Исходные данные для проектирования

Спроектировать привод к вертикальному валу цепного конвейера по схеме

Мощность на вертикальном валу привода Р_вых= 6,8 кВт, угловая скорость вращения этого вала _вых= 0,7∙ рад/с.

1. Кинематический и силовой расчет привода

Для приводов общего назначения, если нет специальных указаний, предпочтительны электродвигатели с частотами вращения 1500 мин^-1 или 1000 мин^-1 (соответственно частота вращения при номинальном режиме с учетом 3% скольжения n_НОМ= 1450 мин^-1 или 970 мин^-1) [2, стр. 28].

Частоту вращения ведомой звездочки определим по формуле:

(1.1)

где  - угловая скорость, рад/с;

.

Определим общий к.п.д. привода:

_пр = _чп∙²_оп²_м·_кп, (1.2)

где: _чп – к.п.д. червячной передачи;

_оп – к.п.д. пары подшипников;

_м – к.п.д. муфты;

_кп – к.п.д. открытой конической передачи (с опорами).

_м =0,98; _чп =0,80; _оп =0,99; _кп =0,96; [1, стр. 5]

_пр =0,8∙0,99²∙0,98²∙0,96= 0,723.

Определим потребную мощность электродвигателя:

. (1.3)

где P_вых – мощность на выходном валу привода (вертикальный вал), кВт.

Исходя из потребной мощности, выбираем электродвигатель закрытый обдуваемый 4А160S6У3 ГОСТ 19523-81. [2, стр. 328]

Мощность Р_дв = 11 кВт; синхронная частота равна 1000 об/мин. Эскиз, габаритные и установочные размеры двигателя на рис. 1.1.

Определим общее передаточное число привода и разобьем его между ступенями.

Определим передаточное число:

(1.4)

Разбиваем обще передаточное число между редуктором и открытой конической зубчатой передачей:

u_черв= 15; u_кп=3,15.

Фактическое передаточное отношение получается:

u_черв∙u_кп=153,15=47,25;

Отклонение от заданного составляет:

(1.5)

что находится в допустимых пределах 4%. [1, стр. 29]

Рис. 1.1. Электродвигатель 4А1160S6У3 ГОСТ 19523-81

Определяем кинематические и силовые параметры отдельных валов привода, см. рис. 1.2

Рис. 1.2 Кинематические и силовые параметры привода

I вал

Частота вращения: n₁=n_дв = 970 об/мин;

Мощность: Р₁ = Р_потр = 9,4 кВт;

Окружная скорость: ₁ = _дв =  n/30 = 3,14 970/30 = 101,53 рад/с;

Вращающий момент: Т₁ = Р_потр/_дв = 9400/101,53 = 92,6 Нм;

II вал

Частота вращения: n₂= n₁ = 970 об/мин;

Мощность: Р₂=Р₁  _м  _оп = 9,4  0,98  0,99 = 9,12 кВт;

Окружная скорость: ₂ = n₂/30 = 3,14 970/30 = 101,53 рад/с;

Вращающий момент: Т₂= Р₂/₂ = 9120/101,53 = 89,8 Нм;

III вал

Частота вращения: n₃= n₂/u_чп = 970/15= 64,7 об/мин;

Мощность: Р₃ = Р₂  _чп  _оп = 9,12  0,80  0,99 = 7,22 кВт;

Окружная скорость: ₃ =  n₃/30 = 3,14 48,5/30 = 6,77 рад/с;

Вращающий момент: Т₃= Р₃/₃ = 7,22/6,77 = 1066,5 Нм;

IV вал

Частота вращения: n₄= n₃ = 64,7 об/мин;

Мощность: Р₄ = Р₃  _м =7,22  0,98 = 7,1 кВт;

Окружная скорость: ₄ =  n₄/30 = 3,14 64,7/30 = 6,77 рад/с;

Вращающий момент: Т₄ = Р₄/₄ = 7100/6,77 = 1048,7 Нм;

V вал (вертикальный вал привода)

Частота вращения: n₅= n₄ /u_кп= 64,7/3,15=20,5 об/мин;

Мощность: Р₅ = Р₄  _кп =7,1  0,96 = 6,8 кВт;

Окружная скорость: ₅ =  n₅/30 = 3,14 20,5/30 = 2,15 рад/с;

Вращающий момент: Т₅ = Р₅/₅ = 6800/2,15 = 3162,8 Нм;

Рассчитаем минимально допустимые диаметры валов по пониженным допускаемым касательным напряжениям:

, мм (1.6)

где [τ]=20 МПа – допускаемое касательное напряжение для стали 45.

Диаметры валов 1 и 2 принимаем в соответствии с диаметром вала электродвигателя (38 мм).

Диаметры остальных валов привода округляем в ближайшую большую сторону по стандартному ряду [2, стр. 95]

Все полученные данные сводим в таблицу 1.1.

Таблица 1.1

вал	n, мин-1	, с-1	P, кВт	Т, Нм	dрасч, мм	dпр, мм
I	970	101,53	9,4	92,6	28,5	48
II	970	101,53	9,12	89,8	28.2	48
III	64,7	6,77	7,22	1066,7	66,3	70
IV	64,7	6,77	7,1	1048,7	65,7	70
V	20,5	2,15	6,8	3162,8	88,7	90

2. Расчеты, подтверждающие работоспособность

конструкции

2.1 Расчет червячной передачи редуктора

Определим основные параметры червячного редуктора по следующим исходным данным:

Входной вал: Т₂=89,8 Н∙м Р₂= 9,12 кВт n₂= 970 мин^-1 u= 20;

Выходной вал: Т₃= 1066,7 Н∙м P₃= 7,22 кВт n₃= 64,7 мин^-1

2.1.1 Выбор материала червяка и колеса