Файл: Выбор электродвигателя и расчет основных параметров привода.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 149
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
1.Выбор электродвигателя и расчет основных параметров привода
1.2.Частота вращения вала двигателя
1.3.Общее передаточное число привода
1.4.Передаточное число ременной передачи
1.5.Частоты вращения валов (индекс соответствует номеру вала на схеме привода)
2.1.Выбор материалов и способов термообработки
2.2. Определение допускаемых напряжений
2.3. Проектный расчет передачи
2.4.Проверочный расчет передачи
3.Расчет клиноременной передачи
3.1.Определение крутящего момента на ведущем шкиве
3.3.Определение геометрических размеров передачи
3.7.Допускаемое полезное напряжение
3.9.Сила предварительного натяжения одного ремня
3.10.Сила действующая на валы передачи
4.Расчет и проектирование валов
4.2.Расчет быстроходного вала в сечении В
4.3.Расчет быстроходного вала в сечении D
4.5.Расчет тихоходного вала в сечении В
4.6.Расчет тихоходного вала в сечении С
5.1.Расчет подшипников быстроходного вала на долговечность
5.2. Расчет подшипников тихоходного вала на долговечность
6.1.Расчет шпонок быстроходного вала
6.2. Расчет шпонок тихоходного вала
D обеспечена
4.4.1.Предварительный расчет тихоходного вала
Участок вала с номером 1 называется хвостовиком. Он предназначен для установки на нем детали, которая передает крутящий момент с тихоходного вала редуктора на исполнительный механизм. Диаметр хвостовика ориентировочно определяется из расчета вала на кручение по пониженным допускаемым напряжениям по формуле
d1 =
,
где ТТ- крутящий момент на тихоходном валу в Н*м,
- пониженные допускаемые напряжения на кручение , Твердость заготовки тихоходного вала 235…262 HB; σb=780 МПа.
Тогда допускаемое напряжение тихоходного вала на кручение: [
] = 0,025 · 780 = 19,5 МПа.
d1 =
=53,55 мм
Полученное значение округляю до 55 мм по ГОСТ 6636-69
l1=(1,5…2)d1= (1,5…2)55=82,5…110 принимаю длину хвостовика 84 мм округляю по ГОСТ6636-69 до 85 мм
Участок вала с номером 2 предназначен для взаимодействия с уплотнением. Диаметр второго участка определяется по формуле
d2=d1+5=55+5=60 мм
Длина участка l2 определяется по формуле
l2=L2-B-n+Lk+у,
где L2-ширина фланцев корпуса редуктора у подшипников качения =52 ,B-ширина подшипника ,n- расстояние от торца подшипника до внутренней поверхности стенки корпуса ,n=7 мм,Lk-величина, зависящая от толщины опорной поверхности крышки подшипника, шайбы пружинной и высоты головки болта крепления крышки к корпусу .При наружном диаметре подшипника тихоходного вала D<105мм можно принять Lk=18 мм , при D≥105 мм –LK=22мм.Для тихоходного вала на данном этапе проектирования рекомендуется выбирать подшипники легкой серии . Определяем диаметр третьего участка по формуле
d3=d2+5=60+5=65 мм ,по этому диаметру выбираем подшипник шариковый однорядный лёгкой серии 213 ,он имеет наружный диаметр D=120 мм ,ширину В=23 мм ,так как наружный диаметр>105 принимаем Lk=22 мм
l2=L2-B-n+Lk+у=52-23-7+22+5=49 мм
Определяем длину третьего участка по формуле
l3=(20…30)+B=43…53,принимаю l3=43мм
Определяем диаметр четвертого участка по формуле
d4=d
3+5=65+5=70мм
На этом участке вала насажено колесо .Определяем длину ступицы по формуле
LC=1,2d4=1,2*70=84 мм
Определяем длину четвертого участка по формуле
l4=LC-2=84-2=82мм
5 участок-буртик, выполненный ступенчатым для удобства демонтажа подшипников
Определяем диаметр 5 участка по формуле
d5=d4+15=70+15=85 мм
Длину 5 участка выбираем из диапазона
l5=10…15мм.принимаю l5=13мм
Диаметр 6 участка совпадает с диаметром заплечиков и определяется по формуле
d6=d7+10=65+10=75мм
Длину 6 участка выбираем из диапазона
l6=10…15мм .принимаю l6 =14мм
Диаметр 7 участка совпадает с диаметром 3 участка
d7=d3=65 мм
Длина 7 участка совпадает с шириной подшипника
l7=B=23мм
4.4.2 Определение опорных реакций
lm*=103мм=0,103м,lm=70,5мм-0,0705м,Fa2=1157,4 Н,d2=243,2 мм=0,2432м ,M==
=
=140,74Н*м, Fr2=2029,57Н, Ft2=5445,06 Н,Fk2=125
=3059,16Н
Плоскость Y-X
ƩFX=0 Fa2-RAx=0
ƩMA=0 M-Fr2lm+RBу(lm+lm)=0
ƩMB=0 -RAу(lm+lm)+M+Fr2lm=0
RAx=Fa2=1157,4 Н
RBу=
=
=16,63Н
RAу=
=
=2012,94Н
Проверка
ƩFу=0 RAу-Fr2+RBу=0
2012,94-2029,57+16,63=0
-16,63+16,63=0
0=0 Плоскость Z-X
ƩMA=0 –Ft2lm+RBz(lm+lm)-Fk2(lm+lm+lm*)=0
ƩMB=0 -RAz(lm+lm)+Ft2lm-Fk2lm*=0
RBz=
=
=8016,40 Н
RAz=
=
487,82Н
Проверка
ƩFZ=0 –Fk2+RBz-Ft2+RAz=0
-3059,16+8016,40 -5445,06 +487,82=0
4957,24-4957,24=0
0=0
Определение суммарных реакций в каждой опоре
Опора А
Радиальная составляющая RA =
=
=2071,20Н
Осевая составляющая RAx=1157,4 Н
Опора В
Радиальная составляющая RB =
=
=8016,42Н
4.4.3. Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов и продольных сил для тихоходного вала
lm*=103мм,lm=70,5мм,Fa2=1157,4 Н,d2=243,2 мм,M==
=
=140739,84Н*мм, Fr2=2029,57Н, Ft2=5445,06 Н,Fk2=125
=3059,16Н,T2=598,94Н*м
RAx=1157,4 Н, RBу=16,63Н, RAу=2012,94Н, RBz=8016,40 Н, RAz
487,82Н
Построение эпюры изгибающих моментов Mxy и продольных cил N(плоскость Y-X)
Участок А-С 0≤X≤lm
MX=RAyX
MA=2012,94*0=0 Н*мм
MC=RAy lm=2012,94*70,5=141912,27Н*мм
ƩFX=0=-RAx-N=0 ,N=-RAx=-1157,4Н
Участок С-B lm≤X≤2lm
MX=RAyX- Fr2(X-lm)-M
MC= RAylm- Fr2(lm-lm)-M= RAylm-M=141912,27-140739,84=1172,43Н*мм
MB=RAy2lm-Fr2lm-M=283824,54-143084,70-140739,84=0 Н*мм
ƩFX=0 =-RAx+ Fa2-N=0 N=Fa2-RAx=1157,4-1157,4=0Н
Участок B-D 2lm≤Х≤2lm+lm*
MX=RAyX- Fr2(X-lm)-M+RBy(X-2lm)
MB=RAy 2lm- Fr2lm-M=283824,54-143084,70-140739,84=0 Н*мм
MD=RAy(2lm+lm*)- Fr2(lm+ lm*) – M+ RBy lm*=491157,36-352130,40-140739,84+1712.89=0 Н*мм
ƩFX=0 =-RAx+ Fa2-N=0 N=Fa2-RAx=1157,4-1157,4=0Н
Построение эпюры изгибающих моментов Mzx ( плоскость Z-X)
Участок А-С 0≤X≤lm
MX=RAzX,MA=487,82*0 =0Н*мм
MC=RAzlm=487,82*70,5=34391,31Н*мм
Участок С-B lm≤X≤2lm
MX=RAzX-Ft2(X-lm)
MC=RAzlm=34391,31Н*мм
MB=RAz2lm-Ft2lm=487,82*2*70,5-5445,06*70,5=68782,62-383876,73=-315 094,11Н*мм
Участок В-D 2lm≤X≤2lm+ lm*
MX=RAzX-Ft2(X-lm)+RBz(X-2lm)
MB=RAz2lm-Ft2lm=487,82*2*70,5-5445,06*70,5=68782,62-383876,73=-315 094,11Н*мм
MD=RAz(2lm+ lm*)-Ft2(lm+ lm*
)+RBz lm*=487,82(2*70,5+103)- 5445,06(70,5+103)+ 8016,40*103=119028,08-944717,91+825689,2=0 Н*мм
Построение эпюры крутящих моментов
Участок А-С
Мкр=0
Участок С-B
Mкр+T2=0
Мкр=-T2=-598,94Н*м
Участок B-D
Мкр+T2=0
Мкр=-T2=-598,94 Н*м
4.4.Расчет тихоходного вала
4.4.1.Предварительный расчет тихоходного вала
Участок вала с номером 1 называется хвостовиком. Он предназначен для установки на нем детали, которая передает крутящий момент с тихоходного вала редуктора на исполнительный механизм. Диаметр хвостовика ориентировочно определяется из расчета вала на кручение по пониженным допускаемым напряжениям по формуле
d1 =
,где ТТ- крутящий момент на тихоходном валу в Н*м,
- пониженные допускаемые напряжения на кручение , Твердость заготовки тихоходного вала 235…262 HB; σb=780 МПа.Тогда допускаемое напряжение тихоходного вала на кручение: [
] = 0,025 · 780 = 19,5 МПа.d1 =
=53,55 мм Полученное значение округляю до 55 мм по ГОСТ 6636-69
l1=(1,5…2)d1= (1,5…2)55=82,5…110 принимаю длину хвостовика 84 мм округляю по ГОСТ6636-69 до 85 мм
Участок вала с номером 2 предназначен для взаимодействия с уплотнением. Диаметр второго участка определяется по формуле
d2=d1+5=55+5=60 мм
Длина участка l2 определяется по формуле
l2=L2-B-n+Lk+у,
где L2-ширина фланцев корпуса редуктора у подшипников качения =52 ,B-ширина подшипника ,n- расстояние от торца подшипника до внутренней поверхности стенки корпуса ,n=7 мм,Lk-величина, зависящая от толщины опорной поверхности крышки подшипника, шайбы пружинной и высоты головки болта крепления крышки к корпусу .При наружном диаметре подшипника тихоходного вала D<105мм можно принять Lk=18 мм , при D≥105 мм –LK=22мм.Для тихоходного вала на данном этапе проектирования рекомендуется выбирать подшипники легкой серии . Определяем диаметр третьего участка по формуле
d3=d2+5=60+5=65 мм ,по этому диаметру выбираем подшипник шариковый однорядный лёгкой серии 213 ,он имеет наружный диаметр D=120 мм ,ширину В=23 мм ,так как наружный диаметр>105 принимаем Lk=22 мм
l2=L2-B-n+Lk+у=52-23-7+22+5=49 мм
Определяем длину третьего участка по формуле
l3=(20…30)+B=43…53,принимаю l3=43мм
Определяем диаметр четвертого участка по формуле
d4=d
3+5=65+5=70мм
На этом участке вала насажено колесо .Определяем длину ступицы по формуле
LC=1,2d4=1,2*70=84 мм
Определяем длину четвертого участка по формуле
l4=LC-2=84-2=82мм
5 участок-буртик, выполненный ступенчатым для удобства демонтажа подшипников
Определяем диаметр 5 участка по формуле
d5=d4+15=70+15=85 мм
Длину 5 участка выбираем из диапазона
l5=10…15мм.принимаю l5=13мм
Диаметр 6 участка совпадает с диаметром заплечиков и определяется по формуле
d6=d7+10=65+10=75мм
Длину 6 участка выбираем из диапазона
l6=10…15мм .принимаю l6 =14мм
Диаметр 7 участка совпадает с диаметром 3 участка
d7=d3=65 мм
Длина 7 участка совпадает с шириной подшипника
l7=B=23мм
4.4.2 Определение опорных реакций
lm*=103мм=0,103м,lm=70,5мм-0,0705м,Fa2=1157,4 Н,d2=243,2 мм=0,2432м ,M==
= =140,74Н*м, Fr2=2029,57Н, Ft2=5445,06 Н,Fk2=125 =3059,16НПлоскость Y-X
ƩFX=0 Fa2-RAx=0
ƩMA=0 M-Fr2lm+RBу(lm+lm)=0
ƩMB=0 -RAу(lm+lm)+M+Fr2lm=0
RAx=Fa2=1157,4 Н
RBу=
= =16,63НRAу=
= =2012,94НПроверка
ƩFу=0 RAу-Fr2+RBу=0
2012,94-2029,57+16,63=0
-16,63+16,63=0
0=0 Плоскость Z-X
ƩMA=0 –Ft2lm+RBz(lm+lm)-Fk2(lm+lm+lm*)=0
ƩMB=0 -RAz(lm+lm)+Ft2lm-Fk2lm*=0
RBz=
= =8016,40 НRAz=
=
487,82Н
Проверка
ƩFZ=0 –Fk2+RBz-Ft2+RAz=0
-3059,16+8016,40 -5445,06 +487,82=0
4957,24-4957,24=0
0=0
Определение суммарных реакций в каждой опоре
Опора А
Радиальная составляющая RA =
= =2071,20НОсевая составляющая RAx=1157,4 Н
Опора В
Радиальная составляющая RB =
= =8016,42Н4.4.3. Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов и продольных сил для тихоходного вала
lm*=103мм,lm=70,5мм,Fa2=1157,4 Н,d2=243,2 мм,M==
= =140739,84Н*мм, Fr2=2029,57Н, Ft2=5445,06 Н,Fk2=125 =3059,16Н,T2=598,94Н*мRAx=1157,4 Н, RBу=16,63Н, RAу=2012,94Н, RBz=8016,40 Н, RAz
487,82НПостроение эпюры изгибающих моментов Mxy и продольных cил N(плоскость Y-X)
Участок А-С 0≤X≤lm
MX=RAyX
MA=2012,94*0=0 Н*мм
MC=RAy lm=2012,94*70,5=141912,27Н*мм
ƩFX=0=-RAx-N=0 ,N=-RAx=-1157,4Н
Участок С-B lm≤X≤2lm
MX=RAyX- Fr2(X-lm)-M
MC= RAylm- Fr2(lm-lm)-M= RAylm-M=141912,27-140739,84=1172,43Н*мм
MB=RAy2lm-Fr2lm-M=283824,54-143084,70-140739,84=0 Н*мм
ƩFX=0 =-RAx+ Fa2-N=0 N=Fa2-RAx=1157,4-1157,4=0Н
Участок B-D 2lm≤Х≤2lm+lm*
MX=RAyX- Fr2(X-lm)-M+RBy(X-2lm)
MB=RAy 2lm- Fr2lm-M=283824,54-143084,70-140739,84=0 Н*мм
MD=RAy(2lm+lm*)- Fr2(lm+ lm*) – M+ RBy lm*=491157,36-352130,40-140739,84+1712.89=0 Н*мм
ƩFX=0 =-RAx+ Fa2-N=0 N=Fa2-RAx=1157,4-1157,4=0Н
Построение эпюры изгибающих моментов Mzx ( плоскость Z-X)
Участок А-С 0≤X≤lm
MX=RAzX,MA=487,82*0 =0Н*мм
MC=RAzlm=487,82*70,5=34391,31Н*мм
Участок С-B lm≤X≤2lm
MX=RAzX-Ft2(X-lm)
MC=RAzlm=34391,31Н*мм
MB=RAz2lm-Ft2lm=487,82*2*70,5-5445,06*70,5=68782,62-383876,73=-315 094,11Н*мм
Участок В-D 2lm≤X≤2lm+ lm*
MX=RAzX-Ft2(X-lm)+RBz(X-2lm)
MB=RAz2lm-Ft2lm=487,82*2*70,5-5445,06*70,5=68782,62-383876,73=-315 094,11Н*мм
MD=RAz(2lm+ lm*)-Ft2(lm+ lm*
)+RBz lm*=487,82(2*70,5+103)- 5445,06(70,5+103)+ 8016,40*103=119028,08-944717,91+825689,2=0 Н*мм
Построение эпюры крутящих моментов
Участок А-С
Мкр=0
Участок С-B
Mкр+T2=0
Мкр=-T2=-598,94Н*м
Участок B-D
Мкр+T2=0
Мкр=-T2=-598,94 Н*м