электродвигатель привод зубчатый редуктор
3. Расчет ременной передачи
3.1 Исходные данные для расчета
- передаваемая мощность P1=3,65кВт;
- частота вращения ведущего шкива n1 = nдв =719 об/мин ;
- передаточное отношение = 1,8;
- момент на ведущем шкиве T1=48,50 Н·м ;
- относительное скольжение ремня =0,015 возьмем по рекомендации
3.2 Сечение ремня, диаметры шкивов
В зависимости от частоты вращения малого шкива и передаваемой мощности выбираем по номограмме ремень сечения Б.
Диаметр меньшего шкива:
мм
Принимаем диаметр d1=140 мм.
Диаметр большего шкива:
мм
Принимаем стандартную величину мм
3.3 Межосевое расстояние, длина ремня
Литература рекомендует принимать межосевое расстояние в интервале
(4.1)
где Т0 - высота сечения ремня в мм.
Для ремня типа Б T0=10,5 мм .
Расчет по формулам (4.1) дает:
Принимаем предварительно межосевое расстояние передачи а`р= 300 мм.
Соответствующая принятому межосевому расстоянию расчетная длина ремня
Ближайшая стандартная длина ремня L=1250 мм . Соответствующее ей уточненное межосевое расстояние
(4.2)
;
После подстановки получаем:
При конструировании передачи следует обеспечить возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,01L=0,01314=3,14 мм для свободного надевания ремней на шкивы, а также возможность увеличения его на 0,025L=0,025314 = 7,85 мм для регулировки предварительного натяжения ремней. Прибавим в качестве резерва к этим цифрам соответственно 4 и 10 мм. Тогда при окончательном обоснованном межосевом расстоянии 314 мм в конструкции должна предусматриваться возможность его изменения от плюс 55 до минус 22 мм.
3.4 Количество ремней в передаче
Количество ремней вычисляется по формуле (2, с. 135)
(4.3)
где P - мощность, передаваемая ременной передачей, кВт;
Сp - коэффициент режима работы;
Po - мощность, допускаемая для передачи одним ремнем, кВт;
СL - коэффициент, учитывающий влияние длины ремня;
Сa - коэффициент, учитывающий влияние угла охвата меньшего шкива;
Cz - коэффициент, учитывающий число ремней в передаче.
Передаваемая мощность P= P1=3,65кВт (см. пункт 2.1.1).
Коэффициент режима работы Cp=1,3 при двухсменной работе и кратковременных перегрузках, составляющих 200% от номинальной нагрузки .
Коэффициент СL=0,95 для ремня с сечением Б и длиной L=3150 мм.
Коэффициент Cz = 0,90 принят в предположении, что число ремней составит 3-4.
Для выбора коэффициента С найдем сначала угол охвата меньшего шкива
При таком значении следует принять С=0,82.
Расчет по формуле (4.3) дает
Окончательно принимаем число ремней z=3.
3.5 Предварительное натяжение ремня, нагрузка, действующая на валы, ширина шкивов
Предварительное натяжение ветвей одного клинового ремня вычисляется по формуле
(4.4)
где - скорость ремня, м/с;
- коэффициент, учитывающий влияние центробежной силы.
Скорость ремня м/c. Значение =0,18 принимаем по рекомендации.
Расчет по формуле (4.4) дает
Нагрузка от натяжения всех ремней, действующая на валы,
Ширина обода шкива в мм
(4.5)
где е - расстояние между канавками на ободе, мм;
f - расстояния от середины крайних канавок до краев обода, мм.
Расчет по формуле (4.5) при е=19 мм и f =12,5 мм дает
3.6 Нормы для контроля предварительного натяжения ремня
Предварительное натяжение ремня Fo при сборке передачи и во время ее эксплуатации контролируют обычно не непосредственно, а косвенно, измеряя стрелу прогиба ремня b под определенной нагрузкой G, приложенной перпендикулярно к ремню в середине ветви, как показано на рисунке 5.1 .
Зависимость между Fo , b и G для передачи по схеме рисунка 4.1 выражается формулой
(4.6)
Рисунок 4.1 - Иллюстрация контроля предварительного натяжения ремня
где Е - модуль упругости ремня, Н/мм2;
А - площадь сечения ремня, мм2.
Зададимся стрелой прогиба b = 50 мм. Для ремня типа Б величина = 250000 Н.
По формуле (4.6) после ее преобразования вычислим
Н.
Окончательно принимаем b =501 мм, G = 423Н.
4. Предварительный расчет валов
Минимальный диаметр вала в миллиметрах при этом расчете на чистое кручение определяется по формуле
, (5.1)
где Т - крутящий момент на валу,Н•м;
[фк]- допускаемое напряжение при кручении, МПа.
Крутящие моменты для валов от 1 до 4 определены в пункте 2.3.4.
Валы 3,4 испытывают дополнительные консольные нагрузки от ременной и цепной передач соответственно. Поэтому для этих валов возьмем допускаемое напряжение [фк]=20 МПа. Для валов 1,2,которые таких нагрузок не испытывают,возьмем большую величину [фк]=25 МПа.
Расчет диаметров валов и их длины на шестерне и колесе
Таблица 3.1
|
Ступень вала и ее размеры d,l |
Вал-шестерня |
Вал колеса |
|
|
1-я |
мм |
||
|
l1=1,3•21?27 мм |
l1=1,5•27=40 мм |
||
|
2-я |
d2=d1+2t=21+2•2,5=26 мм |
d2=d1+2t=27+2•2,8=33мм |
|
|
l2=2 d2=2•26=52мм |
l2=1,25 d2=1,25•33=41мм |
||
|
3-я |
d3= d2+3,2r=26+3,2•2,5?34 мм |
d3= d2+3,2r=33+3,2•3=42мм |
|
|
l3-графически |
l3-графически |
||
|
4-я |
d4= d2=26 мм |
d4= d2=33мм |
|
|
l4=В+с=23+1=24 мм |
l4=В+с=18+1=19мм |
5. Расчет шпоночных соединений
Для всех валов предусматриваем шпонки призматические по ГОСТ 23360-78 со скругленными торцами. Материал шпонок- сталь 45 по ГОСТ 1050-88 нормализованная. Сечения шпонок и их рекомендуемое соответствие диаметрам валов берем по /2,с.169/
Условие прочности соединения по напряжениям смятия /2,с.169-171/
где Т- момент, передаваемый соединением, Н•м
Сечение шпонки bh мм выбираем по диаметру вала, а необходимую по условию прочности длину l вычисляем по преобразованной формуле:
Детали шпоночных соединений редуктора стальные, поэтому берем для них с учетом кратковременных перегрузок допускаемое напряжение смятия =70 МПа.
Ведущий вал редуктора запроектирован как вал-шестерня. Его шпоночное соединение расположено на диаметре d=35 мм, для которого bЧh=10Ч8 мм, t1=5 мм. Момент на валу Т2=169,07 Н•м.
Длина шпонки
l1==56 мм.
Тихоходный вал редуктора имеет минимальный диаметр d=50 мм, передаваемый валом момент Т=482,24 Н•м. При сечении шпонки bЧh=16Ч10 мм,t1=6 мм ее длина по формуле
l2==90 мм
Длина шпонки на при диаметре d=65 мм, bЧh=20Ч12 мм, t1=7,5 мм
l3==70 мм.
6. Выбор подшипников
6.1 Ведущий вал
Размеры определяем, исходя из конструктивных соображений. Принимаем подшипники средней серии по ГОСТ 8338-75 №308 dЧDЧB=40Ч90Ч23 мм.
6.2 Ведомый вал
Размеры определяем, исходя из конструктивных соображений. Принимаем подшипники легкой серии по ГОСТ 8338-75 №312 dЧDЧB=60Ч130Ч31 мм.
7. Конструктивные размеры редуктора
7.1 Форма корпуса
Определяется в основном технологическими, эксплуатационными и эстетическими условиями с учетом его прочности и жесткости.
Габаритные размеры корпуса определяются размерами расположенной в корпусе редукторной пары и кинематической схемой редуктора.
Толщина стенок корпуса и ребер жесткости
д=1,8 ,
где Т2- вращающий момент на тихоходном валу, Н•м.
Внутренний контур стенок корпуса очерчивается по всему периметру корпуса с учетом зазоров х и у между контуром и вращающимися деталями.
7.2 Диаметры болтов, соединяющих основание и крышку корпуса
d=(0,030,036)*а+12=(0,030,036)*200+12=18 мм.
Принимаем болты М20,
7.3 Диаметр винтов крепящих крышку
d1=(0,70,75)*d=(0,70,75)*12=1415 мм.
Принимаем болты М16.
8. Смазка привода
Для редуктора предусматривается картерная система смазки. Колеса ступени погружены в масло максимально на 20 мм. Это вдвое превышает минимально рекомендуемую нору/4,с.42/, но зато допускает работу редуктора при возможном в эксплуатации снижения уровня масла на 10 мм. Интервал уровней должен быть учтен при конструировании жезлового маслоуказателя.
Колесо тихоходной ступени погружено в масло примерно на 100 мм. Это вынужденное решение связано с большими размерами колеса.
Для подшипников предусмотрено смазывание маслом разбрызгивается на стенки корпуса и затем, стекая вниз, попадает в подшипники.
Для заливки масла и вентиляции редуктора на верхней части корпуса (крышке) предусмотрена пробка-отдушина, а в нижней части- сливная пробка.
Объем масляной ванны составляет около 16 л.
Для уплотнения зазоров между валами и проходными крышками подшипников предусмотрены стандартные резиновые манжеты, которые запрессовываются в крышки.
Все крышки подшипников уплотняются относительно корпуса картонными прокладками, смазанными герметиком. Разъем корпуса также уплотняется герметиком.
Вязкость масла выбирается в зависимости от окружной скорости и контактных напряжений зубчатых колес.
В соответствии с рекомендациями выбирается масло индустриальное с присадками ИРП-150 по ТУ38-101451-78. Его вязкость 140…160 сСт при 500С.
9. Сборка привода
Сначала собираются валы и сопряженные с ними детали (шпонки, зубчатые колеса, распорные втулки, подшипники и др.), предусмотренные чертежом. Способ сборки зависит от характера соединения.
Основание корпуса устанавливается на сборочный стенд, и валы в сборе укладываются подшипниками в постели основания. Фланец основания корпуса смазывается герметиком, затем на него укладываются своим фланцем крышка корпуса, которая фиксируется штифтами и закрепляется болтами с пружинными шайбами.
В проходные крышки запрессовываются манжеты, и все крышки вместе с уплотнительными прокладками, которые смазываются герметиком, устанавливаются на свои места и крепятся болтами с пружинными шайбами.
Снаружи на корпус устанавливаются все детали, предусмотренные чертежом, и на этом сборка заканчивается.
Затем в редуктор заливается масло, он устанавливается на стенд и обкатывается без нагрузки по 10 минут в каждую сторону. При обкатке не должно быть повышенного шума и течи уплотнений.
После обкатки масло заменяется, все поверхности редуктора, кроме обработанных, окрашиваются, производится консервация, упаковка и заполнение паспорта.
На предприятии, собирающем привод, на валы редуктора устанавливаются шпонки, насаживаются с помощью спец. приспособлений шкив и звездочка и фиксируются деталями, предусмотренными чертежом. На вал электродвигателя насаживается ведущий шкив.
Затем редуктор соединяется с рамой посредством болтов с пружинными шайбами. Электродвигатель со шкивом устанавливается на свое место, на шкивы одеваются ремни, устанавливаются все крепежные детали двигателя и производится регулировка взаимного положения шкивов и предварительного натяжения ремней. Нормы на эту регулировку указываются в технических требованиях чертежа привода. После регулировки электродвигатель окончательно крепится к раме.
Электродвигатель собранного привода подключается к электросети и привод обкатывается без нагрузки по 5 минут в каждую сторону. При этом не должно быть повышенного шума, течи уплотнений и других дефектов.
После обкатки следует консервация, упаковка, оформление документов и отправка привода заказчику.
Литература
1. Жингаровский А.Н., Кейн Е.И., Коновалов М.Н. Задания к расчетным работам по теории механизмов и машин: Методические указания. - Ухта: УГТУ, 2008. - 37с, ил.
2. Курсовое проектирование деталей машин: учебное пособие для учащихся 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.
3. Гузенков П.Г. Детали машин: Учеб. пособие для студентов вузов / П.Г. Гузенков- 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1982.-351 с.
4. Жингаровский А.Н. Изучение механических передач. Руководство к комплексу лабораторных работ по деталям машин: Учебное пособие/ А.Н. Жингаровский, Е.Л. Суровцев, Е.И. Кейн. - Ухтинский индустриальный институт, 1993.-148 с.