Кинематический и силовой расчет привода

Контрольна я работа по теории механизмов и машин ТММ 72 00 00 00Р 1 Задание на контрольную работу № 1 По заданию 2 и варианту 7 для схемы привода изображенн ой на рисунке 1, решить следующие задачи: - выбрать асинхронный э/двигатель, - вычислить скорость вращения, мощн ость и крутящий момент для каждого из валов привода, - рассчитать клиноременную передач у, - рассчитать зубчатую тихоходную ц илиндрическую передачу, - рассчитать цепную передачу. Рисунок 1 -схема привода 1,2,3,4,5, -соответственно валы э.двигателя быстроходный , промежуточный, и тихо ходный редуктора и выходной вал привода, 6- э.двигатель ,7- ременная передач а , 8 и 9-соответственно быстроходная и тихоходная зубчатая передачи редук тора 10-цепная передача. Мощность Р 5 и частота вращения n 5 выходного в ала привода равны соответственно 18 кВт и 50 об/мин. 1.2.Кинематический и силовой расчет привода. 2.1 Выбор элек тродвигателя 2.1.1 Требуемая мощность электродвигателя(2, стр.4) Р тр =Р 5 /з (2.1) где Р 5 - мощно сть на выходе привода, кВт з – КПД привода з=з( р ) · з( з ) 2 · з( п ) 4 · з( ц ) (2.2) где з (р), з (з), з (п), з (ц) – соответственно КПД ремен ной, зубчатой цилиндрической, пары подшипников качения и цепной передач и. Руководствуясь рекомендациями (2, стр.5) принимаем з( з) = 0,97, з( ц) = 0,95, з( п) = 0,99, з( р) = 0,96 После подстановки численных значений параметров в формулы (2.2) и ( 2.1) получим: з = 0,96 * 0,97 2 * 0,99 4 * 0,95 = 0,87 Р тр = 18/0,87 = 20,69 кВт 2.1.2. С учетом требуемой мощности Р тр = 20,69 кВт рассмотрим возможность выбора асинхронных двигателей серии 4А с номинальными мощностями Р н = 18,5 кВт и Р н = 22 к Вт. Для первого перегрузка составляет (20,69 - 18,5) * 100%/20,69 = 10,6% при допустимой перегру зке 5%. Далее его не рассматриваем. Для второго недогрузка не более 5,9%. Для ориентировки в выборе двигателя по частоте вращения оценим передат очное отношение привода i (ср), вычисленное по примерно средним значениям рекомендуемых передаточных отношений отдельных передач. Возьмем (2, стр.7) эти значения д ля зубчатой конической цилиндрической, ременной и цепной передач соотв етственно i (ср.з.т) = 3, i (ср.з.б) = 3, i (ср.р) = 3, i (ср.ц) = 3. После перемножения получим в результате: i (ср) = 3 4 = 81 При таком передаточном отношении привода потребуется двигатель с част отой вращения: n = i (ср) * n 5 = 81 * 50 = 4050 об/мин 2.1.3. Окончательно выбираем (3, стр.328) ближайший по частоте вращения асинхронн ый электродвигатель марки 4А180 S 2УЗ со следующими параметрами: 1. Номинальная мощность: Р н = 22 кВт 2. Номинальная частота вращения: n н = n с * (1- S /100) = 3000 * (1 – 2,1/100) = 2937 об/мин где скольжение S = 2,1%, синхронная частота вращения n с = 3000 об/мин 3. Отношение пускового момента к номинальному Т п /Т н = 1,4 2.2. Передаточные отношения привода и отдельных его передач Общее передаточное отношение привода при частоте вр ащения входного вала привода n 1 = n н i (общ.) = n 1 / n 5 = n н / n 5 (2.3) где n 5 – частота вращения выходного вала привода. Расчет по формуле (2.3) даёт: i (общ.) = 2937/50 = 58,74 примем (2, стр.6) передаточные отношения 1 .Для ременной передачи - i ( p ) = 3 2.Для зубчатой (быстроходной) цилиндрической передачи - i (з,б) = 3 З.Для зубчатой(тихоходной) цилиндрической передачи - i (з,т) = 3 Тогда на долю цепной передачи остается передаточное отношение i( ц ) = i( общ )/(i(p) * i( з . б ) * i( з . т )) = 58,74/3 3 = 2,18 2.3. Частоты вращения, угловые скорости, мощности и моменты на в алах привода . 2.3.1. Частоты вращения валов n 1 = n н = 2937 об/мин n 2 = n 1 / i ( p ) = 2937/3 = 979 об/мин n 3 = n 2 / i (з.б) = 979/3 = 326.33 об/мин n 4 = n 3 / i (з.т) = 326.33/3 = 108.8 об/мин n 5 = n 4 / i (ц) = 108.8/2.18 = 50 об/мин Примечание: здесь и далее параметры, относящиеся к валам прив ода, обозначены числовыми индексами, соответствующими нумерации валов на схеме привода 2.3.2. Угловые скорости валов щ 1 = р * n 1 /30 = 3.14 * 2937/30 = 307.4 рад/ с щ 2 = щ 1 / i ( p ) = 307.4/3 = 102.47 рад/ с щ 3 = щ 2 / i (з.б) =102,47/3 = 34,16 рад/с щ 4 = щ 3 / i (з.т) = 34,16/3 = 12,56 рад/с щ 5 = щ 4 / i (ц) = 12,56/2,72 = 4,6 рад/с 2.3.3. Мощности на валах привода Р 1 = Р тр = 20,69 КВт Р 2 = Р 1 * з( р ) * з( п ) = 20,69 * 0,96 * 0,99 = 19,7 кВт Р 3 = Р 2 * з( з ) * з( п ) = 19,7 * 0,97 * 0,99 = 18,9 кВт Р 4 = Р 3 * з( з ) * з( п ) = 18,9 * 0,97 * 0,99 = 18,2 кВт Р 5 = Р 4 * з( ц) * з( п) = 18,2 * 0,95 * 0,99 =17,1 кВт 2.3.4. Моменты на валах привода Т 1 = Р 1 / щ 1 = 20,69 * 10 3 /307,4 = 67,3 Н * м Т 2 = Р 2 / щ 2 = 19,7 * 10 3 / 102,47 =192,3 Н * м Т 3 = Р 3 / щ 3 = 18,9 * 10 3 /34,16 = 553,3 Н * м Т 4 = Р 4 / щ 4 = 18,2 *10 3 /12,56 = 1449 Н * м Т 5 = Р 5 / щ 5 = 17,1 * 10 3 /4,6 = 3717 Н * м 2.3.5. Максимальные моменты при перегрузках на валах Т 1 max = T 1 * 1,4 = 67,3 * 1,4 = 94,22 Н * м Т 2 max = Т 2 * 1,4 = 192,3 * 1,4 = 269,22 Н * м T 3 max = Т 3 * 1,4 = 553,3 * 1,4 = 774,62 Н * м T 4 max = Т 4 * 1,4 = 1449 * 1,4 = 2028,6 Н * м T 5 max = Т 5 * 1,4 = 3717 * 1,4 = 5203,8 Н * м 2.3.6. Результаты расчетов, выполненных в подразделе2.3. сведены в т аблицу 2.1. Частоты вращения, угловые скорости, мощ ности и моменты на валах привода. N вала По рис 1 . n, об/мин щ, рад/сек Р, кВт T, Н * м Т max , Н*м 1 2937 307.4 20.69 67.3 94.22 2 979 102.47 19.7 192.3 269.22 3 326.33 34.16 18.9 553.3 774.62 4 108.8 12.56 18.2 1449 2028.6 5 50 4.6 17.1 3717 5203.8 3.Расчет клиноременной передачи. Из раздела 2 заимствуем следующие данные P 1 = 20,69 кВт n 1 = 2937 об/мин i р = 3 Т 1 = 67,3 Н * м В зависимости от частоты вращения малого шкива и передаваемой мощности выбираем по монограмме (2.С.134) клиновой ремень сечения А,с площадью попереч ного сечения F =81 мм 2 Определяем диаметр меньшего шкива d 1 (2. c . l 30) d 1 >=3*( T 1 ) 1/3 d 1 = 3 * (67300) 1/3 = 121,86 мм по ГОСТу принимаем d 1 = 125 мм Определяем диаметр большего шкива d 2 и согласуем с ГОСТ: d 2 = i p * d 1 * (1 – е ) = 3 * 125 * (1 – 0,015) = 369 мм где е – коэффициент упругого с кольжения по ГОСТу принимаем d 2 = 400 мм при этом фактическое передаточное отношение i p = d 2 /( d 1 * (1 – е )) = 400/(125 * (1 – 0,015)) = 3,05 Расхождение составляет (3,05 – 3)/3 * 100% = 1,6% что меньше допускаемых обычно 3% Выбираем межосевое расстояние а рем а рем = 600 мм (это не противоречит условию) ( d 1 + d 2 )