Основы функционирования технических устройств в системе промышленного сервиса (на примере мостового крана)
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
. Исходные данные к расчету
привода (на примере мостового крана)
. Назначение и устройство
мостового крана
. Условия эксплуатации и
ресурс приводного устройства к мостовому крану
.1 Условия эксплуатации
.2 Срок службы приводного устройства
. Синтез привода к мостовому
крану
.1 Определение мощности
двигателя
.2 Определение передаточного
числа привода и его ступеней
.3 Определение силовых и
кинематических характеристик привода
. Выбор редуктора
.1 Выбор материалов валов
редуктора
.2 Выбор допускаемых напряжений
на кручение
.3 Определение геометрических
параметров ступеней валов
.4 Предварительный выбор
подшипников
. Подбор муфты
. Расчет открытой
клиноременной передачи
. Расчет цилиндрического
редуктора
. Технико-экономическая
характеристика проекта
Список использованных источников
Приложение (эскиз цилиндрического
редуктора)
Введение
Создание новых машин, приборов, установок,
автоматических устройств и комплексов, отвечающих современным требованиям,
точности, надежности основано на достижении фундаментальных и прикладных наук.
Значительная часть потребностей человека связана с техникой. Этим объясняется
необходимость грамотного обращения при оказании услуг с механизмами, приборами,
аппаратами и сооружениями, являющимися составной частью систем сервиса.
Внедрение новых механизмов, машин автоматов,
промышленных роботов, манипуляторов и их комплексов обеспечивает непрерывное
увеличение производительности труда, способствует ликвидации ручных и
трудоемких процессов с одновременным повышением качества продукции и
эффективности производства. Повышение уровня производства происходит на базе
улучшения комплексной механизации и автоматизации производственных процессов.
Построение технического устройства для оказания
услуг по индивидуальному заказу потребителя, происходит на основании
результатов расчетов агрегатов выбранных для реализации заданных операций.
Для оказания услуг человеку (услуг типа I)
используются:
1) специализированные
информационно-вычислительные средства;
2) автобусы;
) вентиляторы, обогреватели, холодильные
установки, средства для приготовления пищи (печи, электропечи); средства
обеспечения безопасности (ремни, жилеты, подушки).
Для оказания услуг транспортному средству (услуг
типа II)
применяются:
1) оборудование бензоколонок (емкости,
насосы, специальные измерительные средства); оборудование баз снабжения
топливом;
2) оборудование станций технического
обслуживания (подъемные устройства, сварочные агрегаты, сверлильные и
металлорежущие станки, устройства для покраски напылением, инструмент);
) оборудование ремонтных предприятий
(станки различного типа, подъемные устройства, конвейеры для сборки, запасные
части для транспортных средств, сварочные агрегаты, системы технического
диагностирования).
Для оказания услуг организационно-технической
транспортной системе (услуг типа III)
применяются
)информационно-вычислительные системы, средства
электронной связи;
) парк вспомогательных транспортных средств;
) подъемно-транспортные средства;
) конвейеры для погрузочно-разгрузочных работ;
) запасные части транспортных средств;
) оборудование для выполнения
планово-предупредительных ремонтов.
Технические средства для оказания услуг типа I,
как правило, используются автономно (индивидуально), без связи с другими
средствами системы сервиса.
Технические средства сервиса для оказания услуг
типа II
объединяются в некоторые системы, выполняющие функции обслуживания. Такие
системы представляют собой некоторые предприятия (бензоколонки, базы снабжения
топливом, станции технического обслуживания, ремонтные заводы).
Технические средства сервиса для оказания услуг
типа III входят в
состав органов управления транспортной системой и предприятий, обеспечивающих
сервис множества транспортных средств и их использования.
Для выполнения машинного технологического цикла
(процесса) требуется согласование работы всех механизмов и выходных устройств
МС, включая исполнительные, контролирующие и управляющие. Естественно, что в
основе управления машинами лежат принципы механики, увязывающие их силовые,
энергетические и массовые характеристики. В современных мехатронных системах
преобразование движения одного или нескольких тел в требуемые движения других
тел осуществляется системой тел (деталей), называемых механизмом. Механизмы
входят в состав машин - технических систем (ТС) и предназначены для
осуществления механических движений по преобразованию потоков энергии, силовых
взаимодействий, необходимых для выполнения различных рабочих процессов. Часто
силовой основой в МС является электропривод постоянного или переменного тока,
формирующий управляемую электротехническую систему или комплекс. Для
электротехнических систем управления характерна тесная взаимосвязь
электромеханической части с цепями ее питания и регулирования. Поэтому
суммарные характеристики устройств часто определяются всеми функциональными
звеньями в равной степени. Управляемые комплексы с электромеханическим приводом
(система, состоящая из двигателя и связанных с ним устройств приведения в
движение одного или нескольких исполнительных механизмов, входящих в состав МС)
получили название электромеханических систем (ЭМС).
1. Исходные данные к
расчету привода (на примере мостового крана)
Заданием на курсовой проект предусмотрена
разработка конструкции одноступенчатого цилиндрического редуктора привода
механизма передвижения мостового крана.
Рис.1 Привод механизма передвижения мостового
крана
Приводное устройство включает в себя двигатель,
упругую втулочно-пальцевую муфту, цилиндрический редуктор, открытую зубчатую
передачу, рельс, колесо.
Исходными данными для проектирования
являются: сопротивление движения моста 
=3,5кН; скорость моста 
=1,35 м/с;
диаметр колеса 
=300 мм; допускаемое
отклонение скорости моста 
=3%; срок
службы привода 
=5 лет.
Редуктор предназначен для передачи
мощности от вала двигателя к приводному валу рабочей машины, понижения угловых
скоростей и, соответственно, повышения вращающегося момента ведомого вала по
сравнению с ведущим валом. Редуктор состоит из корпуса, в котором помещаются
элементы передачи - зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д.
В корпусе редуктора размещают так же
устройства для смазывания зацепления и подшипников.
Основные требования, предъявляемые к
приводу: надежность, технологичность, ремонтопригодность, минимальные габариты
и масса, удобство эксплуатации, техническая эстетика. Все эти требования
учитывают в процессе проектирования и конструирования.
2.
Назначение и устройство мостового крана
Мостовой кран - кран, у
которого несущие элементы конструкции опираются непосредственно на крановый
путь.
Мостовой кран предназначен для
подъема, опускания и перемещения различных грузов при производстве монтажных,
ремонтных и погрузочно-разгрузочных работ. Мостовыми краны называются по
отличительной конструкции продольных (главных) и поперечных (концевых) балок,
выполненных в виде моста; сваренные между собой продольные и поперечные балки
передвигаются по рельсовому пути, уложенному на подкрановые балки, закрепленные
на консолях колонн здания (цеха, корпуса) или эстакады открытой площадки.
Металлические конструкции
мостов выполняют двух- или однобалочными. Наибольшее применение нашли двух
балочные мосты. Опорный мостовой кран передвигается по рельсам, уложенным на
металлических или железобетонных подкрановых балках, опирающихся на колонны
здания или открытую эстакаду. Подвесной мостовой кран передвигается по нижним
полкам двутавровых балок, закрепленных под нижними поясами строительных ферм
здания.
К основным параметрам мостовых
кранов относятся: грузоподъемность, пролет моста, высота подъема, скорость
подъема, скорость передвижения крана, скорость передвижения грузовой тележки,
масса крана.
Для привода механизмов на
мостовых кранах в основном устанавливают асинхронные электродвигатели
трехфазного переменного тока как с короткозамкнутым, так и с фазным ротором
кранового исполнения. Эти электродвигатели отличаются повышенной перегрузочной
способностью как в механическом, так и в электрическом отношении.
1
3. Условия
эксплуатации и ресурс приводного устройства к мостовому крану
.1 Условия
эксплуатации
Работа в одну смену, нагрузка маломеняющаяся,
режим реверсивный, продолжительность смены tc
= 8 ч. Кран устанавливается на открытой площадке.
.2 Срок службы
приводного устройства
Срок службы (ресурс) Lh,
ч, определяется по формуле
где Lг - срок
службы привода, лет; Кг - коэффициент годового использования,
|
Кг=
|
Число
дней работы в году
|
=
|
 =
0,657
|
|
|
365
|
|
365
|
|
(Число дней работы в году = Число дней работы в
месяц • 12);
tc -
продолжительность смены, ч;
Lc - число
смен;
Кс - коэффициент сменного использования
|
Кс=
|
Число
часов работы в смену
|
=
|
6
|
= 0,75
|
|
tc
|
|
8
|
|
Таким образом, ресурс привода равен:
ч.
Принимаем время простоя машинного
агрегата - 15% ресурса. Тогда
ч.
Рабочий ресурс привода принимаем Lh = 6115 ч.
Эксплуатационные характеристики
машинного агрегата.
Таблица 1
Эксплуатационные характеристики
мостового крана
|
Место
установки
|
Lг
|
Lc
|
tc
|
Lh, ч
|
Характер
нагрузки
|
Режим
работы
|
|
на
открытой площадке
|
5
|
1
|
8
|
6115
|
маломеняющаяся
|
реверсивный
|
4.
Синтез привода к мостовому крану
4.1 Определение мощности двигателя
мостовой кран привод силовой
Двигатель является одним из основных элементов
машинного агрегата.
От типа двигателя, его мощности, частоты
вращения и прочего зависят конструктивные и эксплуатационные характеристики
рабочей машины и ее привода.
Для проектируемых машинных агрегатов
рекомендуются трехфазные
асинхронные короткозамкнутые двигатели серии 4А.
Эти двигатели наиболее универсальны. Закрытое и обдуваемое исполнение позволяет
применить эти двигатели для работы в загрязненных условиях, в открытых
помещениях и т. п.
Двигатели серии 4А применяют для приводов
механизмов, имеющих
постоянную или мало меняющуюся нагрузку при
длительном режиме работы и большую пусковую нагрузку вследствие повышенной силы
трения и больших инерционных масс, например конвейеров, шнеков, смесителей, грузоподъемников
и т.п. Эти двигатели работают при любом направлении вращения, обеспечивая при
необходимости реверсивность машинного агрегата.
Мощность двигателя зависит от требуемой мощности
рабочей машины, а его частота вращения - от частоты вращения приводного вала
рабочей машины.
1. Определяем требуемую мощность рабочей машины
Pрм, кВт:
кВт
где F, кН -
сопротивление движения моста;
u,
м/с -скорость моста.
. Определяем общий коэффициент
полезного действия (КПД) привода:
где 
= 0,95 - КПД открытой передачи [2,
раздел 2, таблица 2.2];
= 0,97 - КПД закрытой передачи [2,
раздел 2, таблица 2.2];
= 0,98 - КПД муфты [2, раздел 2,
таблица 2.2];
= 0,99 - КПД подшипников [2, раздел
2, таблица 2.2].
. Определяем требуемую мощность
двигателя 
, кВт, по
формуле
|
Рдв=
|
Ррм
|
=
|
4,725
|
= 5,4 кВт.
|
|
h
|
|
0,876
|
|
4. Определяем номинальную мощность
двигателя 
, кВт,
учитывая, что 
[2, раздел
2, таблица 2.1].
Таким образом, получаем = 5,5 кВт.
5. Выбираем тип двигателя [2, приложение
К9].
Выбираем двигатель серии 4А с номинальной
мощностью Рном = 5,5 кВт.
Данному значению номинальной мощности Рном
соответствует несколько типов двигателей с различными частотами вращения,
синхронными 3000, 1500, 1000, 750 об/мин. Выбор оптимального типа двигателя
зависит от типов передач, входящих в привод, кинематических характеристик
рабочей машины, и производится после определения передаточного числа привода и
его ступеней. При этом надо учесть, что двигатели с большой частотой вращения
(синхронной 3000 об/мин) имеют низкий рабочий ресурс, а двигатели с низкими
частотами (синхронными 750 об/мин) весьма металлоемки, поэтому их нежелательно
применять без особой необходимости в приводах общего назначения малой мощности.
Таблица 2
Двигатели асинхронные короткозамкнутые
трехфазные серии 4А общепромышленного применения. Технические данные
|
Вариант
|
Тип
двигателя
|
Номинальная
мощность  Частота вращения,
об/мин
|
|
|
|
|
синхронная
|
при
номинальном режиме 
|
|
1
|
4AM100L2У3
|
5,5
|
3000
|
2880
|
|
2
|
4АМ112М4У3
|
5,5
|
1500
|
1445
|
|
3
|
4АМ132S6У3
|
5,5
|
1000
|
965
|
|
4
|
4АМ132М8У3
|
5,5
|
750
|
720
|
4.2 Определение
передаточного числа привода и его ступеней
Определяем частоту вращения
приводного вала рабочей машины
, об/мин, по формуле
|
u=
|
 ,
следовательно,
|
|
|
|
|
где D
- диаметр колеса, мм;
u-скорость моста, м/с.
2. Определяем передаточное число
привода u для всех
приемлемых вариантов типа двигателя при заданной номинальной мощности по формуле:
,
;
;
;
.
3. Определяем передаточные числа ступеней
привода.
Определение и выбор передаточных чисел ступеней
привода производится разбивкой передаточного числа привода для всех вариантов
типа двигателя так, чтобы
,
где и, изп, иоп - соответственно
передаточные числа привода, редуктора и открытой передачи.
Принимаем передаточное число
закрытой передачи 
= 4,0 [2.
раздел 2, таблица 2.3]. Оставляем его постоянным, изменяя передаточное число
открытой передачи.
Определяем передаточное число
открытой передачи 
по формуле
;
;
;
.
Таблица 3
Передаточные числа привода для всех вариантов
типа двигателя
|
Передаточное
число
|
Варианты
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
 33,4916,811,228,37
|
|
|
|
|
|
 8,374,22,812,09
|
|
|
|
|
|
4,004,004,004,00
|
|
|
|
|
4.Определяем максимальное допустимое
отклонение частоты вращения приводного вала рабочей машины 
, об/мин, по
формуле
|
Dnрм=
|
 = =
2,58 об/мин,
|
|
|
|
|
100
|
|
100
|
|
где - допускаемое отклонение скорости
моста, %.
.Определяем допускаемую частоту
вращения приводного вала рабочей машины с учетом отклонения , об/мин, по
формуле
[Dnрм] = nрм ± Dnрм = 85,99 ±
2,58 = 83,41…88,57 об/мин
Принимаем 
= 85 об/мин
6. Определяем фактическое передаточное число
привода иф
|
иф=
|
пном
|
=
|
1445
|
=
17;
|
|
[прм]
|
|
85
|
|
передаточное число цилиндрической зубчатой
передачи
|
иоп=
|
иф
|
=
|
17
|
=
4,25.
|
|
изп
|
|
4
|
|
Из рассмотренных четырех вариантов
предпочтительнее второй: и=16,8; пном=1445 об/мин. Здесь передаточное число
цилиндрической зубчатой передачи можно уменьшить за счет допускаемого
отклонения скорости поворота крана и таким образом получить среднее приемлемое
значение.
Таким образом, выбираем двигатель 4АМ112М4У3
(Рном = 5,5 кВт, пном= 1445 об/мин); передаточные числа: привода и = 17,
редуктора изп = 4, цилиндрической зубчатой передачи иоп=4,25.
4.3 Определение
силовых и кинематических характеристик привода
Таблица 4
Определение силовых и кинематических
характеристик привода
|
Параметр
|
Вал
|
Последовательность
соединения элементов привода по кинематической схеме 
|
|
Мощность
P, кВт
|
Дв
|
Рдв
= 5,4
|
|
Б
|
|
|
Т
|
|
|
РМ
|
|
|
Частота
вращения n, об/мин
|
Дв
|
пном
= 1445,0
|
|
Б
|
п1=
пном=1445,0
|
|
Т
|
|
|
РМ
|
прм
= п2 = 361,6 = 85,08 иоп 4,25
|
Угловая скорость 
, 1/cДвwном = pпном = 
= 151,2
|
30
30
|
|
|
|
Б
|
w1=wном=151,2
|
|
Т
|
w2
= w1
= 151,2 = 37,8 изп 4
|
|
РМ
|
wрм
= w2
= 37,8 = 8,89 иоп 4,25
|
Вращающий момент Т, Нм Дв
Тдв = 
=
= 35,71
Таблица 5
Силовые и кинематические параметры привода
|
Тип
двигателя 4АМ112М4У3
|
Рдв
= 5,4 кВт пном = 1445 об/мин
|
|
Параметр
|
Передача
|
Параметр
|
Вал
|
|
закрытая
(редуктор)
|
открытая
|
|
двигателя
|
редуктора
|
приводной
рабочей машины.
|
|
|
|
|
|
быстроходный
|
тихоходный
|
|
|
Передаточное
число и
|
4
|
4,25
|
Расчетная
мощность Р, кВт
|
5,4
|
5,24
|
5,03
|
4,73
|
|
|
|
Угловая
скорость w, 1/с
|
151,2
|
151,2
|
37,8
|
8,89
|
|
КПД
h
|
0,97
|
0,95
|
Частота
вращения п, об/мин
|
1445
|
1445
|
361,6
|
85,08
|
|
|
|
Вращающий
момент Т, Н·м
|
35,71
|
34,65
|
133,1
|
532,02
|
5. Выбор редуктора
Основными критериями работоспособности
редукторных валов являются прочность и выносливость. Они испытывают сложную
деформацию - совместное действие кручения, изгиба и растяжения (сжатия). Но так
как напряжения в валах от растяжения небольшие в сравнении с напряжениями от
кручения и изгиба, то их обычно не учитывают.
5.1 Выбор
материалов валов редуктора
Выбираем материал быстроходного
вала-шестерни и тихоходного вала: сталь 45 ГОСТ 1050-88. Термообработка - улучшение,
твердость 235…262 НВ, 
, 
, 
[2, таблица
3.2].
5.2 Выбор
допускаемых напряжений на кручение
Проектный расчет валов выполняется
по напряжениям кручения (как при чистом кручении), т. е. при этом не учитывают
напряжения изгиба, концентрации напряжений и переменность напряжений во времени
(циклы напряжений). Следовательно, для компенсации приближенности этого метода
расчета допускаемые напряжения на кручение применяют заниженными и равными: 
для
быстроходного вала; 
для
тихоходного вала [2, раздел 7.2].
Таким образом [s]К1
= 10 Н/мм2; [s]К2 = 20 Н/мм2.
.3
Определение геометрических параметров ступеней валов
Редукторный вал представляет собой ступенчатое
цилиндрическое тело, количество и размеры ступеней которого зависят от
количества и размеров установленных на вал деталей.
Определяем геометрические параметры ступеней
валов [2, раздел 7.3,].
Таблица 6
Размеры ступеней быстроходного вала, мм
|
Ступень
вала
|
Размеры
|
Вал-шестерня
цилиндрическая
|
1-я под полумуфту 
=
=25,88,
принимаем = 28 [2, K 21].
|
Принимаем
t = 2,2; r
=2,0.
|
|
|
принимаем
=
42 [2,
K 21].
|
|
2-я под уплотнение крышки с
отверстием и подшипник 
|
принимаем
=
35.
|
|
,
|
принимаем
=
53.
|
|
3-я под шестерню 
,
|
принимаем
=
40, причем >
 .
|
|
|
|
 определим
графически на эскизной компоновке.
|
|
|
4-я
под подшипник
|
|
==
35
|
=
[2,
K 27,
К 28].
|
принимаем
=20.
Размеры ступеней тихоходного вала, мм
|
Ступень
вала
|
Размеры
|
Вал
колеса
|
1-я под шестерню  = =32,16,
принимаем = 32
|
Принимаем
t = 2,5; r
=2,5; f = 1,2.
|
|
|
принимаем
 =
35.
|
|
2-я под уплотнение крышки с
отверстием и подшипник  =+2t=32+2 2,5=37,
|
принимаем
=
40.
|
|
 ,
|
принимаем
=
50.
|
|
3-я под колесо  ,
|
принимаем
=
48.
|
|
|
|
определим
графически на эскизной компоновке.
|
|
4-я под подшипник == 37
|
принимаем
=
40.
|
=, [2,
K 27,
К 28].
|
принимаем
=20.
|
|
5-я упорная   ,
|
принимаем
=50.
|
|
|
|
|
определим
графически на эскизной компоновке.
|
Таблица 8
Геометрические параметры ступеней валов, мм
|
Ступень
вала и ее параметры.
|
Вал-шестерня:
|
Вал
колеса:
|
|
1-я
(под элемент открытой передачи или полумуфту).
|
d1
|
28
|
32
|
|
l2
|
42
|
35
|
|
2-я
(под уплотнение крышки с отверстием и подшипник).
|
d2
|
35
|
40
|
|
l2
|
53
|
50
|
|
3-я
(под шестерню, колесо).
|
d3
|
40
|
48
|
|
l3
|
|
|
|
4-я
(под подшипник).
|
d4
|
35
|
40
|
|
l4
|
20
|
20
|
|
5-я
(упорная).
|
d5
|
-
|
50
|
|
l5
|
-
|
|
При конструировании валов размеры диаметров и
длин ступеней уточняются.
.4 Предварительный
выбор подшипников
Таблица 9
Предварительный выбор подшипников
|
Вал
|
Тип
подшипника
|
Серия
|
Угол
контакта
|
Схема
установки
|
|
быстроходный
|
роликовые
конические типа 7000
|
легкая
|
a
= 11…16Å
|
враспор
|
|
тихоходный
|
роликовые
конические типа 7000
|
легкая
|
a
= 11…16Å
|
враспор
|
Таблица 10
Основные параметры подшипников [2, K
29]
|
Вал
|
Обозначение
|
Размеры,
мм
|
a,
град
|
Грузоподъемность,
кН
|
Факторы
нагрузки
|
|
|
d
|
D
|
T(В)
|
b
|
c
|
r
|
r1
|
|
Cr
|
C0r
|
e
|
Y
|
Y0
|
|
Б
|
7204
|
20
|
47
|
15,5
|
14
|
12
|
1,5
|
0,5
|
14
|
19,1
|
13,3
|
0,36
|
1,67
|
0,92
|
|
Т
|
7208
|
40
|
80
|
20
|
18
|
16
|
2
|
0,8
|
14
|
42,4
|
32,7
|
0,38
|
1,56
|
0,86
|
6. Подбор муфты
Для соединения выходных концов двигателя и
быстроходного вала редуктора, установленных, как правило, на общей раме,
применены упругие втулочно-пальцевые муфты и муфты со звездочкой. Эти муфты
обладают достаточными упругими свойствами и малым моментом инерции для
уменьшения пусковых нагрузок на соединяемые валы [2, K21,
К23]. Для соединения выходных концов тихоходного вала редуктора и приводного
вала рабочей машины применены цепные муфты и муфты с торообразной оболочкой.
Эти муфты обладают достаточной податливостью, позволяющей компенсировать
значительную несоосность валов. Кроме того, к ним не предъявляются требования
малого момента инерции [2, K25,
К26]. Применяемые муфты обеспечивают надежную работу привода с минимальными
дополнительными нагрузками, компенсируя неточности взаимного расположения валов
вследствие неизбежных осевых Da, радиальных Dr
и угловых Dg смещений.
Однако при расчете опорных реакций в подшипниках
следует учитывать действие со стороны муфты силы FM,
вызванной радиальным смещением валов Dr.
Угловые смещения валов незначительны и нагрузку, вызванную ими на валы и опоры,
можно не учитывать.
Основной характеристикой для выбора
муфты является номинальный вращающий момент T,  ,
установленный стандартом [2, K21…К26]. Муфты выбирают по большему
диаметру концов соединяемых валов и расчетному моменту Tp, который
должен быть в пределах номинального:
= Kp T1(T2)≤ T
где Kp - коэффициент
режима нагрузки [2, табл. 10.26];
T1(T2) -
вращающий момент на соответствующем валу редуктора;
T-
номинальный момент [2, К21, К23, К25].
Tp2=  =266,2 Нм ˂
315 Нм.
Выбираем муфту с торообразной
оболочкой, где Т = 315 Нм. Угловая скорость ω, с-1 не более 210 с-1.
Материал полумуфт - сталь ст3 (ГОСТ 380-88); материал упругой оболочки - резина
с пределом прочности при разрыве не менее 10 Н/мм2.
7.
Расчет открытой клиноременной передачи
Рис. 2. Схема клиноременной передачи
а - межосевое расстояние
d1 - диаметр
ведущего шкива
d2 - диаметр
ведомого шкива
Fm - окружная
сила
Fop - сила
давления на вал
F1 - сила натяжения
ведущей ветви ремня
F2 - сила натяжения
ведомой ветви ремня
. Выбрать сечение ремня.
Тип проектируемой ременной передачи предусмотрен
техническим заданием. Выбор сечения ремня произвести по номограмме [2, рис.
5.2...5.4] в зависимости от мощности, передаваемой ведущим шкивом, Р1, кВт,
равной номинальной мощности двигателя Рном, и его частоты вращения п1, об/мин,
равной номинальной частоте вращения двигателя пном (см. табл. 4).
Сечение ремня выбрать в зависимости от
номинальной мощности двигателя Рном = 5,5кВт и его частоты вращения пном = 1445
об/мин. Выбираем ремень нормального сечения «А».
.
Определяем минимально допустимый диаметр ведущего шкива d1ном, мм, по
табл. 5.4[2] в зависимости от вращающего
момента на валу двигателя Тдв=35,71 Н • м (см. табл. 4), и выбранного сечения
ремня «А»:min=90мм
.
Задаться расчетным диаметром ведущего шкива d1. В целях
повышения
срока службы ремней рекомендуется применять ведущие
шкивы
с диаметром d1, на 1...2
порядка выше d1ном из
стандартного
ряда
[2, табл. К40].min=112 мм.
Определяем
диаметр ведомого шкива ,d2 мм;
где, u-передаточное число ремённой
передачи;
έ-коэффициент скольжения, έ=0, 01;
 =471,
по стандартному ряду выбираем
d2=500мм [2, табл. К40].
. Определяем фактическое
передаточное число uф и проверяем его отклонение ∆u,%, от заданного u,
мм;
∆ %
∆  (отклонений
нет)
. Определяем ориентировочное
межосевое расстояние а, мм;
 ,
где, h-высота сечения клинового
ремня, h=8 [2, табл. К31]
. Определяем расчётную длину ремня l, мм;
По стандартному ряду длина ремня
выбирается 1800 мм [2, табл. К31].
. Уточняем значение межосевого
расстояния по стандартной длине;
 мм
. Определяем угол обхвата ремнём
ведущего шкива α1, град;
. Определяем скорость ремня υ, м/с;
Допустимая скорость для клинового
ремня [υ]=25 м/с;
где d1 и n1 - соответственно диаметр
ведущего шкива, мм (см. п.3), и его частота вращения, об/мин (см. табл. 4);
υ  [υ]
. Определяем частоту пробегов ремня
U, с-1;
где [U]=30 с-1 - допускаемая частота
пробегов.
Соотношение U[U] условно
выражает долговечность ремня и его соблюдение гарантирует срок службы 1000-5000
часов.
 с-1
. Определяем допускаемую мощность,
передаваемую одним клиновым ремнём, [Pn] кВт;
где C-поправочные коэффициенты: Cр =
0,9, Сα = 0, 86, Сl = 1, Cz =
0, 9 [2 табл. 5,2];
[P0] - приведённая мощность,
допускаемая одним клиновым ремнём;
[P0]=1,589 кВт ([2], табл. 5,5 при υ=8,5 м/с и
d1=112)
. Определяем количество клиновых
ремней, z;
. Определяем силу предварительного
натяжения, F0, Н;
 Н
. Определяем окружную силу,
передаваемую комплектом клиновых ремней, Ft, Н;
 Н
. Определяем силы натяжения ведущей
F1 и ведомой F2 ветвей, Н:
 , 
 Н,  Н
. Определяем силу давления ремней на
вал, Fon, Н;
Проверочный расчёт
. Проверяем прочность одного
клинового ремня по максимальным напряжениям в сечении ведущей ветви, σmax, Н/мм2;
 ,
где σ1-напряжение
растяжения, Н/мм2
Выбираем А = 81 [2, табл. К31]
 Н/мм2
σи-напряжение изгиба, Н/мм2
где Еи - модуль продольной
упругости, Еи = 80 мм2 [2]
h-высота
сечения клинового ремня, h=8 мм [2, табл. К31]
 Н/мм2
συ -напряжение
от центробежных сил, Н/мм2;
где Р - плотность ремня, Р = 1300
кг/м3 [2]
 Н/мм
[σ]-допустимое напряжение
растяжения ремня,
[σ] = 10 Н/мм2 [2]
 Н/мм
σmax˂[σ]
Составим табличный ответ:
Таблица 11
Табличный ответ к расчету открытой клиноременной
передачи
|
Параметр
|
Значение
|
Параметр
|
Значение
|
|
Тип
ремня
|
«А»
|
Чистота
пробегов ремня, U
|
0,047
с-1
|
|
Сечение
ремня
|
нормальное
|
Диаметр
ведущего шкива, d1
|
112
мм
|
|
Количество
ремней, z
|
5
|
Диаметр
ведомого шкива, d2
|
471
мм
|
|
Межосевое
расстояние
|
402 мм
|
Максимальное
напряжение, σmax
|
8,
344 Н/мм2
|
|
Длина
ремня, l
|
1800 мм
|
Предварительное
натяжение, Fo
|
142
Н
|
|
Угол
обхвата малого шкива, α1
|
129о
|
Сила
давления ремня на вал, Fon
|
1282
Н
|
.
Расчет цилиндрического редуктора
Определение массы редуктора
 ,
где  -коэффициент заполнения, который
зависит от межосевого расстояния аw, =0,33[2,рис. 12.1]
 -плотность чугуна = , кг/м3-
условный объем редуктора
 ,
где L-длина редуктора, L = 470
мм;ширина редуктора, B = 390 мм;высота редуктора, H = 120 мм [2,рис. 12.1].
Определение критерия технического
уровня редуктора
Критерий технического уровня
определяется по формуле
 ,
где T2 - вращающий момент на
тихоходном валу T2 = 133,1 Нм (табл.4)
 кг/(Нм)
Данный редуктор по качественной
оценке технического уровня оценивается как низкий.
9.
Технико-экономическая характеристика
проекта
На всех стадиях разработки конструкции редуктора
я думал об экономичности принимаемых решений, возможной технологии изготовления
и сборки, условиях эксплуатации и обслуживания, сроке службы и надежности
редуктора:
важным показателем совершенства конструкции
является условие равной долговечности всех элементов;
электродвигатель рекомендуется выбирать
быстроходный, с синхронной частотой вращения не менее 1000 об/мин., т.е.
сравнительно малогабаритный. Это обуславливает, во-первых, невысокую стоимость
такого двигателя серийного выпуска и, во-вторых, снижение трудоемкости его
сборки с редуктором;
в проекте широко использованы стандартные
изделия (подшипники, муфты, крепежные детали, уплотнения, сливные пробки,
пробки-отдушины и т.д.), а так же стандарты на различные элементы проектируемых
деталей (выточки, галтели, литейные уклоны и т.д.);
на всех стадиях проектирования редуктора
соблюдался принцип унификации (типы и размеры подшипников качения, модули
зубчатых колес, крепежные детали, посадочные размеры и материалы);
посадки, допуски, степени точности и классы
чистоты поверхности деталей выбраны с позиции их влияния на эксплуатационные
свойства редуктора и согласования с технологическими возможностями
производства, использованы система отверстия и ряды предпочтительных чисел;
экономические аспекты учтены при выборе
материала, термообработки, формы и способов изготовления деталей;
при проектировании уделено внимание
осуществлению удобной сборки, максимально исключены ручные операции,
неправильное взаимное расположении сопряженных узлов (с помощью штифтов),
разработана удобная компоновка узлов с легко доступными местами крепления;
для снижения коррозионно-механического
изнашивания использованы рекомендации по вопросу смазки и смазочных устройств.
Для безопасной работы редуктора надо соблюдать
следующие условия:
перед сборкой производить внешний осмотр деталей
для выявления дефектов;
не применять слишком больших усилий при сборке
узлов редуктора;
грамотно произвести две регулировки в узлах
редуктора и между ними;
все крепежные детали должны быть затянуты и
зафиксированы стопорными шайбами;
не запускать редуктор в работу без смазки или
без достаточного ее количества;
не допускать превышения скорости вращения и
мощности редуктора;
все вращающиеся части редуктора, выступающие за
его корпус, должны быть ограждены;
иметь приспособления для зачаливания редуктора
при транспортных и монтажных работах;
не производить ремонт и техническое обслуживание
редуктора при его работе;
снимать крышки, закрывающие смотровые окна при
работе редуктора, во избежание разбрызгивания нагретого масла;
проверку уровня масла, замену свежим и слив
отработанного масла производить только при полной остановке привода;
не рекомендуется поджимать сливные пробки во
избежание срыва резьбы.
Список использованных
источников
1. Королев А.В. Основы функционирования
систем сервиса: Методические рекомендации для выполнения курсовой
работы.-Белгород: Издтельство БУКЕП, 2012-103 с
2. Шейнблит, А.Е. Курсовое
проектирование деталей машин: учеб. пособие для ССУЗов / - 2-е изд., перераб. и
доп. - Калининград: Янтарный Сказ, 2002.
3. Староселец В.Г. Основы
функционирования систем сервиса: Тексты лекций /Университет ГА. СПб., 2010.
4. Курмаз Л.В. Детали машин.
Проектирование: учеб. пособие для вузов / Л.В. Курмаз, А.Т. Скойбеда. - 2-е
изд., испр. и доп. - Мн.: УП «Технопринт», 2002.
5. ГОСТ 16162. Редукторы зубчатые.
Общие технические условия
6. Тарасова М.Г. Проектирование и
реконструкция предприятий автосервиса: Методические указания по выполнению
курсового проекта для студентов специальности 230100.02 «Сервис транспортных и
технологических машин и оборудования (Автомобильный транспорт)».-СПб.: Изд-во
СПбГАСЭ,2005.-55с.
7. Чекмарв А.А., Осипов В.К. Справочник
по машиностроительному черчению. - 4-е изд., стер.-М.: Высш. Шк., 2003.-493 с.:
ил.
8. Сарбаев В.И., Селиванов С.С.,
Коноплёв В.Н., Дёмин Ю.Н. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей:
механизация и экологическая безопасность производственных процессов /Ростов
н/Д.: «Феникс» ,2004 г.-448с.
Похожие работы на - Основы функционирования технических устройств в системе промышленного сервиса (на примере мостового крана)
|