Автор: Пользователь скрыл имя, 02 Апреля 2013 в 18:57, контрольная работа
- Заданная долговечность привода............................ tå = 15000 час.
- Требуемая мощность тихоходного вала............... N2 = 30 кВт;
- Требуемая частота вращения тихоходного вала п2 = 300 мин-1.
- Материал вала сталь 45 с термообработкой – нормализацией,
с твердостью поверхности 200 НВ
1. Исходные данные 3
2. Расчет силовых и кинематических характеристик привода 3
2.1. Определение мощности на приводном валу 3
2.2. Выбор электродвигателя 6
2.3. Кинематический расчет привода 9
3. Расчет параметров зубчатых колес 10
3.1. Определение механических свойств материалов 10
3.2. Расчет параметров передачи 13
Список литературы 16
Министерство образования и науки Российской Федерации
Санкт-Петербургский
Контрольная работа
по дисциплине «Основы проектирования и конструирования»
Санкт-Петербург
2013 г.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Исходные данные 3
2. Расчет силовых и кинематических характеристик привода 3
2.1. Определение мощности на приводном валу 3
2.2. Выбор электродвигателя 6
2.3. Кинематический расчет привода 9
3. Расчет параметров зубчатых колес 10
3.1. Определение механических свойств материалов 10
3.2. Расчет параметров передачи 13
Список литературы 16
За исходные данные выбран вариант № 23. Тогда основными данными для проведения расчета принимаем следующие выходные характеристики и параметры привода:
- Заданная долговечность
- Требуемая
мощность тихоходного вала.....
- Требуемая частота вращения тихоходного вала п2 = 300 мин-1.
- Материал вала сталь 45 с термообработкой – нормализацией,
с твердостью поверхности 200 НВ
Привод состоит из редуктора и электродвигателя, соединенных посредством зубчатой муфты. Соединение муфты с валом электродвигателя и быстроходным валом редуктора производится посредством призматических шпонок. Выходной (тихоходный) вал редуктора также имеет шпоночный паз для соединения с последующими ступенями машины и обеспечивающий передачу выходного крутящего момента .
Таблица 1
Варианты заданий на контрольные работы
№ вар. |
Мощность N2, кВт |
Частота вращения n2, об/мин. |
Долговечность, час. |
Материал быстроходного вала |
Твердость НВ (HRC) |
0 |
10 |
190 |
55000 |
Ст 45 "У" |
240 |
1 |
5 |
500 |
20000 |
Ст 45 "Н" |
200 |
2 |
5 |
400 |
30000 |
40Х "У" |
230 |
3 |
5 |
300 |
40000 |
30ХГС "Н" |
220 |
4 |
5 |
200 |
50000 |
30ХГТ "Ц+З" |
270 (56-63) |
5 |
5 |
100 |
60000 |
С45 "Н" |
215 |
6 |
15 |
500 |
10000 |
Ст 45 "У" |
250 |
7 |
15 |
400 |
20000 |
40Х "У" |
200 |
8 |
15 |
300 |
30000 |
30ХГС "Н" |
219 |
9 |
15 |
200 |
40000 |
30ХГТ "Ц+З" |
240 (56-63) |
10 |
15 |
100 |
50000 |
С45 "Н" |
170 |
11 |
20 |
500 |
10000 |
Ст 45 "У" |
210 |
12 |
20 |
400 |
15000 |
40Х "Н" |
225 |
13 |
20 |
300 |
20000 |
30ХГС "Н" |
220 |
14 |
20 |
200 |
25000 |
30ХГТ "Ц+З" |
300 (56-63) |
15 |
20 |
100 |
30000 |
С45 "Н" |
217 |
16 |
25 |
500 |
10000 |
30ХГТ "Ц+З" |
270 (56-63) |
17 |
25 |
400 |
17500 |
Ст 45 "У" |
250 |
18 |
25 |
300 |
20000 |
40Х "У" |
250 |
19 |
25 |
200 |
25000 |
30ХГС "Н" |
229 |
20 |
25 |
100 |
30000 |
30ХГТ "Ц+З" |
300 (56-63) |
21 |
30 |
500 |
10000 |
С45 "Н" |
175 |
22 |
30 |
400 |
12500 |
Ст 45 "У" |
180 |
23 |
30 |
300 |
15000 |
40Х "Н" |
210 |
24 |
30 |
200 |
17500 |
30ХГС "Н" |
215 |
25 |
30 |
100 |
20000 |
30ХГТ "Ц+З" |
240 (56-63) |
26 |
35 |
400 |
10000 |
С45 "У" |
195 |
27 |
35 |
300 |
15000 |
Ст 45 "Н" |
200 |
28 |
35 |
200 |
20000 |
40Х "Н" |
225 |
29 |
35 |
100 |
25000 |
30ХГС "Н" |
227 |
30 |
35 |
50 |
30000 |
30ХГТ "Ц+З" |
270 (56-63) |
31 |
40 |
250 |
10000 |
С45 "Н" |
180 |
32 |
40 |
200 |
12500 |
Ст 45 "У" |
240 |
33 |
40 |
150 |
15000 |
40Х "Н" |
230 |
34 |
40 |
100 |
17500 |
30ХГС "Н" |
229 |
35 |
40 |
50 |
20000 |
30ХГТ "Ц+З" |
300 (56-63) |
36 |
45 |
200 |
8500 |
40Х "Н" |
230 |
37 |
45 |
150 |
10000 |
С45 "Н" |
217 |
38 |
45 |
100 |
12500 |
30ХГС "Н" |
229 |
39 |
45 |
50 |
15000 |
30ХГТ "Ц+З" |
240 (56-63) |
Примечание. В таблице термообработка деталей указана следующими символами: "Н"-нормализация; "У"-улучшение; "Ц+З" – цементация +закалка+ низкий отпуск. | |||||
Изобразим расчетную кинематическую схему привода (рис. 6).
Требуемая мощность двигателя определяется по формуле:
где: – мощность на приводном (тихоходном) валу; – общий к. п. д. привода, равный произведению частных к. п. д. кинематических пар
где: n – число зацеплений (n=1); x – число пар подшипников (x=2). Ориентировочные значения частных к. п. д. приведены в таблице 2.
Общий к. п. д. редуктора с одним
зацеплением точного
Требуемая мощность двигателя:
Рис. 6. Кинематическая схема редуктора
Таблица 2
Ориентировочные
значения частных к. п. д.
|
Наименование |
Обычное изготовление |
Точного изготовления и приработанные |
Консистентная смазка |
Жидкая смазка | |||
Зубчатая передача с цилиндрическими колесами |
0,975 |
0,98 –0,99 |
0,95 – 0,97 |
Пара подшипников качения |
0,99 – 0,995 | ||
Муфты |
0,995 | ||
В общем машиностроении широкое распространение получили асинхронные двигатели трехфазного тока с короткозамкнутым ротором.
Асинхронные двигатели имеют ²жесткую² механическую характеристику. При этом значительное изменение нагрузки вызывает несущественное изменение частоты вращения ротора. Практически принимаем, что в рабочем диапазоне нагрузок (исключая период пуска) частота вращения ротора = const, тогда частота вращения двигателя связана с частотой вращения рабочего органа. Выбор двигателя производят из каталога [4] по номинальной мощности , при условии, что
Для рассматриваемого примера определим из таблицы 3, составленной на основании указанного каталога, электродвигатель 4A200M4Y3 со следующими характеристиками: = 31,41 кВт синхронная частота вращения диаметр вала ротора кратность максимального момента .
Частота вращения ротора двигателя при номинальной нагрузке меньше синхронной частоты и определяется по формуле:
где: s – коэффициент скольжения, изменяющийся в пределах 0,04 – 0,06, принимаем равным 0,04.
Таблица 3
Технические характеристики трехфазных асинхронных
короткозамкнутых электродвигателей
серии 4А (по ГОСТ 19523-74)
Тип двигателя |
Мощность, кВт |
Кратность макс. момента |
Диаметр вала ротора, мм |
Частота вращения, |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
4АА50А2УЗ |
0,09 |
2,2 |
9 |
3000 |
4АА5082УЗ |
0,12 |
9 | ||
4АА56А2У |
0,18 |
11 | ||
4А56В2УЗ |
0,25 |
11 | ||
4АА63А2УЗ |
0,37 |
14 | ||
4АА63В2УЗ |
0,55 |
14 | ||
4А71А2УЗ |
0,75 |
19 | ||
4А71В2УЗ |
1,1 |
19 | ||
4А80А2УЗ |
1,5 |
22 | ||
4A80B2Y3 |
2,2 |
22 | ||
4А90L2Y3 |
3,0 |
24 | ||
4А100S2Y3 |
4,0 |
28 | ||
4A100L2Y3 |
5,5 |
28 | ||
4A112M2Y3 |
7,5 |
32 | ||
4A132V2Y3 |
11,0 |
38 | ||
4A160M2Y2 |
15,0 |
42 | ||
4A160S2Y3 |
18,5 |
42 | ||
4A180S2Y3 |
22,0 |
55 | ||
4A180M2Y3 |
30,0 |
55 | ||
4A200M2Y3 |
37,0 |
60 | ||
4AA63AY3 |
0,25 |
2,2 |
14 |
1500 |
4AA63D4Y3 |
0,37 |
14 | ||
4A71AY3 |
0,55 |
19 |
Продолжение таблицы 3
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
4A71BY3 |
0,75 |
19 |
||
4A80A4Y3 |
1,1 |
22 | ||
4A80B4Y3 |
1,5 |
22 | ||
4A90L4Y3 |
2,2 |
24 | ||
4A100S4Y3 |
3,0 |
28 | ||
4A100L4Y3 |
4,0 |
28 | ||
4A112M4Y3 |
5,5 |
32 | ||
4A132S4Y3 |
7,5 |
38 | ||
4A132M4Y3 |
11,0 |
38 | ||
4A160S4Y3 |
15,0 |
48 | ||
4A160M4Y3 |
18,5 |
48 | ||
4A180S4Y3 |
22,0 |
55 | ||
4A180M4Y3 |
30,0 |
55 | ||
4A200M4Y3 |
37,0 |
60 | ||
4A200L4Y3 |
45,0 |
60 | ||
4A71A6Y3 |
0,37 |
2,2 |
19 |
1000 |
4A71B6Y3 |
0,55 |
19 | ||
4A80A6Y3 |
0,75 |
22 | ||
4A80B6Y3 |
1,10 |
22 | ||
4A90L6Y3 |
1,5 |
24 | ||
4A100L6Y3 |
2,20 |
28 | ||
4A112MA6Y3 |
3,00 |
32 | ||
4A112MB6Y3 |
4,00 |
38 | ||
4A132S6Y3 |
5,50 |
38 | ||
4A132M6Y3 |
7,50 |
48 | ||
4A160S6Y3 |
11,0 |
48 | ||
4A160M6Y3 |
15,0 |
55 | ||
4A180M6Y3 |
18,5 |
2,0 |
55 | |
4A200M6Y3 |
22,0 |
60 | ||
4A200L6Y3 |
30,0 |
60 | ||
4A225L46Y3 |
37,0 |
65 | ||
4A250S6Y3 |
45,0 |
75 | ||
4A80A8Y3 |
0,37 |
1,7 |
22 |
750 |
4A80B8Y3 |
0,55 |
22 | ||
4A90LA8Y3 |
0,75 |
24 | ||
4A90LB8Y3 |
1,1 |
24 | ||
4A100L8Y3 |
1,5 |
28 | ||
4A112MA8Y3 |
2,2 |
32 |