1 Пример расчета привода ленточного конвейера
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 Приложения 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 Приложения 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, по [3] 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 Приложения.
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.
1.2 Расчет цепной передачи
Расчет ведем по [2].
Исходные данные:
входная мощность передачи P1ц = Pвых (цилиндрической передачи):
P1ц = Р3 / (пкцеп) = 11,3 / (0,99 0,93) = 12,15 кВт;
частота вращения ведущей звездочки n1 = nвых (цилиндрической передачи): n1 = nдв / U'ред = 975 / 9 =108,3 мин-1;
передаточное число Uцеп = 2,8;
расположение линий центров передачи под углом 0 к горизонту;
передача открытая, работает в пыльном помещении в 1 смену, регулируется передвижением оси малой звездочки, цепь роликовая.
Назначаем z1 = 25, z2 = z1 Uцеп = 25 2,8 = 70 < z2max = 100…120 .
По формуле (13.5) межосевое расстояние а = (30…50) рц = 40 рц.
По формуле (13.26) определяем расчетную мощность Pp=P1 Kэ Kz Kn [Pp], по формуле (13.22) коэффициент эксплуатации Кэ = Кд Ка Кн Крег Кс Креж,
где Кд =1 (нагрузка близка к равномерной) – коэффициент динамической нагрузки,
Ка = 1 – коэффициент межосевого расстояния или длины цепи,
Кн = 1 – коэффициент наклона передачи к горизонту,
Крег = 1 – коэффициент способа регулировки натяжения цепи,
Кс = 1,3 коэффициент смазки и загрязнения передачи (выбираем смазку II),
Креж = 1 – коэффициент режима или продолжительности работы передачи в течение суток.
Kэ = 11111,31=1,3.
Значения коэффициентов и рекомендации по выбору смазки цепных передач принимаем по таблицам 3.2 и 3.3 Приложения.
По формуле (13.23) обозначим Kz = z01 / z1 – коэффициент числа зубьев, Kn = n01 / n1 – коэффициент частоты вращения. Используя таблицы 3.1 и 3.4 Приложения, приняв z01 = 25, а за n01 принимается ближайшая к расчетной частота вращения из ряда таблицы 3.1 Приложения, т.е. n01 = 200 мин-1.
Вычисляем:
Kz = 25 /25 = 1,
Kn = 200 / 108,3 = 1,85.
Принимаем Кряд = 1, тогда Рр = 12,15 1,3 1 1,85 = 29,2 кВт.
По таблице 3.4 Приложения для принятых n01 = 200 и Рр = 29,2кВт назначаем однорядную цепь с шагом рц = 38,1мм. При этом а = 40 38,1 = 1524мм. Найденное рц < [рц]max = 50,80 мм (таблица 3.4 Приложения).
По формуле (13.2): v = n1 z1 pц / 60 = v =108,3 25 38,1 10-3/ 60 = 1,7 м/с.
По таблице 3.2 Приложения назначаем густую внутришарнирную смазку.
Число звеньев цепи или длина цепи в шагах, по формуле (13.6):
=
128,8мм.
Округляя до целого числа, принимаем Lp = 130 мм. Уточняем а по формуле (13.7):
=1560
мм.
Учитывая рекомендации по уменьшению межосевого расстояния (см. приложение к формуле (13.7)) на а=0,003а=0,003 1560 = 4,68 мм, окончательно назначаем а = 1555мм.
Диаметры звездочек определяем по формуле (13.8): d = pц / sin(/z).
d1 = 38,1 / sin(180/25) = 304,8мм,
d2 = 38,1 / sin(180/70) = 866мм.
Определяем окружную силу по формуле (13.1): Ft=P1/v=15,12/1,7=24000Н.
Натяжение от центробежных сил, по формуле (13.10): Fv = q v2,
где q = 1,9 кг/м – масса единицы длины цепи по каталогу;
v = 1,7 м/с – окружная скорость.
Fv = 1,9 1,72 = 9,5 Н.
Сила предварительного натяжения от массы цепи, по формуле (13.11):
F0 = = Kf a q g,
где а = 1,555 м – длина свободной ветви цепи, приблизительно равная межосевому расстоянию,
g = 9,81 м/с2 – ускорение силы тяжести,
Kf = 6 (таблица 3.6 Приложения) – коэффициент провисания, зависящий от расположения привода и стрелы провисания цепи f = (0,01…0,02) а = 23,3мм.
F0 = 6 1,555 9,81 1,9 = 173,9 Н.