,
Принимаем передаточное число расчетного редуктора в пределах 7,1…50 (= 22 ) , ременной передачи в пределах от 3…8 (=4),
, (2.4)
,
Передаточное число «реального» редуктора:
, (2.5)
,
Передаточное число тихоходного вала:
, (2.6)
= 0,88*4,58=4,05.
Передаточное число быстроходного вала:
, (2.7)
,
3 Расчет редуктора
3.1 Основные характеристики механизмов привода
3.1.1 Расчет частоты вращения валов частота вращения ротора
двигателя:
, (об/мин) (3.1)
- частота вращения входного вала редуктора:
, (3.2)
, (об/мин)
- частота вращения быстроходного вала:
, (3.3)
, (об/мин)
- частота вращения тихоходного вала:
, (3.4)
,(об/мин)
3.1.2 Определяем мощность на каждом валу мощность на валу
двигателя:
, (3.5)
, (кВт)
- мощность на входном валу редуктора:
, (3.6)
, (кВт)
- мощность на быстроходном валу редуктора:
, (3.7)
, (кВт)
- мощность на тихоходном валу редуктора:
, (3.8)
, (кВт)
3.1.3 Определяем крутящий момент на валах системы момент на валу
двигателя
, (3.9)
, (Н*м)
- момент на входном валу редуктора:
, (3.10)
, (Н*м)
- момент на быстроходном валу редуктора:
, (3.11)
, (Н*м)
- момент на тихоходном валу редуктора:
, (3.12)
, (Н*м)
3.2 Подбор редуктора
По рассчитанным данным подбираем редуктор марки 1Ц2У-250-22-11У1.
Редуктор зубчатый цилиндрический двухступенчатый узкий горизонтальный общемашиностроительного назначения предназначен для увеличения крутящих моментов и уменьшения частоты вращения. Условия применения редукторов - нагрузка постоянная и переменная, одного направления и реверсивная, работа постоянная или с периодическими остановками, вращение валов в любую сторону, частота вращения входного вала не более 1800 об/мин; внешняя среда - атмосфера типов I, II, при запыленности воздуха не более 10 мг/куб.м. Для двухконцевого исполнения валов номинальная радиальная нагрузка на каждый из валов должна быть уменьшена на 50%. Климатические исполнения У1, У2, У3, Т1, Т2, Т3, УХЛ4, О4 по ГОСТ 15150. Конусность быстроходного и тихоходного валов 1:10. При комплектации конусными валами в состав поставки входят шайбы и гайки для крепления полумуфт.
Редуктор имеет следующие характеристики:
- Межосевое расстояние - 410 мм.
- Непрерывный режим работы (Н) ПВ=100% - Номинальный крутящий момент на выходном валу при работе в повторно-кратковрем. режимах- 5000 Н*м.
- КПД 97%.
- Масса - 310 кг.
- Параметры быстроходного конического вала (1:10) (DxL) 40х82.
- Параметры тихоходного конического вала (1:10) (DxL) 90х130.
- Параметры зубчатой полумуфты m=4/z=56.
4 Расчет ременной передачи
4.1 Расчет ременной передачи
В настоящее время в машиностроение получили наибольшее распространение передачи клиновыми (нормального и узкого сечения) и поликлиновыми ремнями. Скорость клиновых ремней не должна превышать 25-30 м/с, а поликлиновых ремней 40 м/с. При одинаковых габаритных размерах передачи узкими клиновыми ремнями в 1,5 – 2 раза выше по тяговой способности, чем передача клиновыми ремнями нормального сечения.
Согласно ГОСТ 1284.3-80 расчет клиновых ремней сводится к подбору типа и числа ремней. Основным расчетам ремней считается расчет по тяговой способности.
Расчет ременной передачи ведем по алгоритму приведенному на рисунке 3
Рисунок 3 Схема алгоритма расчета клиноременных передач
Расчеты производим на ЭВМ.
Полученные данные:
- Выбираем нормальный тип ремня. (Б)
- Мощность на ведущем валу N = 5.19.
- Частота вращения ведущего вала n = 820 об/мин.
- Передаточное число ременной передачи U = 4.
- Диаметр малого шкива d1 = 125 мм.
- Высота сечения ремня h = 10.5 мм.
- Диаметр большого шкива d2 = 500 мм.
- Длина ремня L = 2650 мм.
- Межосевое расстояние А = 1016 мм.
- Скорость ремня V= 5.23 м/с.
- Угол обхвата малого шкива а = 158 град.
- Число ремней клиновых Z = 5.
- Усилие действующее на валы Q = 1991Н.
5 Конструирования вала тяговых звездочек
5.1 Расчет тихоходного вала
Разработка конструкций валов приводов содержит в себе все основные стадии проектирования, техническое предложение, эскизный проект. Алгоритм расчета валов приведен на рисунке 4.
Рисунок 4 Схема алгоритма расчета вала
Исходные данные для расчета: Т – сила действующая на вал; Fr, Ft,Fx - крутящие моменты. Так как на расчетном валу нет элементов вызывающих осевую силу Fx= 0, Ft = 20806, Fr = -20806, Т = 4383.
5.2 Определения опорных реакций
5.2.1 Расчет реакции опор
Реакции опор вала изображены на рисунке 5.
Рисунок 5 Эпюры вала тяговых звездочек
Реакция левой опоры.
от оси :
, (5.1)
где l1,l2,l3,l4 – расстояние между элементами конструкции вала, l1 = 100, l2 = 630 , l3=100, l4=110, = = 20806 H.
, (Н)
от оси :
, (5.2)
где = -20806 Н.
, (Н)
Реакция правой опоры.
от оси :
, (5.3)
, (Н)
от оси :
, (5.4)
, (Н)
5.2.2 Определяем изгибающие моменты для рассчитываемого вала
Горизонтальной плоскости Ми, от оси : для муфты Ми(м) = 0, левая опора Ми(л)= 0, для левой звездочки Ми(лз) = - 2039 Н*м , для правой звездочки Ми(пз) = -2081 Н*м, для правой опоры Ми(п) = -42 Н*м . Эпюры данных сил изображены на рисунке 5.
Вертикальной плоскости Ми, от оси : для муфты Ми(м) = 0, левая опора Ми(л)= 0, для левой звездочки Ми(лз) = 0, для правой звездочки Ми(пз) = 0,
для правой опоры Ми(п) = 0 . Эпюры данных сил изображены на рисунке 5.
Ми приведенная: для муфты Ми(м) = 4383 Н*м , левая опора Ми(л)= 4383 Н*м, для левой звездочки Ми(лз) = 4383 Н*м, для правой звездочки Ми(пз) = 3022 Н*м, для правой опоры Ми(п) = 42 Н*м. Эпюры данных сил изображены на рисунке 5.
Полный изгибающий момент равен: для муфты Т(м) = 4383 Н*м , левая опора Т(л)= 4383 Н*м, для левой звездочки Т(лз) = 4383 Н*м, для правой звездочки Т(пз) = 2192 Н*м, для правой опоры Т(п) = 0 Н*м. Эпюры данных сил изображены на рисунке 5.
Выбираем материал для вала по приведенным нагрузкам: Сталь 45 ГОСТ 1050-88.
5.3 Определяем диаметр вала
По приведенной нагрузки определяем наиболее нагруженный участок вала, Мприв = 4834 Н*м.
Диаметр вала равен:
, (5.5)
где - допускаемое напряжения на изгиб.
, (5.6)
где - предельная выносливость материала при изгибе,
=250; = 2 – ориентировочное значения коэффициента концентрации; = 2 - ориентировочное значения коэффициента запаса прочности.
,
, (мм).
Минимальное значения диаметра вала в месте крепления звездочек должно быть не менее 90 мм. Принимаем 100 мм.
Минимальная величина диаметра вала в месте крепленя муфты должно быть не мене 78 мм, принимаем 85 мм.
Минимальная величина диаметра вала в месте крепленя подшипников должно быть не мене 78 мм и должна быть кратное 5, принимаем 90 мм.
Общий диаметр вала принимаем 110 мм.
Размеры вала приведены на рисунке 6.
Рисунок 6 Расчетная величина вала
5.4 Расчет коэффициент запаса прочности
Коэффициент запаса усталостной прочности по нормальным напряжениям определяется для опасного сечения.
, (5.7)
где- эффективный коэффициент концентрации напряжений при изгиб, =1,27 ; - коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности при параметре шероховатости Rz <20мкм, = 0,9; - маштабый фактор для нормальных напряжений, = 0,7; - амплитуда нормального напряжения, = 0,02; - момент сопротивления изгибу, W = 100000; - коэффициент чувствительности к асимметрии, = 0; - среднее напряжение, 0.
Коэффициент запаса усталостной прочности определяется по касательным напряжениям:
, (5.8)
где - предел выносливости материала при кручении, =150; - эффективный коэффициент концентрации напряжений, = 1,05; - коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности при параметре шероховатости Rz <20мкм, = 0,9; - маштабый фактор для нормальных напряжений, = 0,59; - коэффициент чувствительности к асимметрии, = 0; - амплитуда циклов и среднее касательное нарпяжений, =0,01; Т – крутящий момент, Т = 4383 Н*м; - полярный момент сопротивления, Wp=200000.
