Проектирование привода к шаровой мельнице

 Федеральное Агентство Образования и Науки Российской Федерации 

ИВАНОВСКИЙ  ГОСУДАРТВЕНЫЙ

ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ 
 
 
 
 

Расчетно-пояснительная

записка

к курсовому проекту  по дисциплине «Детали машин» 
 
 
 

Тема: «Проектирование привода к шаровой мельнице»

                                      
 
 

                                   

 Выполнил: студент группы 3/32

Проверил: Киселев Б. Р. 
 
 

Иваново 2011 г. 
 
 

Содержание. 
 

Задание на выполнение курсового проекта ………………………………………………… 2

Введение ………………………………………………………………………………………. 3

1. Оптимизация  выбора привода …………………………………………………………….. 4

2. Кинетический  расчет привода и выбор электродвигателя  ………………………………. 5

3. Расчет двухступенчатого  цилиндрического редуктора ………………………………….. 7

3.1. Расчет зубчатых  колес I ступени редуктора ………………………………………… 7

3.2. Расчет зубчатых  колес II ступени редуктора ………………………….…………… 10

4. Расчет и  конструирование валов двухступенчатого  цилиндрического редуктора ….. 14

4.1. Быстроходный  вал ………………………………………………………………….... 14

4.2. Промежуточный вал …………………………………………………………………. 21

4.3. Тихоходный  вал ………………………………………………………………………  29

5. Расчет и  проектирование зубчатой цилиндрической  передачи открытого типа ………. 37

6. Выбор сорта  масла …….…………………………………………………………………… 48

7. Конструирование  корпуса редуктора …………………………………………………….. 49

8. Проектирование  рамы ……………………………………………………………………... 51

9. Выбор муфт  …………………………………………………………………………………  52

Список использованной литературы ………………………….…………………………….. 53

 

Задание на выполнение курсового проекта по механике

Тема: Спроектировать привод к шаровой мельнице 

      Исходные  данные: 

Мощность  на рабочем валу машины ………………………….N_р.в.=21.3 кВт

Скорость вращения рабочего вала машины ………….………..n_р.в.=77 об/мин

Скорость вращения электродвигателя ………………………….n_с=1500 об/мин

ПВ=100 %

1.Выбор и оптимизация привода

    Привод  – устройство для приведения в  действие машин от двигателя через  передаточные механизмы. Соединение вала машины с валом электродвигателя возможно лишь в редких случаях. В  основном для привода машины необходима установка понижающей или передачи.  Оптимальный тип передачи определяют с учетом ряда факторов: эксплуатационных условий, характеристик нагрузки, срока службы, техники безопасности, удобства расположения, обслуживания, стоимости привода.

    Наибольшее  распространение в промышленности получили трехфазные асинхронные двигатели серии 4А ГОСТ 19523 – 81. Двигатели выпускаются с синхронной частотой 3000, 1500, 1000 и 750 об/мин. Электродвигатели с низким числом оборотов имеют большие размеры и соответственно  большую стоимость. Двигатели с большой частотой вращения (3000 об/мин) имеют меньший рабочий ресурс по сравнению с низкооборотными двигателями. Исходя из этого выбираем двигатель с числом оборотов – 1500 об/мин, тогда общее передаточное число привода (без учета скольжения): 
 

    

     
 

Стандартные редуктору выпускаются с фиксированным  передаточным отношением, поэтому в  приводе необходимо предусмотреть  открытую передачу. В приводах технологических  машин для понижения частоты  вращения  вала электродвигателя применяют ременные, цепные и открытые зубчатые  передачи.   Мы выбираем открытую цепную передачу. Для того чтобы избежать воздействия больших консольных нагрузок на подшипник тихоходного вала редуктора вал шестерни открытой передачи  размещается в отдельных подшипниках.

    В качестве редуктора выбираем цилиндрический двухступенчатый редуктор, передаточное отношение которого может достигать __. 

  Обоснование выбора редуктора. 

Двигатель с синхронной частотой  1500 об/мин; передаточное отношение .

Исходя из полученных данных, выбрал 2-х ступенчатый редуктор с передаточным отношением равным __ и соответственно открытую цепную передачу с передаточным отношением равным __. 

В данном случае по моим дальнейшим расчетам при проектировании валов и определении долговечности подшипников получилось следующее: учитывая конструктивные особенности опор вала, оказалось, что расстояние между подшипниками быстроходного и тихоходного валов недостаточно для дальнейшей разработки конструкции корпуса редуктора, несмотря на достаточный  ресурс( )работы данных опор. Выбор другой серии подшипника не обеспечил бы необходимого условия для нормальной работы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Кинематическая  схема 
 

 
 

Оптимизация выбора привода. 

      Т.к. в исходных данных проекта известны скорость вращения рабочего вала машины и вала электродвигателя, поэтому определим ориентировочно общее передаточное отношение привода

u_пр=n_с. / n_р.в.

u_пр=n_с. / n_р.в.=1500/77=19.4

 

  Кинематический расчет  привода и

выбор электродвигателя. 

           Определение К.П.Д.  привода 

η_пр=η³_п.к.η²_з.п.ц.η_ц.п.=0,99³*0,97²*0,95=0,87

где:    - к.п.д. редуктора,

       - к.п.д. цепной передачи открытого  типа,

       - к.п.д. пары подшипников качения,

       - к.п.д. зубчатой передачи закрытого  типа, 

           Определим расчетную  мощность электродвигателя 

N^р_эл=N_р.в / η_пр

N^р_эл=N_р.в / η_пр=21,3 / 0,87=20,6 кВт 

           Выбираем электродвигатель 

Зная n_c=1500 об/мин  N^р_эл=20,6 кВт  

По ГОСТ 19523-81 принимаем электродвигатель 4А180М4УЗ, N_эл=22 кВт, S=2%- нормальное скольжение

Электродвигатель  будет работать с недогрузкой,

20,6—100%

1,4— X% =>        X=1,4*100/20,6=6,8%   допустимо т.к.<15% 

Определим асинхронную  частоту вращения электродвигателя

n_ас=n_с(1-S% / 100%)

n_ас=1500(1-2% / 100%)=1470об/мин 
 

  Уточняем передаточное  отношения механических  ступеней привода.

         Действительное  общее передаточное отношение привода  равно

u´_пр=n_ас / n_р.в.=1470/77=29,4

Если принять  стандартное передаточное отношение u_1-2=3,55

u_3-4=4,5 по ГОСТ 3563-60

Определим уточненное передаточное отношение открытой цепной передачи.

u´_{отк.пер.}= u´_пр / u_р^ст=29,4/16=1,84

Уточняем общее  передаточное отношение

u_об.=4,5*3,55*1,84=29,8 

Определим моменты  на валах привода.

Ротор электродвигателя:

М_эл.=30*N_эл^р / π* n_ас

М_эл.=30*20,6*10³ / 3,14*1470=133,9 Н*м 

Передаточное  отношение пар:

u_1-2 =3,55 ;  u_3-4=4,5

Быстроходный  вал:

М_׀ = М_эл., т.к. привод идет через муфту

М_׀׀ = М_׀  * u_1-2* η_п.к* η_з.п =133,9*3,55*0,99*0,97=456,5 Н*м

М_׀׀׀ = М_׀׀  * u_3-4* η_п.к* η_з.п =456,5*4,5*0,99*0,95=1972,7 Н*м

М_р.в.= М_׀׀׀ * u_ц.п.* η_п.к* η_з.п =1972,2*1,84*0,99*0,95=3413,8 Н*м

Определим частоту  вращения валов привода.

Быстроходный  вал редуктора:

n₁=n_ас (т.к. осуществляется через муфту)

n₁=n_ас=1470 об/мин

n₂=n₁ / u_1-2 =1470/3,55=414 об/мин

n₃=n₂ / u_1-2* u_3-4 =1470/4,5*3,55=92 об/мин

n_р.в.= n₁/ u_1-2* u_3-4 * u_ц.п.=1470/3,55*4,5*1,84=50 об/мин                   
 

Кинематические  параметры привода

 

3. Расчет двухступенчатого  редуктора.

                  

  Расчет зубчатых  колес первой ступени  редуктора. 

Вид передачи –  цилиндрическая косозубая.

   Выбор материала: для зубчатых колес – Сталь 45, закалка с высоким отпуском

НВ=269-302