Подбор электродвигателя

Ознакомление с заданием и составление кинематической схемы привода

Последовательность выполнения проекта

Объем и содержание проекта

Задачи курсового проектирования

Курсовой проект по механике (прикладной механике) является первой конструкторской работой студентов, при выполнении которой закрепляются знания, приобретенные при изучении таких технических дисциплин, как инженерная графика, теоретическая механика, механика, прикладная механика и др.

При выполнении проекта студент знакомится с порядком проектирования типовых узлов и деталей, обучается умению пользоваться стандартами, справочной литературой, приобретает навыки выполнения технических расчетов и составления расчетно-пояснительной записки, защиты выполненного проекта перед комиссией.

Проект по механике (прикладной механике) подготавливает студента к выполнению последующих проектов по специальным дисциплинам и дипломного проекта.

Для студентов немашиностроительных специальностей проект включает: графическую часть объемом 2 листа формата А1 и пояснительную записку объемом 20–30 страниц (формата А4).

Содержание графической части проекта (объем в листах формата А1):

1) чертеж общего вида редуктора – 1 л.;

2) рабочие чертежи деталей редуктора – 0,5 л.;

3) чертеж общего вида привода – 0,5 л.

Разрабатываемые чертежи деталей (лист 2) назначается консультантом в процессе работы студента над проектом.

Содержание пояснительной записки:

1) титульный лист;

2) задание на курсовое проектирование;

3) аннотация;

4) оглавление;

5) введение;

6) подбор электродвигателя;

7) кинематический расчет привода;

8) расчет передачи редуктора и открытой передачи;

9) эскизная компоновка редуктора;

10) расчеты валов и осей;

11) подбор и расчет подшипников;

12) выбор и проверочный расчет шпоночных и зубчатых (шлицевых) соединений;

13) определение конструктивных размеров зубчатых колес, шкивов, звездочек и основных размеров элементов корпуса редуктора;

14) выбор системы, назначение сорта и количества смазки;

15) подбор стандартных муфт;

16) расчет рабочего органа;

17) контрольные счеты на ПЭВМ;

18) заключение;

19) библиографический список;

20) приложения.

Задания к курсовому проекту приведены в табл. 2.1–2.4. Студентам для проектирования предлагаются привода ленточных, цепных транспортеров, лебедок и др. Структурная схема такого привода представлена на рис. 2.1.

Предварительно студенту необходимо составить структурную схему привода с указанием конкретных узлов. Состав проектируемого привода определяется по табл. 2.1. Номер варианта студента назначается консультантом. Затем на основании структурной схемы с использованием табл. 2.3. студентом разрабатывается кинематическая схема привода и определяются исходные параметры привода (см. табл. 2.2.).

Структурная и кинематическая схемы привода, его исходные данные включаются в бланк задания расчетно-пояснительной записки.

Таблица 2.1

Состав привода и геометрические параметры рабочего органа

Цифра варианта	Порядковый номер цифры в варианте
Узел 1 двигатель	Узел 3 редуктор	Узел 2	Узел 4	Узел 5 – рабочий орган
Тип	D, мм	B, мм	z	t, мм
	ЭД	ЦИЛ	МУ	ОЗЦ	БП			–	–
	ЭД	ЦИЛ	ПР	МЦ	ЗВ1	–	–
	ЭД	КОН	КР	МЗ	БЛ			–	–
	ЭД	КОН	МУ	ОЗК	ЗВ2	–	–
	ЭД	ЦИЛ	МУ	ОЗЦ	БП			–	–
	ЭД	ЦИЛ	КР	МЦ	ЗВ1	–	–
	ЭД	КОН	МУ	ОЗЦ	БЛ			–	–
	ЭД	КОН	ПР	МЗ	ЗВ2	–	–
	ЭД	ЦИЛ	КР	МЦ	БП			–	–
	ЭД	КОН	МУ	ОЗК	ЗВ1	–	–

В табл. 2.1 приняты следующие обозначения:

ЭД – электродвигатель переменного тока; ЦИЛ – цилиндрический одноступенчатый редуктор; КОН – конический одноступенчатый редуктор; МУ – муфта упругая; МЗ – муфта зубчатая; МЦ – муфта цепная; ПР – плоскоременная передача; КР – клиноременная передача; ОЗЦ – открытая зубчатая цилиндрическая передача; ОЗК – открытая зубчатая коническая передача; БП – барабан приводной ленточного конвейера; БЛ – барабан лебедки; ЗВ1 – звездочка приводная одинарная цепного конвейера; ЗВ2 – звездочка приводная сдвоенная цепного конвейера; D и В – диаметр и ширина барабана; z – число зубьев звездочки; t – шаг цепи.

Таблица 2.2

Исходные параметры привода

Цифра вари-анта	Порядковый номер цифр в варианте
График нагрузки (рис. 2.2)	Тяговое усилие, Ft, H	Группа материалов зубч. колес (табл. 2.4)	Срок службы в годах	Коэффициенты	Окружная скорость V, м/с
β1	β2
	I		I		1,4	0,9	1,9
	II		II		1,5	0,8	1,8
	III		I		1,6	0,7	0,8
	I		II		1,8	0,6	1,6
	II		I		2,0	0,5	1,4
	III		II		2,2	0,9	1,2
	I		I		1,3	0,8	1,0
	II		II		2,1	0,7	1,5
	III		I		1,9	0,6	2,0
	I		II		1,7	0,5	1,1

Рис. 2.1. Структурная схема привода: 1 – двигатель;

2 – муфта или ременная передача; 3 – редуктор; 4 – муфта,

открытая зубчатая или цепная передача; 5 – рабочий орган

Таблица 2.3

Изображение основных узлов привода в кинематических схемах

Наименование узла	Разновидность узлов, их изображение в кинематических схемах и обозначение в табл. 2.1
Двигатель (узел 1)	Электродвигатель     ЭД
Редуктор (узел 3)	Цилиндрический одноступенчатый   ЦИЛ	Конический Одноступенчатый КОН
Открытая передача (узел 2 или 4)	Зубчатая цилиндрическая ОЗЦ	Зубчатая коническая ОЗК
Ременная ПР КР	Цепная ОЦ

Окончание табл. 2.3

Муфта (узел 2 или 4)	Упругая МУ	Зубчатая или цепная МЗ, МЦ
Рабочий орган (узел 5)	Барабан приводной ленточного конвейера Ft = S1 – S2; S2 = 0,2S1. БП	Звездочка приводная цепного конвейера Ft = S1 – S2; S2 = 0,1S1. ЗВ1
Барабан лебедки     БЛ	Звездочка приводная цепного конвейера ЗВ2

T₁ = β₁ T_H; T₂ = β₂ T_H

Работа в 1 смену Работа в 2 смены Работа в 3 смены

Рис. 2.2. График нагрузки

Таблица 2.4

Рекомендуемые материалы зубчатых колес редуктора

Группа матери–алов (табл. 2.1)	Материал шестерни	Материал колеса
Термообработка и твердость	Рекомендуемые марки сталей	Термообработка и твердость	Рекомендуемые марки сталей
I	Улучшение HB 269…302	45, 40Х, 40ХН, 35ХМ и др.	Улучшение НВ 235…262	45,40Х, 40ХН, 35ХМ и др.
II	Улучшение и закалка ТВЧ НРС 45…53	40Х, 40ХН, 35ХМ и др.	Улучшение НВ 235…262	40Х, 40ХН, 35ХМ и др.
III	Улучшение и закалка ТВЧ НРС 45…53	40Х, 40ХН, 35ХМ и др.	Улучшение и закалка ТВЧ НРС 45…53	40Х, 40ХН, 35ХМ и др.
IV	Улучшение, цементация и закалка HRC 56…63	20Х, 20ХН2М, 18ХГТ, 12ХНЗА, 25ХГМ и др.	Улучшение и закалка ТВЧ НРС 45…53	40Х, 40ХН, 35ХМ и др.
V	Улучшение, цементация и закалка HRC 56…63	20Х, 20ХН2М, 18ХГТ, 12ХНЗА, 25ХГМ и др.	Улучшение, цементация и закалка HRC 56…63	20Х, 20ХН2М, 18ХГТ, 12ХНЗА, 25ХГМ и др.

В большинстве случаев в типовых приводах используются электродвигатели. Электродвигатели выбираются по синхронной частоте вращения и требуемой мощности на его валу, которая определяется с учетом КПД привода. Значения КПД отдельных узлов привода приведены в [2; 3; 6; 7; 13–15], а технические характеристики электродвигателей в [2; 3; 6; 7; 9; 13–15]. Номинальная мощность выбранного электродвигателя должна быть не меньше требуемой (расчетной).

Необходимая синхронная частота вращения двигателя находится как произведение частоты вращения рабочего органа и максимально возможного передаточного отношения привода. Частота вращения рабочего органа рассчитывается по его окружной скорости V и диаметру D (диаметр приводной звездочки определяется расчетом по его числу зубьев z и шагу цепи t) (см. исходные данные). Рекомендуемые передаточные отношения передач можно найти в [2; 3, табл. 1.2; 6, табл. 5.5; 7, с. 7; 14; 15, табл. 2.3]. При расчете принимают наибольшее значение из рекомендуемых передаточных отношений. Предпочтителен электродвигатель с наибольшей синхронной частотой, так как быстроходные электродвигатели имеют меньшие габариты и дешевле, чем тихоходные. Желательно n_c ≥ 1000 мин^–1.

Выбранный двигатель должен быть проверен по пусковому моменту. Если кратность пускового момента привода (коэффициент β₁) меньше кратности пускового момента выбранного двигателя (Т_пуск / Т_н), то выбранный двигатель подходит безусловно, если же нет, то необходимо сравнивать произведения этих коэффициентов (β₁ и Т_пуск / Т_н) с соответствующими мощностями (требуемой и номинальной). Если первое произведение (β₁^.Р_тр) окажется больше, то необходимо выбрать двигатель с повышенным пусковым моментом (серии 4АР), если и такой двигатель не подойдет по пусковому моменту, то необходимо выбирать двигатель большей мощности.

После выбора электродвигателя из каталога выписывают следующие данные: тип двигателя; номинальная мощность; номинальная частота вращения; краткость пускового момента; эскиз с основными размерами. Эти данные приводятся в расчетно-пояснительной записке.

2.3.3. Определение общего передаточного отношения привода
и его распределение по передачам

Общее передаточное отношение привода определяется как отношение частот вращения вала электродвигателя и рабочего органа.

Полученное передаточное отношение разбивают между передачами входящими в кинематическую схему привода, например, между редуктором и ременной передачей. При разбивке должны быть учтены рекомендуемые передаточные отношения для отдельных передач [2, табл. 1.2; 3, табл. 1.2; 6, табл. 5.5; 7, c. 7; 13, с. 18; 14, табл. 2.3; 15, табл. 2.3]. Передаточные отношения редукторов должны быть назначены по стандартному ряду [7, c. 36; 14, табл. 2.3; 15, табл. 2.3].

Для ременных передач (особенно для плоскоременных) назначать большие передаточные отношения нежелательно, иначе ведомый шкив, установленный на ведущем валу редуктора, может оказаться значительно больше редуктора.

Если передаточное отношение привода велико и не может быть обеспечено принятыми передачами, то следует выбирать двигатель с меньшей частотой вращения.

2.3.4. Определение мощности, угловой скорости, частоты вращения
и вращающего момента на валах привода

Предварительно выполняется кинематическая схема привода с нумерацией передач, колес и валов.

С учетом принятых КПД и передаточных отношений отдельных передач определяются величины мощности, угловой скорости и частоты вращения, вращающего момента для каждого вала.

Дата добавления: 2014-10-15