Определение передаточного числа привода и ступеней привода
Методика выполнения курсовой работы (проекта)
Выполняемые курсовые работы (проекты) должны содержать расчет и конструирование достаточного числа деталей машин общего назначения для успешного освоения основ их проектирования. Силовые приводы цепных конвейеров или ленточных транспортеров, как правило, имеют необходимое количество таких деталей. В соответствии с техническим заданием проводят расчеты: кинематический; закрытой и открытой передач привода; валов и подшипников редуктора. Определяют конструктивные размеры корпуса редуктора и деталей передач; а также выполняют компоновку редуктора, вычерчивание редуктора в сборе и отдельно деталей редуктора. Определяют посадки деталей, выбирают сорт масла и описывают сборку редуктора.
В техническом задании на выполнение курсового проекта задается структурная схема привода (приложение В таблица В.1) с указанием основных параметров на рабочем валу:
- угловая скорость рабочего вала ωр.в., рад/с;
- вращающий момент Тр.в., Н·м,
или
- линейная скорость тягового органа машины V, м/с;
- тяговая сила Ft, Н;
- диаметр звездочки (барабана, шкива) D, мм, (рисунок 4.1).
а) б)
Рисунок 4.1
Кинематический расчет привода
Задачи кинематического расчета
|
|
Задачами кинематического расчетаявляются:
- выбор электродвигателя по энергетическим и кинематическим характеристикам;
- определение общего передаточного числа привода и разбивка его между ступенями (передачами);
- расчет частот вращения, угловых скоростей, мощностей и вращающих моментов на валах привода.
Перед выполнением кинематического расчета необходимо пронумеровать валы привода, как на рисунке 4.1, в порядке передачи движения от электродвигателя к рабочему валу. Кинематический расчет выполняют в определенной последовательности, изложенной ниже.
Выбор электродвигателя
Требуемая мощность электродвигателя
где Рр.в. – мощность на рабочем валу привода:
Вт
или ;
- общий коэффициент полезного действия (КПД) привода является произведением частных КПД ( ) передач, входящих в привод. Частные КПД привода определяют по заданной кинематической схеме (рисунок 4.1), а их числовые значения по таблице 4.1. Например, привод (рисунок 4.1, а), состоящий из электродвигателя, клиноременной передачи, цилиндро-червячного редуктора и муфты имеет частные КПД:
- ременной передачи; - цилиндрической закрытой передачи;
|
|
- червячной закрытой передачи; - муфты;
- подшипников (привод имеет четыре пары подшипников).
Для привода в соответствии с рисунком 4.1, а общий КПД определяют по формуле:
Диапазон рекомендуемых общих передаточных чисел привода:
где D uo - диапазон рекомендуемых общих передаточных чисел;
П uimin, П uimax - произведение минимальных и максимальных передаточных чисел отдельных ступеней (передач) привода. Числовые значения минимальных и максимальных передаточных чисел различных передач выбирают по таблице 4.2.
Для проектируемого привода (рисунок 4.1, а):
Таблица 4.1 - КПД передач
Тип передачи | Закрытая | Открытая | |||
Зубчатая цилиндрическая Зубчатая коническая Червячная, при числе заходов Червяка z1 = 1 z2 = 2 z3 = 3 z4 = 4 Цепная передача Ременная передача | 0,96…0,98 0,95…0,97
0,65…0,70 0,70…0,75 0,80…0,85 0,85…0,90 0,95…0,97 | 0,93…0,95 0,92…0,94 - - - - 0,90…0,93 0,94…0,96 | |||
Муфта Одна пара подшипников качения Одна пара подшипников скольжения | 0,98…1,00 0,99…0,995 0,98…0,99
| ||||
Примечание: 1. Число заходов червяка z1 рекомендуется выбирать 2 или 4.
2. КПД муфт в расчетах принимают равным единице.
Таблица 4.2 - Рекомендуемые передаточные числа передач и редукторов
Виды передач
| Значения | |||||||||||||||
минимальные | максимальные | предельные | ||||||||||||||
Зубчатая цилиндрическая закрытая | 2 | 6,3 | 12,5 | |||||||||||||
Зубчатая коническая закрытая | 2 | 4 | 6,3 | |||||||||||||
Червячная закрытая | 10 | 40 | 80 | |||||||||||||
Зубчатая цилиндрическая открытая | 3 | 7 | 15…20 | |||||||||||||
Цепная | 2 | 6 | 8 | |||||||||||||
Ременная | 2 | 5 | 6 | |||||||||||||
1. Одноступенчатый цилиндрический (СТ СЭВ 229-75) | ||||||||||||||||
1-й ряд | 2 | 2,5 | 3,15 | 4 | 5 | 6,3 | ||||||||||
2-й ряд | 2,24 | 2,8 | 3,55 | 4,5 | 5,6 | 7,1 | ||||||||||
2. Одноступенчатый конический (ГОСТ 12289-76) | ||||||||||||||||
1-й ряд | 2 | 2,5 | 3,15 | 4 | ||||||||||||
2-й ряд | 2,24 | 2,8 | 3,55 | 4,5 | ||||||||||||
3. Червячный одноступенчатый (ГОСТ 2144-76) | ||||||||||||||||
1-й ряд | 10 | 12,5 | 16 | 20 | 25 | 31,5 | 40 | 50 | ||||||||
Диапазон частот вращения вала электродвигателя:
где n р.в. – частота вращения рабочего вала привода
или .
Электродвигатель выбирают на основании расчетных данных Ртр и Dnэд по таблице 4.3.
|
|
Для привода общего назначения применяют трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором единой серии АИР. Они просты по конструкции, надежны и сравнительно дешевы. Эти двигатели характеризуются номинальной мощностью, синхронной и асинхронной частотами вращения ротора, кратностью максимального и номинального вращающих моментов.
Синхронная частота вращения ротора (вала) электродвигателя:
где f – промышленная частота тока, f = 50 Гц;
- число пар полюсов двигателя, = 1…6.
Двигатели с большим числом пар полюсов тихоходны и имеют большие габариты и стоимость. Поэтому тихоходные электродвигатели (n с 750 об/мин) в приводах общего назначения применяют ограниченно. В расчетах используют асинхронную (номинальную) частоту вращения вала двигателя:
где S – коэффициент скольжения вала двигателя, S = 0,02…0,1.
Электродвигатели единой серии имеют следующие формы исполнения и способы установки:
1М1081 – двигатели горизонтальные со станиной на лапах (рисунок 4.2, а, таблица 4.4);
1М3081–двигатели со станиной без лап и с фланцем на щите (рисунок 4.2, б, таблица 4.5).
Технические характеристики трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором приведены в таблице 4.3.
Для параметра Ртр, установленного расчетом, электродвигатель выбирают с учетом требуемой мощности по таблице 4.3, соблюдая условие
где Рном – номинальная мощность двигателя, кВт.
Допускается перегрузка электродвигателя на 5-10%.
Выбранному по мощности электродвигателю соответствуют четыре варианта синхронной частоты вращения (nc) вала двигателя: nc = 750; nc = 1000; nc = 1500 и nc = 3000 об/мин (таблица 4.3).
Таблица 4.3 – Двигатели трехфазные асинхронные короткозамкнутые, серии АИР. Технические данные
Мощность Рэд, кВт | nс = 3000 мин-1 | nс = 1500 мин-1 | nс = 1000 мин-1 | nс = 750 мин-1 | ||||||||
Тип двигателя | nэд, мин-1 | Тип двигателя | nэд, мин-1 | Тип двигателя | nэд, мин-1 | Тип двигателя | nэд, мин-1 | |||||
0,25 0,37 0,55 0,75 1,1 1,5 2,2 3,0 4,0 5,5 7,5 11,0 15,0 18,5 22,0 30,0 | АИР56В2 АИР63А2 АИР63В2 АИР71А2 АИР71В2 АИР80А2 АИР80В2 АИР90L2 АИР100S2 АИР100L2 АИР112М2 АИР132М2 АИР160S2 АИР160М2 АИР180S2 АИР180М2 | 2770 2750 2740 2840 2810 2850 2850 2840 2860 2880 2900 2900 2940 2940 2945 2945 | 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,6 2,6 2,5 2,5 2,5 2,8 2,8 2,2 2,2 2,5 2,5 | АИР63А4 АИР63В4 АИР71А4 АИР71В4 АИР80А4 АИР80В4 АИР90L4 АИР100S4 АИР100L4 АИР112М4 АИР132S4 АИР132М4 АИР160S4 АИР160М4 АИР180S4 АИР180М4 | 1380 1365 1390 1390 1420 1415 1425 1435 1430 1445 1455 1460 1465 1465 1470 1470 | 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,4 2,4 2,4 2,2 3,0 3,0 2,3 2,3 2,3 2,3 | АИР63В6 АИР71А6 АИР71В6 АИР80А6 АИР80В6 АИР90L6 АИР100L6 АИР112МА6 АИР112МВ6 АИР132S6 АИР132М6 АИР160S6 АИР160М6 АИР180М6 АИР200М6 АИР200L6 | 890 910 900 915 920 935 950 955 950 965 970 975 975 975 975 980 | 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,5 2,5 2,5 2,5 2,0 2,0 2,0 2,4 2,4 | АИР71В8 АИР80А8 АИР80В8 АИР90LA8 АИР90LВ8 АИР100L8 АИР112МА8 АИР112МВ8 АИР132S8 АИР132М8 АИР160S8 АИР160М8 АИР180М8 АИР200М8 АИР200L8 АИР225М8 | 680 675 700 700 700 700 700 700 720 720 730 730 730 735 730 735 | 1,7 1,7 1,7 1,7 1,9 1,9 2,2 2,2 2,6 2,6 2,2 2,2 2,0 2,2 2,0 2,1 |
Таблица 4.4 - Двигатели АИР исполнения 1М1081. Основные размеры
Тип двигателя | Число полюсов | Габаритные размеры,мм | Установочные и присоединительные размеры, мм | Масса, кг | |||||||||||||
L | H | D | l | l1 | l2 | d | d1 | b | b1 | h | h1 | h2 | h3 | ||||
АИР56 | 2,4 | 194 | 152 | 128 | 23 | 71 | 36 | 11 | 6 | 4 | 90 | 56 | 4 | 12,8 | 7 | - | |
АИР63 | 2,4,6 | 216 | 164 | 138 | 30 | 80 | 40 | 14 | 5 | 100 | 63 | 5 | 16,3 | 8 | 6,3 | ||
АИР71 | 2,4,6,8 | 285 | 201 | 170 | 40 | 90 | 45 | 19 | 7 | 6 6 | 112 | 71 | 6 6 | 21,5 | 9 | 15,1 | |
АИР80A | 300 | 218 | 186 |
50
| 100 | 50 | 22 | 10 10 | 125 | 80 | 24,5 | 10 | 17,5 | ||||
AИР80B | 320 | 218 | 100 | 50 | 22 | 125 | 90 | 24,5 | 10 | 20 | |||||||
AИР90L | 350 | 243 | 208 | 125 | 56 | 24 | 140 | 90 | 27 | 11 | 28,7 | ||||||
AИР100S | 365 | 265 | 235 | 60 | 112 | 63 | 28 | 12 | 8 | 160 | 100 | 8 | 31 | 12 | 36 | ||
AИР100L | 395 | 280 | 140 | 42 | |||||||||||||
AИР112M | 452 | 310 | 260 | 80 | 70 | 32 | 190 | 112 | 35 | 56 | |||||||
AИР132S | 4,6,8 | 480 | 350 | 302 | 89 | 38 | 10 | 216 | 132 | 41 | 13 | 71 | |||||
AИР132M | 2,4,6,8 | 530 | 178 | 93 | |||||||||||||
AИР160S | 2 | 624 | 430 | 358 | 110 | 108 | 42 | 15 | 12 | 254 | 160 | 45 | 18 | 130 | |||
4,6,8 | 48 | 14 | 9 | 51,5 | 135 | ||||||||||||
AИР160M | 2 | 667 | 210 | 42 | 12 | 8 | 45 | 145 | |||||||||
4,6,8 | 48 | 14 | 9 | 51,5 | 160 | ||||||||||||
AИР180S | 2 | 682 | 470 | 410 | 110 | 203 | 121 | 48 | 14 | 279 | 180 | 9 | 51,5 | 20 | 165 | ||
4,6,8 | 55 | 16 | 10 | 59 | 175 | ||||||||||||
AИР180M | 2 | 702 | 241 | 48 | 14 | 9 | 51,5 | 185 | |||||||||
4,6,8 | 55 | 16 | 10 | 59 | 195 |
Таблица 4.5 - Двигатели АИР исполнения 1М3081. Основные размеры
Тип двигателя
| Число полюсов |
Габаритные размеры, мм |
Установочные и присоединительные размеры, мм |
Масса, кг | |||||||||||
L | H | D | l | l1 | l2 | d | d1 | d2 | d3 | b | h1 | h2 | |||
AИР63 | 2,4,6 | 216 | 101 | 160 | 30 | 3,5 | 10 | 14 | 130 | 10 | 130 | 5 | 5 | 16,3 | 6,3 |
AИР71 |
2,4,6,8 | 285 | 130 | 200
| 40 | 3,5 | 10 | 19 | 165 | 12 | 130 | 6 | 6 | 21,5 | 15,7 |
AИР80A | 300 | 138 |
50
|
|
| 22 |
|
|
|
| 24,5 | 18,3 | |||
AИР80B | 320 | 20,3 | |||||||||||||
AИР90L | 360 | 153 | 250 | 4
| 12 | 24 |
215 |
15
| 180 | 8 | 7 | 27 | 30 | ||
AИР100S | 365 | 168 | 60 | 14 | 28 | 31 | 37 | ||||||||
AИР100L | 395 | 42,8 | |||||||||||||
AИР112M | 452 | 198 | 300 | 80
| 16 | 32 | 265 | 230 | 10
|
8
| 35 | 58 | |||
AИР132S | 4,6,8 | 480 | 218 |
350
|
5
| 18 | 38 |
300
|
19 |
250 | 41 | 82 | |||
AИР132M | 2,4,6,8 | 520 | 42 | 12 | 45 | 97 | |||||||||
AИР160М
| 2 | 667 |
270
|
110
|
15
| 42 | 12 | 45 | 145 | ||||||
4,6,8 | 48 | 14 | 9 | 51,6 | 160 | ||||||||||
AИР160S | 2 | 624 | 42 | 12 | 8 | 45 | 130 | ||||||||
4,6,8 | 48 | 14 | 9 | 51,5 | 135 | ||||||||||
АИР180S | 2 | 662 | 290
| 400
|
18
| 48 |
350 |
300 | 14 | 9 | 51,5 | 170 | |||
4,6,8 | 55 | 16 | 10 | 59 | 180 | ||||||||||
АИР180М | 2 | 702 | 48 | 14 | 9 | 51,5 | 190 | ||||||||
4,6,8 | 55 | 16 | 10 | 59 | 200 |
Примечание: c = l2 – l1
а)
б)
Рисунок 4.2 – Электродвигатели исполнений: а) 1М1081, б) 1М3081
С повышением частоты вращения вала электродвигателя его масса и габариты уменьшаются, снижается стоимость и рабочий ресурс, но увеличивается общее передаточное число привода, что приводит к увеличению размеров и массы деталей, узлов передач и затрат на них.
С учетом вышеперечисленных замечаний для привода общего назначения, выбор синхронной частоты вращения (nc) вала электродвигателя рекомендуют производить по расчетным данным диапазона частоты вращения вала двигателя, структурной схемы привода и частоты вращения рабочего вала машины (механизма).
Все четыре варианта синхронной (асинхронной) частоты вращения вала двигателя могут быть в пределах расчетного диапазона частоты вращения вала двигателя. Для точного выбора варианта nc (nном) необходимо помнить, что с увеличением nc (nном) растет общее передаточное число привода и наоборот. При разбивке общего передаточного числа по ступеням передачи выбранное значение nc (nном) должно обеспечить средние величины частных рекомендуемых передаточных чисел привода.
Если в структурной схеме привода имеется коническая передача, но отсутствует червячная, то выбирают двигатель с наименьшим значением nc (nном). Если в структурной схеме привода отсутствует червячная и коническая передачи, то выбирают двигатель со средним значением nc (nном). При наличии в структурной схеме привода червячной передачи выбирают двигатель с максимальным значением nc (nном).
Частота вращения рабочего вала nр.в. влияет на общее передаточное число u o привода - с увеличением n р.в. уменьшается uo и наоборот. Значение u о должно обеспечить рациональную разбивку общего передаточного числа между ступенями привода (без максимальных значений частных передаточных чисел).
По результатам анализа влияния диапазона частоты вращения вала двигателя, структурной схемы привода и частоты вращения рабочего вала по таблице 4.3 выбирают окончательный вариант синхронной частоты вращения.
Характеристики выбранного электродвигателя сводят в таблицу 4.6.
Таблица 4.6 - Технические характеристики электродвигателя
Тип двигателя | Исполнение | Мощность, кВт | Число полюсов | Частота вращения, об/мин | Диаметр вала, мм | |
В зависимости от структурной схемы проектируемого привода уточняют форму исполнения и способ установки электродвигателя, а по таблицам 4.4 и 4.5 определяют размеры и выполняют его эскиз в двух проекциях с простановкой габаритных, установочных и присоединительных размеров (рисунок 4.2).
Определение передаточного числа привода и ступеней привода
Общее необходимое передаточное число привода .
От правильности разбивки общего передаточного числа между ступенями зависят конструкция и габариты редуктора, удобство компоновки деталей в корпусе, степень использования материала деталей и способ смазки зацепления.
Для рассматриваемого привода общее передаточное число: ,
откуда ,
где uр – передаточное число редуктора;
uрп – передаточное число ременной передачи.
Если привод имеет одноступенчатый редуктор, то предварительно принимая среднее значение uрп, определяют uр по формуле, округляя его значение до стандартного uр.ст и рассчитывают uрп с точностью до 0,01 по формуле:
Для привода с двухступенчатым редуктором и открытой передачей:
где: uБ, uт – передаточное число быстроходной и тихоходной передачи;
uо.п. – передаточное число открытой передачи.
Разбивку uр между быстроходной и тихоходной ступенями редуктора проводят в соответствии с формулами, приведенными в таблице 4.7.
Расчетное значение передаточного числа каждой ступени uБ и uт округляют до стандартного из ряда: 1,00; 1,12; 1,25; 1,40; 1,60; 1,80; 2,00; 2,24; 2,50; 2,80; 3,15; 3,55; 4,00; 4,50; 5,00; 6,30; 7,10; 8,00; 9,00; 10,0; 11,2; 12,5;14,0; 16,0; 18,0; 20,0; 22,4; 25,0; 28,0; 31,5; 35,5; 40,0; 45,0; 50,0; 63,0; 80,0.
Предпочтительно применение передаточного числа одной ступени для цилиндрической пары не более 6,3, конической - 4,0, червячной - 40.
Далее рассчитывают стандартное передаточное число редуктора:
и определяют с точностью до 0,01 передаточное число открытой передачи:
.
Фактическое (расчетное) передаточное число: .
При отсутствии в приводе открытой передачи: .
Для привода, состоящего только из двухступенчатого редуктора:
.
Разбивку uр по ступеням передачи выполняют также по формулам, приведенным в таблице 4.7. Расчетное значение uБ округляют по стандарту, а затем определяют uТ и округляют до стандартного значения по формуле:
.
Фактическое передаточное число привода: ,
не должно отличаться от необходимого передаточного числа более чем на 3%:
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 467; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!