Контрольная работа: Основные вопросы, связанные с расчетом электродвигателя, привода и редуктора

Контрольная работа: Основные вопросы, связанные с расчетом электродвигателя, привода и редуктора

Севастопольский Национальный Технический Университет

Курсовой проект по дисциплине:

Детали приборов

Выполнил: ст. гр П-31д

Майстренко К. В

Проверил:

Васютенко А. П

Севастополь 2010

Расчёт и выбор электродвигателя

При выборе типа электродвигателя следует руководствоваться следующими критериями:

─ тип привода, для которого подбирается электродвигатель, и режим его работы;

─ тип источника питания;

─ характеристика нагрузки (максимальная величина нагрузки, уровень колебания нагрузки, максимальная угловая скорость);

─ эксплуатационные условия (температура, давление, влажность окружающего воздуха, воздействие вибрационных нагрузок, необходимый ресурс работы, максимально допускаемые габариты и масса).

В приводах измерительных приборов, роботизированных измерительных модулей, измерительных устройств, встроенных в ГПС в зависимости от характера решаемых задач применяются как синхронные, так и асинхронные электродвигатели длительного действия. В измерительных автоматах привод с помощью кулачковых, кулачково-рычажных, винтовых и других передаточных механизмов осуществляет установку деталей на измерительные позиции, арретирование измерительных наконечников, транспортирование деталей, их сортировку и ряд других операций. В приводах измерительных автоматов наиболее часто используются асинхронные электродвигатели общего назначения питаемые электрическим током напряжением 220 В,380 В, частотой 50 Гц. Отечественная промышленность выпускает электрические двигатели мощностью 0,06…400 кВт, с частотой вращения 750, 1500, 3000 мин-1. Чем ниже частота вращения вала электродвигателя, тем больше его габариты и масса, но с увеличением частоты вращения растет общее передаточное отношение привода, а, следовательно, и его стоимость. Чаще всего в приводах с непрерывным вращением применяют двигатели с угловой скоростью n эд = 1500 об/мин.

Примечание. Для волновой передачи целесообразно применять высокоскоростные электродвигатели n эд = 3000 … 9000 об/мин.

Определение общего передаточного отношения привода, iобщ.

,

Где, wэд ─ угловая скорость вала электродвигателя, с-1;

wрв ─ угловая скорость кулачкового распределительного вала, с-1.

При известной скорости вращения вала электродвигателя, которая предварительно была принята равной, nэд = 1500 об/мин, wэд определяется по формуле:

wэд =(П nэд)/30,

wэд=(3,14*1500)/30

wэд=157,

Где, n – угловая скорость вала электродвигателя, мин-1. Угловая скорость распределительного вала или выходного вала редуктора (если она не задана) может быть рассчитана по формуле:

wрв = (2П )/tц

wрв = (6,28)/0,35;

wрв=17,94;

Где, tц ─ период цикла работы автомата, прибора, модуля, с.

Определение КПД привода

Общий КПД привода определяется как произведение КПД отдельных передач привода.

Например, для привода с двухступенчатым червячно-цилиндрическим редуктором общий КПД определяется по формуле

hобщ = hрп hзп hчп h4п hм

hобщ=0,96*0,96*(0,96)*0,96;

hобщ=0,8497;

где hрп = 0,96 ─ КПД ременной передачи;

hзп = 0,98 ─ КПД цилиндрической зубчатой передачи;

hчп = 0,8 ─ КПД червячной передачи;

hвп = 0,85 – КПД волновой передачи;

hк = 0,96 ─ КПД конической передачи;

hм = 0,96 ─ КПД муфты;

hп = 0,99 ─ КПД пары подшипников.

Определение требуемой мощности двигателя, Pэд.

Требуемая мощность двигателя, Pэд определяется по формуле

,

;

где, Тн ─ момент нагрузки на распределительном кулачковом валу или на выходном валу привода, Нм, задано в ТЗ;

Рэд ─ мощность электродвигателя, Вт.

x - коэффициент запаса, учитывающий динамические нагрузки в момент разгона.

x=1,05…1,1.

По расчетному значению Рэд производится выбор электродвигателя, по табл.2.1. Техническую характеристику выбранного электродвигателя занести в таблицу 2.2.

Таблица 2.1 – Типоразмеры и техническая характеристика электродвигателей типа АОЛ.

Таблица 2.2. Техническая характеристика выбранного электродвигателя

Кинематический и силовой расчет привода

Привод прибора или измерительного автомата, как правило, содержит два передаточных механизма: редуктор и передачу гибкой связью ─ ременную или цепную.

Общее передаточное отношение привода определяется произведением

iобщ = iрп iр ,

где iрп ─ передаточное отношение ременной передачи или передаточное отношение цепной передачи;

iр ─ передаточное отношение редуктора.

Согласно рекомендаций принимаем передаточное отношение клиноременной передачи iрп =2,тогда передаточное отношение редуктора равно:

= iоб/2

Внимание! Для одноступенчатого редуктора полученное значение округляют до ближайшего стандартного, и это значение будет соответствовать передаточному отношению передачи редуктора.

Определение погрешности передаточного отношения редуктора

,

где Di – погрешность передаточного отношения

iр – расчетное передаточное отношение редуктора.

i'р – передаточное отношение редуктора, при округлении расчетных значений каждой ступени по стандартному ряду.

Определение угловых скоростей вращения валов привода

Введем последовательное обозначение валов двухступенчатого редуктора, присвоив входному валу номер 1, промежуточному – 2, выходному – 3.

Угловые скорости валов будут определяться по формулам:

 ,[c-1]

w2 = w3 iт ,[c-1]

w1 = w2 iб ,[c-1]

Примечание. Для одноступенчатого редуктора вводим обозначения: для входного вала- 1, выходного- 2.Угловые скорости определяются по формулам:

=17,94,[c-1]

w1 = w2 iр=17,94*4,375=78,48,[c-1]

Силовой расчет привода

Величина крутящих моментов на валах привода находится, исходя из величин крутящего момента на кулачковом валу Тн (выходном валу привода) и КПД соответствующих передач.

, [Н·м];

, [Н·м];

, [Н·м].

Найденные значения w и Т заносятся в таблицу 3.1.

Примечание. Для одноступенчатого редуктора крутящий момент определяется по формуле

, [Н·м];

, [Н·м];

[Н·м];

, [Н·м].

[Н·м].

Расчет клиноременной передачи

Расчет клиноременной передачи проводим исходя из ранее рассчитанной мощности электродвигателя, Рэд и принятого передаточного отношения клиноременной передачи iр.п.=2.

Определение сечения ремня

Сечение ремня выбирается в зависимости от передаваемой мощности и предполагаемой окружной скорости ремня по таблице 4.1.

Таблица 4.1. – Выбор сечения ремня

Рисунок 4.1. Сечение ремня 0, А

Выбор диаметра меньшего шкива

Согласно рекомендациям по ГОСТ 1284.3-80 принимаем d1=71 мм

Определение диаметра ведомого шкива

d2 = iрп d1 = 2 · 71 = 142мм,

где iрп ─ передаточное отношение клиноременной передачи.

Согласно ГОСТ 1284.3─80 принимаем диаметр ведомого шкива равным d2 = 140мм.

Определение уточненного значения передаточного числа

,

где e = 0,002 ─ коэффициент скольжения ремня.

Определение окружной скорости на ведущем шкиве V1

, [];

[];

7 [];

где  ─ угловая скорость ведущего вала электродвигателя, на который устанавливается ведущий шкив.

Определение длины ремня из условия долговечности

Условие долговечности

,

где L - длина ремня;

[n] = 10c-1 ─ допустимая частота циклонагружения клинового ремня.

Из условия долговечности определим длину ремня по формуле:

;

;

Полученное значение длины ремня округляем по таблице 4.2.

Таблица 4.2. Расчетная длина клиновых ремней, мм.

Определение межосевого расстояния а

;

;

;

Расчет ремня по тяговой способности

Определим число ремней Z по формуле

где Кд ─ коэффициент динамической нагрузки, Кд =(1,0…1,1);

Кa ─ коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата (см. таблицу 4.4.);

КL ─ коэффициент, учитывающий длину ремня, КL = (0,9…1,3);

КZ ─ коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между ремнями (см. таблицу 4.5.);

Р0 ─ мощность передаваемая одним ремнём определяется по таблице 4.3.

Таблица 4.3. Мощность Р0 передаваемая одним ремнем

Значение коэффициента Кa принимаются в зависимости от угла обхвата методом интерполяции по таблице 4.4.

Таблица 4.4. Значение коэффициента Кa.

Значение коэффициента КZ принимается в зависимости от величины тяговой способности Z по таблице 4.5.

Определение усилия предварительного натяжения ремня Q

где F0 = d0 А, - сила предварительного натяжения;

d0 = 1,2…1,5Н/мм2 ─ напряжение предварительного натяжения;

А ─ площадь поперечного сечения ремня, для ремня 0 сечения А=47мм2.

Расчет конической зубчатой передачи.

Перед началом расчёта передачи необходимо систематизировать исходные данные для расчёта, подставив численные значения для каждого буквенного обозначения.

Примечание. Передаточное число i и передаточное число u конической передачи должно быть выбрано по таблице 5.7.

Выбор материала и термической обработки конических зубчатых колес

Выбор материала и термической обработки конических зубчатых передач производится в зависимости от окружной скорости и степени точности [σн] 2 смотри пункт 5.1.2.

Таблица 5.8.Материалы шестерни и колеса в зависимости от окружной скорости

Определение допускаемого контактного напряжения для колеса

,

где– предел контактной выносливости, соответствующий базовому числу циклов перемен напряжений, и определяется оп формуле для термообработки, нормализации или улучшения при НВ < 350

 = 2НВ + 70

 = 2*240+70<