1 Энерго-кинематический расчет привода

Мощность, потребляемую конвейером, по ф. стр.5 [1]:

P_p=F_tV=400,3=12 кВт,

где F_t – тяговое усилие на барабане, кН;

V – окружная скорость

Мощность, потребляемая электродвигателем, по ф. стр.5 [1]:

P_эп=Р_р/=12000/0,816=14,7 кВт,

где  - общий К.П.Д. привода;

=_рп_зп²_м⁴_пп=0,950,97²0,9950,99⁵0,98=0,816,

где _рп, _зп, _м, _пп _цп – КПД соответственно клиноременной передачи, зубчатой передачи, муфты и подшипников качения.

Определим предварительно частоту вращения двигателя

;

где - частота вращения звездочки,

- передаточное число зубчатой косозубой передачи;

- передаточное число зубчатой прямозубой передачи;

- передаточное число цепной передачи;

;

тогда

по табл. 2 принимаем Uзпк=3, Uзп2=4, Uцп=3.

Исходя из вычисленных значений Р_эп и по табл. 3 выбираем электродвигатель 4А160S2У3 с синхронной частотой вращения n_дв=2940 мин^-1 и мощностью Р_дв=15 кВт.

Общее передаточное число привода

где - реальная частота вращения электродвигателя.

Передаточное число всего редуктора:

Передаточное число зубчатой косозубой передачи

Передаточное число зубчатой прямозубой передачи

Определяем частоты вращения валов привода:

n₁₌n₂₌ =2940 мин^-1;

n₃= /U_зп=2940/3=980 мин^-1;

n₄=n₅₌n₂/ =980/2.9=326 мин^-1;

n₆= n₅/U_зп2=326/4.2=81 мин^-1.

Определяем мощности, передаваемые валами:

Р₁=Р_дв =14.7кВт;

Р₂=Р₁_зпк_пп_м =14.70.9950,99=14.48 кВт;

Р₃=Р₂_зп_пп=14.480,970,99=14.05 кВт;

Р₄=Р₃_м_пп =14.050,9950,99=13.63 кВт;

Р₅=Р₄_пп_зп =3,880,990.995=13.22 кВт;

Р₆=Р₅_пп_цп=13,220,990,98=12,34 кВт.

Определяем угловые скорости валов привода:

₁₌₂=n₂/30=3,142940/30=307,72 с^-1;

₃=n₃/30=3,14980/30=102,57 с^-1;

₄₌₅=n₄/30=3,14326/30=34,12 с^-1;

₆=n₆/30=3,1481/30=8,48 с^-1.

Определяем крутящие моменты на валах привода:

Т₁=Р₁/ω₁=14,7/307,72 =47,75 Нм;

Т₂=Р₂/ω₂=14,48/307,72=47,035 Нм;

Т₃=Р₃/ω₃=14,05/102,57=136 Нм;

Т₄=Р₄/ω₄=13,63/34,12=399,28 Нм;

Т₅=Р₅/ω₅=13,22/34,12=387,27 Нм;

Т₆=Р₆/ω₆=12,43/8,48=1465,51 Нм.

2 Расчет передачи редуктора

2.1 Выбор материалов термообработки и определение допускаемых напряжений для передач

Желая получить сравнительно небольшие габариты и невысокую стоимость редуктора, выбираем для изготовления шестерен и колес сравнительно недорогую легированную сталь 40Х. По таблице 8.7 [2] назначаем термообработку:

для шестерен – улучшение НВ 260…280;

для колес – улучшение НВ 230..260.

При данной термообработке обеспечивается приработка зубьев.

Определяем допускаемые напряжения.

Допускаемые контактное напряжение шестерни рассчитываем по формуле:

=_нlimZ_N/S_N,

где _нlim- предел контактной выносливости шестерни, при улучшении рассчитывается табл. 8.8 [2];

S_N– коэффициент безопасности;

Z_N– коэффициент долговечности;

_нlim=2НВ+70

где НВ- средняя твёрдость материала по шкале Бринелля, МПа.

НВ=

тогда _нlimк=2245+70=560MПа;

_нlimш=2270+70=610MПа.

При улучшении для колеса и шестерни по табл. 8.8 [2] выбираем S_N=1,1.

Коэффициент долговечности рассчитывается по формуле:

Z_N=

Циклическая долговечность рассчитывается по формуле:

;

;

.

Эквивалентное число циклов рассчитывается по формуле:

N_HE=μ_н60сn t

где μ_н- коэффициент режима работы(по табл. 8.9[2] для лёгкого режима работы μ_н =0,125);

c - число зацеплений зуба за один поворот колеса;

n - частота вращения, мин^-1;

t - расчётный срок службы, ч.

t=N_г N_H N_дн N_см N_ч=852628=39936ч.

N_HEш=0,125601109,98 39936=3,2910⁷;

N_HEк=0,12560136,18 39936=1,0810⁷;

Z_Nк= ;

Z_Nш=

т.к Z_N<1, тогда Z_Nк= Z_Nш=1.

Допускаемые напряжения:

Принимаем наименьшее допускаемое напряжение

Определяем допускаемые напряжения изгиба:

где - предел выносливости по напряжениям изгиба, МПа;

- коэффициент безопасности;

- коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки; при одностороннем приложении нагрузки =1;

- коэффициент долговечности.

;

мПа;

мПа.

При улучшении для колеса и шестерни выбираем =1,75.

Коэффициент долговечности рассчитывается по формуле:

где - циклическая долговечность (рекомендуется для всех сталей);

- эквивалентное число циклов перемены напряжения изгиба.

N_FE=μ_F60сn t

где μ_F- коэффициент режима работы(по табл. 8.9[2] для лёгкого режима работы μ_н =0,038);

N_FEш=0,038601109,98 39936=10,0110⁶;

N_FEк=0,03860136,18 39936=3,2910⁶;

_к= ;

_ш=

принимаем _ш=1.

Допускаемые напряжения изгиба:

;