Проектирование приводов с цилиндрическими редукторами

Привод грузоподъемной машины, его структура и принцип действия, основные элементы и их взаимодействие. Расчет рабочего органа машины: диаметра грузового каната, диаметра и длины барабана. Выбор электродвигателя, оптимальной компоновки редуктора.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Введение

Привод грузоподъемной машины сконструирован для передачи крутящего момента на барабан, который обеспечивает поднятие груза со скоростью 34 м/мин.

Привод (рис. 1) состоит из электродвигателя, муфты, соединяющей вал электродвигателя и входной вал редуктора, редуктора, барабана, троса. Подъем груза осуществляется тросом, наматываемым на барабан. Барабан приводится в движение от электродвигателя через муфту и редуктор. Редуктор осуществляет повышение крутящего момента и снижает частоту вращения до требуемой величины.

Редуктор состоит из быстроходной цилиндрической прямозубой передачи и тихоходной цилиндрической косозубой передачи. Смазка редуктора осуществляется разбрызгиванием масла за счет погружения в него колес.

1. Расчет рабочего органа машины

1.1 Расчет диаметра грузового каната

Диаметр грузового каната d_к определяется по формуле:

, где F_к - усилие в канате, H.

мм.

По ГОСТ 6636-69 принимаем d_к = 10,6 мм.

1.2 Определение диаметра и длины барабана

Диаметр грузового барабана лебедки предварительно назначается из условия:

,

,

Полученное значение округляется в большую сторону по ряду нормальных линейных размеров.

Принимаем D_б = 270 мм.

Длина барабана мм.

1.3 Определение крутящего момента и частоты вращения барабана

Частота вращения барабана вычисляется по формуле:

,

где V_к - скорость каната, навиваемого на барабан, м/с.

Крутящий момент барабана вычисляется по формуле:

Н^.м.

2. Выбор электродвигателя

2.1 Определение потребляемой мощности для подъема груза

Потребляемую мощность определим по формуле

, где - КПД привода, определяемый по формуле

? = ?_бар·?_т·?_б·?_м,

где -КПД барабана [2, табл. 1.1];

-КПД тихоходной ступени, [2, табл. 1.1];

-КПД муфты, [2, табл. 1.1].

,

кВт.

2.2 Определение диапазона частот вращения вала электродвигателя

Частота вращения вала электродвигателя определяется по формуле

, где -диапазон передаточных чисел цилиндрического редуктора,

_,

об/мин

Подбираем электродвигатель по табл. 24.8 [2]

AИР 132SM6/960 ТУ (16-525.564-84), где 960 - номинальная частота вращения двигателя, n_э = 960 об/мин.

3. Определение передаточного числа привода и редуктора

Передаточное число привода определяется формулой:

;

Передаточное число редуктора равно передаточному числу привода:

.

4. Разработка исходных данных для ввода в ЭВМ

4.1 Крутящий момент на выходном валу

Крутящий момент на выходном валу определяем по формуле:

Н/м.

4.2 Назначение термообработки и допускаемых контактных напряжений

Так как выбираем цементацию

При, принимаем .

4.3 Назначение относительной ширины колес

Для несимметричного расположения колес относительно опор коэффициенты относительной ширины колес для тихоходной и быстроходной ступеней при твердости ?350 НВ назначаются из интервала [1, табл. 8.4]: _ba = 0,2.. 0,25, _baт = _baт + 0,02;

_baт = 0,32;

_baб = 0,3.

4.4 Номинальная частота вращения электродвигателя

об/мин.

4.5 Эквивалентное время работы редуктора

Эквивалентное время работы L_he назначают с учетом категории режима работы по ГОСТ 21354-87 и находится по формуле:

L_he = _h L_h,

где L_h - заданный срок службы, час;

_h - коэффициент эквивалентности, зависящий от режима нагрузки.

В нашем случае режим нагрузки III, для которого _h = 0,18 [1, табл. 8.9]

L_he =0,18 13000 = 2340 ч.

4.6 Код редуктора

Код редуктора-21

5. Анализ полученных данных и выбор оптимальной компоновки редуктора

привод грузоподъемный барабан редуктор

Выбор оптимального варианта компоновки редуктора выбирается по двум критериям:

· Условие сборки.

Согласно условию сборки колесо быстроходной передачи должно находиться на расстоянии ??10..15 мм от выходного вала

· Условие смазки.

Диаметры колес быстроходной и тихоходной передач должны быть близки по значению для обеспечения эффективного разбрызгивания смазки; кроме того, d_2Б < d_2Т

Для каждого из 5 предложенных вариантов компоновки проверим эти условия. Как видно из рисунка 2, расстояние ? можно рассчитать по формуле:

,

где a_w2 - межосевое расстояние тихоходной передачи;

d_2Б - делительный диаметр быстроходного колеса;

D_вых - диаметр выходного вала, который можно приблизительно оценить по формуле

,

где - 15..30 МПа, принимаем =20 МПа.

;

По стандартному ряду принимаем .

Рисунок 2 - Схема редуктора №20,

где - диаметр шестерни быстроходной ступени,

- диаметр колеса быстроходной ступени,

- диаметр шестерни тихоходной ступени,

- диаметр колеса тихоходной ступени,

- ширина колеса быстроходной ступени,

- ширина колеса тихоходной ступени,

- межосевое расстояние.

- Вариант №1

a_w2 = 190 мм; d_2Б = 146,15 мм;

- Вариант №2.

a_w2=180 мм; d_2Б=167,01 мм;

- Вариант №3.

a_w2 = 170 мм; d_2Б = 187,1 мм;

- Вариант №4.

a_w2 = 160 мм; d_2Б = 207,18 мм;

- Вариант №5.

a_w2 = 160 мм; d_2Б = 226,53 мм;

Из расчетов, условию сборки удовлетворяют только четвертый вариант компоновки редуктора. Исходя из условия смазки разбрызгиванием, оптимальным вариантом будет вариант №4.

6. Определение вращающих моментов и частот вращения валов для оптимального варианта

6.1 Определение вращающих моментов

Моменты на колесах одной передачи связаны между собой через КПД зубчатого зацепления _зац = 0,97; моменты на колесах сопряженных передач связаны через КПД пары подшипников _п = 0,99. Момент на втором колесе тихоходной передачи равен выходному моменту: T_2T = T_вых = 1316 Н·м

Т_1Т = Т_2Т/(U_Тзац),

Т_1Т = 1608,1/(3,820,97) = 429,5 Н·м.

Т_2Б = Т_1Т/п,

Т_2Б = 429,5/0,99 = 433,9 Н·м.

Т_1Б = Т_2Б/(U_Бзац),

Т_1Б = 433,9/(6,310,97) = 70,166 Н·м,

Т_вх = Т_1Б/_п,

Т_вх...