Привод к междуэтажному подъёмнику

Содержание

 

Техническое задание……………………….…………………………………...…3

Введение………………………………………………………………..………….4

1.Кинематическая  схема машинного агрегата…………………………….…….5

2.Выбор двигателя, кинематический расчет привода………………………..…6

3.Выбор  материалов червячной передачи  и определение                                допускаемых напряжений………………………………………………...……9

4.Расчет закрытой червячной  передачи……………………....………….………9

5.Расчет  открытой цепной передачи……………………………………...…….13

6.Разработка чертежа общего вида редуктора…………………………..……..16

7.Выбор подшипников……………………………………………………..……18

8.Проверочный расчет подшипников……………………………….………….19

9.Конструктивная компоновка привода…………………………………….….21

10.Расчет технического уровня редуктора……………………………..………24

Заключение…………………………………………………………….…………25

Список использованной литературы…………………………………….……..26

 

Техническое задание 12/2

Привод к межэтажному подъемнику

 

1 –  цепная передача, 2 – грузовая  цепь, 3 – червячный редуктор, 4 –  муфта упругая втулочно-пальцевая, 5 – электродвигатель, 6 – натяжное  устройство.

 

Исходные данные:

Тяговая сила цепи F, кН                    6,0

Скорость грузовой цепи v, м/с         0,25

Шаг грузовой цепи р, мм                  100

Число зубьев звездочки z,                   9

Угол наклона цепной передачи         45°  

Допускаемое отклонение скорости

 грузовой цепи  δ, %                             6

Срок службы привода  Lг, лет              6                    

Введение

 

Целью данного курсового проекта является проектирование привода междуэтажного подъемника на основании комплексного технического задания. Привод включает в себя электродвигатель, соединенный при помощи муфты с червячным одноступенчатым редуктором, который, в свою очередь, при помощи приводной звёздочки соединен с валом исполнительного механизма.

В рамках данного курсового проекта проводится расчет и выбор требуемого электродвигателя, проектный расчет редуктора, проверочный расчет редуктора, расчет тихоходного вала редуктора на усталостную прочность, расчет на этом валу подшипников на динамическую грузоподъемность, расчет на прочность шпоночных соединений, расчет муфт.

Электродвигатель, применяемый в приводе, является 3-х фазным асинхронным.

Исполнительный орган представляет тяговую цепь.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Кинематическая схема машинного агрегата

1.1.Условия эксплуатации машинного агрегата.

Проектируемый машинный агрегат служит приводом к междуэтажному подъемнику  и может использоваться на предприятиях различного направления. Привод состоит из электродвигателя, вал которого через упругую втулочно-пальцевую муфту соединен с ведущим валом червячного редуктора.  На ведомый вал  редуктора насажена звездочка наклонно расположенной цепной передачи, которая приводит в действие тяговые цепи междуэтажного подъемника. Проектируемый привод работает в 1 смену в реверсивном режиме. Характер нагрузки -  с малыми колебаниями.  

1.2.Срок службы приводного устройства

Срок службы привода определяется по формуле

Lh = 365LГКГtcLcKc

где    LГ = 6 лет – срок службы привода;

КГ – коэффициент годового использования;

КГ = 300/365 = 0,82

где 300 – число рабочих дней в году;

tc = 8 часов – продолжительность смены

Lc = 1 – число смен

Lh = 365·6·0,82·8·1·1 = 14400 часа

Принимаем время простоя машинного агрегата 15% ресурса, тогда

Lh =14400·0,85 =12240 час

Таблица 1.1

Эксплуатационные характеристики машинного агрегата

Место установки	Lг	Lс	tс	Lh	Характер нагрузки	Режим работы
Заводской цех	6	1	8	12240	С малыми колебаниями	Реверсивный

 

2. Выбор двигателя, кинематический расчет привода

2.1. Определение мощности и частоты вращения двигателя.

Требуемая мощность рабочей машины

Ррм = Fv = 6,0·0,25 = 1,5 кВт

Частота вращения звездочки

nрм = 6·104v/zp = 6·104·0,25/9·100 = 17 об/мин

Общий коэффициент полезного действия 

η = ηмηчпηпк2ηцпηпс

    где ηм  = 0,98 – КПД муфты /1c.42/,

 ηчп = 0,80 – КПД  закрытой червячной передачи,

 ηцп = 0,93 – КПД открытой цепной передачи,

ηпк  = 0,995 – КПД пары подшипников качения,

ηпс = 0,99 – КПД  пары подшипников скольжения

η = 0,98·0,80·0,9952·0,93·0,99 = 0,715.

Требуемая мощность двигателя

Ртр =  Ррм/η = 1,50/0,715 = 2,09 кВт.

Для проектируемых машинных агрегатов рекомендуются трехфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели серии 4А. Они наиболее универсальны. Закрытое и обдуваемое исполнение позволяет применить эти двигатели для работы в загрязненных условиях, в открытых помещениях и т. п.

Ближайшая большая номинальная мощность двигателя  2,2 кВт.

 

 

 

 

 

2.2. Определение передаточного числа привода и его ступеней

Двигатели серии 4А выпускаются с синхронной частотой вращения 750, 1000, 1500 и 3000 об/мин.

Выбор типа электродвигателя                        Таблица 2.1

Вариант	Двигатель	Мощность	Синхронная частота вращения, об/мин	Номинальная частота вращения
1	4АМ80B2	2,2	3000	2850
2	4AМ90L4	2,2	1500	1425
3	4AM100L6	2,2	1000	950
4	4AМ112MA8	2,2	750	700

 

Рекомендуемые значения передаточных чисел:

- для червячной передачи  10÷35,5

- для открытой цепной  2÷5.

Принимаем для червячной передачи u1 = 25, тогда для открытой передачи

u2 = u/u1 = u/25

Передаточное число                               Таблица 2.2

Передаточное число	Варианты
	1	2	3	4
Привода	167,6	83,8	55.9	41,2
Редуктора	25	25	25	20
Открытой передачи	6,71	3,35	2,24	1,65

Анализируя полученные значения передаточных чисел и учитывая то, что двигатели с частотой 3000 и 750 об/мин  нежелательно применять без особой необходимости, делаем выбор в пользу варианта 3, так как только в этом случае передаточное число цепной передачи будет минимально и соответственно будут минимальны общие габариты привода. Таким образом выбираем электродвигатель 4АМ100L6.

 

2.3.Определение силовых и кинематических параметров привода

Числа оборотов валов и угловые скорости:

n1 = nдв = 950 об/мин                     w1 = 950π/30 = 99,5 рад/с

n2 = n1/u1 = 950/25 =38 об/мин      w2= 38π/30 = 3,98 рад/с

n3 = n2/u2 =38/2,24 = 17 об/мин      w3=17π/30 = 1,78 рад/с

Фактическое значение скорости грузовой цепи

v = zpn3/6·104 = 9·100·17/6·104 = 0,255 м/с

Отклонение фактического значения от заданного

δ  = (0,255 – 0,25)100/0,25 = 2% допустимо 6%

Мощности передаваемые валами:

P1 = Pтрηмηпк =2090∙0,98∙0,995 = 2038 Вт

P2 = P1ηчпηпк = 2038·0,80·0,995 = 1622 Вт

P3 = P2ηцпηпс = 1622·0,93·0,99 = 1500 Вт

Крутящие моменты:

Т1 = P1/w1 =2038/99,5 =20,5 Н·м

Т2 = 1622/3,98 = 407,5 Н·м

Т3 = 1500/1,78 = 842,7 Н·м

 Результаты  расчетов сводим в таблицу

Вал	Число оборотов об/мин	Угловая скорость рад/сек	Мощность кВт	Крутящий момент Н·м
Вал электродвигателя	950	99,5	2,090	21,0
Ведущий вал редуктора	950	99,5	2,038	20,5
Ведомый вал редуктора	38	3,98	1,622	407,5
Рабочий вал привода	17	1,78	1,500	842,7

 

 

3. Выбор материалов червячной передач и определение допускаемых напряжений

Принимаем, согласно рекомендациям,  для червяка сталь 45 улучшенная  Н > 350HB.

Ориентировочное значение скорости скольжения:

vs = 4,2uw210-3M21/3 = 4,2×25,0×3,98×10-3×407,51/3 = 3,1 м/с,

при vs <5 м/с рекомендуется /1 c57/ бронза БрА10Ж4Н4, способ отливки – центробежный: sв = 700 МПа, sт = 460 МПа.

Допускаемые контактные напряжения:

[s]H = 300 – 25vs = 300 – 25×3,1 = 223 МПа.

Допускаемые напряжения изгиба при реверсивной передаче:

[s]F = 0,16sвKFL,

где КFL – коэффициент долговечности.

KFL = (106/NэН)1/9,

где NэН – число циклов перемены напряжений.

NэН = 573w2Lh = 573×3,98×12240 = 2,9×107.

KFL = (106/2,9×107)1/9 = 0,688

[s]F = 0,16×700×0,688 = 77 МПа.

 

4.Расчет закрытой червячной передачи

 

Межосевое расстояние

= 61(407,5·103/2232)1/3 =123 мм

принимаем аw = 125 мм

Основные геометрические параметры передачи

Модуль зацепления:

m = (1,5¸1,7)aw/z2,

где z2 – число зубьев колеса.

При передаточном числе 25 число заходов червяка z1 = 2, тогда число зубьев колеса:

z2 = z1u = 2×25 = 50

m = (1,5¸1,7)125/50 = 3,7¸4,3 мм,

принимаем m = 4,0 мм.

Коэффициент диаметра червяка:

q = (0,212¸0,25)z2 = (0,212¸0,25)50 =10,6¸12,5

принимаем q =  12,5.

Коэффициент смещения

x = a/m – 0,5(q+z2) = 125/4,0 – 0,5(12,5+50) = 0

Фактическое значение межосевого расстояния:

aw = 0,5m(q+z2+2x) = 0,5×4,0(12,5+50 – 2×0) = 125 мм

Делительный диаметр червяка:

d1 = qm =12,5∙4,0 = 50 мм

Начальный диаметр червяка

dw1 = m(q+2x) = 4,0(12,5-2·0) = 50.0 мм

Диаметр вершин витков червяка:

da1 = d1+2m = 50+2×4,0 = 58 мм.

Диаметр впадин витков червяка:

df1 = d1 – 2,4m = 50 – 2,4×4,0 = 40 мм.

Длина нарезной части червяка:

b1 = (10+5,5|x|+z1)m + C = (10+5,5×0+2)4,0+0 = 48 мм.

при х < 0 ® С = 0.

Делительный угол подъема линии витка:

g = arctg(z1/q) = arctg(2/12,5) = 9,09°

Делительный диаметр колеса:

d2 = mz2 = 4,0×50 = 200 мм.

Диаметр выступов зубьев колеса:

da2 = d2+2m(1+x) = 200+2×4,0(1+0) = 208 мм.

Диаметр впадин зубьев колеса:

df2 = d2 – 2m(1,2 – x) = 200 – 2×4,0(1,2 – 0) = 190 мм.

Наибольший диаметр зубьев колеса:

dam2 = da2+6m/(z1+2) = 208+6×4,0/(2+2) = 214 мм.

Ширина венца колеса:

b2 = 0,355aw = 0,355×125 =  44 мм.

Фактическое значение скорости скольжения

vs = uw2d1/(2000cosg) = 25×3,98×50/(2000cos 9,09°) = 2,52 м/с

Уточняем допускаемые контактные напряжения:

[s]H = 300 – 25vs = 300 – 25×2,52 = 237 МПа.

Коэффициент полезного действия червячной передачи

h = (0,95¸0,96)tgg/tg(g+j)

где j = 1,50° - приведенный угол трения.

h = (0,95¸0,96)tg 9,09°/tg( 9,09°+1,50°) = 0,82.

Наименование параметра	Расчетная формула	Ступень передачи
		быстроходная
1	2	3
Межосевое расстояние, мм	а=(d1+d2)/2	125
Модуль зацепления черв. колеса, мм	mn=(1,5…1,7)·аw/z2	4
Угол наклона зуба, град	g = arctg(z1/q)	9,09
Коэффициент диаметра червяка,		12,5
Число витков червяка    –"–                              зубьев колеса	z1	2 50
Передаточное число	u=z2/z1	25
Ширина колеса, мм Длина нарезаемой части червяка, мм    Диаметр червяка    делительный    начальный   вершин витков   впадин витков Диаметр делительный колеса, мм   делительный, начальный   вершин зубьев   впадин зубьев   наибольший	d1=m*g dw1=m*(g+2*x) da1=d1+2*m df1=d1-2.4*m   d2=dw2= z2·m da2=d2+2·m*(1+x) df2=d2-2·m*(1.2-x) dam≤da2+(6·m)/(z1+2)	44 48   50 50 58 40   200 208 190 214
Коэф. полезного действия		0,82
Контактные напряжения МПа		217
Напряжения изгиба МПа		23,3