Курсовой проект по механике "электромеханический привод технологической машины"

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1.Выбор электродвигателя и расчет основных параметров привода

1.1.Выбор электродвигателя

1.2.Передаточное отношение привода. Передаточное отношение ступеней

1.3.Частота вращения валов

1.4.Мощности, передаваемые валами

1.5.Моменты, передаваемые валами

2.Расчет зубчатой передачи

2.1.Выбор материалов и определение допускаемых напряжений

2.1.1.Допускаемые контактные напряжения

2.1.2.Расчет допускаемых напряжений изгиба

2.2.Проектный расчет передачи

2.2.1.Модуль, числа зубьев колес и коэффициент смещения

2.2.2.Ширина зубчатых венцов и диаметры колес

2.2.3.Окружная скорость в зацеплении и степень точности передачи

2.3.Проверочный расчет зубчатой передачи

2.3.1.Проверка контактной прочности зубьев

2.4.Силы в зацеплении

3.Расчет и проектирование валов

3.1.Предварительный расчет диаметров тихоходного вала

3.2 Проектный расчет быстроходного вала

3.3.Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов

3.4.Уточненный расчет валов

4.Подбор и проверка шпонок

5.Подбор подшипников

6.Основные конструктивные размеры редуктора

6.1.Диаметры болтов

6.3.Расчет элементов корпуса

7.Смазка редуктора

8.Сборка редуктора

9.Электрическая схема подключения

10.Заключение

Библиографический список

Введение

Выбор типа передачи: соединение вала рабочей машины свалом электродвигателя возможно лишь в относительно редких случаях, когда частоты вращения этих валов одинаковы, например, в приводах центробежных насосов, вентиляторов и прочие. Если это условие не соблюдается, т о для привода машины необходима установка повышающей или понижающей передачи.

В данном случае необходимо разработать понижающую передачу - от электродвигателя к приводному валу машины, вращающемуся с меньшей угловой скоростью.

Рекомендуется использовать трехфазные асинхронные двигатели, наиболее распространенные в различных отраслях народного хозяйства; их преимущества по сравнению с двигателями других типов: простота конструкции, меньшая стоимость, более высокая эксплуатационная надежность. При выполнении курсовых проектов следует выбирать для приводов именно эти двигатели.

Требуемая мощность электродвигателя определяется заказчиком с поправкой на КПД узлов привода рабочей машины. Так как для рассчитываемого привода подходят двигатели с различными частотами вращения, то следует рассмотреть несколько вариантов и остановиться на оптимальном, соответствующем конкретным условиям работы. При этом надо учитывать, что с повышением частоты вращения масса двигателя и его габариты уменьшаются. Снижается стоимость, однако рабочий ресурс тоже уменьшается. Поэтому для приводов общего назначения, если нет специальных указаний, предпочтительны двигатели с частотами вращения 1500 или 1000 об/мин (соответственно частота вращения при номинальном режиме с учетом 3% скольжения nH0M= 1450 или 970об/мин.)

В механических приводных устройствах ременные передачи применяются в основном для уменьшения частоты вращения приводного вала и соответственного увеличения вращающего момента.

В кинематической схеме привода ременной передаче отводится, как правило, первая ступень - непосредственно от электродвигателя к редуктору.

Также ременная передача позволяет устанавливать электродвигатель, если это нужно, на расстоянии от редуктора и станка и необязательно соосно с быстроходным валом редуктора. В данном проекте из-за ее применения стало возможным спроектировать одноступенчатый редуктор.

Редуктор — механизм, для уменьшения частоты вращения и увеличения вращающего момента. Редуктор - законченный механизм, соединяемый с двигателем и рабочей машиной муфтами или другими разъемными

устройствами. Это принципиально отличает его от зубчатой передачи, встраиваемой в исполнительный механизм (мотор редукторы).

В корпусе редуктора размещены зубчатые или червячные передачи, неподвижно закрепленные на валах. Валы опираются на подшипники, размещенные в гнездах корпуса; в основном используются подшипники качения. Подшипники скольжения применяют в специальных случаях, когда к редуктору предъявляют повышенные требования по уровню вибраций и шума, при очень высоких частотах вращения или при отсутствии подшипника качения нужного размера.

Наиболее распространены редукторы с валами, расположенными в горизонтальной плоскости.

В данном проекте рекомендуется использовать цилиндрические редукторы, которые комплектуются только цилиндрическим зубчатыми передачами и отличаются числом ступеней и положением валов. Тип зацепления, коэффициент ширины зубчатых колес, тип подшипников и т.п. не определяют тип редуктора и являются лишь конструктивными особенностями.

Одноступенчатые редукторы. Компоновочные возможности одноступенчатых редукторов весьма ограничены и сводятся в основном к расположению осей валов в пространстве. Зацепление в большинстве случаев косозубое, редко - прямозубое.

Если высота, ширина и масса редуктора не имеют существенного значения, то принимают меньшее число ступеней, редуктор будет проще и дешевле при меньшей длине.

Расчет зубчатых передач распространяется на стальные прямозубые, косозубые и шевронные передачи редукторов, прямозубые открытые передачи и реечные прямозубые передачи при соблюдении следующих условий для редукторов:

валы опираются на подшипники качения;

корпус защищен от проникновения внутрь грязи и воды и обладает достаточной жесткостью;

зубья смазываются маслом;

среда химически неагрессивная;

температура масла в корпусе не выше 95 0 С;

степень точности по нормам плавности и контакта 6-9 по ГОСТ 164381;

окружная скорость зубчатых колес - до 16 м/с;

параметр шероховатости рабочих поверхностей зубьев Ra<2,5 мкм;

исходный контур по ГОСТ 1375581.

Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов

Конструирование валов предполагает 3 этапа:

выполнение предварительного расчета валов;

проработка конструкции вала

уточненный(проверочный) расчет предложенной конструкции.

Уточненный расчет валов заключается в определении коэффициента запаса прочности для опасных сечений и сравнения его с допускаемым [S]=2,5.

Нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу нагружения, а касательные по нулевому.

Редукторные валы испытывают два вида деформации: кручения и изгиба. Деформация кручения на валах возникает под действием вращающих моментов, приложенных со стороны двигателя и рабочей машины. Деформация изгиба валов возникает за счет сил в зубчатом зацеплении закрытой передачи и силами приложенными консольно, на выходных концах валов, со стороны муфт и открытых передач.

Смазка редуктора

Смазка зубчатых колес, сорт смазки, количество, контроль

Работа передач, также, как и других механизмов, происходит с относительным перемещением деталей, как правило, при наличие смазочного материала.

Назначение смазки: а) уменьшение потерь на трение; б) уменьшение или предотвращение износа; в) отвод теплоты; г) предохранение от коррозии. Эксплуатация и длительное хранение машин без смазки невозможно. Совершенствование смазки является наиболее быстрым и дешевым средством повышения долговечности машин. Смазочные материалы должны по возможности обеспечивать полное разделение трущихся поверхностей.

Эксплуатационные свойства смазочных материалов в основном разделяют на: антифрикционные, противоизносные и противозадирные.

Смазочные материалы разделяют по состоянию на: а) жидкие (масла); б) пластичные (мазеобразные); в) твердые (порошки); г) газообразные (аэрозоли).

Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм.

Объем масляной ванны V определяем из расчета 0.25л масла на 1кВт

передаваемой мощности: V = 0.25*5.5 = 1.375 л

Принимаем масло индустриальное И-Г-А-32 (по ГОСТ 17479.487).

Для осмотра зацепления и заливки масла служит окно в верхней части корпуса редуктора. Окно закрыто крышкой. Для сообщения с внешней атмосферой в верхней крышке редуктора предусмотрен сапун, чтобы предотвратить появления избыточного давления во внутренней полости редуктора, что чревато выворотом резиновых манжетов. Для слива масла используют маслоспускное отверстие, расположенное снизу редуктора. Маслоспускное отверстие закрывают пробкой и уплотняют прокладкой из маслостойкой резины. Для удаления микростружки из объема масла используют магнит в пробке маслоспускного отверстия. Уровень масла проверяется жезловым маслоуказателем.

Для смазки подшипников качения в цилиндрических редукторах применяют как жидкие, так и пластичные смазочные материалы. Жидкие масла используют при картерной смазке зубчатой передачи в случае, если окружная скорость в зацеплении V ≥ 1 м/с. При этом происходит разбрызгивание масла и внутри картера образуется масляный туман, обеспечивающий смазку подшипников качения.

Так как у меня V=1.266 м/с, то смазку проводим масляным туманом.

Сборка редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная со сборки валов:

На ведущий вал надевают маслоотражательные кольца и напрессовывают шарикоподшипники предварительно нагретые в масле до температуры (80…100)˚С;

В ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала, затем надевают распорную втулку и напрессовывают нагретые в масле подшипники.

Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхность стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для фиксации крышки корпуса относительно корпуса используют два конических штифта, затем затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.

Далее на валы ставят крышки подшипниковых узлов с комплектом металлических прокладок для регулировки. Перед установкой крышек в сквозные отверстия вставляют манжетные уплотнения.

Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки). Крышки закрепляют болтами. Ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой. Устанавливают маслоуказатель. Заливают в корпус масло и закрывают смотровой люк крышкой с прокладкой из технического картона, закрепляют крышку болтами.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

Заключение

Испытание машин, следовательно, их узлов и деталей – мощное средство технического прогресса в машиностроении. Знания в области физики твердого тела не позволяет теоретически рассчитывать прочность, не пользуясь экспериментальными характеристиками материалов. Современные детали машин, как правило, сложны по форме и не всегда подходят под определение бруса, пластинки или оболочки, расчеты для которых достаточно точно можно выполнить, применяя методы сопротивления материалов. Детали подвергаются сложным и переменным, и как правило, не стационарным напряженным состояниям, работают в коррозионной среде и т. д.

В данной работе спроектирован одноступенчатый горизонтальный цилиндрический редуктор с косозубой передачей. Техническая характеристика редуктора (с электродвигателем 4А132М8): мощность на ведомом валу 5.5кВт, частота вращения ведомого вала 100 об/мин, передача нереверсивная. Для смазки зубчатой передачи предусматривается применение масла И-Г-А-32.

Проект выполнен в соответствии с заданием.