Зап. Инженерконструктор является творцом новой техники, и уровнем его творческой работы в большей степени определяются темпы научнотехнического прогресса
 Скачать 357.5 Kb.
|
 ВведениеИнженер-конструктор является творцом новой техники, и уровнем его творческой работы в большей степени определяются темпы научно-технического прогресса. Деятельность конструктора принадлежит к числу наиболее сложных проявлений человеческого разума. Решающая роль успеха при создании новой техники определяется тем, что заложено на чертеже конструктора. С развитием науки и техники проблемные вопросы решаются с учетом все возрастающего числа факторов, базирующихся на данных различных наук. При выполнении проекта используются математические модели, базирующиеся на теоретических и экспериментальных исследованиях, относящихся к объемной и контактной прочности, материаловедению, теплотехнике, гидравлике, теории упругости, строительной механике. Широко используются сведения из курсов сопротивления материалов, теоретической механики, машиностроительного черчения и т. д. Все это способствует развитию самостоятельности и творческого подхода к поставленным проблемам. В настоящее время в Республике Беларусь отсутствует собственное производство редукторов общего использования. Между тем в республике имеется ряд разработок, которые позволили бы организовать такое производство. При выборе типа редуктора для привода рабочего органа необходимо учитывать множество факторов, важнейшими из которых являются: значение и характер изменения нагрузки, требуемая долговечность, надежность, КПД, масса и габаритные размеры, требования к уровню шума, стоимость изделия, эксплуатационные расходы. Из всех видов передач зубчатые передачи имеют наименьшие габариты, массу, стоимость и потери на трение. Коэффициент потерь одной зубчатой пары при тщательном выполнении и надлежащей смазке не превышает обычно 0,01. Зубчатые передачи в сравнении с другими механическими передачами обладают большой надежностью в работе, постоянством передаточного отношения из-за отсутствия проскальзывания, возможностью применения в широком диапазоне скоростей и передаточных отношений. Эти свойства обеспечили большое распространение зубчатых передач; они применяются для мощностей, начиная от ничтожно малых (в приборах) до измеряемых десятками тысяч киловатт. Передаваемые моменты достигают 5 106 Нм. Диаметры колес, например, в передачах на гребной винт судовых установок, доходят до 6 м. К недостаткам зубчатых передач могут быть отнесены требования высокой точности изготовления и шум при работе со значительными скоростями. Одной из целей выполненного проекта является развитие инженерного мышления, в том числе умение использовать предшествующий опыт, моделировать, используя аналоги. Для курсового проекта предпочтительны объекты, которые не только хорошо распространены и имеют большое практическое значение, но и не подвержены в обозримом будущем моральному старению. Существуют различные типы механических передач: цилиндрические и конические, с прямыми зубьями и косозубые, гипоидные, червячные, глобоидные, одно- и многопоточные и т. д. Это рождает вопрос о выборе наиболее рационального варианта передачи. При выборе типа передачи руководствуются показателями, среди которых основными являются КПД, габаритные размеры, масса, плавность работы и вибронагруженность, технологические требования, предпочитаемое количество изделий. При выборе типов передач, вида зацепления, механических характеристик материалов необходимо учитывать, что затраты на материалы составляют значительную часть стоимости изделия: в редукторах общего назначения – 85%, в дорожных машинах – 75%, в автомобилях – 10% и т. д. Поиск путей снижения массы проектируемых объектов является важнейшей предпосылкой дальнейшего прогресса, необходимым условием сбережения природных ресурсов. Большая часть вырабатываемой в настоящее время энергии приходится на механические передачи, поэтому их КПД в известной степени определяет эксплуатационные расходы. Наиболее полно требования снижения массы и габаритных размеров удовлетворяет привод с использованием электродвигателя и редуктора с внешним зацеплением. 1. Кинематическая схема привода Привод является неотъемлемой частью любой машины. Приводное устройство, разработанное в проекте, включает электродвигатель, вращение от которого посредством ременной передачи передаётся на редуктор и далее через муфту на другие устройства. Из существующих типов электродвигателей выбирают преимущественно асинхронные электродвигатели трехфазного тока серии 4А. Муфты используются для соединения концов валов или для соединения валов с расположенными на них деталями. Основное назначение муфт – передача вращающего момента без изменения его модуля и направления. Муфты могут выполнять другие функции: предохранять механизм от перегрузок, компенсировать несносность валов, разъединять или соединять валы во время работы. Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата. Назначение редуктора – передача вращения от вала двигателя к валу рабочей машины, понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Редуктор проектируют либо для привода отдельной машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назначения. 2 Расчетная часть 2.1 Кинематический расчет привода Определяем общий КПД привода по формуле  ,где  - КПД клиноременной передачи; - КПД цилиндрической закрытой зубчатой передачи; - КПД одной пары подшипников качения; - КПД муфты; ,данные коэффициенты взяты из таблицы Б1 [1]. Определяем требуемую мощность электродвигателя по формуле  ,где  - общий КПД привода; - мощность на выходном валу, кН; Определяем частоту вращения приводного вала по формуле  ,где  - угловая скорость, рад/с; .Определяем общее оценочное передаточное отношение привода по формуле  ,где  - диапазон приемлемых передаточных отношений клиноременной передачи; - диапазон приемлемых передаточных отношений цилиндрического одноступенчатого редуктора; ,данные диапазоны передаточных отношений взяты из таблицы Б2 [1]. Определяем диапазон приемлемых частот вращения вала электродвигателя по формуле  ;  .По приложению таблицы Б3 [1] выбираем асинхронный электродвигатель 4А112МВ8У3 (  ).Действительное передаточное отношение привода определяем по формуле  ; .Принимая передаточное отношение цилиндрического редуктора  определим передаточное отношение ременной передачи по формуле ; .Определяем силовые характеристики на валах привода по формулам I вал (вал электродвигателя)  ; ; ; .II вал (быстроходный вал цилиндрического редуктора). Вращение на этот вал передается при помощи ременной передачи:  ; ; ; .III вал (тихоходный вал цилиндрического редуктора). Вращение на этот вал передается при помощи самого редуктора:  ; ; ; .IV вал (приводной вал). Вращение на этот вал передается при помощи муфты, кроме того, вал опирается на пару подшипников качения:  ; ; ; .2.2 Выбор редуктора Цилиндрический редуктор выбираем по двум параметрам: передаточному отношению и крутящему моменту на тихоходном валу. По табл. 20 [2] принимаем редуктор ЦУ-160 ГОСТ25301-82. Для него номинальный крутящий момент на выходном валу 1000 Н∙м, передаточное отношение равно 4. 2.3 Расчет клиноременной передачи Исходные данные для расчета клиноременной передачи являются:  ,  ,  ,  .Расчетный передаваемый крутящий момент определяем по формуле  ,где  - коэффициент, учитывающий динамичность нагружения передачи и режим ее работы. .По табл. Б5 выбираем два ближайших сечения ремня А и В(Б). Для них:  ,  ; ,  .Действительный диаметр ведущего шкива выбираем по табл. Б6 исходя из условия  . Принимаем  . Расчетный диаметр ведомого шкива определяем по формуле  ; ; .Действительный диаметр ведомого шкива выбираем по табл. Б6 исходя из условия  . Принимаем  .Действительное передаточное отношение клиноременной передачи определяем по формуле  ,где  - коэффициент упругого скольжения. ; .Минимальное межосевое расстояние определяем по формуле  ; ; .Расчетную длину ремня определяем по формуле  ; ; .Действительная длина ремня определяется по табл.Б7 исходя из условия  . Принимаем  .Для выбранных сечений и длин ремней выбираем значение коэффициента  , учитывающего длину ремня  .Межцентровое расстояние определяем по формуле  ; ; .Угол обхвата ремнем меньшего шкива определяем по формуле  ; ;  .По табл. Б8 определяем значение коэффициента  , учитывающего влияние угла обхвата. Для выбранных сечений имеем  ,  .Скорость ремня определяем по формуле  ; ; .Число ремней передачи определяем по формуле  ;где  - мощность, передаваемая одним ремнем; - коэффициент, учитывающий число ремней в передаче. ; .Принимаем число ремней  сечением В. Окружное усилие определяем по формуле  ; .Предварительное натяжение ремня определяем по формуле  ;где  - коэффициент тяги; .Сила, нагружающая валы передачи определяется по формуле  ; .2.4 Расчет шпоночного соединения, подбор муфты Расчет шпоночных соединений необходимо произвести на смятие и на срез. По приложению (табл.Б21, [1]) при D = 55 мм определяем ширину шпонки b = 16 мм, глубину шпоночной канавки t = 6 мм и высоту шпонки h = 10 мм. Рабочую длину шпонки определим из условия прочности на смятие, которое имеет вид  ,где  - число шпонок, принимаем  ; - допускаемое напряжение при смятии, принимаем  ; - допускаемое напряжение на срез, принимаем  . .Проверяем условие прочности на срез  .Так как условие прочности выполняется, то полная длина шпонки  Окончательно принимаем к установке шпонку 16×10×70 по ГОСТ 23360-78. Подбор муфты. Для соединения тихоходного вала редуктора и вала привода применяем кулачковую сцепную муфту. Сцепные муфты служат для включения и выключения валов при их движении или остановке. Одна из полумуфт неподвижно закреплена на ведущем валу, а другая перемещается на шпонках или шлицах ведомого вала. 3 Рекомендации по выбору масла и смазки всех узлов привода Для редуктора общего назначения обычно применяют непрерывную смазку жидким маслом. Наиболее простой способ смазки – картерный непроточный (окунанием зубьев зубчатых колес в масло, залитое в корпус) – применяют при окружных скоростях до 12…15 м/с, а при повторно-кратковременных режимах – и несколько больших. При картерной смазке достаточно, чтобы в смазку погружалось большее из двух зубчатых колес пары. Глубину погружения для цилиндрических зубчатых колес рекомендуется выбирать в пределах от 0,75 до 2 высот зубьев, но не менее 10 мм. Объем масляной ванны принимают таким, чтобы обеспечить отвод выделяющегося тепла к стенкам корпуса, а толщину масляного слоя между зубчатыми колесами и днищем рекомендуется назначить достаточно большой, чтобы продукты износа могли оседать на дне и не попадали на рабочие детали. Объем масляной ванны для цилиндрических редукторов принимают таким, чтобы на 1 кВт передаваемой мощности приходилось 0,35-0,7 л. масла. В случаях, когда нельзя обеспечить благоприятные условия смазки нескольких деталей погружением в одну масляную ванну, применяют специальные смазочные устройства, например смазочные зубчатые колеса из пластмассы. Для смазки подшипников тихоходного вала применяем пластичную смазку, а для ее удержания и сохранения от вымывания разбрызгиваемым маслом и снижения износа подшипников установим мазеудерживающие кольца. Применим наиболее распространённую пластичную смазку для подшипников: Жировая 1-13 ГОСТ 1631-61. 4 Краткое описание порядка сборки, работы и обслуживания основных элементов привода Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии с чертежом общего вида редуктора, начиная с узлов валов. На валы закладывают шпонки и напрессовывают элементы передач редуктора. Маслоудерживающие кольца и подшипники следует насаживать, предварительно нагрев в масле до 80-100 градусов по Цельсию, последовательно с элементами передач. Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу. После этого в подшипниковые камеры закладывают смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок, регулируют тепловой зазор. Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышку винтами. Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и маслоуказатель из оргстекла. Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой, закрепляют крышку болтами. Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями. 5 Требования ТБ к проектируемому объекту Для обеспечения защиты от случайных прикосновений к токоведущим частям необходимо принять следующие способы и средства: защитное ограждение; изоляция токоведущих частей; защитное отключение; блокировка; знаки безопасности. Для обеспечения защиты от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции, применяют защитное заземление, зануление, выравнивание потенциала системы защитных проводов, защитное отключение, изоляцию нетоковедущих частей, средства индивидуальной защиты и др. Все металлические части производственного оборудования (станины, корпуса, электродвигатели, каркасы пультов управления и т.д.), если они могут оказаться под напряжением свыше 42 В, должны быть заземлены. Для этого их оснащают легкообозримыми устройствами заземления или соединяют с нулевым проводом. Электрооборудование станков независимо от величины напряжения выполняется проводами, имеющими изоляцию следующих цветов: – силовые цепи постоянного и переменного тока – черный (темнокоричневый); – цепи управления, сигнализации, измерения и местного освещения переменного тока – красный; – цепи управления, сигнализации, измерения и местного освещения постоянного тока – синий (фиолетовый); – цепи заземления двухцветный зелено – желтый (зеленый); – цепи, соединенные с нулевым проводом и не предназначенные для заземления – голубой (серый, белый). Допускается производить монтаж электропроводки одноцветными проводами с обязательной установкой на их концах трубок из поливинилхлорида указанных цветов. Согласно «Правилам устройства электроустановок» основными мерами защиты человека от поражения электрическим током являются: а) обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного прикосновения; б) защитное разделение сети; в) устранение опасности поражения током при появлении напряжения на корпусах, кожухах и других частях электрооборудования; г) применение специальных защитных средств и индивидуальных средств защиты: диэлектрические перчатки и боты, диэлектрические коврики и дорожки, изолирующие подставки и т.д. Заключение В результате выполнения задания по расчету привода дробилки универсальной «Рекорд» была разработана типовая конструкция цилиндрического редуктора общего назначения. Данный редуктор предназначен для длительной работы. Пояснительная записка содержит необходимые расчеты отдельных деталей и узлов редуктора и пояснения к этим расчетам. Графическая часть включает в себя сборочный чертеж привода с основными разрезами. Список использованных источников 1. Шуляк В.А., Киркор М.А. Прикладная механика: Методические указания: УО «Могилевский государственный университет продовольствия» 2009 – 47 с. 2. Анурьев В.И., Справочник конструктора-машиностроителя в 3-х томах – 8-е изд., испр. и доп. - Москва: «Машиностроение», 2001. |