Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Расчет клиноременной передачи
И с х о д н ы е д а н н ы е: мощность на малом шкиве Р1= 3 кВт; частота вращения малого шкива n1=1420 мин-1 (рис.1); передаточное число u=2; характер нагрузки – умеренные толчки, удары.
1. Размер сечения выбираем в зависимости от крутящего момента Т1, Нм и частоты вращения n1, мин-1, на малом шкиве Т1=9550Р1/n1, Нм.
В нашем случае Т1= 95503/1420=20,2 Нм. Выбираем клиновой ремень нормального сечения типа А. Если величина Т1 такова, что возможно применение двух типов сечений, то расчет ведут параллельно для двух типов сечений и принимают в конечном счете такой тип ремня, применение которого позволяет передавать нагрузку меньшим числом ремней.
При этом необходимо учитывать нагрузку на вал и габариты передачи.
Выбор типа нормального сечения клинового ремня осуществляется следующим образом:
|
Тип сечения |
О(Z) |
А(A) |
Б(B) |
В(C) |
|
Крутящий момент, Т1, Нм |
до 30 |
15…60 |
45…150 |
120…600 |
|
Минимальный диаметр, d1min, мм |
60 |
90 |
125 |
200 |
Рис 1. Ременная передача
2. Назначаем расчетный диаметр малого шкива.
Минимальный расчетный диаметр малого шкива dp1min определяется по ГОСТ 1284.3-80 в зависимости от типа сечения ремня.
Для ремня сечения А по табл. 1 имеем dp1min = 90 мм. Диаметры шкивов по ГОСТ 20889-75 – ГОСТ 20897-75 dp, мм:
63; 71; 80; 90; 100; 112; 125; 140; 160; 180; 200; 224; 250; 280; 315; 355.
Следует применять шкивы с большим, чем dp1min, диаметром.
Принимаем dp1min=100 мм.
3. Определяем расчетный диаметр большого шкива
=196 мм.
Полученный диаметр шкива округляем до ближайшего стандартного значения по ГОСТ 20889-75 – ГОСТ 20897-75.
Принимаем =200 мм. Уточняем передаточное число
=2,04.
4. Определяем межосевое расстояние передачи.
Минимальное межосевое расстояние
,
где h – высота профиля ремня (табл. 1); для сечения типа «А» имеем h=8 мм.
Тогда
=0,55(100+200)+8=173 мм.
Если нет жестких требований к габаритам передачи, то для увеличения долговечности ремней принимают .
Причем а назначается в зависимости от передаточного числа и и расчетного диаметра .
При и = 2,04 имеем (табл.2)
а /= 1,2.
Тогда межосевое расстояние равно
А =1,2=1,2200=240 мм.
Стандартные длины ремней по ГОСТ 1284-80 L, мм:
400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000; 1120; 1250; 1400; 1600; 1800; 2000; 2240; 2500; 2800; 3150; 3550; 4000.
5. Определяем длину ремня
,
где υ– скорость ремня, равная окружной скорости малого шкива.
м/с.
Тогда
L=2240+0,5(100+200)+ мм,
что превышает значение мм.
Следовательно, ремень будет иметь достаточную долговечность.
Если L<Lmin, то для обеспечения необходимой долговечности ремня его длину увеличивают до 1,1 L0.
Полученную длину L округляют до стандартного ближайшего значения по ГОСТ 1284.3-80.
Принимаем L=1000 мм, что находится в рекомендуемом стандартном диапазоне для ремня типа «А».
Таблица 1. Характеристики клиновых ремней по ГОСТ 1284.3-80
|
Наименование параметра |
Значение параметра для типов сечения ремня |
|||
|
О (Z) |
А (A) |
Б (B) |
В (C) |
|
|
Размеры сечения, мм |
||||
|
bp B0 H |
8,5 |
11 |
14 |
19 |
|
10 |
13 |
17 |
22 |
|
|
6,0 |
8,0 |
10,5 |
13,5 |
|
|
Площадь сечения ремня А, мм2 |
47 |
81 |
138 |
230 |
|
Минимальный диаметр меньшего шкива dp1min, мм |
63 |
90 |
1250 |
200 |
|
Диапазон длин ремня L, мм |
400… 2500 |
560… 4000 |
800… 630 |
1800… 10600 |
|
Длина ремня, принятая при испытаниях на тяговую способность L0, мм |
1320 |
1700 |
2240 |
3750 |
|
Масса 1 м длины ремня qm, кг/м |
0,06 |
0,105 |
0,18 |
0,3 |
Таблица 2. Рекомендуемые отношения межосевого расстояния
к расчетному диаметру большого шкива а/
|
Передаточное число и |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Отношение а/ |
1,5 |
1,2 |
1,0 |
0,95 |
0,9 |
6. Уточняем межосевое расстояние передачи
a=0,25[L-],
где 471 мм,
мм.
Тогда
а = 0,25[1000-471+]= 259,7 мм.
Принимаем угол обхвата на малом шкиве
.
В нашем случае . Следовательно, угол обхвата на малом шкиве имеет достаточное значение. Если , то необходимо увеличить и уменьшить u.
7. Допускаемая мощность, которую может передать один ремень в заданных условиях эксплуатации:
,
где номинальная мощность, которую передает ремень в определенных условиях (, u=1, v=10 м/с; длина L0, спокойная нагрузка).
Для ремня сечения типа А при n1=1420 мин-1 и dP1=100 мм по табл.4 определяем номинальную мощность P0=1,3 кВт и коэффициенты:
Поправка Tu,, учитывающая влияние на долговечность уменьшения изгиба ремня на большом шкиве с увеличением u, принимаем по табл.5 в зависимости от типа ремня и передаточного числа, при u =2,04 и типе ремня А имеем Tu=1,1 Нм; Cp коэффициент, учитывающий характер нагрузки на передачу (табл.7), при заданном характере нагрузки (с умеренными толчками, колебаниями) принимаем Cp = 0,81.
Тогда допускаемая мощность, передаваемая одним ремнем :
[P]=(1,3 0,98+10 -41,11420) 0,81=1,16 кВт.
Таблица 3. Значение коэффициента Ca , учитывающего влияние
на тяговую способность угла обхвата
|
, град |
110 |
120 |
130 |
140 |
150 |
160 |
170 |
180 |
|
0,78 |
0,83 |
0,86 |
0,89 |
0,92 |
0,95 |
0,98 |
1,0 |
Таблица 4. Номинальная мощность Р0 , кВт, передаваемая одним ремнем при α=180 0 , u=1, v=10 м/с, длине L0 и спокойной работе по ГОСТ 1284.3-80
|
Тип сечения, длина реня , мм |
, мм |
Частота вращения меньшего шкива , об/мин |
||||||||
|
200 |
400 |
700 |
800 |
950 |
1200 |
1450 |
1600 |
2800 |
||
|
О (Z) 1320 |
63 71 80 90 110 112 и более |
0,09 0,11 0,14 0,16 0,18 0,21 |
0,17 0,2 0,25 0,29 0,34 0,39 |
0,27 0,33 0,40 0,47 0,54 0,63 |
0,3 0,37 0,44 0,53 0,61 0,71 |
0,34 0,42 0,51 0,61 0,71 0,82 |
0,41 0,51 0,62 0,74 0,86 1,0 |
0,48 0,59 0,72 0,86 1,0 1,7 |
0,51 0,64 0,78 0,94 1,09 1,26 |
0,78 0,98 1,2 1,43 1,65 1,91 |
|
А (A) 1700 |
90 100 112 125 140 160 180 и более |
0,22 0,26 0,31 0,37 0,43 0,51 0,59 |
0,39 0,47 0,56 0,67 0,78 0,94 1,09 |
0,61 0,74 0,9 1,07 1,26 1,51 1,76 |
0,68 0,83 1,0 1,19 1,41 1,69 1,97 |
0,77 0,95 1,15 1,37 1,62 1,95 2,27 |
0,93 1,14 1,39 1,66 1,96 2,36 2,74 |
1,07 1,32 1,61 1,92 2,28 2,73 3,16 |
1,15 1,42 1,74 2,07 2,45 2,94 3,4 |
1,64 2,05 2,51 2,98 3,48 4,06 4,54 |
|
Б (B) 2240 |
125 140 160 180 200 224 и более |
0,48 0,59 0,74 0,88 1,02 1,19 |
0,84 1,05 1,32 1,59 1,85 2,17 |
1,3 1,64 2,09 2,53 2,96 3,47 |
1,44 1,82 2,32 2,81 3,3 3,86 |
1,64 2,08 2,66 3,22 3,77 4,42 |
1,93 2,47 3,17 3,85 4,5 5,26 |
2,19 2,82 3,62 4,39 5,13 5,97 |
2,33 3,0 3,86 4,68 5,46 6,33 |
2,94 3,82 4,88 5,76 6,5 7,17 |
|
В (c) 3750 |
200 224 250 280 315 355 и более |
1,39 1,7 2,03 2,42 2,86 3,36 |
2,41 2,99 3,62 4,32 5,14 6,05 |
3,69 4,64 5,64 6,76 8,09 9,5 |
4,07 5,12 6,23 7,52 8,92 10,46 |
4,58 5,78 7,04 8,49 10,05 11,73 |
5,24 6,71 8,21 9,81 11,53 13,31 |
5,84 7,45 9,04 10,7212,4614,12 |
6,07 7,75 9,38 11,0 12,7214,19 |
− |
Таблица 5. Значение поправки , Нм
|
Передаточное число u |
Величина поправки от типа сечения ремня |
||
|
О (Z) |
А (A) |
Б (B) |
|
|
1,00…1,02 1,03…1,07 1,08…1,13 1,14…1,20 1,21…1,30 1,31…1,40 1,41…1,6 1,61…2,39 2,4 и более |
0 0,08 0,15 0,23 0,3 0,35 0,38 0,4 0,5 |
0 0,2 0,4 0,6 0,8 0,9 1,1 1,1 1,2 |
0 0,5 1,1 1,6 2,1 2,3 2,6 2,9 3,1 |
Таблица 6. Значения коэффициента CL, учитывающего реальную
длину ремня
|
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
2,0 |
2,1 |
|
|
0,79 |
0,82 |
0,86 |
0,89 |
0,95 |
1,0 |
1,04 |
1,07 |
1,1 |
1,15 |
1,2 |
Таблица 7. Значение коэффициента , учитывающего режим работы
|
Характер нагрузки |
Спокойная |
Умеренные колебания |
Значительные колебания |
Ударная |
|
1,0 |
0,9…0,8 |
0,8…0,7 |
0,7…06 |
8. Необходимое количество ремней с учетом неравномерности нагрузки на ремни
,
где CZ коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между одновременно работающими ремнями, =0,95 (табл. 8).
Таблица 8. Значения коэффициента, учитывающего неравномерность
распределения нагрузки между ремнями
|
Число ремней |
1 |
2-3 |
4-6 |
более 6 |
|
1 |
0,95 |
0,9 |
0,85 |
Имеем
Z=3/(0,951,16)=2,7.
Принимаем Z=3, что меньше Zmax=6. Следовательно, передача будет иметь допустимое число ремней. Если Z > 6, то необходимо увеличить силу предварительного натяжения ремня F0. Если и при этом получается Z >6, то принимают большее сечение ремня (следующий тип сечения) и повторяют расчет с определения dP1.
9. Сила предварительного натяжения одного ремня
Н.
Здесь − масса 1 м длины ремня .
10. Нагрузка на валы передачи
Н.
Угол между силой и линией центров передачи
Если , то с достаточной степенью точности можно принимать, что сила Fрем направлена по линии центров передачи.
11. Проверяем частоту пробегов ремней на шкивах
,
.
12. Размеры шкивов клиноременных передач регламентированы согласно ГОСТ 20889-80, 20897-80, размеры профиля канавок – ГОСТ 20898-80.
И с х о д н ы е д а н н ы е:
Рис.1. Цепная передача:
1 – ведущая звездочка, 2 – ведомая звездочка
1. Назначаем число зубьев ведущей звездочки z1 в зависимости от передаточного числа u по табл.1. Причем желательно применение нечетного числа зубьев звездочки, особенно z1, что в сочетании с четным числом звеньев цепи способствует более равномерному износу передачи.
При u=2 принимаем z1=27.
2. Определяем число зубьев большей звездочки z2 из условия
.
Имеем z2=227=54. Принимаем нечетное число z2=53.
3. Уточняем передаточное число
u=z2/z1=53/27=1,96.
4. Назначаем шаг цепи по условию
,
где − наибольший рекомендуемый шаг цепи, определяют по табл.2 в зависимости от n1 и z1.
При n1=950 мин -1 и z1=27 имеем =15,87 мм.
Принимаем p =12,7 мм, ближайший меньший по ГОСТ 13568-75.
5. Определяем среднюю скорость цепи
м/с.
6. Рассчитаем окружное усилие
Н.
7. Определяем разрушающую нагрузку цепи
,
где Kg − коэффициент динамической нагрузки, выбираемый в зависимости от характера нагрузки; Kg =1 при равномерной, cпокойной нагрузке; Kg=1,2…1,5 при переменной, ударной нагрузке с толчками.
При заданном характере нагрузки принимаем Kg =1,2.
Таблица 1. Рекомендуемые для роликовых приводных цепей
числа зубьев малой звездочки z
|
Передаточное число u |
1-2 |
2-3 |
3-4 |
4-5 |
|
z |
30…27 |
27…25 |
25…23 |
23…21 |
П р и м е ч а н и е. Желательно применение нечетного числа зубьев.
− натяжение цепи от действия центробежных сил на звездочках.
Здесь − масса 1 м длины цепи, принимаемая по ГОСТ 13568-75, кг/м;
v − средняя скорость цепи, м/с.
− натяжение цепи от провисания холостой ветви, Н.
Здесь − коэффициент провисания, зависящий от угла наклона линии центров передачи к горизонту и стрелы провисания цепи f. Для рекомендуемых значений f(0,01…0,02)a принимают:
=6 – при горизонтальном расположении передачи;
=2 – при 40;
=4 − при 0 < <40 ;
=1 – при вертикальной передаче;
а – межосевое расстояние, м;
g – ускорение свободного падения, g=9,81 м/с.
Таблица 2. Наибольшие рекомендуемые значения шага цепи
|
Число зубьев z15 |
Частота вращения , мин -1 |
|||||||
|
1250 |
1000 |
900 |
800 |
630 |
500 |
400 |
300 |
|
|
, мм |
12,7 |
15,87 |
19,05 |
25,4 |
31,75 |
38,1 |
44,45 |
50,8 |
Так как силы и малы по сравнению с , то с достаточной степенью точности ими можно пренебречь.
Допускаемый коэффициент запаса точности [S], выбираем по табл.3 в зависимости от и p. При =950 мин -1, p=12,7 мм имеем [S]=11. Тогда
= (1,2370+0+0)11=4884 Н.
По ГОСТ 13568-75 принимаем цепь с []. При =4884 Н назначаем цепь ПР-12,7-9000-2, имеющую принятый шаг р =12,7 мм и разрушающую нагрузку 9000 Н.
Для приводных роликовых цепей
А=dB,
где d – диаметр валика цепи, мм; В – длина втулки шарнира цепи, мм.
Для выбранной цепи ПР-12,7-9000-2 имеем d=3,66 мм; В = 5,8 мм; А=21,2 мм.
Допускаемое давление
[q]=[q0]/KЭ,
где [q] – допускаемое давление в шарнирах цепи, полученное при испытаниях типовой передачи в средних условиях эксплуатации, принимают в зависимости от шага цепи р и частоты вращения (табл.4).
При р =12,7 мм, =950 мин -1 имеем [q]=22,5 МПа.
Таблица 3. Допускаемые коэффициенты запаса прочности [S]
для роликовых цепей
|
Шаг p, мм |
Частота вращения , мин -1 |
||||||||
|
50 |
200 |
400 |
600 |
800 |
1000 |
1200 |
1600 |
2000 |
|
|
12,7…15,87 |
7 |
7,8 |
8,5 |
9,3 |
10,2 |
11 |
11,7 |
13,2 |
14,8 |
|
19,05…25,4 |
7 |
8,2 |
9,3 |
10,3 |
11,7 |
12,9 |
14 |
16,3 |
- |
|
31,75…38,1 |
7 |
8,5 |
10,2 |
13,2 |
14,8 |
16,3 |
19,5 |
- |
- |
Таблица 4. Допускаемые давления в шарнирах роликовых цепей [q0],МПа,
|
Шаг цепи р, мм |
Частота вращения , мин -1 |
|||||||
|
50 |
200 |
400 |
600 |
800 |
1000 |
1200 |
1600 |
|
|
12,7…15,875 |
35 |
31,5 |
28,5 |
26 |
24 |
22,5 |
21 |
18,5 |
|
19,05…25,4 |
35 |
30 |
26 |
23,5 |
21 |
19 |
17,5 |
15 |
|
31,75…38,1 |
35 |
29 |
24 |
21 |
18,5 |
16,5 |
15 |
- |
|
44,45…50,8 |
35 |
26 |
21 |
17,5 |
15 |
- |
- |
- |
8. Проверяем давление в шарнирах цепи
,
где – окружное усилие, =370 Н; А – проекция опорной поверхности шарнира цепи на диаметральную плоскость, мм.
Коэффициент, учитывающий различие условий эксплуатации и типовых условий испытаний цепей:
,
где Kg − коэффициент динамической нагрузки, для заданного характера нагрузки Kg =1,2; Kg − коэффициент межосевого расстояния а:
Ka =1 при а=(30…50)р, Ka =1,25 при а 25р;Ka=0,8 при а=(60…80)р.
Так как особых требований к габаритам передачи не предъявляется, то принимаем рекомендуемый диапазон а=(30…50)р, тогда =1;
K − коэффициент наклона передачи к горизонту:
K =1 при 60, K =1,25 при >60, так как =40060, то K =1.
Коэффициент регулировки передачи Kрег =1 для передач с регулируемым положением малой звездочки, Kрег =1,25 – без регулировки.
Принимая, что регулировка передачи производится не будет, принимаем Kрег =1,25;
Коэффициент смазки Kсм =0,8 при картерной смазке; Kсм =1 при внутришарнирной смазке; Kсм =1,5 при периодической смазке.
Принимая периодическую смазку цепи, имеем Kсм =1,5. Тогда =1,2111,251,5=2,25<3, т.е. коэффициент находится в рекомендуемых пределах.
Если >3, то изменяют условия эксплуатации, например применяют регулировку цепи или внутришарнирную смазку и т.п.
Таким образом, давление в шарнирах цепи
=17,4 МПа =10 МПа,
следовательно, данная цепь не проходит по значению давления в шарнирах. Выбираем цепь ПР-12,7-18200-1 по ГОСТ 13568-75, для которой d=4,45 мм; В=8,9 мм; А=4,458,9=39,6 мм. Тогда
=9,3 МПa <[q]=10 МПа.
Таким образом, принимается цепь ПР-12,7-18200-1 по ГОСТ 13568-75.
9. Определяем межосевое расстояние передачи. Так как к габаритам передачи не предъявляются жесткие требования, то межосевое расстояние выбираем в пределах а=(30…50)р.
Принимаем а=40р=4012,7=508 мм.
Если предъявляются жесткие требования к габаритам передачи, то
amin=(D01+D02)/2+30…50 мм,
где D01, D02 – делительные диаметры звездочек, равные .
10. Длина цепи, выраженная в числах звеньев цепи:
=120,4.
Принимаем =120 звеньев.
Четное число звеньев позволяет не принимать специальные соединительные звенья, кроме того, в сочетании с нечетным количеством зубьев звездочек способствует более равномерному износу элементов передачи.
11. Для обеспечения долговечности цепи должно соблюдаться условие
,
где е – число ударов цепи в секунду; [e] – допускаемое число ударов в секунду, принимаемое по табл.5 в зависимости от шага р.
При выбранном р = 12,7 мм имеем [e] = 60, тогда
E = (27950)/(15120) =14<[e]=60,
т. е. цепь будет иметь достаточную долговечность.
12. Уточняем межосевое расстояние передачи
=505,3 мм.
Для получения нормального провисания холостой ветви цепи, необходимого для нормальной работы передачи, расчетное межосевое расстояние уменьшают на а = (0,002…0,004)а = (0,002…0,004)505,3 = 1,01…2,02 мм.
Принимаем монтажное межосевое расстояние передачи
мм.
Таблица 5. Допускаемое число ударов в секунду цепи ПР [e]
|
Шаг цепи р, мм |
12,7 |
15,87 |
19,05 |
25,4 |
31,75 |
38,1 |
44,5 |
50,8 |
|
[e], c |
60 |
50 |
35 |
30 |
25 |
20 |
15 |
15 |
13. Оценим возможность резонансных колебаний цепи
,
где масса 1 м длины цепи, кг/м; для принятой цепи =0,62 кг/м.
=53,8 об/мин <=950 об/мин.
Следовательно, резонансные колебания цепи отсутствуют.
14. Определяем нагрузку на валы передачи.
С достаточной степенью точности можно принимать, что нагрузка на вал направлена по линии центров передач и составляет для передач с углом наклона к горизонту 60; =1,05 при 60.
Имеем 60, тогда
=1,15370=436 Н.
15. Определяем диаметры делительных окружностей звездочек
;
=109,4 мм; =214,4 мм.
16. Убедимся в правомочности допущения =0; =0.
=v 2=0,625,42=18 Н,
что составляет менее 5 % от =370 Н.
Даже при горизонтальной передаче
=60,5040,629,81=18,4 Н,
что составляет 5 % от .
Таким образом, с достаточной степенью точности можно не учитывать и .
Шкивы изготовляют литыми из чугуна СЧ 15, из пластмасс, а также сварными из сталей. Чугунные шкивы применяют, исходя из условия прочности при окружной скорости до 30 м/с.
Размеры основных элементов шкивов принимают по табл. 1.
Таблица 1. Размеры конструктивных элементов шкивов клиноременной передачи
|
Конструктивный элемент |
Расчетная формула |
|
Ширина шкива Толщина обода чугунных шкивов Толщина диска Диаметр ступицы Длина ступицы |
M=(z-1)e+2f (z –число ремней) δ=(0,65…0,75)e C=(1,2…1,3)δ dст=1,6 d +10, мм lст=(1,2…1,5)d |
Размеры в буквенном выражении указаны на рис. 1,2.
Рис. 1. Размеры шкивов
Рис. 2. Профиль канавки
Таблица 2. Размеры профиля канавки
|
Сечение ремня |
0 (Z) |
A (A) |
Б (B) |
C (C ) |
|
f |
8±1 |
|||
|
e |
12±0,3 |
15±0,3 |
19±0,4 |
25,5±0,5 |
|
lp |
8,5 |
11,0 |
14,0 |
19,0 |
|
b |
2,5 |
3,3 |
4,2 |
5,7 |
|
h |
7,0 |
8,7 |
10,8 |
14,3 |
|
x |
6,0 |
7,6 |
9,6 |
13,1 |
|
α=34 0 при dp: α=36 0 α=38 0 α=40 0 |
63…71 80…110 112…160 180 |
90…112 125…160 190…400 450 |
125…160 180…224 250…500 - |
- 200…315 355…630 - |
Примеры конструкции шкивов и их крепление на валах даны на рис. 3.
Рис. 3. Конструкции шкивов и их крепление на валах
Конструкции звездочек представлены на рис. 1. Выбор конструкции звездочек зависит от рядности цепной передачи и от размеров (при больших размерах звездочки делают составными).
Рис.1. Профиль звездочки
Основные соотношения размеров звездочки:
Рис.2. Конструкции звездочек
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИВОДА
Общие рекомендации по компоновке привода
Для выполнения многообразных технологических процессов и приведе ния в действие рабочих органов в машинах применяют преимущественно ременные и цепные передачи, так как ведущий и ведомый валы находятся порой на значительных расстояниях. Шкивы и звездочки устанавливают, как правило, консольно на рабочих валах.
Расположение валов обусловлено размещением рабочих органов и конструкцией машины. Опоры валов – корпуса подшипников устанавливают на несущие части рамной конструкции машины или используют фланцевое крепление. Общий вид привода стационарной установки показан на рис. 1.
Рис. 1. Чертеж привода – ВО (вид общий)
Установка имеет обособленную раму, электродвигатель и клиноременную передачу. В классическом представлении привод стационарной машины состоит из электродвигателя, редуктора, соединительной муфты, передачи гибкой связью (ременной или цепной) и сварной рамы или литой плиты.
Электродвигатель может соединяться с редуктором непосредственно через муфту или с помощью ременной (цепной) передачи. Компоновки привода в этих случаях существенно различается. Габариты привода зависят от схемы компо новки агрегатов.
Компоновка может быть линейной, Г-образной, Т-образной, П-образной. В зависимости от расположения площадок крепления узлов привода по высоте раму изготовляют плоской или ступенчатой. Вариант компоновки обусловливает конфигурацию, габариты привода и конструкцию рамы. При изготовлении сварных рам используют швеллеры, уголки и двутавры.
Для выбора номера профиля следует использовать рекомендации табл. 1. По диаметру отверстия для болта крепления редуктора к раме назначают номер профиля и уточняют координаты отверстий (рисунок к табл. 2). Продольная жесткость рамы считается достаточной, если выполняется соотношение высоты и длины продольных балок H/L > 1/8... 1/10 (рис. 2). Если в приводе имеется ременная передача, то при невыполнении рекомендуемого соотношения следует увеличить номер профиля, так как рама имеет характерно вытянутую форму. Для выполнения компоновки привода необходимо знать размеры электродвигателя, редуктора и соединительной муфты, а также иметь завершенный расчет передачи гибкой связью. Электродвигатель подбирают из каталога по потребляемой мощности при определенной частоте вращения. Редуктор выбирают стандартный. Для выбора стандартного редуктора необходимо знать его тип, передаточное число и вращающий момент на выходном валу. Муфту выбирают по заданному типу, диаметру соединяемых валов, убедившись при этом, что допустимый вращательный момент муфты больше вращательного момента соединяемых валов.
Чертеж привода выполняют на листе формата А1, как правило, в масштабе 1:2, 1 : 2,5 или 1 : 4 в двух проекциях и оформляют как чертеж общего вида. Примеры выполнения чертежей компоновки привода (электродвигатель – муфта – редуктор) представлены на рис. 1, а на рис.2 электродвигатель соединен с редуктором через ременную передачу.
Выходной конец вала можно принимать на (0,15...0,10)d больше, чем посадочный диаметр. Нижняя плоскость основания электродвигателя находится от оси вращения вала на расстоянии h, значение которого приведено в таблице каталога и также входит в обозначение двигателя. Элементы лап электродвигателя наносят приблизительно с учетом их толщины и диаметра отверстия под болт крепления. Принимая, что запас металла при сверлении отверстия должен быть не менее половины диаметра сверления, можно принимать расстояние до края лапы от оси отверстия равным 1,5d. Корпус электродвигателя имеет форму цилиндра диаметром D, но следует иметь в виду, что этот размер дан по внешней поверхности ребер.
Таблица 1. Швеллеры стальные горячекатаные (ГОСТ 8240-97)
Швеллеры с уклоном внутренних полок
|
Номер швеллера Серии У |
h |
b |
s |
t |
R не более |
r не более |
Масса 1м, кг |
|
Мм |
|||||||
|
8У |
80 |
40 |
4,5 |
7,4 |
6,5 |
2,5 |
7,05 |
|
10У |
100 |
46 |
4,5 |
7,6 |
7,0 |
3,0 |
8,59 |
|
12У |
120 |
52 |
4,8 |
7,8 |
7,5 |
3,0 |
10,40 |
|
14У |
140 |
58 |
4,9 |
8,1 |
8,0 |
3,0 |
12,30 |
|
16У |
160 |
64 |
5,0 |
8,4 |
8,5 |
3,5 |
14,20 |
|
16аУ |
160 |
68 |
5,0 |
9,0 |
8,5 |
3,5 |
15,30 |
|
18У |
180 |
70 |
5,1 |
8,7 |
9,0 |
3,5 |
16,30 |
|
18аУ |
180 |
74 |
5,1 |
9,3 |
9,0 |
3,5 |
17,40 |
|
20У |
200 |
76 |
5,2 |
9,0 |
9,5 |
4,0 |
18,40 |
|
22У |
220 |
82 |
5,4 |
9,5 |
10,0 |
4,0 |
21,00 |
|
24У |
240 |
90 |
5,6 |
10,0 |
10,5 |
4,0 |
24,00 |
Таблица 2. Размещение отверстий под заклепки и болты в заготовках из швеллеров
|
Номер профиля серии У |
Размеры, мм |
||
|
b |
a |
D |
|
|
12У |
52 |
30 |
17 |
|
14У |
58 |
35 |
17 |
|
16У |
64 |
35 |
20 |
|
16аУ |
68 |
40 |
20 |
|
Номер профиля серии У |
Размеры, мм |
||
|
18У |
70 |
40 |
20 |
|
18аУ |
74 |
45 |
24 |
|
20У |
76 |
45 |
24 |
|
22У |
82 |
50 |
26 |
|
24У |
90 |
50 |
26 |
В нижней части корпуса ребер охлаждения нет, поэтому линии корпуса находится выше опорной плоскости лап. Высота электродвигателя определяется размером коробки для токоподвода.
Соединение электродвигателя и редуктора через муфту
Рассмотрим такое соединение на примере привода с цилиндрическим редуктором. Перед началом эскизной компоновки привода необходимо определиться с масштабом изображения. Примерный габарит привода по длине складывается из габаритов электродвигателя и редуктора. Размер по высоте определяют по наиболее удаленной от основания рамы точке двигателя или редуктора. Положение ее зависит от габарита по высоте двигателя или редуктора, а также от высоты профиля рамы. Чаще всего сварную раму изготовляют из швеллеров, номера которых определяют в зависимости от диаметра отверстия под болт крепления редуктора к раме (см.табл. 2).
Габарит по ширине В равен сумме размеров половины диаметра корпуса электродвигателя, межосевого расстояния редуктора и расстояния от оси тихоходного вала до крайней точки корпуса редуктора.
Проекции привода располагают в соответствии с классическими правилами; в верхней части листа «вид спереди»; в нижней части листа – «вид сверху». Основная надпись (угловой штамп) может быть расположена как относительно длинной стороны формата, так и относительно короткой, но ее положение должно быть обязательно согласовано с главной проекцией – видом спереди привода.
Определившись с масштабом изображения и положением проекций на листе, приступают к непосредственному исполнению эскизной компоновки, которая в дальнейшем превратится в чертеж общего вида. Пример исполнения сборочного чертежа аналогичного привода приведен на рис. 1.
На листе формата А1 наносят рамку и границы основной надписи (углового штампа). Компоновку в тонких линиях начинают с основного вида – вида спереди. Желательно определить предварительные габариты привода по длине и номер продольного швеллера рамы. Наносят ось вращения электродвигателя и быстроходного вала редуктора. На оси откладывают габарит по длине электродвигателя. Вычерчивают конец вала электродвигателя, отложив диаметр вала d1 и длину посадочного участка l. Отложив расстояние от буртика вала до отверстий крепления двигателя к раме, наносят их координаты.
Торцовая плоскость конца быстроходного вала редуктора должна отстоять от вала электродвигателя на расстояние, определяемое конструкцией муфты, поэтому необходимо нанести контур муфты, соблюдая взаимное положение полумуфт и валов двигателя и редуктора.
Зная положение торца быстроходного вала редуктора, вычерчивают контур редуктора, обратив внимание на размеры выходных концов валов и их удаление от отверстий крепления редуктора к раме. При отсутствии размеров отдельных элементов корпуса редуктора их размеры также определяют методом пропорций.
Компоновка вида сбоку дает возможность определить примерный габарит привода по длине и уточнить длину рамы.
При наличии в приводе цепной передачи на выходном валу редуктора вычерчивается звездочка.
Соединение электродвигателя и редуктора с помощью ременной передачи
Для выполнения компоновки привода по этой схеме (рис. 2) также необходимо иметь размеры электродвигателя, салазок, редуктора, муфты тихоходного вала редуктора и завершенный расчет ременной передачи.
Салазки под электродвигатель служат для его перемещения с целью натяжения ремня. Некоторые схемы натяжных устройств приведены на
рис.3.
Рис. 2. Компоновка привода при наличии ременной передачи
между электродвигателем и редуктором
Салазки выбирают по болту крепления электродвигателя, который назначают по диаметру отверстий в лапах (рис. 3, 4). Так, для электродвигателя 4А112М диаметр отверстия d = 12 мм. Диаметр болта должен быть меньше, чтобы он свободно входил в отверстие.
Положение электродвигателя на салазках должно быть таким, чтобы по мере вытяжки ремня в процессе эксплуатации можно было регулировать его натяжение, перемещая электродвигатель с помощью упорных винтов салазок. Между упором салазки и лапой электродвигателя первоначально должно быть расстояние, примерно равное диаметру упорного винта салазки d2, чтобы иметь больший запас перемещения при натяжении ремня.
Толщину упора также можно принимать равной диаметру резьбы. Внешний размер по лапам электродвигателя равен примерно сумме размеров межцентрового расстояния между отверстиями в лапах электродвигателя и удвоенного расстояния от оси отверстия крепления электродвигателя до внешней поверхности лапы (~l,5 d3, где d3 – диаметр отверстия в лапе электродвигателя).
Рис. 3. Натяжные устройства:
а – перемещение по двум салазкам с помощью регулировочных винтов,
б – перемещение болтов с четырехгранными головками по Т–образным пазам,
Рис. 4. Размеры салазок для асинхронных двигателей
Перед началом эскизной компоновки следует определиться с масштабом изображения, для этого устанавливают примерные габариты привода.
Габарит по длине L (рис. 1) равен сумме размеров межосевого рас стояния ременной передачи а, расстояния от оси вращения электродвигателя до внешнего края салазок и расстояния от оси быстроходного вала редуктора до его крайней точки или до крайней границы муфты, установленной на тихоходном валу редуктора.
В зависимости от типа редуктора габарит по ширине В диктует соответ ствующий размер редуктора или электродвигателя по длине.
Габарит по высоте H может быть обусловлен высотой редуктора или раз мером ведомого шкива, устанавливаемого на быстроходный вал с учетом высоты рамы.
Номер профиля швеллера назначают по диаметру отверстия в лапах ре дуктора, при этом высота швеллера должна быть не меньше 1/10 длины рамы.
Ременная передача позволяет компенсировать разность по высоте осей вращения валов электродвигателя и редуктора, что дает возможность сваривать раму из швеллеров одного номера и в одной плоскости с применением платиков.
На листе формата A1 с учетом выбранного масштаба и габаритных разме ров L, H и В определяют участки под проекции фасада и плана привода.
В первую очередь прорабатывают фасадную проекцию. Наносят линии основания и верхней плоскости рамы с учетом толщины платиков (приблизительно 5 мм).
Затем, используя расчетное межосевое расстояние ременной передачи и высоту салазок, наносят центры вала электродвигателя и быстроходного вала редуктора.
Из полученных центров проводят окружности шкивов ременной передачи, вала, ступицы и внутренней поверхности обода.
При диаметре шкивов D >350 мм их проектируют со спицами, а при 350 > D > 150 мм диск шкива выполняют с отверстиями.
Используя справочные данные размеров по маркам выбранного электродвигателя, редуктора, салазок, муфты, вычерчивают контуры и некоторые конструктивные особенности этих узлов.
На виде сверху (в плане) наносят оси вращения валов электродвигателя и редуктора.
Вычерчивают ременную передачу и, используя координаты посадочных мест окончаний валов относительно двигателя или редуктора, вычерчивают эти узлы, а также видимые элементы салазок, муфту тихоходного вала.
Салазки снабжены упором с винтом только с одной стороны. Их устанавливают таким образом, чтобы они были расположены по диагонали.
Один винт обеспечивает натяжение ремня, второй препятствует разворачиванию двигателя от силы натяжения ремня.
Крепление рамы к фундаменту и узлов на раме
Раму к фундаменту крепят за нижнюю полку швеллера или за верхнюю, пропуская фундаментные болты через обе полки.
Число и диаметр фундаментных болтов выбирают по рекомендациям (табл. 3). Диаметр фундаментного болта должен быть не меньше диаметра болта крепления редуктора к раме. Длина участка болта, заливаемого в фундаменте для надежного соединения с бетоном, должна быть равна 15... 20 диаметров резьбы.
Таблица 3. Рекомендуемые значения диаметра и числа фундаментных болтов
|
Параметр |
Длина рамы, мм |
|||
|
До 500 |
500…700 |
700…1000 |
1000…1500 |
|
|
Длина фундаментных болтов, мм |
14 |
16 |
20 |
24 |
|
Число фундаментных болтов |
4 |
4 |
6 |
8 |
Дли компенсации уклона внутренней поверхности полки швеллера при креплении за нижнюю полку приваривают косую шайбу, параметры которой выбирают по рекомендации (табл. 4).
Шайбу можно устанавливать под болт как отдельную деталь или приваривать на раму.
Варианты крепления рамы за нижнюю полку показаны на рис. 5. а\ за верхнюю полку – на рис. 5. 6, в. г.
Если фундаментный болт проходит через обе полки, при затяжке гайки возможна деформация полок швеллера, поэтому с целью увеличения жесткости между ними вваривают отрезки полосы, уголка или втулки.
Конструкции наиболее распространенных фундаментных болтов приведены на рис. 6.
Болт типа а имеет конический конец, типа 6 снабжен дополнительной цанговой втулкой, на болт (шпилька) типа в навинчена ганка конической формы. Болты этих типов устанавливают в отверстия в фундаменте, засыпают цементом марки 300 или выше.
Цемент уплотняют, а затем поливают водой ежедневно в течение трех суток. После десяти суток можно устанавливать оборудование.
Рекомендуемые размеры фундаментных болтов, представленных на рис.4:
Таблица 4. Шайбы косые (ГОСТ 10906-66)
для швеллеров и двутавровых балок
|
d |
D |
H |
h0 |
H |
|
16 20 24 |
29 35 42 |
32 40 48 |
28 34 41 |
160…200 200…250 250…300 |
Опорные поверхности под крепежные детали выполняют в соответствии с рекомендацией (табл. 5).
Размеры на чертеже привода
Размеры на сборочный чертеж общего вида наносят в соответствии с требованиями ЕСКД. На сборочном чертеже должны быть указаны размеры:
габаритные, L, В, H – это расстояния между крайними точками изделия соответственно по длине, ширине и высоте;
установочные – размеры, обусловливающие взаиморасположение узлов;
присоединительные – размеры, обеспечивающие соединение узлов с после дующими узлами или машиной, например размеры выходных концов валов редукторов, электродвигателя (на общем виде привода не проставлены);
посадочные – размеры ответственных сопряжений, точность которых не обходимо обеспечить при выполнении чертежей деталей (здесь отсутствуют).
Технические требования и техническая характеристика на чертеже
Текстовую часть на сборочном чертеже размещают над угловым штампом, не выходя за левую его границу, отступив 5 мм от нее. Нижняя граница текста должна находиться на расстоянии 15...20 мм от верхней линии углового штампа. Если невозможно поместить весь текст над угловым штампом, то продолжают его слева от углового штампа. Технические требования располагают первыми, а затем техническую характеристику, сопровождая заголовками «Технические требования»; «Техническая характеристика». При отсутствии технических требований заголовок «Техническая характеристика» не приводят.
Рис. 5. Способы крепления рамы к фундаменту:
а – за нижнюю полку с приваренными для жесткости полосками, б – усиление жесткости отрезком уголка, в – усиление жесткости отрезком трубы, г – без усиления
Рис. 6. Конструкции фундаментных болтов:
а – с утолщением на конце в виде обратного конуса, б – с цангой,
в – с конусной гайкой, г – болт с изогнутым окончанием
Количество фундаментных болтов определяется выражением z=П/р, где П – периметр опорной части рамы (плиты), р – шаг (≈300…700 мм).
Таблица 5. Опорные поверхности под крепежные детали (ГОСТ 12876-69)
Проектирование рамы
Рама изготовляется из проката: швеллеров, двутавров, уголков. При проектировании рамы необходимо обеспечить требуемую соосность валов электродвигателя и входного вала редуктора.
С этой целью используют разные схемы (рис. 7).
Рама является изделием, стоимость изготовления которой составляет около 20 % от стоимости самого привода.
По этой причине раму применяют при индивидуальном и мелкосерийном производствах.
В качестве примера на рис. 8 представлен чертеж рамы.
Типы сварных соединений и обозначение сварных щвов указаны на рис. 9.
Рис. 7. Обеспечение соосности валов:
а –несущественное смещение валов, б – компенсация смещения в большем
диапазоне, в, г, д – компенсация дополнительным швеллером
и штампосварными элементами
Рис.8. Чертеж рамы
Проектирование плиты
Плиты изготовляют в виде отливок из серого чугуна СЧ -12, СЧ -15. Высоту плиты Н (рис. 10) определяют по формуле
H=(0,09…0,11)L,
где L – длина плиты (согласуется с нормальными линейными размерами.
Размеры h0 и ширину плиты выбирают из требований компоновки устанавливаемых на ней сборочных единиц. При конструировании плиты предусматривают сквозные окна диаметром 25…30 мм в ее вертикальных стенках для удобства транспортировки плиты. Сопряжения в конструкции плиты выполняют в соответствии с табл. 6.
Рис.9. Типы сварных соединений и обозначении щвов
Размеры опорных поверхностей плиты принимают
B=(2,5…3,5) δ, t ≈1,5δ.
Здесь толщина отливки δ определяется в зависимости от приведенного габарита G, равного произведению 0,25(две длины +ширина +высота плиты):
|
G, м |
0,4 |
0,75 |
1,0 |
1,5 |
1,8 |
|
Δ |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
Рис. 10. Конструкция плиты
Формы сопряжений в литых деталях должны соответствовать рекомендациям, приведенным в табл. 6.
Таблица 6. Сопряжения в литых деталях
При проектировании привода следует учесть требования техники безопасности, в частности, необходимо вращающиеся детали закрыть кожухом, электродвигатель надежно заземлить, предусмотреть ограждение и т.д.