КІНЕМАТИЧНИЙ ТА СИЛОВИЙ

КІНЕМАТИЧНИЙ ТА СИЛОВИЙ

РОЗРАХУНОК ПРИВОДА

 

Методичні вказівки до практичної роботи №1

 

Мета роботи: Закріплення знань і навичок по читанню, складанню кінематичних схем механічних передач. Оволодіння методикою визначення втрат в елементах передач (підшипниках, черв’ячних і зубчастих парах, пасових і ланцюгових ступенях, муфтах та ін.), а також у кінематичних ланцюжках приводів вцілому. Знайомство з основними типами і характеристиками електродвигунів загального призначення, методикою вибору їх по каталогу. Відпрацювання умінь, з урахуванням можливостей і особливостей кожного типу передач, які входять в привод, вибирати, розраховувати і призначати відповідно до нормативних вимог передаточні відношення (передаточні числа) цих передач, визначати кутові швидкості, потужності і обертаючі моменти на валах та інших елементах кінематичної схеми привода.

 

1 ВКАЗІВКИ З САМОПІДГОТОВКИ ДО РОБОТИ

1.1 Завдання для самостійної підготовки

Під час підготовки до практичного заняття проробити матеріали лекції „Механічні передачі“, переглянути та засвоїти основні положення рекомендованої навчальної літератури.

Вивчити та вміти вільно оперувати такими поняттями, як передаточне відношення передачі, передаточне число передачі, загальне передаточне відношення механічного привода.

Знати фізичну суть і вміти визначати такі параметри на валах привода, як потужність, частота обертання (кутова швидкість), обертаючий момент, використовувати відповідні формули для їх розрахунку.

Повторити формулювання коефіцієнта корисної дії механічної передачі (ККД), як показника втрат потужності при роботі даної передачі, вміти знаходити значення загального ККД привода.

Користуючись літературними посібниками і методичними вказівками кафедри, ознайомитись з методикою вибору електродвигуна привода, основними параметрами двигунів загального призначення, зокрема трифазних асинхронних електродвигунів серії 4А з короткозамкненим ротором, їх типорозмірами, принципами маркування.

Крім того, вміти складати кінематичні схеми різноманітних видів механічних приводів, користуючись зображеннями умовних позначень елементів кінематичних схем згідно з ГОСТ 2.770-68.

Ознайомитись з вимогами до текстових документів технічної документації на прикладі оформлення розділів пояснювальної записки технічного проєкту.

1.2 Питання для самопідготовки

1.2.1 Дати поняття передаточне відношення передачі, передаточне число передачі.

1.2.2 Яка методика вибору електродвигуна привода?

1.2.3 З якою метою складається кінематична схема приводу?

1.3 Рекомендована література

1. Деталі машин [Текст] : підручник : затверджено МОН України / А. В. Міняйло [та ін.]. - К. : Агроосвіта, 2013. - 448 с.

2. Павлище В. Т. Основи конструювання та розрахунок деталей машин: Підручник. – Афіша. – С. 560. – ISBN 966-8013-58-1.

3. Проектування привода транспортера в САПР КОМПАС. Курсове проектування з інженерної механіки (деталей машин): навч. посіб. / Укл. О.О. Дереза, С. М. Коломієць. – Мелітополь: ВПЦ «Люкс», 2019. – 197с.

 

2 ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ РОБОТИ

2.1 Програма роботи

– Вибрати електродвигун з урахуванням конкретних умов роботи привода.

– Виконати розподіл загального передаточного числа по ступінях привода.

– Визначити основні параметри на валах привода.

– Зробити висновок.

Скласти звіт та захистити роботу.

2.2 Оснащення робочого місця

2.2.1 Методичні вказівки.

2.2.2 Навчальна та наукова література.

2.3 Теоретичні відомості

Кінематичний та силовий розрахунок привода є першим основоположним розділом розрахунку механічного приводу при вивченні дисципліни «Інженерна механіка (Деталі машин)». Результати розрахунків цього розділу звичайно застосовуються як база вихідних даних для виконання наступних розрахунків.

У якості об’єктів розрахунків традиційно приймаються механічні приводи різноманітних машин та механізмів. Як правило, потік потужності в таких приводах спрямовано від електродвигуна до приводного вала машини, який обертається з невеликою швидкістю і великим обертаючим моментом, тому кінематична схема привода має понижуючі передачі гнучким зв’язком та редуктори різних видів, типів і комплектацій.

Як вихідні дані використовуються задана потужність (Р) та кутова швидкість (w) на веденому валі привода. В цілях обмеження загального передаточного числа привода в завдання на розрахунок включають значення синхронної частоти обертання електродвигуна (nес).

Загальне передаточне число багатоланкового зубчастого механізму з нерухомими осями коліс, коли в зачепленні перебувають n зубчастих коліс, є добуток передаточних чисел окремих його ступіней

2.1.png

де m - число пар зовнішнього зачеплення.

 

Для транспортерів найчастіше застосовують приводи, які складаються з передачі гнучким зв’язком (пасової або ланцюгової) і редуктора, причому пасова передача, яка краще працює при високих швидкостях, застосовується для передачі руху від двигуна до редуктора, а ланцюгова частіше від редуктора до робочого органа (рисунок 1).

2..1.png

Редуктори зубчасті (циліндричні та конічні) або черв’ячні можуть мати одну, дві або ж три ступіні. Найбільш поширені двоступінчасті циліндричні та конічно-циліндричні редуктори, рідше черв’ячно-циліндричні та циліндрично-черв’ячні. Досить рідко у приводах застосовують триступінчасті редуктори (циліндричні та конічно-циліндричні), практично не використовують двохступінчасті черв’ячні та триступінчасті з черв’ячною парою. Цілком прийнятна схема для учбового процесу – привод з двома передачами гнучким зв’язком (пасовою та ланцюговою) і одноступінчастим редуктором. Слід відмітити, що редуктори одного типу можуть мати також певні конструктивні особливості – роздвоєні ступіні, співвісні вали, тощо.

Для зменшення розмірів найбільш габаритних передач гнучким зв’язком рекомендовано обмежити для них значення передаточного відношення, а передаточні числа швидкохідних ступіней редукторів повинні прийматися більшими за передаточні числа тихохідних ступіней. Слід враховувати, що передаточні числа зубчастих та черв’ячних передач повинні відповідати стандартам.

 

Завдання та вихідні дані для розрахунків

1 Вихідні дані

Призначення привода: Привод стрічкового транспортера

Вихідні дані:

- потужність на веденому валі привода      Р = 5,0 кВт;

- кутова швидкість веденого вала привода ω = 4,0 рад/с;

- частота обертання електродвигуна                       nес = 1500хв.-1;

- тип редуктора                                             циліндричний;

- передача гнучким зв’язком:                                   пасова.

2.2.png

2 Загальний коефіцієнт корисної дії привода

Загальний коефіцієнт корисної дії привода визначається згідно орієнтовних значень ККД механічних передач та їх елементів (додаток А)

2...1.png

3 Потужність, яка потрібна на привод транспортера, кВт

2..2.png

4 Вибір електродвигуна

Вибір типу електродвигуна проводиться з урахуванням конкретних умов роботи привода (змінення швидкісного режиму в процесі роботи, вид графіка завантаження, температура, вологість, запиленість, тощо). Для приводів загального призначення рекомендовано вибирати трифазні асинхронні двигуни серії 4А за ГОСТ 19523-81 закритого виду з обдувом (додаток Б), або виконання ІМ1081 (з лапами), виконання ІМ2081 (з лапами та фланцем) та виконання ІМ3081 (з фланцем) у бібліотеці електродвигунів КОМПАС.

По значенню потужності, яка потрібна на привод, вибирається електродвигун і перевіряється його завантаження, при цьому бажано, щоб двигун був завантажений повністю або мав деяке перевантаження (на 10…12%); експлуатація двигуна з низьким навантаженням недоцільна, до того ж при цьому збільшується матеріалоємність та вартість привода.

Завантаження електродвигуна

2..3.png

де РЕД.П  – номінальна потужність електродвигуна, кВт (таблиця Б.1).

Електродвигуни допускають завантаження до 112% [1], якщо умова З < 112% не виконується, вибирають двигун більшої потужності.

5 Загальне передаточне число привода

2..4.png

де n – число обертів на вихідному валі, об/хв.

2..5.png

6 Розподіл загального передаточного числа по ступінях привода

Перед розподілом загального передаточного відношення по ступінях привода потрібно провести аналіз його кінематичного ланцюжка, звернувши увагу на число його ступіней, наявність передач гнучким зв’язком, тип та конструктивні особливості редуктора.

При  розподілі загального передаточного відношення привода по ступінях потрібно додержуватись основного принципу – співрозмірності його елементів.

При проєктуванні зубчастих та черв’ячних передач не рекомендують приймати їх передаточні числа близькими до граничних, тому що збільшення передаточного числа веде до збільшення габаритів передачі і, як правило, погіршення умов змащування, а для черв’ячних передач ще й до зниження ККД. Крім того потрібно враховувати, що для більшості типових компонувань редукторів, на основі досвіду їх проєктування, встановлені рекомендовані та граничні діапазони передаточних чисел (додаток В), прийняття передаточних чисел поза рамками такого діапазону може привести до досить нераціональної конструкції привода.

Загальне передаточне число привода є добутком від перемноження передаточних чисел передач, які входять в його кінематичну схему

2..6.png

При проєктуванні пасових передач у якості швидкохідної ступіні привода слід враховувати, що при високих частотах обертання габарити передачі зменшуються, але зростання відцентрових зусиль і числа пробігів паса знижують тягову спроможність та довговічність передачі.

Розподіл передаточного відношення по ступінях найбільш доцільно проводити у такій послідовності:

а) прийняти попереднє значення передаточного відношення передачі гнучким зв`язком в межах і¢Г.З = 1,5…2,5 (значення і¢Г.З < 1,5 недоцільні, а  і¢Г.З > 2,5 можуть привести до неспіврозмірності елементів привода і збільшення його габаритів). Слід ураховувати, що передаточні числа зубчастих передач повинні відповідати ГОСТ 2185-66, а передаточні відношення передач гнучким зв`язком не повинні мати значень, які виходять за рекомендовані межі (для пасових і = 2…4, для ланцюгових і = 1,5…4).

б) визначити попереднє передаточне число редуктора або, якщо він багатоступінчастий – передаточні числа його ступіней та прийняти стандартні значення цих передаточних чисел

2..7.png

Результат розрахунку слід звірити з передаточними числами, що рекомендуються для редукторів різних типів. Вичислити передаточне число швидкохідної ступіні і прийняти стандартні значення цих передаточних чисел.

в) визначити розрахункове передаточне число швидкохідної ступіні

2..8.png

г) прийнявши стандартне значення передаточного числа швидкохідної ступіні, визначити розрахункове передаточне число тихохідної ступіні

2..9.png

д) прийнявши стандартне значення UT, визначити загальне передаточне число редуктора

2..10.png

е) визначити фактичне передаточне відношення передачі (або передач) гнучким зв’язком

2..11.png

7 Визначення основних параметрів на валах привода

Визначити частоту обертання всіх валів привода, починаючи з вала електродвигуна. Перевірити співпадання значень частоти обертання веденого вала, визначеної на початку розрахунку, з результатами даних обчислень

2..11.1.png

Визначити значення потужності на кожному валі привода, починаючи з веденого вала з урахуванням ККД; значення потужності на ведучому валі привода (валі електродвигуна) повинне співпадати зі значенням потужності, потрібної на привод

2..11.2.png

Визначити обертаючі моменти на валах привода, використовуючи значення потужностей на валах та частот обертання (кутових швидкостей) валів, Н·м

2..11.3.png

Наприкінці розрахунку слід привести кінематичну схему привода із зазначенням на ній значень основних кінематичних та силових параметрів та висновки по розрахунку.

2.2.1.png

Контрольні запитання

1 Поняття про механічний привод, призначення, область застосування.

2 Перерахуйте механічні передачі, які вивчаються у курсі “Інженерна механіка (Деталі машин)”.

3 В яких випадках найчастіше застосовують передачі гнучким зв’язком (пасові, ланцюгові)?

2 З якою метою виконується кінематична схема привода?

3 Роль і призначення передач в механічному приводі.

4 Назвіть основні кінематичні параметри механічного привода.

5 Що характеризує передаточне відношення передачі?

6 Вкажіть різницю між передаточним числом і  передаточним відношенням.

7 Як визначити загальне передаточне число привода?

Як розбити загальне передаточне число привода на ступіні?

2.dod1.png2.dod2.png2.dod3.png