Pruebas y respuestas de diseño mecánico

Instrucciones de diseño del curso de diseño mecánico

Tema de diseño: Diseño de transmisión de engranajes cilíndricos helicoidales de una etapa + transmisión por cadena

Departamento: Departamento de Ingeniería Mecánica

Clase profesional: 2002 basada en computadora

Nombre del estudiante: xxx

Instructor: xxx

Fecha de finalización: 12 de diciembre de 2004

Shaoyang College

(Campus Qiliping)

Índice

1. Resumen de diseño

2. Prólogo

3. Cálculo cinemático y dinámico

1. Cálculo de selección de motor

2. Distribución de relaciones de transmisión a varios niveles

3. Calcula la velocidad, potencia y par de cada eje y anótalos en una tabla

4. Cálculo de diseño de piezas de transmisión

5. Diseño y cálculo de engranajes

6. Cálculo y verificación de ejes y rodamientos

7. Selección de teclas estándar relacionadas como teclas

8. Lubricación y sellado de reductor

9. Diseño de gabinete

10. Resumen del diseño

11. Materiales de referencia

Libro de tareas de diseño del curso de diseño mecánico

Tema de diseño: Diseño de transmisión de engranajes cilíndricos helicoidales de una etapa + transmisión por cadena

Datos originales:

F=2500N　F: Tensión de la cinta transportadora;

V=1.5m/s　V: Velocidad de la cinta transportadora;

D=400mm D: Diámetro del tambor.

Carga de trabajo de diseño:

1. Una copia del manual de diseño

2. Dibujos de dos partes principales (CAD)

3. Un plano de montaje No. 0

Requisitos de trabajo:

El transportador funciona de forma continua, se eleva en una dirección y trabaja en dos turnos con equilibrio de carga. La vida útil es de 10 años. El error permitido de la velocidad de la cinta transportadora es ±5%.

Esquema sencillo del ejercicio: (ver imagen adjunta)

2. Prólogo

Análisis y formulación del esquema de transmisión

Las máquinas suelen constar de tres partes: motor primario, dispositivo de transmisión y dispositivo de trabajo. El dispositivo de transmisión se utiliza para transmitir el movimiento y la potencia del motor primario y cambiar su modo de operación para satisfacer las necesidades del dispositivo de trabajo. Es una parte importante de la máquina. Si el esquema de transmisión del dispositivo de transmisión es razonable afectará directamente el rendimiento de trabajo, el peso y el costo de la máquina.

Satisfacer las necesidades de los dispositivos en funcionamiento es el requisito básico para formular un plan de transmisión. El mismo movimiento puede realizarse mediante varios planes de transmisión diferentes. Esto significa que es necesario analizar las ventajas y desventajas de varios planes de transmisión. y comparar, para elegir el que mejor se adapte a la situación real. Además de cumplir con las funciones del dispositivo de trabajo, una solución de transmisión razonable también requiere una estructura simple, fabricación conveniente, bajo costo, alta eficiencia de transmisión y fácil uso y mantenimiento.

Por lo tanto, al formular un plan de transmisión razonable, además de considerar de manera integral la carga, el movimiento del dispositivo de trabajo y otros requisitos de la máquina, también debe estar familiarizado con las características de varios mecanismos de transmisión para poder Elija un mecanismo de transmisión adecuado. Debido a la baja capacidad de carga de la transmisión por cadena, el tamaño estructural es mayor que otras formas cuando se transmite el mismo par, pero la transmisión es estable y puede amortiguar y absorber la vibración. Debe disponerse en la etapa de alta velocidad. el sistema de transmisión para reducir el par transmitido y reducir el tamaño de la estructura de la transmisión por cadena. Por lo tanto, al seleccionar el esquema de transmisión en este artículo, se utiliza la transmisión por cadena.

Como todos sabemos, el dispositivo de transmisión del transportador de cadena se compone de cinco partes: motor, cadena, reductor, acoplamiento y rodillo, y el reductor se compone de cuatro partes: eje, cojinete, engranaje. y caja. Por lo tanto, si desea diseñar el dispositivo de transmisión de un transportador de cadena, primero debe seleccionar sus componentes de manera razonable. A continuación los seleccionaremos uno por uno.

3. Cálculo de cinemática y dinámica

Sección 1 Selección de un motor eléctrico

El motor eléctrico es un motor primario de uso común con las ventajas de una estructura simple, operación confiable, control simple y fácil mantenimiento. La selección de un motor eléctrico incluye principalmente seleccionar su tipo y estructura, capacidad (potencia) y velocidad, y determinar el modelo específico.

(1) Seleccione el tipo de motor:

Seleccione el motor asíncrono trifásico de jaula de ardilla, totalmente cerrado, autorefrigerado por ventilador, de uso general, serie Y, según los requisitos de trabajo. y condiciones.

(2) Seleccionar la capacidad del motor:

Potencia requerida para el trabajo:

Pd = Pw/η

Pw = F *V/（1000ηw）

Entonces: Pd = F*V/（1000η*ηw）

La eficiencia total desde el motor hasta la máquina en funcionamiento (incluida la eficiencia del máquina de trabajo) es

η*ηw = η1*η2*η2*η3*η4*η5*η6

donde η1, η2, η3, η4, η5 y η6 son engranajes transmisión, respectivamente.

Supongamos que eta1 = 0,96, eta2= 0,99, eta3 =0,97, eta4 = 0,97, eta5 = 0,98, eta6 = 0,96, entonces:

η*ηw = 0,96×0,99×0,99 ×0,97×0,97×0,98×0,96 =0,832

Entonces:

Pd = F*V/1000η*ηw = 2500×1,5/(1000×0,832) kW = 4,50 kW

Seleccione la potencia nominal Pw del motor en función de Pd de modo que Pm = (1∽1.3)Pd = 4.50∽5.85kW

La potencia nominal Pw del motor = 7.5 kW es obtenido consultando la tabla

(3) Determinar la velocidad del motor:

La velocidad de trabajo del eje del carrete es:

nw = 60× 1000V/πD = 60×1000×1,5/(3,14 ×400) r/min = 71,66r/min

De acuerdo con el rango de relación de transmisión razonable recomendado, tome la relación de transmisión de la cadena i1 = 2 ∽ 5 , y la relación de transmisión de engranajes de una sola etapa i2 = 3 ∽ 5

Entonces el rango de relación de transmisión total razonable es: i = 6 ∽ 25

Entonces, el rango de velocidad del motor es:

nd = i*nw = (6∽25 )×71,66 r/min = 429,96 ∽ 1791,5 r/min

Las velocidades sincrónicas que se ajustan a este rango son 750 r/ min, 1000 r/min y 1500 r/min. Según la capacidad calculada, hay tres modelos de motor aplicables que se encuentran en la Tabla 5.1 del Apéndice. La comparación de sus parámetros técnicos y relaciones de transmisión se muestra en la siguiente tabla.

Propuesta

Modelo de motor

Potencia nominal Velocidad del motor

r/min Relación de transmisión del dispositivo de transmisión

Ped/kW Velocidad síncrona Velocidad a plena carga Relación de transmisión general Engranaje de cadena

1 YL0L-8 7,5 750 720 10,04 3 3,35

2 Y160M-6 7,5 1000 970 13,54 3,5 3,87

3 Y132M-4 7.5 1500 1440 20.01 3.5 5.72

Considerando el tamaño y peso del motor y dispositivo de transmisión, así como la relación de transmisión de la transmisión por cadena y el reductor, se puede ver Esa opción 3 es más adecuada. Por lo tanto, el modelo de motor seleccionado es Y160M-6, la potencia nominal del motor seleccionado Ped = 7,5 kW, la velocidad de carga completa nm = 970 r/min, la relación de transmisión general es moderada y el dispositivo de transmisión tiene una estructura compacta. Las principales dimensiones generales y de instalación del motor seleccionado se muestran en la siguiente tabla.

Altura central H Dimensiones totales

L×(AC/2+AD)×HD Dimensiones de instalación del pie

A×B Diámetro del orificio del perno de anclaje K Extensión del eje size

D×E Tamaño de instalación de llave F×GD

160 600×417×385 254×210 15 42×110 12×49

Sección 2 Calcula la relación de transmisión general y asigna relaciones de transmisión en todos los niveles

Después de determinar el motor, la relación de transmisión general del dispositivo de transmisión se puede calcular en función de la velocidad de carga total del motor y la velocidad de trabajo. dispositivo.

(1) Calcular la relación de transmisión total:

i = nm/nw = 970/71,66 = 13,54

(2) Asigna las relaciones de transmisión de cada uno nivel:

Para evitar que el tamaño de la transmisión por cadena sea demasiado grande y satisfacer ib

ig = i/ib = 10,15/ 3,5 = 3,87

(3) Calcular el movimiento y los parámetros dinámicos del dispositivo de transmisión:

La velocidad de cada eje

nΙ= nm/ib = 970/3,87 = 250,65 r/min

nΠ= nΙ/ig = 250,65/3,5 = 71,62 r/min

nw = nΠ = 71,62 r/min

Potencia de cada eje

PΙ= Pm*η1 = 7,5×0,96 = 7,2 kW

PΠ=PΙ*η2 *η3 = 7,2 ×0.99×0.97 =6.914 kW

Pw = PΠ*η2*η4 = 6.914×0.99×0.97 = 6.64 kW

(4) Par de cada eje

Par del eje de salida del motor Td

Td = 9550×Pm/nm =9550×7,5/970 = 73,84 Nm

Par del otro eje

TΙ= 9550× PΙ/nΙ = 9550×7.2/250.65 = 274.33 Nm

TΠ= 9550×PΠ/nΠ= 9550×6.914/71.62 = 921.93Nm

Tw = 9550×Pw/nw = 9550×6,64/71,62= 885,34 Nm

Sección 3: La velocidad de rotación, la potencia y el par de cada eje se enumeran en una tabla

Nombre del eje del parámetro

Eje del motor Ι eje Π eje eje del rodillo

Velocidad 970 250,65 71,62 71,62

Potencia 7,5 7,2 6,914 6,64

Par 73,84 274,33 921,93 885,34

Relación de transmisión 3,87 3,5 1

Eficiencia 0,96 0,99 0,97

IV. Cálculo del diseño de las piezas de transmisión

La transmisión por cadena está compuesta por una cadena y un piñón. La cadena se compone de muchos eslabones. El grande con dientes y la rueda pequeña están instalados en dos ejes paralelos. Las ventajas de la transmisión por cadena son: 1) relación de transmisión precisa, transmisión confiable, tensión pequeña, fácil montaje, cargas pequeñas en ejes y cojinetes y alta eficiencia de transmisión, hasta 98% 2) en comparación con la transmisión por engranajes. Tiene un centro grande; distancia; 3) Puede funcionar en ambientes con altas temperaturas y aceite lubricante, y también puede usarse en ambientes polvorientos.

El siguiente es el cálculo de las piezas de transmisión de cadena modificadas:

Elementos de cálculo Contenido del cálculo Resultados del cálculo

1 Determinar la potencia de diseño

2 Seleccione la cadena El modelo determina la potencia de diseño en función de la potencia transmitida P, la naturaleza de la carga y las horas de trabajo por día

Pc = KA×P = 1×7,2= 7,2 kW

1. Determine el número de dientes de la rueda dentada z1, z2

Debido a que la velocidad de rotación de la rueda dentada pequeña es 250,65 r/min, suponiendo que la velocidad de la cadena es 0,6~3 y se desea que la estructura sea compacta, la número de dientes de piñón pequeños z1 = 17 se selecciona de (libro de texto); El número de dientes de piñón impulsado z2 =i×z1 =3.5×17 =59.5 (z2 < 120, apropiado)

Tome el número entero z 2= ​​60

2. Determine el número de eslabones de la cadena Lp

Inicialmente determine la distancia entre centros a0 = 40p, luego el número de eslabones de la cadena

Lp = 2a0/p+(z1+z2)/2+ p /a0*[ (z2 – z1)/(2π)]2 = 119,7 (nudos)

Toma Lp =120

nudos

3. Calcule la potencia P0 que puede transmitir una cadena de una sola fila y el paso de la cadena p

Según el libro de texto, la potencia P0 transmitida por una cadena de una sola fila ≥ Pca/(Kz*KL*Kp )

viene dado por la Figura 5-29, estimado en base a la velocidad del piñón pequeño, la cadena trabaja en el lado derecho de la curva de potencia, de la Tabla 5-16 Kz = =0.85

KL ==1.1 Cadena de una hilera Kp=1

P0 ≥ 7.2Kw/(0.85*1.1*1)=7.70Kw

Según la velocidad del piñón pequeño n1 = 250.65 r/min y potencia P0 = 7,70 kW, verifique en la Figura 5-29. Se obtiene la cadena opcional 16A. De la Tabla 5-13, se puede encontrar que P=25,40 mm. También confirma que la estimación original de que opera la cadena. en el lado derecho del pico de la curva de potencia nominal es correcto.

4. Determine la distancia entre centros de la cadena a

a= [( - )+ ]=1020 mm

La cantidad de ajuste de la distancia entre centros △a≥2p=50,8 mm

Distancia central real a1=a-△a=1020-50.8=969.2mm

5. Verificar la velocidad de la cadena

v=n1*z1*p/(60*1000)=250.65 *17 *25.4/(60*1000)=1.81m/s

Es consistente con la velocidad de cadena estimada original.

6. Verifique el orificio pequeño del cubo de la rueda dentada dk

Consulte el Apéndice 5.3 de la "Guía de diseño del curso básico de diseño mecánico" para conocer el diámetro del eje del motor D = 45 mm. Consulte la Tabla 13-4 para conocer el diámetro máximo permitido de; el pequeño orificio del cubo de la rueda dentada dmax=51 mm, que es más grande que el diámetro del eje del motor y es adecuado.

7. Presión Q que actúa sobre el eje

Fuerza circunferencial F=1000*P/V=1000*7.2/1.81=3977.9N

Presionar horizontalmente El el diseño toma el coeficiente de presión KQ*F=4972.4N

La transmisión por engranajes es la forma de transmisión más utilizada.

Las principales ventajas de su transmisión son: gran transmisión de potencia (hasta más de 100.000 kW), amplio rango de velocidades, alta eficiencia, funcionamiento confiable, larga vida útil, estructura compacta y estabilidad. El diseño del engranaje se centra principalmente en una transmisión suave y. alta capacidad de carga se cumplen dos requisitos básicos

Pc =7,2 kW

z1 = 17

z 2= 60