Проектирование привода

    З А Д А Н И  Е

    Спроектировать  привод. 

    В состав привода входят следующие  передачи: 

1 - ременная  передача с клиновым ремнём;

2 - закрытая  зубчатая коническая передача;

3 - открытая  цепная передача. 
 
 

Крутящий  момент на выходном валу М = 680 Н ^x м.

Частота вращения выходного вала n = 98,358 об./мин. 

Коэффициент перегрузки Кп = 1,3.

Коэффициент годового использования Кг = 1.

Коэффициент использования в течении смены  Кс = 1.

Срок службы L = 5 лет.

Число смен S = 2.

Продолжительность смены T = 8 ч.

Тип нагрузки - переменный. 
 
 
 
 
 
 
 
 

      

      

    

      

    

    

      
 
 
 
 
 
 

    

 

    Содержание

 

    

1. Введение

    Инженер-конструктор  является творцом новой техники, и уровнем его творческой работы в большей степени определяются темпы научно-технического прогресса. Деятельность конструктора принадлежит к числу наиболее сложных проявлений человеческого разума. Решающая роль успеха при создании новой техники определяется тем, что заложено на чертеже конструктора. С развитием науки и техники проблемные вопросы решаются с учетом все возрастающего числа факторов, базирующихся на данных различных наук. При выполнении проекта используются математические модели, базирующиеся на теоретических и экспериментальных исследованиях, относящихся к объемной и контактной прочности, материаловедению, теплотехнике, гидравлике, теории упругости, строительной механике. Широко используются сведения из курсов сопротивления материалов, теоретической механики, машиностроительного черчения и т. д. Все это способствует развитию самостоятельности и творческого подхода к поставленным проблемам.

    При выборе типа редуктора для привода  рабочего органа (устройства) необходимо учитывать множество факторов, важнейшими из которых являются: значение и  характер изменения нагрузки, требуемая  долговечность, надежность, КПД, масса  и габаритные размеры, требования к уровню шума, стоимость изделия, эксплуатационные расходы.

    Из  всех видов передач зубчатые передачи имеют наименьшие габариты, массу, стоимость  и потери на трение. Коэффициент  потерь одной зубчатой пары при тщательном выполнении и надлежащей смазке не превышает обычно 0,01. Зубчатые передачи в сравнении с другими механическими передачами обладают большой надежностью в работе, постоянством передаточного отношения из-за отсутствия проскальзывания, возможностью применения в широком диапазоне скоростей и передаточных отношений. Эти свойства обеспечили большое распространение зубчатых передач; они применяются для мощностей, начиная от ничтожно малых (в приборах) до измеряемых десятками тысяч киловатт.

    К недостаткам зубчатых передач могут  быть отнесены требования высокой точности изготовления и шум при работе со значительными скоростями.

    Косозубые колеса применяют для ответственных  передач при средних и высоких  скоростях. Объем их применения - свыше 30% объема применения всех цилиндрических колес в машинах; и этот процент непрерывно возрастает. Косозубые колеса с твердыми поверхностями зубьев  требуют повышенной защиты от загрязнений во избежание неравномерного износа по длине контактных линий и опасности выкрашивания.

    Одной из целей выполненного проекта является развитие инженерного мышления, в том числе умение использовать предшествующий опыт, моделировать используя аналоги. Для курсового проекта предпочтительны объекты, которые не только хорошо распространены и имеют большое практическое значение, но и не подвержены в обозримом будущем моральному старению.

          Существуют различные  типы механических передач: цилиндрические и конические, с прямыми зубьями  и косозубые, гипоидные, червячные, глобоидные, одно- и многопоточные  и т. д. Это рождает вопрос о  выборе наиболее рационального варианта передачи. При выборе типа передачи руководствуются показателями, среди которых основными являются КПД, габаритные размеры, масса, плавность работы и вибронагруженность, технологические требования, предпочитаемое количество изделий.

    При выборе типов передач, вида зацепления, механических характеристик материалов необходимо учитывать, что затраты  на материалы составляют значительную часть стоимости изделия: в редукторах общего назначения - 85%, в дорожных машинах - 75%, в автомобилях - 10% и т. д.

    Поиск путей снижения массы проектируемых  объектов является важнейшей предпосылкой дальнейшего прогресса, необходимым  условием сбережения природных ресурсов. Большая часть вырабатываемой в  настоящее время энергии приходится на механические передачи, поэтому их КПД в известной степени определяет эксплуатационные расходы.

    Наиболее  полно требования снижения массы  и габаритных размеров удовлетворяет  привод с использованием электродвигателя и редуктора с внешним зацеплением.

 

2. Выбор электродвигателя и кинематический расчёт

    По  табл. 1.1[1] примем следующие значения КПД:

- для ременной  передачи с клиновым ремнем:  h₁ = 0,96

- для закрытой  зубчатой конической передачи:  h₂ = 0,965

- для открытой  цепной передачи:  h₃ = 0,925 

    Общий КПД привода будет: 

    h = h₁ ^x ... ^x h_n ^x h_подш.³

        = 0,96 ^x 0,965 ^x 0,925 ^x 0,99³ = 0,831 

где h_подш. = 0,99 - КПД одного подшипника. 

    Угловая скорость на выходном валу будет: 

    w_вых. = p ^x n_вых. / 30 = 3,142 ^x 98,358 / 30 = 10,3 рад/с 

    Требуемая мощность двигателя будет: 

    P_треб. = M_вых. ^x w_вых. / h = 680 ^x 10^{-3 x} 10,3 / 0,831  =  8,428 кВт 

    В таблице П.1[1](см. приложение) по требуемой  мощности выбираем электродвигатель 160M8, с синхронной частотой вращения 750 об/мин, с параметрами: P_двиг.=11 кВт и скольжением 2,5% (ГОСТ 19523-81). Номинальная частота вращения n_двиг. = 750-750^x2,5/100=731,25 об/мин,угловая скорость w_двиг. = p ^x n_двиг. / 30 = 3,14 ^x 731,25 / 30 = 76,576 рад/с. 

    Oбщее  передаточное отношение: 

    U = w_вход. / w_вых. = 76,576 / 10,3 = 7,435 

    Для передач выбрали следующие передаточные числа: 

    U₁ = 2

    U₂ = 2,5

    U₃ = 1,5 

    Рассчитанные  частоты и угловые скорости вращения валов сведены ниже в таблицу : 

 

    Мощности  на валах: 

P₁ = P_треб. ^x h₁ ^x h_подш. =

       8428 ^x 0,96 ^x 0,99 = 8009,971 Вт 
 

P₂ = P₁ ^x h₂ ^x h_подш. =

       8009,971 ^x 0,965 ^x 0,99 = 7652,326 Вт 

P₃ = P₂ ^x h₃ ^x h_подш. =

       7652,326 ^x 0,925 ^x 0,99 = 7007,618 Вт 

    Вращающие моменты на валах: 

T₁ = P₁ / w₁ = (8009,971 ^x 10³) / 38,288 = 209203,171 Н^xмм 

T₂ = P₂ / w₂ = (7652,326 ^x 10³) / 15,315 = 499662,161 Н^xмм 

T₃ = P₃ / w₃ = (7007,618 ^x 10³) / 10,21 = 686348,482 Н^xмм