1. Разработка кинематической схемы
1.1 Условия эксплуатации
Проектируемый машинный агрегат служит приводом ковшового элеватора и может использоваться на предприятиях различного направления. Привод состоит из электродвигателя, вал которого через цепную муфту соединен с ведущим валом конического редуктора и открытой цепной передачей, расположенной под углом 30º к горизонтали. Ведомая звездочка закреплена на приводном валу элеватора. Проектируемый привод работает в 2 смены в нереверсивном режиме. Характер нагрузки - с малыми колебаниями.
1.2 Срок службы приводного устройства
Срок службы привода определяется по формуле
Lh = 365LГКГtcLcKc
где LГ = 7 лет – срок службы привода;
КГ – коэффициент годового использования;
КГ = 300/365 = 0,82
где 300 – число рабочих дней в году;
tc = 8 часов – продолжительность смены
Lc = 2 – число смен
Кс = 1 – коэффициент сменного использования.
Lh = 365·7·0,82·8·2·1 = 33600 часа
С учетом времени затрачиваемого на ремонт, профилактику и т.п. 15% ресурса, тогда Lh = 33600∙0,85 = 28500 час.
Рабочий ресурс привода принимаем Lh = 28500 час.
Таблица 1.1
Эксплуатационные характеристики машинного агрегата
-
Место
установки
Lг
Lс
tс
Lh
Характер
Нагрузки
Режим
работы
Заводской цех
7
2
8
28500
С малыми колебаниями
Реверсивный
2. Выбор двигателя. Кинематический расчет привода
2.1 Определение мощности и частоты вращения двигателя
Требуемая мощность рабочей машины
Ррм = Fv = 2,2·1,5 = 3,30 кВт
Общий коэффициент полезного действия
η = ηмηзпηопηпк2ηпс,
где ηм = 0,98 – КПД муфты [1c.40],
ηзп = 0,97 – КПД закрытой зубчатой конической передачи,
ηоп = 0,93 – КПД открытой цепной передачи,
ηпк = 0,995 – КПД пары подшипников качения,
ηпс = 0,99 – КПД пары подшипников скольжения,
η = 0,98·0,97·0,93·0,9952·0,99 = 0,866.
Требуемая мощность двигателя
Ртр = Ррм/η = 3,30/0,866 = 3,81 кВт.
Для проектируемых машинных агрегатов рекомендуются трехфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели серии 4А. Эти двигатели наиболее универсальны. Закрытое и обдуваемое исполнение позволяет применить эти двигатели для работы в загрязненных условиях, в открытых помещениях и т. п.
Ближайшая большая номинальная мощность двигателя 4,0 кВт
Двигатели серии 4А выпускаются с синхронной частотой вращения 750, 1000, 1500 и 3000 об/мин.
Таблица 2.1
Выбор типа электродвигателя
Вариант |
Двигатель |
Мощность |
Синхронная частота вращения, об/мин |
Номинальная частота вращения |
1 |
4А100S2 |
4,0 |
3000 |
2880 |
2 |
4A100L4 |
4,0 |
1500 |
1430 |
3 |
4A112M6 |
4,0 |
1000 |
950 |
4 |
4A132S8 |
4,0 |
750 |
720 |
Частота вращения рабочего вала привода
nрм = 6·104v/(πD) = 6·104·1,5/(π·275) =104 об/мин
Общее передаточное число привода
u = n1/nрм
где n1 – частота вращения вала электродвигателя.
Рекомендуемые значения передаточных чисел:
- для конической передачи 2÷6,3
- для открытой цепной 2÷5.
Принимаем для конической передачи среднее значение u1 = 3,15, тогда для открытой передачи
u2 = u/u1 = u/3,15
Таблица 2.2
Передаточное число
-
Передаточное число
Варианты
1
2
3
4
Привода
27,69
13,75
9,13
6,92
Редуктора
3,15
3,15
3,15
3,15
Открытой передачи
8,79
4,37
2,90
2,20
Анализируя полученные значения передаточных чисел, приходим к следующим выводам: вариант 1 исключаем из-за того, что передаточное число редуктора выходит за рекомендуемые пределы. Электродвигатель с числом оборотов 750 не рекомендуется применять из-за больших габаритов, окончательно делаем выбор в пользу варианта 2 с электродвигателем 4A100L4 (Рис.2.1).
Рис. 2.1 Электродвигатель марки 4A100L4
Основные размеры электродвигателя (мм) [1]
Таблица 2.3
d30 |
l1 |
l30 |
d1 |
b1 |
h1 |
l10 |
l31 |
d10 |
b10 |
h |
h10 |
h31 |
235 |
60 |
392 |
28 |
8 |
7 |
140 |
63 |
12 |
160 |
100 |
12 |
263 |