Проектирование привода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1 Выбор электродвигателя и кинематический расчёт

По табл. 1.1 [2] примем следующие значения КПД:

- для ременной передачи с клиновым ремнем: ?1 = 0,96

- для закрытой зубчатой конической передачи: ?2 = 0,965

Общий КПД привода вычисляем по формуле:

h--=--h1--·--h2--·--hподш. 2 · hмуфты1 (2.1)

где hподш. = 0,99 - КПД одной пары подшипников.

??????hмуфты = 0,98 - КПД одной муфты.

Подставляя, получим:

h = 0,96 · 0,965 · 0,992 · 0,981 = 0,89

Угловая скорость на выходном валу будет:

wвых. = (2.2)

Подставляя соответствующие значения, получаем:

wвых. = = 8,75 рад/с

Требуемая мощность двигателя будет:

Pтреб. = (2.3)

После подстановки имеем:

Pтреб. = = 4,404 кВт

В таблице 24.7 [2] по требуемой мощности выбираем электродвигатель 132M8 (исполнение IM1081), с синхронной частотой вращения 750 об/мин, с параметрами: Pдвиг.=5,5 кВт. Номинальная частота вращения с учётом скольжения nдвиг. = 712 об/мин,

Угловая скорость:

wдвиг. = (2.4)

В итоге получаем:

wдвиг. = = 74,56 рад/с.

Oбщее передаточное отношение:

uобщ. = (2.5)

После подстановки получаем:

uобщ. = = 8,521

Руководствуясь таблицами 1.2 [2] и 1.3 [2], для передач выбрали следующие передаточные числа:

u1 = 2,6

u2 = 3,15

Рассчитанные частоты и угловые скорости вращения валов сведены ниже в таблицу.

Таблица 1. Частоты и угловые скорости вращения валов

Вал	Частота вращения, об./мин	Угловая скорость вращения, рад/с
Вал 1-й	n1 = = = 273,846	?1 = = = 28,677
Вал 2-й	n2 = = = 86,935	?2 = = = 9,104

Мощности на валах:

Pведущ.шкив. 1-й передачи = Pтреб. = 4404Вт

P1 = Pтреб. · h1--·--hподш. = 4404 · 0,96 · 0,99 = 4185,562 Вт

P2 = P1 · h2--·--hподш. = 4185,562 · 0,965 · 0,99 = 3998,676 Вт

Вращающие моменты на валах:

Tведущ.шкив. 1-й передачи = = = 59066,524 H·мм = 59,067 H·м

T1 = = = 145955,365 Н·мм = 145,955 Н·м

T2 = = = 439221,88 Н·мм = 439,222 Н·м

По таблице 24.7 (см. приложение учебника Дунаева / Леликова) выбран электродвигатель 132M8 (исполнение IM1081), с синхронной частотой вращения 750 об/мин, с мощностью Pдвиг.=5,5 кВт. Номинальная частота вращения с учётом скольжения nдвиг. = 712 об/мин.

Таблица 2. Передаточные числа и КПД передач

Передачи	Передаточное число	КПД
1-я ременная передача с клиновым ремнём	2,6	0,96
2-я закрытая зубчатая коническая передача	3,15	0,965

Таблица 3. Рассчитанные частоты, угловые скорости вращения валов и моменты на валах

Валы	Частота вращения, об/мин	Угловая скорость, рад/мин	Момент, Нxмм
1-й вал	273,846	28,677	145955,365
2-й вал	86,935	9,104	439221,88

2 Расчёт 1-й клиноременной передачи

Рис. 1. Передача клиноременная

1. Вращающий момент на меньшем ведущем шкиве:

T (ведущий шкив) = 59066,524 Н·мм.

здесь T (ведущий шкив) = T (двиг.) = = = 59066,524 Н·мм.

2. По номограмме на рис. 7.3 [1] в зависимости от частоты вращения меньшего ведущего шкива n (двиг.)=711,996 об/мин и передаваемой мощности:

P = T (ведущий шкив) · w(двиг.) (3.1)

P = 59066,524 · 10-6 · 74,56 = 4,404 кВт

принимаем сечение клинового ремня Б.

3. Диаметр меньшего шкива по формуле 7.25 [1]:

d1 = (3…4) · (3.2)

d1 = (3…4) · = 116,834…155,778 мм.

Согласно табл. 7.8 [1] принимаем d1 = 140 мм.

4. Диаметр большого шкива (см. формулу 7.3 [1]):

d2 = u1 · d1 · (1 - e) = 2,6 · 140 · (1 - 0,015) = 358,54 мм. (3.3)

где e = 0,015 - относительное скольжение ремня.

Принимаем d2 = 355 мм.

5. Уточняем передаточное отношение:

uр = 2,574 (3.4)

При этом угловая скорость ведомого шкива будет:

w1 = (3.5)

w1 = = 28,967 рад/с.

Расхождение с требуемым · 100% = -1,011%, что менее допускаемого: 3%.

Следовательно, окончательно принимаем диаметры шкивов:

d1 = 140 мм;

d2 = 355 мм.

6. Межосевое расстояние aw следует принять в интервале (см. формулу 7.26 [1]):

amin = 0.55 · (d1 + d2) + T0 = 0.55 · (140 + 355) + 8 = 280,25 мм; (3.6)

amax = d1 + d2 = 140 + 355 = 495 мм. (3.7)

где T0 = 8 мм (высота сечения ремня).

Принимаем предварительно значение aw = 397 мм.

7. Расчетная длина ремня по формуле 7.7 [1]:

L = 2 · aw--+--_.5--·--p · (d1 + d2) + (3.8)

L = 2 · 397 + 0.5 · 3,142 · (140 + 355) + 1600,653 мм.

Выбираем значение по стандарту (см. табл. 7.7 [1]) 1600 мм.

8. Уточнённое значение межосевого расстояния aр с учетом стандартной длины ремня L (см. формулу 7.27 [1]):

aр = 0.25 · ((L - w) + ) (3.9)

где w = 0.5 · p--· (d1 + d2) = 0.5 · 3,142 · (140 + 355) = 777,544 мм; (3.10)

y = (d2 - d1) 2 = (355 - 140) 2 = 46225 мм. (3.11)

Тогда:

aр = 0.25 · ((1600 - 777,544) + ) = 396,661 мм,

При монтаже передачи необходимо обеспечить возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,01 · L = 16 мм для облегчения надевания ремней на шкивы и возможность увеличения его на 0,025 · L = 40 мм для увеличения натяжения ремней.

9. Угол обхвата меньшего шкива по формуле 7.28 [1]:

a1 = 180o - 57 · 180o - 57 · 149,105o (3.12)

10. Коэффициент режима работы, учитывающий условия эксплуатации передачи, по табл. 7.10 [1]: Cp = 1,2.

11. Коэффициент, учитывающий влияние длины ремня по табл. 7.9 [1]: CL = 0,92.

12. Коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата (см. пояснения к формуле 7.29 [1]): Ca = 0,917.

13. Коэффициент, учитывающий число ремней в передаче (см. пояснения к формуле 7.29 [1]): предполагая, что ремней в передаче будет от 4 до 6, примем коэффициент Сz = 0,85.

14. Число ремней в передаче:

z = 3,779, (3.13)

где Рo = 1,95 кВт - мощность, передаваемая одним клиновым ремнем, кВт (см. табл. 7.8 [1]).

Принимаем z = 4.

15. Скорость:

V = 0.5 · w(двиг.) · d1 = 0.5 · 74,56 · 0,14 = 5,219 м/c. (3.14)

16. Нажатие ветви клинового ремня по формуле 7.30 [1]:

F0 = q--· V2 (3.15)

F0 = 0,18 · 5,2192 = 220,786 H.

где q = 0,18 H·c2/м2 - коэффициент, учитывающий влияние центробежных сил (см. пояснения к формуле 7.30 [1]).

17. Давление на валы находим по формуле 7.31 [1]:

Fв = 2 · F0 · z · sin (3.16)

Fв = 2 · 220,786 · 4 · sin = 1702,481 H.

18. Напряжение от силы F0 находим по формуле 7.19 [1]:

Рис. 2. Эпюра суммарных напряжений ремня

s1 = 1,66 МПа. (3.17)

где A = 133 мм² - площадь поперечного сечения ремня.

19. Напряжение изгиба (формулa 7.19 [1]):

sи = 2,857 МПа. (3.18)

где Еи = 100 МПа - для резинотканевых ремней; y - расстояние от нейтральной оси до опасного волокна сечения ремня y = 4 мм.

20. Напряжение от центробежных сил (по формуле 7.19 [1]):

sv = r · V2 · 10-6 = 1100 · 0,0052 = 0,03 МПа. (3.19)

где r = 1100 кг/м3 - плотность ремня.

21. Максимальное напряжение по формуле 7.18 [1] будет:

smax = s1--+--sи--+--sv = 1,66 + 2,857 + 0,03 = 4,547 МПа. (3.20)

электродвигатель кинематический передача клиноременной

Условие прочности smax Ј 7 МПа выполнено.

22. Проверка долговечности ремня:

Находим рабочий ресурс ремня по формуле 7.22 [1]

а) базовое число циклов для данного типа ремня:

Noц = 4700000;

б) коэффициент, учитывающий влияние передаточного отношения;

Ci = 1.5 · - 0.5 = 1.5 · - 0.5 = 1,556; (3.21)

в) коэффициент, учитывающий характер нагрузки СH = 1 при постоянной нагрузке.

H0 = Noц · · Ci · CH (3.22)

H0 = 4700000 · · 1,556 · 1 = 19647,414 ч.

При среднем режиме нагрузки рабочий ресурс ремня должен быть не менее 2000 часов

Таким образом, условие долговечности выполнено.

23. Ширина шкивов Вш (см. табл. 7.12 [1]):

Вш = (z - 1) · e + 2 · f = (4 - 1) · 19 + 2 · 12,5 = 82 мм. (3.23)

24. Геометрические параметры шкива:

Рис. 3. Шкив клиноременной передачи

lр = 14 мм;

h = 10,8 мм;

ho = 4,2 мм;

f = 12,5 мм;

e = 19 мм;

a = 38o.

Таблица 4. Параметры клиноременной передачи, мм

Параметр	Значение	Параметр	Значение
Тип ремня	клиновой	Диаметр ведущего шкива d1	140
Сечение ремня	Б	Диаметр ведомого шкива d2	355
Количество ремней Z	4	Максимальное напряжение ?max, H/мм2	4,547
Межосевое расстояние aw	396,661
Длина ремня l	1600	Предварительное натяжение ремня Fo, Н	220,786
Угол обхвата ведущего шкива a1, град	149,105	Сила давления ремня на вал Fв, Н	1702,481

Размещено на Allbest.ru