МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
"Воронежский государственный технический университет"
Кафедра автоматизированного оборудования машиностроительного производства
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению практических работ по дисциплине
“Основы проектирования” направления 15.03.01 «Машиностроение», профили «Технологии, оборудование и автоматизация машиностроительных произ-
водств», «Оборудование и технологии сварочного производства» студентами всех форм обучения
Воронеж 2021
УДК 621.01 (07) ББК 34.5я7
Составители:
канд. пед. наук О.К. Битюцких
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ: Методические указания к выполнению практических работ по дисциплине “Основы проектирования” направления 15.03.01 «Машиностроение», профили «Технологии, оборудование и автоматизация машиностроительных производств», «Оборудование и технологии сварочного производства» студентами всех форм обучения / Воронеж. гос. техн. ун-т; Сост. О.К. Битюцких. Воронеж, 2021. 28 с.
Методические указания предназначены для студентов 3 курсов, выполняющих практические работы по дисциплине “Основы проектирования”. Представлена методика кинематического анализа привода механизма и выбора типа электродвигателя. Представлена методика расчета закрытой цилиндрической передачи с нахождением основных параметров зацепления. Приведено большое количество справочных данных в виде таблиц и рисунков.
Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS WORD и содержится в файле: ОП.doc.
Ил. 17, Табл. 15. Библиогр.: 10 назв.
УДК 621.01(07) ББК 34.5я7
Рецензент – М. Н. Краснова, канд. техн. наук, доц кафедры автоматизированного оборудования машиностроительного производства ВГТУ
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
2
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Кинематический расчет привода производится одновременно с подбором по каталогу приемлемого по мощности и частоте вращения электродвигателя и сводится к определению общего передаточного числа привода и разбивки его между отдельными узлами и типами передач согласно заданной кинематической схеме (рис.1).
Скорость вращения входного вала ω2 (кривошипа) рычажного механизма за-
дана.
Рис. 1. Кинематическая схема
По найденному уравновешивающему моменту Рур , приложенному к кривошипу, определяют вращающий момент на валу кривошипа привода:
М2 = k Рур lab ,
где Рур – уравновешивающая сила, lab – длина кривошипа,
k – коэффициент запаса, определяемый в зависимости от неучтённых нагрузок, степени влияния сил и моментов трения, ошибки в положении силового расчета, условий эксплуатации и др. k =1,2...3
Находят мощность на ведомом валу привода:
N2 = M2 ω2 ,
где ω2 – угловая скорость вала кривошипа, рад/с. Определяют мощность на валу электродвигателя:
Nдв = ηN2 ,
общ
где ηобщ – КПД всего привода, равный произведению частных КПД передач, входящих в привод:
ηобщ = ηзакр ηоткр ηподшm ,
3
здесь ηзакр – КПД закрытой передачи (редуктора);
ηоткр – КПД открытой передачи;
ηподш – КПД одной пары подшипников качения;
m - число пар подшипников.
Среднее значение передаточных отношений и КПД различных типов передач приведены в табл. 1.
Таблица 1 Среднее значение передаточных отношений и КПД
|
|
|
КПД передач, η |
|
Тип передачи |
|
|
|
|
|
закрытой |
открытой |
||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Зубчатая цилиндрическая |
|
0,96…0,98 |
0,93…0,95 |
|
|
|
|
|
|
Зубчата коническая |
|
0,95…0,97 |
0,92…0,94 |
|
|
|
|
|
|
Червячная: |
|
1 |
0,65…0,70 |
0,50…0,60 |
при числе заходов |
|
2 |
0,70…0,75 |
0,60…0,70 |
червяка |
|
4 |
0,85…0,90 |
- |
|
|
|
|
|
Цепная |
|
0,95…0,97 |
0,90…0,93 |
|
|
|
|
||
Ременная передача с плоским или |
- |
0,94…0,97 |
||
клиновым ремнем |
|
|
|
|
Одна пара подшипников качения |
0,99…0,995 |
|||
|
|
|||
Одна пара подшипников скольжения |
0,98…0,99 |
|||
|
|
|
|
|
По найденной мощности Nдв определяют тип трехфазного асинхронного электродвигателя, наиболее подходящего для конкретных условий работы (табл.2).
Трехфазные асинхронные электродвигатели, наиболее распространенные в различных отраслях народного хозяйства; их преимущества по сравнению с двигателями других типов: простота конструкции, меньшая стоимость, более высокая эксплуатационная надежность.
Так как для рассчитываемого привода подходят двигатели с различными частотами вращения, то следует рассмотреть несколько вариантов и остановиться на оптимальном. При этом надо учитывать, что с повышением частоты вращения масса двигателя и его габариты уменьшаются, снижается стоимость, однако рабочий ресурс тоже уменьшается. Поэтому для приводов общего назначения, если нет специальных указаний, предпочтительны двигатели с частотами вращения 1500 или 1000 об/мин.
4
Таблица 2 Трехфазные асинхронные электродвигатели общего назначения серия 4A
Мощ- |
Синхронная частота вращения, об/мин |
|
|||
3000 |
1500 |
1000 |
750 |
||
ность, |
|||||
Типоразмер |
Типоразмер |
Типоразмер |
Типоразмер |
||
кВт |
|||||
двигателя |
двигателя |
Двигателя |
двигателя |
||
|
|||||
0,55 |
4АА63В2У3 |
4А71А4У3 |
4А71В6У3 |
4А80В8У3 |
|
0,75 |
4А71А2У3 |
4А71В4У3 |
4А80А6У3 |
4А90LА8У3 |
|
1,1 |
4А71В2У3 |
4А80А4У3 |
4А80В6У3 |
4А90LВ8У3 |
|
1,5 |
4А80А2У3 |
4А80В4У3 |
4А90L6У3 |
4А100L8У3 |
|
2,2 |
4А80В2У3 |
4А90L4У3 |
4А100L6У3 |
4А112МА8У3 |
|
3,0 |
4А90L2У3 |
4А100S4У3 |
4А112МА6У3 |
4А112МВ8У3 |
|
4,0 |
4А100S2У3 |
4А100L4У3 |
4А112МВ6У3 |
4А132S8У3 |
|
5,5 |
4А100L2У3 |
4А112M4У3 |
4А132S6У3 |
4А132М8У3 |
|
7,5 |
4А112М2У3 |
4А132S4У3 |
4А132М6У3 |
4А160S8У3 |
|
11,0 |
4А132М2У3 |
4А132М4У3 |
4А160S6У3 |
4А160М8У3 |
|
15,0 |
4А160S2У3 |
4А160S4У3 |
4А160М6У3 |
4А180М8У3 |
|
18,5 |
4А160М2У3 |
4А160М4У3 |
4А180М6У3 |
4А200М8У3 |
|
22 |
4А180S2У3 |
4А180S4У3 |
4А200М6У3 |
4А200L8У3 |
|
30 |
4А180М2У3 |
4А180М4У3 |
4А200L6У3 |
4А225М8У3 |
|
37 |
4А200М2У3 |
4А200М4У3 |
4А225М6У3 |
4А250S8У3 |
|
45 |
4А200L2У3 |
4А200L4У3 |
4А250S6У3 |
4А250М8У3 |
|
55 |
4А225М2У3 |
4А225М4У3 |
4А250М6У3 |
4А280S8У3 |
|
75 |
4А250S2У3 |
4А250S4У3 |
4А280S6E3 |
4А280М8У3 |
|
95 |
4А250М2У3 |
4А250М4У3 |
4А280М6У3 |
4А315S8У3 |
|
110 |
4А280S2У3 |
4А280S4У3 |
4А315S6У3 |
4А315M8У3 |
|
132 |
4A280M2У3 |
4A280M4У3 |
4A315M6У3 |
4A355S8У3 |
|
160 |
4A315S2У3 |
4A315S4У3 |
4A355S6У3 |
4A355M8У3 |
|
200 |
4A315M2У3 |
4A315M4У3 |
4A355M6У3 |
- |
|
Примечание: В типоразмерах двигателей цифра 4 означает порядковый номер серии, А - род двигателя (асинхронный). Буква A на третьем месте означает, что станина и щиты двигателя алюминиевые; если станина алюминиевая, а щиты чугунные, то это отмечается буквой Х; отсутствие этих букв означает, что станина и щиты чугунные или стальные. Двухили трехзначное число указывает высоту оси вращения. Буквы L, S или M указывают установочный размер по длине станины. Буквами A или B отмечается длина сердечника статора. Цифры 2,4,6 или 8 означают число полюсов. Последние две буквы (УЗ) показывают, что двигатель предназначен для работы в зонах с умеренным климатом.
Определяют общее передаточное отношение всего привода:
iобщ |
= |
nдв |
, |
|
|||
|
|
n2 |
|
где nдв – частота вращения вала электродвигателя;
5