = 50 мм, D = 90 мм, Т = 22 мм, е = 0,37; Y = 1,60; Сr = 52,9 кН, Сrо = 40,6 кН.

Смещение точки приложения опорных реакций определяем по формуле (110)

а = 0,5 × (22 + (50 + 90) × 0,37/3) = 19,63 мм,

 

Выбор муфты

 

Для соединения выходных концов вала электродвигателя и быстроходного вала редуктора, установленных на общей раме выберем:

Втулочно-пальцевую муфту 31,5-15 - I.I. - 18-II.2-У3 ГОСТ 21424-75, Δr = 0,2.

Радиальная жесткость упругой втулочно-пальцевой муфты С_Δr = 2140 Н.

Радиальная сила, Fм, кН вызванная радиальным смещением определенным по соотношению

 

Fм = С_Δr × Δr, (111)

 

Fм = 2140×0,2 = 0,428 кН

 

Проверочный расчет валов

 

Пределы выносливости в расчетном сечении вала (σ_-1) _d и (τ - ₁) _d, Па определяем по формуле

 

(σ_-1) _d = σ_-1/ (К σ) _d, (119)

(τ - ₁) _d = τ _{- 1/} (К τ) _d, (120)

 

где σ_-1 и τ _{- 1} - пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и

кручения, Па; для материала Ст 20 σ_-1 = 260 МПа, τ _{- 1} = 150,8 МПа.

Коэффициенты концентрации нормальных напряжений К σ) _d и касательных напряжений (К τ) _d для расчетного сечения вала определяем по формуле

 

(К σ) _d = ( (К σ / К _{d )} + К _F - 1) /К_у, (121)

(К τ) _d = ( (К τ/ К _{d )} + К _F - 1) /К_у, (122)

 

где К σ и К τ - эффективные коэффициенты концентрации напряжения, К σ = 1,55 и К τ = 1,4

К_d - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, К_d = 0,88

К_у - коэффициент влияния поверхностного упрочнения, К_у = 1,25

К _F - коэффициент, К _F = 1,05.

Коэффициенты определяем по т.11.2 - 11.5 с.257 [1] э

(К σ) _d = ( (1,55/0,88) + 1,05 - 1) /1,25 =1,45

(К τ) _d = ( (1,4/ 0,82 ₎ + 1,05 - 1) /1,25 = 1,4

Подставляем найденные значения в формулу (119) и (120)

(σ_-1) _d = 260 /1,45 = 179,31 Н/мм ²

(τ - ₁) _d = 150,8/1,4 =107,71 Н/мм ²

Определим нормальные и касательные напряжения в опасных сечениях вала и коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

 

σ = М_макс × 10 ³/W_нетто, (123)

τ = М_к × 10 ³/ 2 × Wr_нетто, (124)

 

где М_макс - максимальный изгибающий момент в рассматриваемом сечении вала, Нм, М_к - крутящий момент, Нм

Осевой момент сопротивления сечения вала W_нетто, мм ³ определяем по формуле

 

W_нетто = 0,2 × D ³, (125)

 

Общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении S, определяем по формуле

 

S =  ≥ [S] = 1,6……2, (126)

 

Коэффициент запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям S_σ и S τ определяем по формуле

 

S_σ = σ_-1/σ_, (127)

S τ = τ - _1/τ (128)

 

Быстроходный вал:

М_макс = 58,9 Нм, М_к = 14,59 Нм, минимальный диаметр вала D = 20 мм

Подставляем значения в формулу (123) и (124)

σ = 58,9 × 10 ³/0,2 × 20 ³ = 36,81 Н/мм ²

τ = 14,59 × 10 ³/ 2 × 0,1 × 20 ³ = 9,11 Н/мм ²

Найденные значения подставляем в формулу (127) и (128)

S_σ = 179,31 /36,81 = 4,87

S τ = 107,71 /9,11 = 11,82

Тогда по формуле (126)

S = = 4,5 ≥ [S] = 2

Тихоходный вал:

М_макс = 490 Нм, М_к = 444,31 Нм, минимальный диаметр вала D = 39 мм

Подставляем значения в формулу (123) и (124)

σ = 490 × 10 ³/0,2 × 39 ³ = 41,3 Н/мм ²

τ = 444,31 × 10 ³/ 2 × 0,1 × 39 ³ = 37,45 Н/мм ²

Найденные значения подставляем в формулу (127) и (128)

S_σ = 179,31 /41,3 = 4,34

S τ = 107,71 /37,45 = 2,87

Тогда по формуле (126)

 

S = = 2,4 ≥ [S] =2

 

Проверочный расчет шпонок

 

Условие прочности

 

σ = F_t/ А_см ≤ [σ] _см, (137)

 

где F_t - окружная сила, Н; F_t = 0,521 кН,

[σ] _см - допускаемое напряжение на смятие, Н/мм ²; [σ] _см = 115 Н/мм ².

Для быстроходного вала выбираем шпонку 6х6х15 ГОСТ 23360-78.

Площадь смятия А_см, мм ² определяем по формуле

 

А_см = (0,94 × h - t₁) × l_р,, (138)

 

А_см = (0,94 × 6 - 3,5) × 15 = 32,1 мм ²

Подставляем значения в формулу (137)

 

σ = 521/32,1 = 16,23 ≤ [σ] _см = 115 Н/мм ²

 

Условие выполняется.

Для тихоходного вала выбираем шпонку 12х8х20 ГОСТ 23360-78

Площадь смятия А_см, мм ² определяем по формуле (138)

А_см = (0,94 × 8 - 5) × 20 = 50,4мм ²

F_t = 4,2 кН

Подставляем значения в формулу (137)

σ = 4,2 × 1000/50,4 = 83,33 ≤ [σ] _см = 115 Н/мм ²

Условие выполняется.

 

Список литературы

 

1. Анурьев П.Ф. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3т.6-е изд. - М.: Машиностроение, 1982.

2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. Учеб. Пособие для машиностроит. Спец. Вузов. - 4-е изд., перераб. И доп. - М.: Высш. шк., 1985 - 416 с., ил.

3. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. Пособие для техникумов. - М.: Высш. шк., 1991. - 432 с.: ил.

Введение

 

Исходные данные:

Мощность привода Р = 2,0 кВт

Частота вращения n = 36 мин - ¹

Срок службы привода L_t = 5 лет

Коэффициенты использования К_сут = 0,9; К_год = 0,8.

 

Рис.1 - Привод к лебедке.

 

Выбор двигателя. Кинематический расчет привода

 

Срок службы привода (ресурс) L_h, час, определяем по формуле

 

L_h = 365 ∙ L_r∙ K_r ∙ t_c ∙ L_c ∙ K_c, (1)

 

где L_r - срок службы привода, L_r = 4 лет;

K_{Г -} коэффициент годового использования, K_Г = 0,8;

t_{С -} продолжительность смены, t_С = 8 ч;

L_С - число смен, L_С =1;

К_c - коэффициент сменного использования, К_c = 0,9.

Режим работы: Реверсивный.

L_h = 365 × 4 × 0,8 × 8 × 0,9 = 8409,6 часов.

Требуемая мощность рабочей машины: Р = 2,0 кВт.

Частота вращения барабана n_р = 36 мин - ¹

Общий коэффициент полезного действия (КПД) привода ŋ, определяем по формуле

 

ŋ = ŋ_м × ŋ_ц × ŋ_з × ŋ_ч × ŋ⁴_nк, (2)

 

где КПД составляющих определим по т.2.2 с 40 [1]

ŋ_м - КПД муфты, ŋ_м = 0,98;

ŋ_ц - КПД открытой цилиндрической зубчатой передачи, ŋ_з = 0,95;

ŋ_ч - КПД червячной передачи, ŋ_ч = 0,85;

ŋ_nк - КПД одной пары подшипников качения, ŋ_nк = 0,99.

ŋ = 0,98 × 0,95 × 0,85 × 0,99 ⁴ = 0,7678

Требуемую мощность двигателя Р_дв, кВт определяем по формуле

 

Р_дв = Р_пр/ ŋ, (3)

Р_дв = 2,0/ 0,7678 = 2,605 кВт

Выбираем электродвигатель при условие Р_ном ≥ Р_дв из таб. К9 стр.384 [1]

3,0 кВт > 2,605 кВт

4 АМ100S4Y 3 n _ном = 1435 мин - ¹; Р_ном = 3,0 кВт

Общее передаточное число привода U_общ, определяем по формуле

 

U_общ = n_ном/n_рм, ₍4)

 

U_общ = 1435/36 =39,86

Выбираем передаточные числа, воспользуемся рекомендуемыми значениями из таблиц т.2.3 с.43 [1], т.1.2 с.6 [2] и т.1.3 с.7 [1]: передаточные числа U_черв = 16; U_зуб = 2,5; U_обш=40.

Фактическую частоту вращения барабана n_рфакт, мин - ¹ определяем по формуле

 

n_рфакт = n _ном/ U_обш, (5)

 

n_рфакт = 1435/40= 35,875 мин - ¹

отклонение 100% × (n_рм - n_рфакт) / n_рм = 100% × (36 - 35,875) /36 = 0,347% < 4%