Курсовая работа по машиностроению на тему Тема: Проектирование и расчет привода общего назначения, состоящего из электродвигателя, клиноременной или цепной передачи и 2-х ступенчатого редуктора.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ



Рисунок 1 – Схема привода машины

Мощность вращения на выходном валу привода Рвых = 1,38 кВт;
Частота вращения выходного вала nвых = 5 об/мин;
Передаточное число редуктора Up = 70;
Режим работы - Средний
Срок службы в годах – 3 года
Ступени – прямозубые
Число смен работы – 2
При определении срока службы в часах принимать количество рабочих дней в году равным 300, продолжительность одной смены – 8 часов.


1. Кинематический и силовой расчет привода
1.1. Выбор мощности двигателя.
1.1.1 Мощность на выходе привода:
P=Pвых/nобщ
1.1.2 КПД привода:
η_общ=η_рем∙η_ред∙η_м∙η_подш=0,95∙0,96∙0,98∙0,99=0,88
ηрем=0.95 – КПД ременной передачи табл.2.2 [1, с.43]
ηред=0.96 – КПД цилиндрической передачи с учетом потерь в подшипниках табл.2.2 [1, с.43]
ηм=0.98 – КПД муфты табл.2.2 [1, с.43]
ηподш.=0.99 – КПД подшипниковых опор приводного вала табл.2.2 [1, с.43]
1.1.3 Требуемая мощность двигателя:
P_(двиг.треб)=P_выхода/η_общ =1,38/0,88=1,57 кВт
1.1.4 По [1, таблица К9] выбираем электродвигатель 4A100S4У3 с параметрами: P=3 кВт, nном=720 об/мин.
1.2 Определение передаточных чисел привода.
1.2.1 Частота вращения приводного вала
n_выхода=(v∙60)/(D∙π)=(1,3∙60)/(0.550∙3.14)=45 об/мин
1.2.2 Передаточное число привода
u_привода=〖 n〗_ном/n_выхода =720/45=16
1.2.3 Передаточное число редуктора принимаем u_ред=5
1.2.4 Передаточное число открытой передачи
u_оп=u_общ/u_ред =16/5=3,2
1.3 Определение чисел оборотов валов.
1.3.1. вал двигателя
n_дв=720 об/мин
1.3.2. быстроходный вал редуктора
n_1=n_дв/u_(р.п.) =720/3,2=225 об/мин
1.3.3 тихоходный вал редуктора
n_2=n_1/u_ред =225/5=45 об/мин
1.3.4. вал привода
n_пр=n_2=45 об/мин
1.4 Определение угловых скоростей
1.4.1. вал двигателя
ω_дв=(π∙n_дв)/30=(3,14∙720)/30=75,4 с^(-1)
1.4.2. быстроходный вал редуктора
ω_1=(π∙n_1)/30=(3,14∙225)/30=23,6 с^(-1)
1.4.3. тихоходный вал редуктора
ω_2=(π∙n_2)/30=(3,14∙45)/30=4,7 с^(-1)
1.4.4. вал привода
ω_пр=(π∙n_пр)/30=(3,14∙82)/30=4,7 с^(-1)
1.5 Определение вращающих моментов.
1.5.1 Вращающий момент на приводном валу привода:
T_в=(F_t∙D_б)/2=(2900∙0,55)/2=797,5 Н∙м
1.5.2 Вращающий момент на тихоходном валу:
T_2=T_в/(η_пк∙η_м )=797,5/(0,99∙0,98)=821,9 Н∙м
1.5.3 Вращающий момент на быстроходном валу:
T_1=T_2/(u_ред∙η_ред )=821,9/(5∙0,96)=171,2 Н∙м
1.5.4 Вращающий момент на валу электродвигателя:
T_дв=T_1/(u_рем∙η_рем )=171,2/(3,2∙0,95)=56,3 Н∙м
1.6 Определение мощностей
1.6.1 Вал двигателя Pтр=4,28 кВт
1.6.2 Быстроходный вал редуктора P1=Pтр·ηоп =4,28·0.95=4,1кВт
1.6.3. Тихоходный вал редуктора P2=P1·ηред=4,1·0.96=3,94 кВт
1.6.4 Вал рабочей машины Pвых= P2·ηм·ηп.к.=3,94·0.98·0.99=3,82 кВт

Таблица 1. Кинематические и силовые параметры привода
Тип двигателя: AИP100L2 Рном=5,5 кВт; nном=720 об/мин
Пара-
метр Передача Параметр Вал
закрытая
(редуктор) открытая двига-
теля

редуктора привод-
ной
рабочей
машины
быстр-
ходный
тихо-
ходный
Переда-
точное
число u
5
2.214 Расчетная
мощность Р,
кВт 4,28 4,1 3,94 3,82
Угловая
скорость ω, 1/с 75.4 23,6 4,7 4,7
КПД
η
0.98
0.95 Частота враще-
ния n об/мин 720 225 45 45
Вращающий
момент Т, Н*м 797,5 821,9 171,2 56,3


2. Проектирование ременной передачи

Проектирование ременной передачи представляет собой сложный процесс, который требует внимательного анализа различных факторов, влияющих на эффективность и надежность системы. Важнейшим аспектом является определение параметров передачи, таких как мощность, которую необходимо передать, и рабочие условия, включая скорость и нагрузки. Эти параметры служат основой для дальнейших расчетов и выбора компонентов.
Одним из ключевых этапов проектирования является выбор типа ремня. Существует несколько типов ремней, каждый из которых имеет свои особенности и области применения. Плоские ремни, например, подходят для передачи небольших мощностей и обеспечивают хорошую гибкость, в то время как клиновые ремни являются наиболее распространенными благодаря своей высокой эффективности и способности передавать большие мощности. Ремни с зубьями, в свою очередь, обеспечивают точную передачу движения и минимизируют проскальзывание, что делает их идеальными для приложений, требующих высокой точности.
После выбора типа ремня необходимо рассчитать размеры компонентов ременной передачи. Диаметры шкивов играют важную роль в определении передаточного отношения и натяжения ремня. Правильный расчет длины ремня также критически важен, так как он влияет на общую эффективность системы. Натяжение ремня должно быть оптимальным, чтобы предотвратить проскальзывание, что может быть достигнуто с помощью натяжных роликов или других механизмов.
Выбор материалов для ремня и шкивов также является важным аспектом проектирования. Ремни могут быть изготовлены из различных материалов, таких как резина, полиуретан или текстильные композиты, в зависимости от условий эксплуатации, таких как температура и влажность. Шкивы, в свою очередь, могут быть выполнены из стали, алюминия или пластика, что также зависит от требований к прочности и весу.


Исходные данные: Р_1=5,5кВт;n_c=720мин^(-1);S=5,1%;i=4
Ременная передача расположена между электродвигателем и редуктором, угол наклона линии, соединяющей центры шкивов не превышает 60º.

θ=1

Регулируемое натяжение ремня периодическое

n_('эл.дв.)=n_c (1-S)=720(1-0,051)=683,3 мин^(-1)
Т_1=30Р/πn_1=30*5,5*10^(-3)/683,3π=76,9H⋅м

2.1 Диаметры шкивов

2.1.1. Диаметр ведущего шкива:

d_1≈6∛(T_1 )=6*∛(76,9*10^3 )=255 мм к=5,5 ÷ 6,5

Диаметр шкива принимаем по стандартному ряду d_1=260мм
2.1.2. Диаметр ведомого шкива:

d_2=d_1 i(1-ε)=260*4(1-0,01)=1030мм
электродвигатель привод редуктор вал
Диаметр ведомого шкива принимаем по стандартному ряду d_2=1050мм
ε -принимается 0,01÷0,02 коэффициент скольжения для передач с регулируемым натяжением 0,01, с автоматическим 0,02

2.1.3. Определяем передаточное отношение:

i=d_2/(d_1 (1-ε) )=1050/260(1-0,01) =3,99≈4
Отношение Δi/i=((3,99-4)*100)/4=1%; допускается 3%
2.1.4. Определяем межосевое расстояние:

а=2(d_1+d_2 )=2(260+1050)=2620 мм

2.1.5. Угол обхвата ремнем малого шкива:

αº=180-60 (d_1-d_2)/a=180-60 (1050-260)/2620=162º

2.2 Длина ремня

L=2-a+0,5π(d_1+d_2 )+(d_2-d1)^2/4a=2*2620+0,5*3,14(260+1050)+(1050-260)^2/(4*2620)=7357мм




2.3 Скорость ремня