Протокол №9 от 9 марта 2003
Переход 0101-2*0,029+3*0,005=0,073 мин. Переход 0102-7*0,045=0,315 мин. Переход 0103-7*0,2=1,4 мин. Переход 0104-7*0,02=0,14 мин. Итого=1.928 мин.
Переход 0201-0,22(S=45см2)=0,22 мин. (время выбираем по площади платы) Переход 0202-1*0,15=0,15 мин. Переход 0203-6*0,006=0,036 мин. (покрываем лаком из пульвилизатора) Итого=0,406 мин.
Переход-0300-отсутствует
Переход-0401-1*0,061+5*0,397=2,046 мин. Переход-0402-0 мин. (разъем не лудим) Итого=2,046 мин.
Переход 0501-0 мин. Переход 0502-0 мин. Итого=0 мин.
Переход 0601-1*0,13+2*0,014=0,158 мин. Переход 0602-5*0,22+10*0,09=2 мин. Итого=2,158 мин.
Переход 0701-1*0,09*2+5*1,078=5,57 мин. Итого=5,57 мин.
Переход 0801-1*0,22=0,22мин Переход 0802-1*0,15=0,15мин Переход 0803-72(количество паек)*0,045=3,24 мин. Переход 0804-0 мин. (не снимаем, покрывали лаком) Итого=3,61 мин.
Переход 0901-1*0,035*17(количество маркировочных знаков-С1-2знака)=0,595 мин. Итого=0,595 мин.
Операция 1000 1*0,06+5*0,35=1,81 мин. Переход 1001-1,81/2=0,905 мин. Переход 1002-1,81/2=0,905 мин. (по1/2 от общего времени в каждый переход) Итого=1,81мин.
Переход 1101-1*0,07=0,07 мин. Переход 1102-6*0,006*3=1,08 мин. Переход 1103-1*0,15*3=0,45 мин. Переход 1104-6*0,045=0,27 мин. Переход 1105-0,01*1=0,01 мин. Итого=1,88 мин.
Переход 1201- 4мин. (время берем условно-не менее 3-5мин.) Итого=4мин
Переход 1301-6*0,03+0,11+0,15=0,44 мин. Итого=0,44 мин.
Переход 1401-1*0,05=0,05мин Итого=0,05мин. РАСЧЕТЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ Учебное пособие К курсовому и дипломному проектированию Для студентов механических специальностей Утверждено на заседании Кафедры ОКММ Протокол №9 от 9 марта 2003
Краматорск 2003 УДК 621.81 (07) Расчеты механических передач: Учебное пособие к курсовому и дипломному проектированию для студентов механических специальностей / Сост. С.Г.Карнаух. - Краматорск: ДГМА, 2003. – 292 с.
Данное учебное пособие предназначено для помощи студентам заочного отделения при выполнении контрольной работы. Приведена методика кинематического расчета привода и выбора электродвигателя к нему. Содержатся справочные данные по асинхронным короткозамкнутым электродвигателям серии 4А, необходимые данные для кинематического расчета и выбора салазок для электродвигателей. Собраны воедино все справочные данные, необходимые для расчета зубчатых передач в закрытом редукторном исполнении, червячных передач, а также ременных и цепных передач. Все расчеты иллюстрируются примерами. Nbsp; СОДЕРЖАНИЕ
Введение. 6 1 Выбор электродвигателя. Кинематический расчет привода 7 1.1 Общие сведения. 7 1.2 Сравнительная оценка механических передач приводов машин 8 1.3 Общая характеристика двигателей. 11 1.4 Выбор электродвигателя. 26 1.5 Кинематический расчет привода. 28 1.5.1 Определение общего передаточного числа. 28 1.5.2 Разбивка общего передаточного числа по ступеням.. 29 1.5.3 Расчет кинематической погрешности. 34 1.6 Расчеты частот, мощностей и вращающих моментов отдельных элементов привода 35 1.6.1 Расчет частот вращения. 35 1.6.2 Расчет мощностей. 36 1.6.3 Расчет вращающих моментов. 37 1.7 Примеры расчетов. 39 1.8 Выбор салазок для электродвигателя. 64 2 Зубчатые передачи в закрытом исполнении. 65 2.1 Теоретические предпосылки к расчетам.. 65 2.2 Рекомендуемый порядок расчета передач в закрытом исполнении 82 2.2.1 Передачи цилиндрическими зубчатыми колесами. 82 2.2.1.1 Исходные данные. 82 2.2.1.2 Проектировочный расчет. 83 2.2.1.3 Проверочный расчет. 102 2.2.2 Конические зубчатые передачи. 113 2.2.2.1 Исходные данные. 113 2.2.2.2 Проектировочный расчет. 113 2.2.2.3 Проверочный расчет. 118 2.3 Примеры расчетов. 121 2.3.1 Расчет шевронной передачи 1-2. 121 2.3.2 Расчет косозубой цилиндрической передачи 3-4. 130 2.3.3 Расчет конической передачи 1-2. 141 2.3.4 Расчет цилиндрических прямозубых передач 3-4 и 5-6 151 2.3.4.1 Расчет пары 3-4. 151 2.3.4.2 Расчет пары 5-6. 161 2.3.5 Расчет прямозубой цилиндрической передачи 1-2 цилиндро-червячного редуктора 164 3 Расчет червячных цилиндрических передач в редукторном исполнении 173 3 1 Исходные предпосылки к расчёту. 173 3.2 Материалы и допускаемые напряжения. 176 3.3 Расчет на контактную выносливость. 181 3.3.1 Расчет проектировочный (предварительный) 181 3.3.2 Расчет проверочный. 182 3.3.2.1 Проверка контактной выносливости зубьев колеса 182 3.3.2.2 Проверка изгибной выносливости зубьев колеса. 183 3.3.2.3 Проверка статической изгибной прочности зубьев колеса 185 3.3.2.4 Проверка передачи на теплостойкость. 186 3.4 Рекомендуемый порядок расчета передачи. 189 3.4.1 Расчет передачи проектировочный. 189 3.4.2 Расчет передачи проверочный. 198 3.5 Пример расчёта. 200 4 Цепные передачи. 207 4.1 Общие сведения. 207 4.2 Конструкция приводных роликовых цепей. 208 4.3 Звездочки приводных роликовых цепей. 210 4.4 Геометрические параметры цепной передачи. 211 4.4.1 Числа зубьев звездочек. 211 4.4.2 Шаг цепи. 212 4.4.3 Межосевое расстояние передачи. 215 4.4.4 Число звеньев цепи. 216 4.4.5 Уточнение межосевого расстояния передачи. 216 4.5 Расчет передачи приводной роликовой цепью.. 217 4.5.1 Основные критерии работоспособности. 217 4.5.2 Расчет износостойкости шарниров цепи. 217 4.5.3 Расчет усталостной прочности деталей цепи. 219 4.5.4 Проверка статической прочности цепи. 220 4.6 Последовательность расчета передачи приводной роликовой цепью 222 4.6.1 Исходные данные. 222 4.6.2 Предварительный расчет передачи. 223 4.6.3 Проверочные расчеты передачи. 227 4.7 Пример расчета. 231 5 Ременные передачи. 241 5.1 Плоскоременная передача. 243 5.1.1 Краткие сведения о передаче и ее элементах. 243 5.1.2 Рекомендуемый порядок расчета передачи. 247 5.2 Передача клиновыми и поликлиновыми ремнями. 261 5.2.1 Краткие сведения о передаче и ее элементах. 261 5.2.2 Рекомендуемый порядок расчета передачи клиновыми ремнями 263 5.2.3 Рекомендуемый порядок расчета передач поликлиновыми ремнями 274 5.3 Примеры расчетов. 281 Список рекомендованной литературы.. 294
В настоящем учебном пособии приведены основные сведения, необходимые для обоснованного выбора электродвигателя серии 4А при заданной кинематической схеме привода и нагрузке на выходном валу привода. Приведена методика кинематического расчета привода, включающего открытые передачи гибкой связью (ременные и цепные) и закрытые зубчатые и червячные передачи (редукторы и коробки скоростей). Справочный материал позволяет осуществлять выбор электродвигателя и салазок для его крепления, а также выполнять практические расчеты. Примеры расчетов иллюстрируют правильность использования предложенной методики. Собраны воедино справочные данные, необходимые для расчета зубчатых передач в закрытом редукторном исполнении. Расчет на прочность прямозубых и косозубых передач цилиндрическими зубчатыми колесами стандартизован ГОСТ 21354-87. В учебном курсовом проектировании студенты сталкиваются с расчетами закрытых передач небольшой мощности, без особых ограничений габаритов и выбора чисел зубьев, поэтому расчеты этих передач излагаются с незначительными упрощениями, по сравнению со стандартными, и рассматриваются, в основном, передачи, зубчатые колеса которых нарезаются без смещения режущего инструмента. Извлечения из стандартов включают данные, реально необходимые для расчетов. Графики для выбора численных значений некоторых коэффициентов заменены таблицами. 1 Выбор электродвигателя. Кинематический расчет привода 1.1 Общие сведения
Для приведения в движение исполнительных механизмов большинства машин используются приводы, состоящие из двигателей, систем механических передач и муфт, соединяющих отдельные валы. Таким образом, под приводом следует понимать устройство для приведения в действие рабочего органа машины. Наибольшее распространение, благодаря простоте конструкции, достаточной надежности, относительной дешевизне и высокому КПД, получили механические приводы. Приводы большей части машин допускают использование стандартных двигателей, муфт и механических передач. Механические приводы общего назначения классифицируют по числу и типу двигателя, а также по типу использующихся передач. По числу двигателей приводы делятся на групповые, oдно- и многодвигателевые. Групповой привод служит для приведения в движение нескольких отдельных рабочих органов машины. Привод этого типа используется в некоторых металлообрабатывающих станках, в различных строительных и погрузочно-разгрузочных машинах. Групповой привод имеет большие габаритные размеры, сложную конструкцию и низкий КПД. Однодвигателевый привод распространен наиболее широко, особенно в машинах с одним рабочим органом, приводимым в движение от одного двигателя (в большинстве случаев электродвигателя). Многодвигателевый привод используется в сложных машинах, имеющих несколько рабочих органов или один рабочий орган, потребляющий большое количество энергии (например, конвейер большой длины). Такие приводы используются в подъемно-транспортных машинах, сложных металлообрабатывающих станках и т.п. По типу двигателей различаются приводы: с электродвигателями, с двигателями внутреннего сгорания, с паровыми и газовыми двигателями, гидро- и пневмодвигателями. В состав механических приводов могут входить такие типы передач: зубчатые (цилиндрические и конические), червячные, передачи с промежуточной гибкой связью (ременные, цепные), передачи «винт-гайка». Передачи в приводе могут быть как однотипными, так и комбинированными.
1.2 Сравнительная оценка механических передач приводов машин
Одной из важнейших инженерных задач при проектировании машин является выбор привода. В некоторых приводах можно вообще обойтись без механических передач (вал электродвигателя напрямую посредством муфты соединяется с валом исполнительного механизма). В других приводах используются две механических передачи и более, одного или разных типов. Кинематическим параметром, который определяет потребность использования механической передачи в приводе, является ее передаточное число. Общее передаточное число привода определяется отношением частоты (угловой скорости) вала двигателя к частоте (угловой скорости) приводного вала исполнительного механизма или рабочего органа машины:
Поскольку частота вращения вала большинства электродвигателей высокая и постоянная или изменяется в незначительных пределах, а частота вращения приводного вала исполнительного механизма обычно достаточно низкая, то передаточное число привода Возможность использования в приводе машины той или иной механический передачи определяется рядом факторов: особенностями отдельных передач, общим передаточным числом привода, передаваемой мощностью и частотой вращения валов, расстоянием между валами и их взаимным расположением, наличием необходимых условий технического обслуживания, ресурсом привода и др. Для возможности общей ориентации при проектировании приводов в табл. 1 приведены основные сравнительные характеристики основных типов механических передач, которые чаще всего используются в серийных приводах энергетических, технологических и транспортных машин. Показатели относительных габаритных размеров, массы и стоимости передач приведены в сравнении с зубчатой цилиндрической передачей. Таблица 1 - Сравнительные характеристики основных типов механических передач
Наиболее рациональным является использование механических передач в виде отдельных механизмов - зубчатых и червячных редукторов, коробок скоростей, вариаторов. Редукторы обладают высокой нагрузочной способностью, малыми габаритными размерами, могут обеспечивать достаточно высокие передаточные числа, просты в эксплуатации. Коробки скоростей применяются в случае необходимости ступенчатого регулирования частоты вращения приводного вала исполнительного механизма или изменения направления его вращения при постоянном направлении вращения вала электродвигателя. Вариаторы обеспечивают возможность плавного бесступенчатого регулирования передаточного числа привода и его реверса. Они позволяют выбирать наиболее выгодные режимы работы машины. Однако вариаторы имеют сложную конструкцию и низкую нагрузочную способность. Использование в приводах отдельных открытых передач (цепных, ременных) чаще обусловлено компоновкой машины, а также некоторыми их особенностями и преимуществами в сравнении с другими передачами.
1.3 Общая характеристика двигателей
Для приводов могут использоваться двигатели следующих типов: электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания, гидро- и пневмодвигатели. Тип двигателя выбирается с учетом факторов: назначение машины, для которой проектируется привод, наличие того или иного источника энергии; потребляемая мощность; ограничения по массе, габаритам и условиям работы; режим работы привода и соответствие его механических характеристик условиям работы. Гидро- и пневмодвигатели используются преимущественно в многодвигателевых приводах машин. Энергоносителем таких двигателей служит сжатая жидкость или воздух. Для использования гидро- и пневмодвигателей в приводах отдельных агрегатов машины необходимо иметь соответствующие централизованные системы подачи энергоносителя. Двигатели внутреннего сгорания наибольшее применение находят в транспорте и приводах энергетических машин - электрогенераторов и компрессоров. Они незаменимы для приводов машин, работающих в отдаленных районах, где отсутствуют линии электропередач. Главный недостаток двигателей внутреннего сгорания – загрязнение окружающей среды продуктами отработанных выхлопных газов. Электродвигатели наиболее широко используются в приводах энергетических, технологических и транспортных машин. Они стандартизованы и выпускаются промышленностью разных типоразмеров в диапазоне мощностей от 10 Вт до 400 кВт и более. Электродвигатели могут применяться в различных климатических условиях, на открытом воздухе, в запыленных помещениях, во влажных и химически активных средах. Электродвигатели делятся на двигатели постоянного и переменного тока. Двигатели постоянного тока обеспечивают плавное регулирование скоростей в широких пределах, имеют соответствующие механические характеристики, дают возможность добиться достаточной точности движения. Эти двигатели используются в приводах электрических транспортных средств, некоторых подъемных кранов и технологических машин. Двигатели переменного тока бывают однофазные асинхронные (имеют небольшую мощность и используются преимущественно в приводах бытовых машин и устройств), трехфазные синхронные (их частота вращения не зависит от нагрузки, применяют в приводах большой мощности) и трехфазные асинхронные. Последние имеют наибольшее распространение в разных отраслях хозяйства. Их преимущества по сравнению с другими типами двигателей: простота конструкции, меньшая стоимость, более высокая эксплуатационная надежность. К основным типам современных электродвигателей относятся трехфазные асинхронные электродвигатели серий 4A, 4АС, 4АР, МTKF, MTF, МТН. Трехфазные асинхронные двигатели единой серии 4А с короткозамкнутым ротором выпускаются мощностью 0,06…400 кВт и высотой оси вращения ротора 50 … 355 мм. Такие двигатели используются в приводах машин, к которым не предъявляются особые требования в отношении пусковых характеристик. У асинхронных двигателей различают:
Синхронная угловая скорость
У нагруженного двигателя частота вращения ротора всегда меньше синхронной:
где s - скольжение: При Трехфазные асинхронные электродвигатели изготовляют с числом пар полюсов p от 1 до 6. При частоте тока
Ряд синхронных частот вращения: Тихоходные электродвигатели имеют значительные габариты и дороже быстроходных. Поэтому применять электродвигатели с частотой вращения 750 мин-1 и менее следует только в технически обоснованных случаях. Технические данные электродвигателей серии 4А указаны в ГОСТ 19523-81; их маркировка означает: 4АН - электродвигатели с короткозамкнутым ротором, защищенные от попадания частиц и капель и имеющие предохранение от прикосновения к вращающимся частям, находящимся под током; 4А - электродвигатели с короткозамкнутым ротором, закрытые, обдуваемые (табл. 2), их применяют для привода машин, к которым не предъявляются особые требования. Таблица 2 — Двигатели трехфазные асинхронные короткозамкнутые серии 4А, закрытые, обдуваемые, с высотой оси вращения 50…250 мм (по ГОСТ 19523-81)
Продолжение таблицы 2
Продолжение таблицы 2
Продолжение таблицы 2
Примечания: 1 Первые два знака 4А в обозначении означают номер серии и асинхронный тип двигателя. Последние два знака УЗ означают, что двигатели предназначены для районов с умеренным климатом и работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией (3-я категория размещения). 2 Буква А после первых двух знаков означает, что станина и щиты из алюминия; отсутствие буквы – станина и щиты чугунные или стальные. Далее располагается двух- или трехзначное число, обозначающее высоту от оси вращения в миллиметрах. После высоты оси вращения идут буквы L,M и S, характеризующие установочные размеры по длине станины, или буквы А и В, определяющие длину сердечника статора. Цифры 2,4,6,8 означают число полюсов. Электродвигатели 4АР с повышенным пусковым моментом по ГОСТ 20818-75 применяют для привода машин, имеющих значительную пусковую нагрузку (например, в приводах конвейеров, глиномялок, компрессоров, плунжерных насосов и других машин с повышенным трением или значительными инерционными нагрузками). Расшифровка полного обозначения типоразмеров двигателей серии 4А приведена в табл. 2. В табл. 3…, 4, 5 даны основные размеры и масса электродвигателей (рис. 1).
1.4 Выбор электродвигателя
При выборе электродвигателя кроме синхронной частоты вращения и потребной мощности необходимо определиться с его исполнением, выбор которого зависит от типа и конструкции редуктора или коробки скоростей и условий компоновки привода. Исходными данными на этом этапе проектирования привода служат: принципиальная схема привода (с указанием типов всех передач, входящих в его состав); вращающий момент на выходном валу редуктора (коробки скоростей)
где
где Таблица 6 – Коэффициенты полезного действия различных механических передач
|
.
. Если 
, а изменение направления вращения приводного вала исполнительного механизма можно осуществить за счет реверса двигателя, то приводной вал рабочего органа можно соединять с валом электродвигателя непосредственно с помощью муфты. Во всех остальных случаях составной частью привода являются механические передачи.
- синхронную частоту вращения ротора (при отсутствии нагрузки) и 
- фактическую частоту вращения ротора (или номинальную). Синхронная частота вращения, т.е. частота вращения магнитного поля, зависит от частоты тока 
и числа пар полюсов 
:
.
.
,
.
, при 
.
синхронная частота вращения зависит от 
.
3000;1500;1000;750;600;500 мин-1.
; частота вращения выходного вала 
; синхронная частота электродвигателя 
. Расчет потребной мощности привода 
, выполняется по заданной нагрузке на выходном валу и частоте вращения выходного вала с учетом потерь мощности в приводе от вала электродвигателя до выходного вала редуктора:
, (1)
- общий КПД привода, учитывающий потери мощности на отдельных звеньях кинематической цепи привода,
, (2)
– КПД звеньев кинематической цепи привода, ориентировочные значения которых приведены в табл.6.
