卷扬机传动装置简图如下:
1.卷扬机数据。
卷扬机牵引力f=12kn,吊绳牵引速度v=0.3m/s,卷筒直径d=500mm。
2.工作条件。
用于建筑工地提升物料,空载启动,连续运转,三班制工作,工作要求平稳。
3.使用期限。
工作期限为10年,每年工作300天,三班制工作,每班工作4小时。检修间隔为3年。
4.生产批量及加工条件。
小批量生产,无铸钢设备。
1.确定传动方案。
2.选择电动机型号。
3.设计传动装置。
4.选择联轴器。
1.减速器装配图一张。
2.零件工作图二张(大齿轮、输出轴)
3.设计说明书一份。
电动机→传动装置→执行机构,初选三种传动方案,如下:
图2.1 二级圆柱齿轮传动。
图2.2 蜗轮蜗杆减速器。
图2.3 二级圆柱圆锥减速器。
比较上述方案,在图2.2中,此方案为整体布局小,传动不平稳,虽然可以实现较大的传动比,但是传动效率低。图2.
1中的方案结构简单,且传动平稳,适合要求。图2.3中的方案布局比较小,但是圆锥齿轮加工较困难,特别的是大直径,大模数的锥轮,所以一般不采用。
最终方案确定:采用二级圆柱齿轮减速器,其传动系统为:电动机→传动系统→执行机构(如下图)。
图2.4 最终方案。
电动机的速度计算:
输出所需要功率:pw=fv=12*0.3/60=3.6kw (3-1)
传动效率计算: (3-2)
注:v带传动效率为。
滚动轴承效率(一对)
闭式齿轮传动效率为。
联轴器效率为。
传动滚筒效率为。
得=0.825,其中。
式中:pd---工作机实际需要的电动机输出功率,kw;
pw---工作机所需输入功率,kw;
电动机至工作机之间传动装置的总效率。
所以。使电动机的额定功率p =(1~1.3)p ,由查表得电动机的额定功率p =5.5kw。
计算滚筒工作转速:
由推荐的传动比合理范围,v带轮的传动比范围:<=7,二级圆柱齿轮减速器的传动比一般范围:8~40。(由机械设计设计手册可查得)则总传动比的范围为,
故电机的可选转速为:
电动机通常多选用同步转速有750r/min,1000r/min,1500r/min,3000r/min综合考虑电动机和传动装置的情况,同时也要降低电动机的重量和成本,最终可确定同步转速为1000r/min ,根据所需的额定功率及同步转速查表确定电动机的型号为y132m2-6,满载转速960r/min。
其主要性能:额定功率:5.5kw,满载转速960r/min,额定转矩2.0,质量84kg(机械设计设计手册)。
1.传动装置的总传动比要求应为。
i=nm/nw
式中:nm---电动机满载转速。
总传动比:i =960/11.46=83.77
2.分配各级传动比。
查机械手册,取v带的传动比,则减速器的传动比i为。
i=取两级援助齿轮减速器高速级的传动比。
则低速级的传动比为。
由上知此传动装置的总的传动比等于83.77大于40,所以在电动机与减速器之间选用带连接。减速器的传动比等于27.92大于8,因此选用二级减速器。
即传动方案大概如下:
图4.1 传动方案。
电动机轴 轴(高速轴)
轴(中间轴)
轴(低速轴)
轴(滚筒轴)
运动和动力参数的计算数值整理列表如下。
表4.1 各传动轴参数值。
材料:高速级小齿轮选用钢调质,齿面硬度为241.5hbs。高速级大齿轮选用钢正火,齿面硬度为186.5hbs。查课本得,。
查课本得: ,
故 按齿面接触强度设计:
8级精度制造,查机械设计手册得:均匀载荷,载荷系数k=1.2(有轻度振动)
取齿宽系数:
对于高速级齿轮
查表得,计算中心距:
动力传动齿轮m可以取2.5,3,4等。
取m=2.5时,,.
返算: 分度圆直径:,中心距 a==290
齿宽: 可取,
高速级小齿轮高速级大齿轮:,
通过课本有关公式得:,
按齿宽计算强度:
第一对齿轮的齿面接触疲劳强度和齿根的弯曲疲劳强度满足要求。
对于低速级齿轮,,
按齿面接触强度设计:8级精度制造,查机械设计手册得:载荷系数,取齿宽系数。
计算中心距:,m可以取2.5,3,4等。
当取m=4取时,, 则 z2=134
i=4.466。
分度圆直径:,
中心距 a==328
齿宽: 则可取,
验算轮齿弯曲强度: ,
按最小齿宽。
第二对齿轮的齿面接触疲劳强度和齿根的弯曲疲劳强度满足要求。
确定计算功率。由表13-8(机械设计基础,第五版)查得工作情况系数;故。
根据 pc=5.28kw , nm=960 r/min
由查机械设计手册知选用a型。确定带轮的基本直径并验算带速v。
取小带轮的基准直径;
验算带速v因为5m/s计算大带轮的基准直径,取450mm.
确定v带的中心距和基准长度。
根据式 取a0=700mm,初定中心距。
计算v带所需的基准长度选带的基准长度2500mm
计算实际中心距。
进一步得。得中心距的变化范围为725.5-838mm。
验算小带轮上的包角。
计算单个v带的额定功率。由,得。
由式(13-9)得传动比。
i=d2/d1(1-﹠)450/150×(1-0.02)=2.94根据。得
由a1=157.5查表13-7(机械设计基础,第五版)得,表13-2(机械设计基础,第五版)得,于是。
v带的根数。
z= =2.73 圆整为3。
由表13-1(机械设计基础,第五版)得a型带的单位长度质量q=0.1kg/m,所以。
应使带的初拉力。
作用在轴上的压力,压轴力的最小值为:
低速轴的设计:
由上知p=3.90kw
11.46r/min
3050n.m
初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45刚,调质处理,根据课本第245页式14-2,取,c=113,得: 联轴器配合的轴段长取l1=132mm
1)低速轴第一段轴颈配联轴器,取d1=76mm,l1=132mm,d2=84mm,查手册得l2=40mm;d3段装配轴承且d3.>d2,所以查手册1取d3=90mm,选用6018轴承,l3=40mm;第四段主要是定位轴承,取d4=98mm,l4由箱体确定取66mm;l5段为轴间,用于定位齿轮,区d5=108mm,轴长l5取14mm;第六段轴为装齿轮,取d6=100mm,取l6=128mm:第七段与第三段一样装轴承,去d7=90mm,l7=40mm.
图5.1 低速轴的结构图。
2)求作用在轴上的作用力:
已知低速级大齿轮的分度圆直径为 =520
齿轮作用在轴上的水平力即周向力:
f=齿轮作用在轴上的铅垂力即径向力:
f= f由于齿轮和联轴器都对轴有作用力而产生弯矩,故将两者弯矩分别求得再进行合成。
轴的强度校核。
在垂直面上。
在水平面上有。
总弯矩。扭矩。
进行校核时候,通常只是校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度根据式及上面的数据,以及轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环应力,取,轴的计算应力。
查得45刚的。因为,故安全。
由上知p2=4.06kw
=51.18r/min =757.58n.m
初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45刚,调质处理,根据课本第245页式14-2,取,c=113,得: 。所以最小轴应大于47mm.
第一段轴装轴承,查手册62页表6-1取d1=50mm,选用6010轴承,l1=40mm;第二段主要是定位齿轮,d2.>d1,取d2=58mm,l2略小于前低速齿轮设计的小齿轮宽度b1,取128mm;l3段为轴间,用于定位齿轮,区d3=66mm,轴长l3取12mm;第四段轴为装齿轮,取d4=58mm,因为l校核同上,此设计满足要求。
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