Введение
При выполнении курсового проекта определенные трудности вызывает многообразие исходных данных и необходимость их преобразования для расчета. Поэтому предварительно рассмотрим несколько примеров приводов с различными вариантами задания исходных данных (рисунок 1).
Рисунок 1 – Варианты задания исходных данных
Исходные данные:
- рисунок 1а, д: Р3 (кВт), n3 (мин-1) – мощность и частота вращения выходного вала редуктора соответственно;
- рисунок 1б – г: Ft (H) – окружная сила на барабане ленточного или на звездочке цепного конвейера; v (м/с) – скорость движения ленты или цепи; Dб (мм) – диаметр барабана; zзв – число зубьев и рзв (мм) – шаг тяговой звездочки;
- рисунок 1е: q (Н/м) – распределенная нагрузка на шнеке; L (мм) – длина шнека; D (мм) – диаметр шнека; v (м/с) – скорость движения шнека.
Мощность (кВт) привода (мощность на выходе) определяют по формуле:
Р3 = Ft v / 103.
Для рисунка 1е
Ft = (q L) / 103.
Затем вычисляют частоту вращения n3 приводного вала привода:
n3 = 6 104 v / ( Dб) или n3 = 6 104 v / ( Dзв),
где Dзв = рзв / sin(180/ zзв) – диаметр тяговой звездочки, мм.
1 Расчет привода ленточного конвейера (с двухступенчатым цилиндрическим редуктором)
Техническое задание.
Спроектировать двухступенчатый цилиндрический редуктор и цепную передачу для привода ленточного конвейера (рисунок 2).
Рисунок 2.
Исходные данные:
окружная сила на барабане ленточного конвейера, Н Ft = 22600;
скорость движения ленты, м/с v = 0,5;
диаметр барабана, мм Dб = 250;
срок службы, тыс.час t = 20.
Типы передач: цепная;
редуктор: 1 ступень - цилиндрическая косозубая;
2 Ступень - цилиндрическая прямозубая.
Тип муфты – упругая.
1.1 Выбор электродвигателя
Электродвигатель (э.д.) подбираем по двум параметрам: требуемой мощности и частоте вращения. Требуемая мощность э.д.
,
где η0 - общий коэффициент полезного действия (КПД) привода,
η0 = ηцеп · η2цил · ηм · η4пк .
ηцеп, ηцил, ηм, ηпк – КПД соответственно цепной передачи, цилиндрической передачи, муфты, пары подшипников качения.
Из таблицы 1.2 [3] выбираем: ηцеп = 0,92…0,95; ηцил = 0,96…0,98; ηпк=0,99; ηм=0,98. Принимаем ηцеп =0,93; ηцил =0,97. Тогда η0 =0,93· 0,972 · 0,98 · 0,994 = 0,875.
Р3 = Ft v / 103 = 22600 0,5 / 103 = 11,3 кВт.
Ртр=11,3 / 0,875 = 12,9 кВт.
Требуемая частота вращения э.д.: nтp = n3 · Uцеп · U2цил,
где n3 – частота вращения выходного вала привода:
n3 = 60000 v /( Dб) = 60000 0,5 / ( 250) = 38,2 мин-1;
Uцеп передаточное число цепной передачи,
Uцил – передаточное число цилиндрической ступени.
Согласно таблицы 1.3 [3] рекомендуется принять Uцеп =1,5…3, Uцил =2,5…5. Тогда nтp=38,2·(1,5...3)·(2,5...5)2=358…2865 мин-1. Выбираем э.д. общепромышленной серии 4А. При выборе учитываем следующие требования и рекомендации.
Во-первых, значение номинальной мощности э.д. Рдв, указанное в таблице (каталоге), должно быть большей, но ближайшей к требуемой: Рдв≥Ртр.В то же время согласно [1] допускается перегрузка э.д. до 8%.
Во-вторых, не рекомендуется выбор э.д. с синхронной частотой вращения 750 мин-1 из-за большой металлоемкости, а двигатели с синхронной частотой вращения 3000 мин-1 имеют низкий рабочий ресурс. Кроме того, при выборе высокоскоростного э.д. получается большее передаточное число привода.
В-третьих, согласно [1] рекомендуется выбирать э.д. с меньшим числом в обозначении (примеры обозначений - 90L, 100S, 112М) для уменьшения массы, размеров и стоимости двигателя. При одинаковом числе в обозначении предпочтение необходимо отдать э.д. с меньшей частотой вращения вала, что позволит уменьшить размеры передач.
Исходя из вышеперечисленных требований и рекомендаций выбираем э.д. 4A160M6, у которого Pдв = 15 кВт, nдв = 975 мин-1 – таблица 1.5 [3].
Определяем передаточное число привода и его ступеней:
передаточное число привода: U0 = nдв / n3 = 975 / 38,2 = 25,5;
U'цеп=2,8–предварительное значение передаточного числа цепной передачи;
U'ред = U0 / U'цеп = 25,5 / 2,8 = 9 – предварительное значение передаточного числа редуктора.