Кинематический расчет привода

 

Введение

 

Технологическое оборудование разнообразно. В основу его классификации можно положить различные признаки: структуру рабочего цикла, степень механизации и автоматизации, принцип сочетания элементов машины в производственном потоке, функциональный признак. В зависимости от структуры рабочего цикла различают машины и аппараты периодического и непрерывного действия; от принципа сочетания в производственном потоке – отдельные (частные) машины и аппараты, агрегатные, комбинированные, автоматическую систему машин. По функциональному  признаку и характеру воздействия на обрабатываемый продукт различают машины и аппараты, в которых продукт, подвергаемый энергетическому воздействию не изменяет свойства, форму и размеры, машины и аппараты, в рабочих органах которых осуществляется физико-механические, биохимические изменения и создание готового продукта, машины и аппараты, в которых продукт подготовляется к реализации.

Также оборудование, применяемое на предприятии, может быть разделено на две группы: вспомогательное и основное.

К основному относится оборудование, которое выполняет заданный технологический процесс и непосредственно контактирует с сырьем.

Вспомогательное оборудование обеспечивает нормальную работу основного, т.е. выполняет функции транспортирования, подъема, резервирования сырья.

Предприятия перерабатывающей промышленности нашей страны представлены широким спектром технологического оборудования. В курсовом проекте представлен расчет привода установки дозирующей УДС-150.

Привод установки дозирующей УДС-150 состоит из электродвигателя, цепной передачи, кожуха передачи, червячного редуктора, зубчатой передачи, одной пары подшипников каченя, сварной рамы.

С электродвигателя вращающий момент через цепную передачу подается на входной вал редуктора. Выходной вал редуктора через зубчатую передачу передает вращение на приводной вал установки дозирующей УДС-150.

 

 

 

1 Кинематический расчёт привода

 

 

Рисунок  1 - Кинематическая схема привода

 

Привод установки дозирующей УДС-150:

;

 

 

Рассчитаем общий КПД привода :

,                                              (1)           

где  = 0,9 – КПД червячного редуктора;

      =0,94 – КПД цилиндрической открытой зубчатой передачи;

      =0,93 – КПД цепной передачи;

      =0,99 – КПД подшипников качения.

Значения КПД отдельных элементов привода определяем по таблице 1.1 [1].

      

.

Определим требуемую мощность электродвигателя Nтр , кВт:

.                                                       (2)

кВт.

Определяем общее оценочное передаточное число привода :

                                  ,                                              (3)

где =8 80 – диапазон приемлемых передаточных отношений червячного редуктора;

      =3 4 - диапазон приемлемых передаточных отношений цилиндрической зубчатой передачи;

      =2 4 - диапазон приемлемых передаточных отношений цепной передачи [таблица 2.2; 3].

=(2 4) (8 80) (3 4)=(48 1280).

Определяем частоту вращения приводного вала n, мин-1:

                                           .                                                           (4)

  мин-1.

Определяем приемлемую частоту вращения вала электродвигателя , мин-1:

                                        .                                                       (5)

 мин-1.

Стандартный электродвигатель выбираем исходя из двух условий:

;      

Этим условиям удовлетворяет электродвигатель 4А112М4У3 ГОСТ 12139–84       [таблица 3.1; 1]. Для него =5,5 кВт, =1450 мин-1.

Определяем действительное передаточное отношение привода и:

                          .                                                        (7)

Выбираем стандартное значение передаточного отношения цилиндрического  редуктора uчр =12,5 [с. 500, 2] и стандартное передаточное отношение зубчатой передачи uцзп=3,15 [с.181, 4].

Следовательно,

=1,93.

 

Определяем частоту вращения n, мин -1, угловую скорость ω, рад/с, мощность N, Вт, и крутящий момент T, Н·м на валах привода:

1) вал электродвигателя:

;

;

;

.

2) быстроходный  вал редуктора:

;

;

;

.

3) тихоходный  вал редуктора:

;

;

;

.

4) вал шестерни зубчатой передачи:

;

;

;

.

 

Таблица 1 – Параметры на валах

 

	I вал	II вал	III вал	IV  вал
Мощность, кВт	5,39	5,01	4,5	4,2
Угловая скорость, рад/с	151,77	78,64	6,29	2,0
Крутящий момент, Н·м	35,5	63,7	715,4	2100
Частота вращения, мин-1	1450	751,3	60,1	19,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Расчёт передач

2.1 Расчет цепной передачи

 

 Определение числа зубьев звездочки

Число зубьев малой (ведущей) звездочки определяем исходя из передаточного             отношения цепной передачи. 

При uцп=1,93

Число зубьев ведущей звездочки:

z3=31-2

uцп =31-2 1,93= 27,14 > zmin =13→ z1=27;

Число зубьев ведомой звездочки

z4 = z1

uцп  = 52,11< 120 – условие соблюдается→ z2=52;

Определение коэффициента эксплуатации:

Кэ=Кд Ка Кн Крег Ксм Креж= 1∙1∙1∙1,25∙1,5∙1=1,875 < 3 – условие соблюдается,

 

где Кд	коэффициент, учитывающий динамичность нагрузки.  При спокойной  нагрузке Кд =1;
Ка –	коэффициент, учитывающий межосевое расстояние. При а=(30…50)∙t Ка = 1;
Кн –	коэффициент, учитывающий наклон линии центров звездочек к горизонтали. При угле к горизонтали до 60° Кн =1;
Крег –	коэффициент, зависящий от способа регулировки натяжения цепи. Для нерегулируемых передач  Крег = 1,25;
Ксм –	коэффициент, учитывающий характер смазки. При периодической смазке Ксм = 1,5;
Креж –	коэффициент, зависящий от продолжительности работы в сутки.  При односменной работе Креж =1.

 Определение ориентировочного значения шага цепи:

         Среднее допускаемое давление в шарнирах цепи при =151,77 рад/с

24,53 МПа    [таблица 4.5, с.47, 5]:

Ориентировочное значение шага цепи:

13,11 мм,

где  T1 – крутящий момент на ведущей звездочке, Н∙м;

mp – коэффициент, учитывающий число рядов цепи, для однорядной  mp = 1,0.

Ближайшее стандартное значение шага t приводных однорядных цепей: 12,7; 15,875; 19,05. Дальнейший расчет ведем в табличной форме (см. таблицу 2).

 

 

 

Таблица 2 - Расчет цепной передачи

N	Расчетная формула	Значение по вариантам
		12,7	15,875	19,05
1	Условное обозначение цепи.	ПР  12,7-1820	ПР 15,875-2270	ПР 19,05-3180
2	Параметры цепи:    -    шаг цепи t ,мм разрушающая нагрузка Q,H масса 1м цепи q кг/м ширина внутреннего звена В вн, мм -   диаметр оси d, мм	12,7 17860 0,65 5,4 4,45	15,875 22270 0,8 6,48 5,08	19,05 31200 1,9 12,7 5,96
3	Межосевое расстояние ао =40∙t , мм	508	635	762
4	Площ. проекции опорной пов.шарнира	34,8	47,7	109,8
5	Диаметры делительных окружностей звездочек , мм , мм	109,5   210,4	136,8   263,1	164,2   315,7
6	Средняя скорость цепи , м/с	8,31	10,38	12,46
7	Окружное усилие , Н	648,62	519,27	432,58

 

 

Продолжение таблицы 2

N	Расчетная формула	Значение по вариантам
		12,7	15,875	19,05

8	Расчетное давление в шарнирах цепи  МПа 24,53 МПа	34,9 Условие не соблюдает-ся	20,4 Условие соблюдает-ся	7,4 Условие соблюда-ется
9	Натяжение цепи от центробежной силы , H	–	86,2	294,98
	Натяжение от провисания цепи Kf – коэффициент , учитывающий угол наклона             межосевой линии к горизонту, Kf=6 g- ускорение свободного падения м/с2 а- межосевое расстояние , м	–	29,9	85,2
10	Расчетный коэффициент безопасности , -допускаемый коэффициент безопасности	–	35,1 11,7	38,4 14
11	Ориентировочное значение межосевого расстояния	–	635	762
12	Число звеньев цепи (округленное до ближайшего  целого)	–	120	120
13	Уточненное межосевое расстояние , мм	–	635,8	763

 

 

Продолжение таблицы 2

N	Расчетная формула	Значение по вариантам
		12,7	15,875	19,05
14	Монтажное межосевое расстояние а м = 0,996∙а, мм	–	633,3	159,9
15	Нагрузка на валы Qв = 1,15∙ Кg ∙ Ft , H	–	597,2	497,5

 

Для  заданных  условий  работы  пригодны  цепи  с  шагом  t=15,875 и t=19,05; целесообразнее  цепь с  шагом  t=19,05 мм,  так  как  она  обеспечивает  наименьшее  давление  в  шарнирах, имеет  наибольший  запас прочности и оказывает наименьшую нагрузку на валы. Исходя из этих соображений, можно принять цепь ПР-19,05-31200 ГОСТ 13568-75, но, исходя из наименьших габаритов передачи, веса и стоимости, принимаем цепь ПР 15,875-2270         ГОСТ 13568-75.

 

 

2.2 Расчет открытой цилиндрической прямозубой зубчатой передачи

 

Запишем необходимые данные для расчета зубчатой передачи:

Т3= Нм

рад/с

 =3,15

2.2.1 Выбор материала зубчатых колес

По таблице 2.1 [5] принимаем материал для шестерни и колеса.

 

Таблица 2.2.1 – Механические свойства стали

	Марка стали	Твердость НВ	Термообработка
Шестерня	45	194 - 263	улучшение
Колесо	45	173 -241	нормализация

 

 

 

 

 

 

Для лучшей приработки зубьев при твердости до 350 НВ рекомендуется иметь твердость шестерни больше твердости колеса не менее чем на 20…30 единиц, т.е.

НВ1НВ2+20…30

НВ1

НВ2

НВ1 - НВ2 = 228,5 – 207 = 21,5

 

2.2.2 Напряжения изгиба

Допускаемое напряжение изгиба определяется по формуле:

 

где – предел выносливости при изгибе;

Определяем значения для шестерни и колеса [таблица 3.1, 5]:

шестерня: МПа

колесо:   МПа