Проектирование привода

Оглавление

 

Задание для контрольной работы

1 Определение мощности на приводном валу

2 Выбор электродвигателя

3 Кинематический расчет привода

4 Расчет параметров зубчатых колес

4.1 Определение механических свойств материалов

4.2 Расчет параметров передачи

5 Конструирование валов редуктора

5.1 Расчет диаметров валов

5.2 Расчет шпоночных соединений

5.3 Расчет зубчатой муфты

5.4 Разработка чертежа вала редуктора

6 Проверочный расчет быстроходного вала

6.1 Определение реакций опор

6.2 Расчет статической прочности вала

6.3 Уточненный расчет прочности вала

7 Подбор подшипников качения

Список использованной литературы

Задание для контрольной работы

Провести проектировочный и проверочный расчет деталей механизма привода на основании его сборочного чертежа. Произвести выбор электродвигателя, расчет соединений, муфт и основных деталей редуктор, а также ориентировочного значения коэффициента полезного действия. Выполнить рабочий чертеж вала.

Кинематическая схема.

Исходные данные:

Долговечность привода t_Σ, ч: 11600

Мощность тихоходного вала N₂, кВт: 3,3

Частота вращения тихоходного вала n₂, мин^-1: 435

Материал вала: сталь 45 с термообработкой улучшением

1 Определение мощности на приводном валу

КПД редуктора:

η = η_зп · η_м · η_п²

η_зп = 0,95…0,98; принимаем η_зп = 0,98 – КПД закрытой цилиндрической передачи;

η_м = 0,995 – КПД муфты;

η_п = 0,99 – КПД пары подшипников качения.

η = 0,98 · 0,995 · 0,99² = 0,955

Требуемая мощность двигателя:

N₁ = N₂/ η = 3,3 / 0,955 = 3,46 кВт.

2 Выбор электродвигателя

Выбираем электродвигатель с запасом мощности: 4А112МВ6Y3 со следующими характеристиками:

N_дв = 4 кВт; n_дв^c = 1000 мин^-1; d_дв = 38 мм; ψ_max = 2,2.

Частота вращения двигателя при номинальной нагрузке:

n₁ = n_дв = n_дв^c · (1-s) = 1000 · (1-0,04) = 960 мин^-1, где:

s – коэффициент скольжения, принимаем s = 0,04.

 

3 Кинематический расчет привода

Передаточное число редуктора:

u = n₁ / n₂ = 960 / 435 = 2,2

Принимаем ближайшее стандартное значение (второй ряд): u = 2,24.

Уточним частоту вращения тихоходного вала редуктора:

n₂ = n₁ / u = 960 / 2,24 = 429 мин^-1

Угловые скорости вращения валов:

ω₁ = πn₁ / 30 = 3,14 · 960 / 30 = 100,5 с^-1;

ω₂ = πn₂ / 30 = 3,14 · 429 / 30 = 44,9 с^-1.

Вращающие моменты на валах:

Т₁ = N₁ / ω ₁ = 3,46 · 10³ / 100,5 = 34,43 Н·м;

T₂ = (N₂ / ω ₂) · η = T₁ · u · η = 34,43 · 2,24 · 0,955 = 73,65 Н·м.

4 Расчет параметров зубчатых колес

 

4.1 Определение механических свойств материалов

Выбираем для шестерни сталь 45 с термообработкой улучшением НВ 240, а для колеса тоже сталь 45 с термообработкой нормализацией НВ 215.

Примем предварительно: для шестерни диаметр заготовки до 100 мм, а для колеса до 400 мм. Тогда:

- для материала шестерни: предел текучести σ_т = 440 МПа, предел прочности σ_в = 780 МПа;

- для материала колеса: предел текучести σ_т = 280 МПа, предел прочности σ_в = 550 МПа.

По заданной долговечности определяем число рабочих циклов:

- шестерни N_ц1 = 60 · 960 · 11600 = 6,7 · 10⁸;

- колеса N_ц2 = 60 · 429 · 11600 = 3 · 10⁸.

Так как N_ц > 10⁷ принимаем коэффициент долговечности К_HL = 1.

Коэффициент безопасности примем: [n] = 1,15.

При НВ ≤ 350 НВ: σ_Нlimb = 2 · HB + 70, тогда:

- для шестерни σ_Нlimb1 = 2 · 240 + 70 = 550 МПа

[σ_H]₁ = (σ_Нlimb1 · К_HL) / [n] = (550 · 1) / 1,15 = 478,3 МПа

- для колеса σ_Нlimb2 = 2 · 215 + 70 = 500 МПа

[σ_H]₂ = (σ_Нlimb2 · К_HL) / [n] = (500 · 1) / 1,15 = 434,8 МПа