Курсовая с практикой на тему Расчет и проектирование привода с клиноременной передачей и одноступенчатым цилиндрическим косозубым редуктором

Фрагмент текста работы:

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ
1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет
Коэффициент полезного действия пары цилиндрических зубчатых колес 1 = 0,98;
коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения, 2 = 0,99;
КПД клиноременной передачи, 3 = 0,95;
коэффициент, учитывающий потери в опорах приводного барабана, 4=0,99 [1, c. 23 ; 2, c. 5 ]
-коэффициент полезного действия (КПД) привода, равный произведению КПД передач, входящих в кинематическую схему
 = 1  2  3  4 = 0,98  0,992  0,95  0,99  0,99 = 0,90.
Мощность на валу барабана:
Рб = Fл  Vл = 3,9кН  1,1м/с = 4,29 кВт
Требуемая мощность электродвигателя:
Ртр = Рб /  = 4,29 кВт/0,9 = 4,76 кВт
Угловая скорость барабана:
б =2Vл / Dб = 2  1,1м/с / 0,4 = 5,5 рад/с
Частота вращения барабана:
nб = 30б /  = 30  5,5 / 3,14 = 52,5 об/мин
Рекомендуемые значения передаточного отношения (i ) для зубчатых передач равны 2–6 [1, c. 58 ] и [2, c. 7 ], для ременных 2-4 [2, c. 7 ]. Таким образом передаточное отношение привода следующее:
imin = 4,
imax = 24.
Выбираем электродвигатель с таким числом оборотов, чтобы передаточное отношение привода было не меньше 4 и не больше 24.
При выборе электродвигателя мы видим, что мощность по паспорту отличается от требуемой. В этом случае надо учитывать два обстоятельства: большой запас мощности электродвигателя приводит к повышению расхода электроэнергии, перегрузка – к перегреву двигателя (допускается перегрузка не более 5 %). Поэтому следует применять электродвигатель с ближайшим большим значением мощности [3, с. 24].
Выбираем электродвигатель трехфазный короткозамкнутый серии 4А, закрытый обдуваемый 4А132S2У3 с параметрами Рдв = 5,5 кВт и с асинхронной частотой вращения n = 967 об/мин [2, табл. П.1];
угловая скорость:
дв =   nдв / 30 = 3,14  967 / 30 =101,2 рад/с
Передаточное отношение:
i = дв /б = 101,2 /5,5 = 18,4
что можно признать приемлемым, так как оно находится между 4 и 24.
Передаточное число для редуктора принимаем из стандартного ряда по ГОСТ 2185-66 (табл. П. 2.20): u = ip = 4,5.
Вычисляем передаточное число для клиноременной передачи:
iк.р. = I / ip = 18,4 /4,5 = 4,08
Угловая скорость и частота вращения ведущего вала редуктора:
1 = б  u = 5,5  4,5 = 24,7 рад/с
n1 = nб  u = 52,5  4,5 = 236 об/мин
Вращающий момент на валу А (ведущем валу ременной передачи)
Т1РЕМ = Ртр / дв = 4,76 / 101,2 = 47 Н м
Вращающий момент на валу С (ведомом валу ременной передачи – Т2РЕМ и ведущем валу редуктора – Т1 ):
Т1 = Т2РЕМ = 47  4,08 = 191,7 Н м
Вращающий момент на валу В (ведомом валу редуктора):
Т2 = 191,7 4,5 = 862,6 Н м

Рис. 2. Кинематическая схема привода:
А – вал электродвигателя; В – ведущий вал редуктора; С – ведомый вал редуктора и вал барабана
Частота вращения, угловая скорость валов и крутящие моменты на валах (рис. 2):
Вал А nдв = 965 об/мин дв = 101 рад/с Т1РЕМ = 42,8 Нм
Вал В n1 = 358,25 об/мин 1 = 37,5 рад/с Т2РЕМ = Т1 = 115,21 Нм
Вал C n2 = nб= 71,65 об/мин 2 =б = 7,5 рад/с Т2 = 576,05 Нм

2. Расчет клиноременной передачи
Исходные данные для расчета: передаваемая мощность Ртр = 4,76 кВт; частота вращения ведущего (меньшего) шкива nдв = 967 об/мин; передаточное отношение ip = 4,08; скольжение ремня ε = 0,015.
По номограмме на рис. 1 в зависимости от частоты вращения меньшего шкива n1 (в нашем случае n1 = nдв = 967) и передаваемой мощности Р = Ртр = 4,76 кВт принимаем сечение клинового ремня В.

Рисунок 1. Номограмма для выбора сечения клиновидного ремня
Вращающий момент
Т = Р/ Ѡдв = 4760/101,2 = 47 Нм;
Диаметр меньшего шкива:
Минимальный расчетный диаметр меньшего шкива = 90мм.
принимаем d1 = 140 мм.
Расчетный диаметр большого шкива: d2 = uрп∙d1(1- ε) , мм
d2 = 4,08 · 140 ·(1-0,015) = 562,6 мм
принимаем d2 = 560 мм.
Передаточное отношение: uф = D2/(D1 ∙(1- ε)) = 4,06
Межцентровое расстояние:
аmin = 0,55(d1+d2) + Т0 = 0,55(560+140)+10,5 = 395,5мм.
Т0 = 10,5 (высота сечения ремня)
аmax = d1+d2 = 140 + 560= 700 мм.
Примем предварительно близкое значение ар = 500 мм;
Расчетная длина ремня по формуле 7.7[1]
L = 2ар + 0,5π (d1 + d2) + 〖(d2-d1)〗^2/4ар ;
L = 2 · 500 + 1,57 (140+560) + 〖(560-140)〗^2/(4 ·500) = 2187,2 мм.
Ближайшее значение по стандарту (см. табл. 7.7) L= 2240 мм.
Уточненное значение межосевого расстояния ар с учетом стандартной длины ремня: ар = 0,25[(L – w) +√(〖(L-w)〗^(2 )-2y) ]
w = 0,5π(d1+d2) = 0,5 · 3,14 (560+140) = 1102,5
y = 〖(d2-d1)〗^2 = 〖(560-140)〗^2 = 176400
ар = 0,25[(2240– 1102,5) +√(〖(2240-1102,5)〗^(2 )-2 ·176400) ] = 526,9 мм.
Угол обхвата ремнем меньшего шкива a вычисляют по формулам:
α = 180 — 57 (d2-d1)/a = 180º — 57(560-140)/526,9 = 135º
При монтаже передачи необходимо обеспечить возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,01 L = 0,01 · 2240 = 22,4 мм для облегчения надевания ремней на шкивы и возможность увеличения его на 0,025L= 0,025 · 2240 = 56 мм для увеличения натяжения ремней.
Число ремней в передаче определяем по формуле Z = (P ·Cp)/P_(0 C_L C_α C_z ) ;
Z = (4,76 ·1,0)/(2,37 ·1,03 ·0,87 ·0,95) = 2,36 Принимаем Z = 3;
Натяжение ветви клинового ремня по формуле F0 = (850PC_p C_L)/(ZVC_α Ср);
где скорость v = 0,5Ѡ1 · d1 = 0,5 • 101,2 • 140 = 7,08 м/с;
Тогда F0 = (850 ·4,76 ·1,0 ·1,03)/(3 ·7,08· 1·0,87) = 225,5 Н;
Давление на валы определим по формуле: F_B = 2F0 · Z · sin α/2
F_B = 2 · 225,5 · 3 · sin 62º30’= 1197H;
Ширина шкивов: Вш = (z-1) · е + 2f;
е = 15; f = 10,0
Вш = (3 – 1) · 19 + 2 · 12,5 = 63 мм.