t3р = 2Т / d * ep * b = 2 * 34327 / 22 * 32 * 8 = 12.19 мПа < [t]3р = 80 мПа;
e = ep + b = 32 + 8 = 40 мм;
b * h * e = 8 * 7 * 40;
9.3 Розрахунок шпоночного з’єднання валу ІІІ:
1) Дано: Т = 131.1 Н * м ; d = 30 мм;
b * h = 8 * 7 мм; ep = 20 мм; t1 = 4 мм; t2 = 3.3 мм;
s3м = 4Т / d * ep * h = 4 * 131.1 * 103 / 30 * 20 * 7 = 124.86 мПа < [s]3м = 160 мПа;
t3р = 2Т / d * ep * b = 2 * 131.1 * 103 / 30 * 20 * 8 = 54.63 мПа < [t]3р = 80 мПа;
e = ep + b = 20 + 8 = 28 мм;
b * h * e = 8 * 7 * 28;
2)Дано: Т = 131.1 Н * м ; d = 24 мм;
b * h = 8 * 7 мм; ep = 24 мм; t1 = 4 мм; t2 = 3.3 мм;
s3м = 4Т / d * ep * h = 4 * 131.1 * 103 / 24 * 24 * 7 = 130.06 мПа < [s]3м = 160 мПа;
t3р = 2Т / d * ep * b = 2 * 131.1 * 103 / 24 * 24 * 8 = 56.9 мПа < [t]3р = 80 мПа;
e = ep + b = 24 + 8 = 32 мм;
b * h * e = 8 * 7 * 32.
9.4 Розрахунок шпоночного з’єднання валу ІV:
1)Дано: Т = 402.7 Н * м ; d = 36 мм;
b * h = 10 * 8 мм; ep = 32 мм; t1 = 5 мм; t2 = 3.3 мм;
s3м = 4Т / d * ep * h = 4 * 402.7 * 103 / 36 * 32 * 8 = 174.78 мПа < [s]3м = 180 мПа;
t3р = 2Т / d * ep * b = 2 * 402.7 * 103 / 36 * 32 * 10 = 69.91 мПа < [t]3р = 80 мПа;
e = ep + b = 32 + 10 = 42 мм;
b * h * e = 10 * 8 * 42 мм.
2) Дано: Т = 402.7 Н * м ; d = 40 мм;
b * h = 12 * 8 мм; ep = 58 мм; t1 = 5 мм; t2 = 3.6 мм;
s3м = 4Т / d * ep * h = 4 * 402.7 * 103 / 40 * 58 * 8 = 86.81 мПа < [s]3м = 160 мПа;
t3р = 2Т / d * ep * b = 2 * 402.7 * 103 / 40 * 58 * 12 = 28.94 мПа < [t]3р = 80 мПа;
e = ep + b = 58 + 12 = 70 мм;
b * h * e = 12 * 8 * 70 мм.
9.5 Розрахунок шпоночного з’єднання валу V:
1) Дано: Т = 1198.5 Н * м ; d = 55 мм;
b * h = 16 * 10 мм; ep = 52 мм; t1 = 6 мм; t2 = 4.3 мм;
s3м = 4Т / d * ep * h = 4 * 1198.5 * 103 / 55 * 52 * 10 = 167.62 мПа < [s]3м = 180 мПа;
t3р = 2Т / d * ep * b = 2 * 1198.5 * 103 / 55 * 52 * 16 = 53.38 мПа < [t]3р = 80 мПа.
e = ep + b = 52 + 16 = 68 мм;
b * h * e = 16 * 10 * 68 мм.
2)Дано: Т = 1198.466 Н * м ; d = 40 мм;
b * h = 12 * 8 мм; ep = 118 мм; t1 = 5 мм; t2 = 3.6 мм;
s3м = 4Т / d * ep * h = 4 * 1198.466 * 103 / 40 * 118 * 8 = 126.96 мПа < [s]3м = 160 мПа;
t3р = 2Т / d * ep * b = 2 * 1198.466 * 103 / 40 * 118 * 12 = 42.32 мПа < [t]3р £ 80 мПа;
e = ep + b = 11 + 12 = 23 мм;
b * h * e = 12 * 8 * 130 мм.
Стандартні муфти для приводу підбирають за крутним моментом з урахуванням діаметра валу. Підбираємо муфту пружну втулково – пальцеву (МУВП) за ГОСТом 21424 – 75 ( рис. 11). Вона відрізняється простотою конструкції та зручністю монтажу і демонтажу. Муфта пом’якшує удари та вібрації, компеснує невеликі похибки монтажу і деформації валів. Допустиме радіальне зміщення валів не більше за 0,4, кутове зміщення – не більше за 10 00І. Матеріал полумуфт – чавун С420, матеріал пальців – сталь 45. Пружні елементи виготовляють з резини з sb³ 8 МПа. Навантажувальна здатність муфти обмежена стійкістю гумових елементів, тому перевірочний розрахунок робимо на міцність при зминанні цих елементів.
Розміри муфт на рис.10.1 і в таблиці 10.1. Розміри пальців на рис. 10.2 і в таблиці 10.2.
Для першої муфти приймаємо кількість пальців z = 4. Площа зминання гумових елементів S = d * l5 * z = 10 * 15 * 4 = 600 мм2
Колова сила, що діє на пальці:
Ft = 2T/D1 = 2 * 35556 Н * мм / 71 мм = 1001,58 Н;
Перевіряємо умову міцності на зминання:
s3м = F3м / S3м= Ft / S = 1001.58 / 600 = 1.67 мПа < 8 мПа;
Умова міцності на зминання виконується, отже залишаємо вибрану муфту.
Для другої муфти приймаємо кількість пальців z = 6. Площа зминання гумових елементів S = d * l5 * z = 20 * 44 * 6 = 5280мм2;
Колова сила, що діє на пальці:
Ft = 2T/D2 = 2 * 1198466Н * мм / 186 мм = 12886,73 Н;
Перевіряємо умову міцності на зминання:
s3м = F3м / S3м= Ft / S = 12886,73 / 5280 = 2,44мПа < 8 мПа;
Умова міцності на зминання виконується, отже залишаємо вибрану муфту.
11. Вибір мастила для зачеплень і підшипників:
Для зменшення витрат потужності на тертя і зниження інтенсивності зносу поверхонь, що труться, також для запобігання заїданню, задирам та корозії, кращого відведення теплоти поверхні деталей, що труться повинні мати надійне змащування.
Для змащення зубчастих передач застосовуємо картерну систему. В корпус редуктора заливаємо мастило так, щоб вінці коліс були в нього занурені. При їхньому обертанні масло захоплюється зубцями, розбризкується і потрапляє на внутріші стінки корпусу, звідки стікає в нижню його частину. Всередині корпусу утворюється взвісь частинок мастила в повітрі, яка покриває поверхні розташованих в середині корпусу деталей.
Глибина занурення циліндричного колеса тихохідної передачі складає (0,5 … 5) * m. Так як у нас є конічна передача, то глибину занурення приймаємо 30 ... 50 мм. Різниця між верхнім і нижнім рівнем повинна складати не менше ніж 10 мм, що в межах допустимого.
Бажана в’язкість мастила за таблицею (11.1 №3) складає 50 * 10-6 м2 /с. За таблицею (11.2 №3) обераємо мастило И – 50А з кінематичною в’язкістю 47 … 55 м2 /с, що рекомендується для циліндрично – конічних передач з температурою 50 0С.
Vм= 0,4л * 1кВт = 0,4 * 5,38 = 2,152 » 2,2 л.
На практиці намагаютья змащувати підшипники тим же мастилом, що і деталі передач. Але це можливо тільки для підшипників чер’яка. В нашому ж випадку підшипники задалеко від мастильної ванни, тому будемо змащувати їх пластичним змащувальним матеріалом. В цьому випадку підшипниковий вузол закривають мастиловідкидаючим кільцем, а вільний простір, всередині, заповнюють змащувальним матеріалом.
Вибираємо пластичне мастило ВНИИ НП – 242, що рекомендується для важконавантажених підшипників, а також для роликопідшипників.
Рівень мастила в редукторі перевіряється жезловим маслопоказчиком і мастилозливною пробкою з конічною нарізкою.
Для запобігання витікання мастильного матеріалу з підшипникових вузлів, а також захисту їх від пилу і вологи, встановлюємо на вході і виході з редуктора манжетне ущільнення.
12. Побудова механічних характеристик електродвигуна і робочої машини:
Дано: електродвигун типу 4А 112М4У3
РН = 5,5 кВт; nН = 1445хв-1 ; Mn / MН = 2,0; Mmax / MН = 2.2 = l.
Знаходимо номінальний, і критичний (максимальний) моменти двигуна:
MН = 9550 РН / nН = 9550 * 5,5/ 1445 = 36,35 Н * м;
Mmax = Mкр = lMН =2,2 * 36,35 = 79,97 Н * м;
Знаходимо номінальне, і критичне ковзання двигуна:
SН = (nO - nН ) / nO = (1500 – 1445) / 1500 = 0.037;
Sкр =SН (l + Öl2 – 1) = 0,037(2,2 + Ö2,22 – 1) = 0,154.
Знаходимо критичну частоту обертання ротора двигуна, при якій він розвиває критичний момент:
nкр = nO ( 1 - Sкр) = 1500 (1 – 0.154) = 1269 хв-1 ;
Для побудови механічної характеристики двигуна в діапазоні частоти обертання 0 … nO задаються частотою обертання ротора nХ і розраховують відповідні значення ковзання SХ = (nO – nХ)/ nO. Потім по рівнянню Класса розраховують обертовий момент двигуна при відповідних значеннях n і S:
M = 2 Mкр / (S/ Sкр + Sкр./S)
Результати розрахунків n, S і М заносимо в таблицю 12.1.
Таблиця 12.1
| nХ/ nO | N, хв-1 | S | M, Н * м | MC, Н * м |
| 0 | 0 | 1 | 24.06 | 7.8 |
| 0.1 | 150 | 0.9 | 26.58 | 8.25 |
| 0.2 | 300 | 0.8 | 29.68 | 9.58 |
| 0.3 | 450 | 0.7 | 33.56 | 11.81 |
| 0.4 | 600 | 0.6 | 38.51 | 14.94 |
| 0.5 | 750 | 0.5 | 44.99 | 18.95 |
| 0.6 | 900 | 0.4 | 53.63 | 23.86 |
| 0.7 | 1050 | 0.3 | 64.98 | 29.65 |
| 0.8 | 1200 | 0.2 | 77.31 | 36.34 |
| 0.9 | 1350 | 0.1 | 73.05 | 43.93 |
| 0.92 | 1380 | 0.08 | 65.43 | 45.55 |
| 0.94 | 1410 | 0.06 | 51.1 | 47.21 |
| 0.96 | 1440 | 0.04 | 38.92 | 48.90 |
| 0.98 | 1470 | 0.02 | 20.43 | 50.63 |
| 1 | 1500 | 0 | 0 | 52.40 |
Також будуємо іншу характеристику, яка представляє собою залежність: n = ¦ (MC)
MC = a1 + a2 (nX / nO)y;
де a1 = 7,8 Н * м, a2 = 44,6 Н * м – постійні величини для конкретної роботи машини;
y = 2 – коефіцієнт, що характеризує зміну моменту опору при зміні частоти обертання вала машини.
З побудованих графіків бачимо, що в момент пуску момент з боку робочої машини більший за пусковий момент двигуна, тому двигун потрібно запускати в режимі холостого ходу.
Знаходимо коефіцієнт навантаження:
b = Муст / МН = 47,2 / 36,35 = 1,3;
12.1 Розрахунок і вибір лінії живлення, апаратури управління і захисту електродвигуна.
Дано: електродвигун типу 4А 112М4У3
РН = 5,5 кВт; nН = 1445хв-1 ;
ІН = 11,5 А при U = 380 B; ІП / ІН = 7;
cos jН = 0.85; h = 85.5 %;
Розрахунковий струм лінії:
ІР = b * РН / (Ö3) * U Н *h * cos jН = 1,3 * 5500 / (Ö3) * 380 * 0,855 * 0,85 = 14,95 А.
де b - коефіцієнт завантаження двигуна; РН – номінальна потужність двигуна, Вт; U Н - номінальна лінійна напруга живильної лінії, В; h - і cos jН - відповідно ККД і коефіцієнт потужності двигуна.
По каталогу електрообладнання до установки вибираємо нереверсивний магнітний пускач ПМЛ – 221002 з умови IHMП = 25А > IP = 14.95 A. Захист двигуна від перевантажень забезпечується тепловим реле РТЛ – 102104 ( межа регулювання струму неспрацювання реле 13 …19 А).
Для захисту від струмів короткого замикання в установці передбачаємо запобіжник з плавкою вставкою:
ІВН³IP , ІВН³ Іmax / a,
де a - коефіцієнт теплової інертності запобіжника (для умов нормального пуску при t £ 10 с a = 2,5)
С 11,5 * (Ö3) * 7 / 2,5 = 55,77 А;
Згідно каталогу електрообладнання в установці приймаємо запобіжник типу ПР – 2 ( номінальний струм запобіжника ІНпр = 100 А) з плавкою вставкою (ІВН = 60 А).
Межу регулювання установок КЗ вибирають з умови: Іср³ 1,2 Іmax= 1.2 * 11.5 * (Ö3) * 7 = 167.32 A. Згідно розрахунку струм роз’єднання беремо ІНр = 250 А (250 > 167.32).