Курсовая работа: Проектирование мотор-редуктора
Курсовая работа: Проектирование мотор-редуктора
Федеральное агентство
по образованию Российской Федерации
Филиал
СЕВМАШВТУЗ государственного образовательного учреждения высшего профессионального
образования
Санкт-Петербургский
государственный морской технический университет в г. Северодвинске
Факультет кораблестроения
и океанотехники
Кафедра судостроительного
производства
Курсовой
проект
по дисциплине
Детали машин
Тема: Проектирование мотор-редуктора
г.Северодвинск
2011 год
Введение
Мотор-редуктор представляет
собой электродвигатель и редуктор, соединенные в единый агрегат (в некоторых странах
его называют редукторным электродвигателем). Мотор-редуктор более компактен по сравнению
с приводом на базе редуктора, его монтаж значительно проще, кроме того, уменьшается
материалоемкость фундаментной рамы, а для механизма с насадным исполнением (с полым
валом) не требуется никаких рамных конструкций. Большое количество конструкционных
решений и типоразмеров дает возможность оснащения предприятий прецизионными редукторами
приводов различных назначений, размеров и мощностей. Мотор редуктор, как универсальный
элементы электропривода, находят свое применение практически во всех областях промышленности.
Наибольшее распространение
в промышленности получили планетарные и цилиндрические мотор-редукторы, выполненные
по соосной схеме взаимного расположения электродвигателя и выходного вала, а также
червячные мотор-редукторы с расположением электродвигателя под 90 град. к выходному
валу. К мотор-редукторам общемашиностроительного применения относят: цилиндрические
мотор-редукторы, планетарные мотор-редукторы, спироидные мотор-редукторы, червячные
и цилиндрическо-червячные мотор-редукторы, волновые мотор-редукторы, мотор-редукторы
специального назначения. Область применения: cредства автoматизации и системы управления,
устройства регулирования, автoматические и автоматизированные системы управления,
следящие мини-приводы, cредства обработки и представления информации,
специальные инструменты, медицинская техника.
Такие механизмы пригодны для
использования в умеренных климатических условиях, при установке в помещении или
на открытом воздухе под навесом. В стандартном исполнении они грунтуются краской
методом окунания, а затем покрываются сине-серой алкидной эмалью воздушной сушки.
Имеются также и специальные покрытия.
Для экстремальных условий
и установки на открытом воздухе имеется окраска для всемирного использования.
Верхняя предельная температура
105 K (при температуре охлаждающей среды +40°C), Максимальная допустимая непрерывная
температура 155°C.
Червячный редуктор - это особой
вид редуктора по типу передачи (наряду с зубчатыми и гидравлическими) с червячным
профилем резьбы.
Червячный редуктор применяется
при передаче движения между скрещивающимися (обычно под прямым углом) осями. Одним
из существенных преимуществ червячных редукторов является возможность получить большое
передаточное число в одной ступени (до 80 в редукторах общего назначения и до нескольких
сотен в специальных редукторах).
Данные редукторы обладают
высокой плавностью хода и бесшумностью в работе и самоторможением при определенных
передаточных числах, что позволяет исключать из привода тормозные устройства.
Есть различные варианты данных
механизмов, например, одноступенчатые универсальные, двухступенчатые, трех, одноступенчатые
с расположением червяка над колесом и глобоидные, а также с различными параметрами:
Ч-100, Ч-160, 2Ч-40, 2Ч-50, 2Ч-63, 2Ч-80, РЧУ-125 и т.д.
Червячной передачей называется
механизм, служащий для преобразования вращательного движения между валами со скрещивающимися
осями. Обычно червячная передача состоит из червяка и сопряженного с ним червячного
колеса. Угол скрещивания осей обычно равен 90°; неортогональные передачи встречаются
редко. Червячные передачи относятся к передачам с зацеплением, в которых движение
осуществляется по принципу винтовой пары. Поэтому червячные передачи относят к категории
зубчато-винтовых.
Обычно
ведущее звено червячной передачи — червяк, но существуют механизмы, в которых ведущим
звеном является червячное колесо.
Достоинства
червячных передач: компактность конструкции и возможность получения больших передаточных
чисел в одноступенчатой передаче (до U = 300
и более); высокая кинематическая точность и повышенная плавность работы; малая интенсивность
шума и виброактивности; возможность обеспечения самоторможения.
Недостатки
червячных передач: значительное геометрическое скольжение в зацеплении и связанные
с этим трение, повышенный износ, склонность к заеданию, нагрев передачи и сравнительно
низкий КПД (от η = 0,5 до 0,95); необходимость применения для ответственных
передач дорогостоящих и дефицитных антифрикционных цветных металлов. Указанные недостатки
ограничивают мощность червячных передач (обычно до 60 кВт).
Червячные
передачи находят широкое применение, например, в металлорежущих станках, подъемно-транспортном
оборудовании, транспортных машинах, а также в приборостроении.
Целью
данного курсового проекта является проектирование мотор-редуктора на основании комплексного
технического задания. Привод включает в себя электродвигатель, соединенный при помощи
жесткой муфты с червячным одноступенчатым редуктором.
Червячный
одноступенчатый редуктор предназначен для передачи мощности между валами электродвигателя
и исполнительного механизма.
1 Задание на проектирование
Разработать конструкцию и
выпустить конструкторскую документацию на мотор-редуктор. Исходные данные для проектирования
– в табл. 1.1 и 1.2.
Мотор-редуктор состоит из
электродвигателя и редуктора, выполненные в одном блоке. Частота вращения выходного
вала – постоянная. Соединение валов электродвигателя и входного вала редуктора –
жесткая муфта. Редуктор закрытого типа, корпус должен иметь лапы для крепления к
раме. Компоновочная схема мотор-редуктора и описание требований к нему – в табл.
1.2.
Таблица 1.1 Исходные данные
для проектирования
№ варианта |
Мощность P,
кВт не менее
|
Частота вращения выходного вала n, об/мин |
Требуемый ресурс L, лет |
№ схемы
(см. табл. 1.2)
|
8 |
4,5 |
50 |
9 |
4 |
Таблица 1.2 Компоновочная
схема мотор-редуктора
№ схемы |
Компоновочная схема |
Описание |
4 |
1 – электродвигатель;
2 – червячный редуктор;
3 – муфта.
|
·
Передача – червячная,
с верхним расположением червяка;
·
Режим работы – 2
смены, с небольшими динамическими нагрузками, нереверсивная передача;
·
Требования к компактности
– средние;
·
Мелкосерийное производство.
|
мотор
редуктор вал подшипник
2. Предварительные расчеты и анализ работы
мотор-редуктора
2.1 Срок службы привода
Срок службы (ресурс) :
часов,
где L – срок службы привода, 9 лет;
– количество рабочих дней в году,
= 250 рабочих
дней (при пятидневной рабочей неделе);
– количество смен, = 2 смены;
– продолжительность смены, = 8 часов.
2.2 Выбор электродвигателя
2.2.1 КПД редуктора
,
где – КПД червячной передачи
(предварительный);
– КПД одной пары подшипников.
2.2.2 Требуемая мощность электродвигателя
Требуемая мощность электродвигателя:
кВт;
2.2.3 Подбор электродвигателей
По табл. приложений 1,3 [1]
выбираем электродвигатели серии 4А с кВт. Данные заносим в таблицу 2.1:
Таблица 2.1 Параметры выбранных электродвигателей
|
Обозначение электродвигателя |
Мощность P , кВт |
nэд.
ном., об/мин |
uред |
1 |
4АМ112M2 |
7,5 |
2900 |
58 |
2 |
4АМ132S4 |
1455 |
29,1 |
3 |
4АМ132M6 |
970 |
19,4 |
4 |
4АМ160S8 |
730 |
14,6 |
2.2.4 Передаточное число
привода
Передаточное число привода
для каждого варианта электродвигателя:
,
где – частота вращения выходного
вала мотор-редуктора.
; ;
; .
Оптимальное передаточное число
червячной передачи лежит в диапазоне 14…63. Все варианты попадают в указанный диапазон.
Больше подходит 1 вариант, так как электродвигатель 4АМ112M2 обладает меньшими габаритами и массой.
2.2.5 Уточнение параметров
мотор-редуктора
Уточненный КПД червячной передачи:
Уточненный КПД редуктора:
.
Уточненная мощность па выходном
валу мотор-редуктора:
кВт;
2.3 Расчет кинематических
и силовых параметров привода
2.3.1 Частота вращения
и угловая скорость вала электродвигателя
об/мин; сек-1.
Частота вращения быстроходного
вала редуктора совпадает с частотой вращения вала электродвигателя:
об/мин; сек-1.
Частота вращения тихоходного
вала редуктора (выходного вала мотор-редуктора):
об/мин; сек-1.
2.3.2 Мощность на валу
электродвигателя
кВт.
Мощность на быстроходном валу
редуктора (с учетом потерь на трение в подшипниках вала):
кВт.
Мощность на выходном валу
(с учетом потерь на трение в червячной передаче и подшипниках вала):
кВт.
2.3.3 Вращающий момент
на валу электродвигателя
Н∙м.
Вращающий момент на быстроходном
валу редуктора:
Н∙м.
Вращающий момент на тихоходном
(выходном) валу:
Н∙м.
Результаты расчетов заносим
в таблицу 2.2:
Таблица 2.2 Кинематические
и силовые параметры привода
Вал |
Частота вращения n, об/мин |
Угловая скорость w, сек-1 |
Мощность P, кВт |
Вращающий момент M, Н×м |
Вал двигателя |
2900 |
303,53 |
7,5 |
24,71 |
Быстроходный вал |
2900 |
303,53 |
7,43 |
24,48 |
Тихоходный вал |
50 |
5,23 |
4,7 |
898,66 |
3. Проектирование червячной передачи
3.1 Исходные данные для
проектирования
· Вращающий момент на колесе 898,66 Н∙м;
· Частота вращения колеса =50 об/мин;
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
|