ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПРИВОДА
СТАНКА-КАЧАЛКИ
При проектирование привода ШСНУ необходимо провести следующие расчеты и начертить кинематическую схему привода станка-качалки:
1.1. Энергокинематический расчет привода.
1.2. Расчет зубчатой передачи.
2.1. Энергокинематический расчет привода
Энергокинематический расчет привода станка-качалки заключается в определении мощностей, моментов, угловых скоростей валов привода и передаточных отношений ступеней привода. Привод станка-качалки состоит из клиноременной I и зубчатой II передач.
Энергокинематический расчет следует производить в следующей последовательности:
1) определение КПД привода;
2) расчет потребляемой мощности электродвигателя;
3) подбор электродвигателя;
4) определение требуемых передаточных отношений привода;
5) разбивка передаточных отношений по ступеням;
6) определение частот вращения валов;
7) расчет мощностей валов;
8) нахождение вращательных моментов на валах привода.
2.1.1. Определение КПД привода станка-качалки
КПД привода определяется как произведение КПД отдельных передач.
, (10)
где: η1- КПД ременной передачи; η2- КПД зубчатой передачи.
В данном случае принимаем ременную и зубчатую передачи. Ременная передача обеспечивает плавность работы при неравномерной нагрузке на рабочем органе; для расчета привода станка-качалки принимается клиноременного типа. Зубчатая передача характеризуется компактностью и большим передаточным отношением; для расчета принимается цилиндрической закрытого типа. Значения КПД передач выбирается из таблицы 3.
Таблица 3
Тип передачи
| Закрытая
| Открытая
| Зубчатая:
цилиндрическая
коническая
|
0,96…0,97
0,95…0,97
|
0,93…0,95
0,92…0,94
| Червячная при передаточном числе:
свыше 30
от 14 до 30
от 8 до 14
|
0,70…0,75
0,80…0,85
0,85…0,95
|
-
-
-
| Цепная
| 0,95…0,97
| 0,90…0,93
| Ременная:
с плоским ремнем
с клиновым (полуклиновым ремнем)
|
-
-
|
0,96…0,98
0,95…0,97
|
Развиваемый момент на выходном звене привода найдем по формуле:
, (11)
где: N – заданная мощность (см. задание); ω1 – величина угловой скорости кривошипа, найденная в кинематическом исследовании, ηобщ – коэффициент полезного действия привода.
кНм.
2.1.2. Определение мощности электродвигателя. Подбор электродвигателя
Потребная мощность двигателя для привода станка-качалки с учетом КПД определится:
(12)
кВт
По таблице 4 подбираем модель электродвигателя из условия, что его мощность не меньше мощности на выходном звене (на кривошипе) по заданию. Ближайшее большее значение мощности имеют двигатели серии АОП2 следующих типоразмеров: 52-4 (n=1440об/мин), 52-6 (n=955об/мин), 62-8 (n=720 об/мин). Выбираем электродвигатель с большим числом оборотов – электродвигатель серии АОП2 типоразмера 52-4.
Таблица 4
Электродвигатели серии АОП2 с повышенным пусковым моментом, закрытого исполнения
Типоразмер
| Мощность двигателя N, кВт
| Обороты двигателя nдв (об/мин), при Nном
| Mпуск/ном,
Нм
| Типоразмер
| Мощность двигателя N, кВт
| Обороты двигателя nдв (об/мин), при Nном
| Mпуск/ном,
Нм
| 41-4
|
|
| 1,8
| 71-6
|
|
| 1,8
| 42-4
| 5,5
| 72-6
|
| 51-4
| 7,5
| 81-6
|
| 52-4
|
| 82-6
|
| 61-4
|
| 91-6
|
| 62-4
|
| 92-6
|
| 71-4
|
|
| 41-8
| 2,2
|
| 72-4
|
| 42-8
|
| 81-4
|
|
| 51-8
|
|
| 1,7
| 82-4
|
| 52-8
| 5,5
| 91-4
|
|
| 61-8
| 7,5
|
| 92-4
|
| 62-8
|
| 41-6
|
|
| 71-8
|
|
| 42-6
|
| 72-8
|
| 51-6
| 5,5
| 81-8
|
|
| 52-6
| 7,5
| 82-8
|
| 61-6
|
|
| 91-8
|
|
| 62-6
|
| 92-8
|
|
2.1.3. Определение передаточных чисел привода станка-качалки
Определим общее передаточное число привода станка-качалки:
(13)
Так как число оборотов на выходном валу привода должно соответствовать числу оборотов входного вала станков качалки - 10 об/мин, то требуемое передаточное отношение привода определится из соотношения:
Разобьем общее передаточное число по ступеням привода:
(14)
В частности, для первой ступени привода (ременной передачи), исходя из рекомендаций ( ), передаточное число принимаем .
Для зубчатой передачи рекомендованные передаточные числа принимаем в диапазоне . Так передаточное число выходного вала привода составляет 10 об/мин, то требуемое передаточное отношение зубчатой передачи найдем по соотношению:
Разобьем по ступеням.
(15)
Таким образом, найденное число лежит в заданном диапазоне передаточных чисел зубчатой передачи. Следовательно, для привода станка-качалки получили одноступенчатую зубчатую передачу.
Если при расчете >7, то следует принимать большее число ступеней.
Составляем кинематическую схему привода рисунок 9.
Рис.9 Схема привода станка-качалки
1 – «М» (мотор) – электродвигатель; 2 – клиноременная передача (первая ступень привода); 3 – зубчатая передача (одноступенчатый косозубый редуктор); 4- исполнительный механизм (станок-качалка).
Определим частоту вращения валов привода. Для выходного вала ременной передачи:
Число оборотов выходного вала ременной передачи равно числу оборотов входного вала зубчатой передачи. Число оборотов выходного вала редуктора (зубчатой передачи) равно числу оборотов входного вала станка-качалки (кривошипа).
2.1.4. Определение мощностей по валам привода
Мощность ведущего вала ременной передачи равна мощности электродвигателя кВт. Мощность на выходном валу ременной передачи:
(16)
кВт.
Мощность входного вала зубчатой передачи равна мощности выходного вала ременной передачи кВт. Мощность на выходном валу зубчатой передачи:
(17)
кВт.
2.1.5. Определение моментов по валам привода
Моменты на валах определим из соотношения:
(18)
Для входного вала ременной передачи (первого вала привода):
,
где ωдв – угловая скорость вала двигателя.
(19)
рад/с
Нм.
Момент на выходном валу ременной передачи:
рад/с
Нм
Момент на входном валу зубчатой передачи равен моменту на выходном валу ременной передачи Нм.
Момент на выходном валу зубчатой передачи:
рад/с
Нм.
2.2. Расчет зубчатого зацепления
Расчет зубчатой передачи для студентов заочных форм обучения заключается в определении допускаемых напряжений и проведении проектного расчета.
2.2.1. Определение допускаемых напряжений
Для определения допускаемых напряжений необходимо изначально выбрать материал, из которого изготовлена зубчатая пара. Для всех вариантов рекомендуется принять материал изготовления - сталь марки 40Х, с твердостью для шестерни (ведущей шестерни) – НВ=300, для колеса (ведомой шестерни) НВ=270.
Таблица 5
Термическая или химико-термическая обработка
| Средняя твердость
| Марки сталей
| Базовый предел контактной выносливости, МПа
| Отжиг, нормализация или улучшение
| <350 НВ
| 45, 50, 40Х, 45Х, 40ХН
|
|
Определим допускаемые контактные напряжения:
(20),
где: - базовый предел контактной выносливости МПа;
- коэффициент запаса прочности для шестерни и колеса с однородной структурой (принять 1,1 для всех вариантов);
- коэффициент долговечности шестерни принять равным 1.
МПа
МПа
Предварительно проверим зубья колес на контактную прочность. Отметим, что проверка на контактную прочность косозубых передач ведется по условному допускаемому напряжению :
(21)
МПа
МПа
Вывод: предварительная проверка показала, что проектный расчет параметров передачи может быть проведен по допускаемому напряжению МПа.
2.2.2. Проектный рассвет зубчатого зацепления
В данных методических указаниях проектный расчет зубчатого зацепления сводится к определению межосевого расстояния.
Величина межосевого расстояния находится по формуле:
, (22)
где - вспомогательный коэффициент для косозубых передач;
- передаточное число редуктора;
- вращающий момент на выходном валу редуктора;
- условное допускаемое напряжение для косозубой передачи, МПа;
- коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине зуба;
- коэффициент ширины венца колеса относительно межосевого расстояния.
Коэффициент ширины венца колеса находится из следующего отношения: .
Для косозубых передач коэффициент ширины венца колеса принимается в диапазоне . Большие значения используют для симметричного расположения колес относительно опор, меньшие – для несимметричного и консольного расположения. Значения следует выбирать из ряда: 0,250; 0,315; 0,400; 0,630. Примем .
Значения коэффициента неравномерности распределения нагрузки по длине зуба для редукторов принимается по таблице 6
Таблица 6
Ориентировочные значения коэффициента неравномерности распределения нагрузки по длине зуба
Расположение колес относительно опор
| Твердость поверхностей зуба
| НВ<350
| НВ>350
| Симметричное
| 1,0…1,15
| 1,05…1,25
| Несимметричное
| 1,10…1,15
| 1,15…1,35
| Консольное
| 1,20…1,35
| 1,25…1,45
|
Примем симметричное расположение валов. Так как твердость зубьев не превышает НВ 350, то .
Вычислим величину межосевого расстояния, мм:
мм.
Округляем полученное значение до ближайшего из стандартных рядов (мм):
1-й ряд: 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000.
2-й ряд: 71; 91; 112; 140; 180; 224; 280; 355; 450; 560; 710; 900.
Принимаем значение межосевого расстояния из ряда 1 .
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|