Пример выполнения основных этапов курсового проекта с пояснениями и расчетами.

Провести необходимые расчеты и сделать описание основных узлов привода ленточного конвейера (Схема привода и нагрузки - на бланке задания). Работа выполняется в следующей последовательности.

1. Исходные данные:

1.Полезное окружное усилие P = S₁ – S₂ = 6200 Н.

2.Скорость ленты конвейера V = 1,1 м/с.

3.Диаметр барабана D = 300 мм

4.Срок службы K_лет = 5 лет

5.Коэффициент годовой загрузки К_год =0,5

6.Коэффициент суточной загрузки К_сут =0,3

7.График нагрузки прилагается.

Рис. 3. График нагрузки

2. Расчёт требуемой мощности электродвигателя и выбор серийного электродвигателя.

Выбор электродвигателя предусматривает определение его мощности, типа, частоты вращения вала и основных размеров (в частности, диаметр вала двигателя). Мощность электродвигателя определяется зависимостью:

(Вт)

где Р – усилие рабочего органа привода (Н), V – линейная скорость рабочего органа привода (м/с), η – суммарный КПД привода.

Последовательность действий по выбору электродвигателя следующая:

- определение суммарного КПД привода;

- определение мощности на рабочем органе;

- определение потребной мощности электродвигателя;

- определение частоты вращения рабочего органа (барабана транспортера);

- определение потребной частоты вращения вала электродвигателя.

Далее рассмотрим на нашем примере ход реализации указанной последовательности действий.

1. Суммарный КПД привода η = η₁ · η₂ · η₃ …. η _j , где η _i - КПД каждого составляющего элемента (передачи, подшипников и т.д.) привода.

_пр = _м·_цп·_ц·_оп = 0,99·0,97·0,94·0,99=0,894,

где: _м = 0.99 - КПД муфты;

_цп = 0.97 - КПД зубчатой цилиндрической передачи;

_ц = 0,94 - КПД цепной передачи;

_оп = 0,99 - КПД пары подшипников качения на барабане.

Примечание: значения КПД см. табл. 1.

2. Мощность на рабочем органе

N_ро = P·V/1000 =6200·1.1/1000= 6.82 кВт.

3. Потребная мощность электродвигателя

N^п_дв = N_ро / _пр = 6,82/0,893 = 7,63 кВт

4. Частота вращения рабочего органа

n_ро = 60·V·1000/(3.14·D) = 60·1.1·1000/3.14/300 = 70,1 об/мин

5. Потребная частота вращения вала электродвигателя

nⁿ_дв = n_ро·U_цп·U_ц = 70,1·5·2,5 = 876 об/мин,

где: U_цп = 5 - среднее значение передаточного числа цилиндрической передачи; U_ц = 2,5 - среднее значение передаточного числа цепной передачи.

Примечание: средние значения рекомендуемых передаточных чисел приведены ниже в табл. 2.

Таблица 1. Коэффициент полезного действия

Наименование передачи или узла	КПД	Рекомендуемые обозначения
Пара цилиндрических колес закрытой передачи То же открытой передачи	0,97÷0,98 0,95÷0,96	ηцп
Пара конических колес закрытой передачи То же открытой передачи	0,96÷0,97 0,90÷0,95	ηкп
Закрытая червячная передача при: однозаходном червяке двухзаходном червяке четырехзаходном червяке Если заходность червяка неизвестна	0,70÷0,75 0,75÷0,82 0,85÷0,92 0,88	ηчп
Передача цепная закрытая То же открытая	0,96÷0,98 0,92÷0,94	ηц
Ременная передача	0,94÷0,96	ηр
Фрикционная передача закрытая То же открытая	0,94÷0,96 0,90÷0,95	ηф
Планетарные передачи(для предварительных расчетов передача планетарная одноступенчатая то же двухступенчатая	0,90÷0,97 0,85÷0,90	ηпп
Муфта компенсирующая Муфта упругая	0,99÷1,00 0,98÷1,00	ηм
Пара подшипников качения Пара подшипников скольжения	0,99÷0,995	ηоп

Примечание. Значение КПД приведены с учетом потерь в опорах качения

Таблица 2. Рекомендуемые значения передаточных чисел

одноступенчатого редуктора

Тип передачи	U	Umax	Допускаемые отклонения
зубчатая цилиндрическая	2…5	6,3	при при
зубчатая коническая	1…4	6,3	±3%
червячная	8…63	80
цепная передача	1,5...4	10
ременная передача	2...4	8

2.6. Выбор стандартного электродвигателя.

По рассчитанной мощности Р и диапазону n_эд из табл.3 выбираем электродвигатель таким образом, чтобы его номинальная мощность , а номинальная частота n_ном вращения вала была самой близкой (из возможных вариантов) к большему значению диапазона n_эд. В этом случае размеры и стоимость электродвигателя будут наименьшими. При этом следует иметь в виду, что большая частота вращения вала электродвигателя при одинаковой мощности вызывает увеличение передаточного числа редуктора, а, следовательно, увеличение его длины и высоты. Меньшая частота вращения вызывает увеличение размеров электродвигателя и увеличение ширины зубчатых колес, а, следовательно, уменьшение размеров редуктора.

Выбираем электродвигатель марки 132М6/970 со следующими характеристиками:

Тип 132М6/970

nсинхр. об/мин 1000

Nдв ,кВт 7,5

Nдв. об/мин 970

Тмах/Тном 2.5

Примечания:

- Диаметр вала выбранного двигателя d _вдв = 38 мм, см. Приложение 1.

- Допускаемая перегрузка  при переменной нагрузке допускается до  = 10÷12 %. В нашем случае  = (7.63 - 7.5)·100/7.5 = 1.7% < 10% , что допустимо.

3 . Определение общего передаточного числа привода. Распределение передаточного числа между цепной передачей и редуктором. Определение частоты вращения, мощностей и крутящих моментов на валах привода.

Данная часть расчета выполняется в последовательности, определенной в заголовке этого раздела.

Таблица 3. Двигатели закрытые обдуваемые единой серии 4А (тип/асинхронная частота вращения, об/мин)

Мощ-ность, кВт	Синхронная частота, об/мин
	3000	Tmax/ Tном	1500	Tmax/ Tном	1000	Tmax/ Tном	750	Tmax/ Tном
0,25	-	-	-	-	63В6/890	2,2	71В8/680	1,7
0,37	-	-	-	-	71А6/910	2,2	80А8/675	1,7
0,55	63B2/2740	2,2	71А4/1390	2,2	71В6/900	2,2	80В8/700	1,7
0,75	71А2/2840	2,2	71В4/1390	2,2	80А6/915	2,2	90LA8/700	1,9
1,1	71В2/2810	2,2	80А4/1420	2,2	80В6/920	2,2	90LB8/700	1,9
1,5	80A2/2850	2,6	80В4/1415	2,2	90L6/935	2,2	100L8/700	1,9
2,2	80В2/2850	2,6	90L4/1425	2,4	100L6/950	2,2	112МА8/700	2,2
3	90L2/2840	2,5	100S4/1435	2,4	112МА6/955	2,5	112МВ8/700	2,2
4	100S2/2880	2,5	100L4/1430 !	2.4	112МВ6/950	2,5	132S8/720	2,6
5,5	100L2/2880	2,5	112М4/1445.	2,2	132S6/965	2,5	132М8/720	2,6
7,5	112М2/2900	2,8	132S4/1455	3,0	132М6/970	2,5	160S8/730	2,2
11	I132M2/2900	2,8	132M4/1460	3,0	160S6/975	2.0	160М8/730	2,2
15	160S2/2940	2,2	160S4/1465	2,3	160M6/975	2,0	180М8/730	2,0
18,5	160М2/2940	2,2	160М4/1465	2,3	180М6/975	2.0	-	-
22	180S2/2945	2,5	180S4/1470	2,3	200L6/975	2,4	-	-
30	180M2/2945	2,5	180М4/1470	2,3	-	-	-	-

Присваиваем валам номера I; II; III , начиная с входного (быстроходного) вала редуктора, и отмечаем это на кинематической схеме привода.

3.1 Общее передаточное число привода

U_общ.= n_дв/n_ро = 970/70,1=13,84

3.2. Принимаем передаточное число цилиндрической передачи редуктора

U_цп = U_ред = 5,0.

Примечание: рекомендуемые стандартные передаточные числа для одноступенчатых цилиндрических редукторов следующие: U =2.5; 3.15; 3.55; 4.0; 4.5; 5.0. Допускаемые отклонения до 4% [4, табл.6].

3.3. Определяем передаточное число (отношение) для цепной передачи

U_ц =U_общ / U_ред = 13,84/5 = 2,77.

Принимаем: U_ц = 2,8.

3.4. Действительное передаточное число привода

U_пр = U_цп·U_ц = 5·2,8 = 14.

3.5. Относительная погрешность передаточного числа

% =(U_общ – U_пр)·100/U_общ = (13.84-14)∙100/13.84 = - 0,87% < 4% , что допустимо.

6. Частота вращения валов:

- входного (быстроходного) n _I = n _дв = 970 об/мин;

- выходного (тихоходного ) n _II = n _I / U_цп = 970/5 = 194 об/мин;

- вала барабана (рабочего органа) n _III = n _II /U_ц = 194 /2,8 = 69,3 об/мин.

3.7. Мощность на валах (расчет ведем по потребной мощности двигателя.)

- на входном валу N_I = N^п_дв·_м = 7,63·0,99 = 7,55 кВт;

- на выходном валу N_II = N_I·_цп = 7,55·0,97 = 7,33 кВт;

- на валу барабана N_III = N_II·_ц·_оп = 7,33·0,94·0,99 = 6,82 кВт.

2.8. Крутящий момент на валах:

- на входном валу T_I = 9550· N_I / n _I = 9550·7,55/970 = 74,33 Нм;

- на выходном валу T_II = 9550· N_II/ n _II = 9550·7,33/194 = 360,83 Hм;

- на валу барабана Т_III = 9550· N_III /n _III = 9550·6,82/69.3 = 939,84 Hм.