Материал: Привод цепного конвейера

Привод цепного конвейера

Кинематический и силовой расчет привода, выбор электродвигателя

Рисунок 1 - Кинематическая схема привода цепного конвейера.

Определение мощности на валу исполнительного органа

Мощность на валу исполнительного механизма P₄, кВт:

F_t - окружное усилие на исполнительном механизме,

V_t - окружная скорость на исполнительном механизме

Определение расчетной мощности на валу двигателя

Расчетная мощность на валу двигателя P₁ определяется с учетом потерь в приводе:

где з - общий КПД привода.

Общий КПД привода вычисляется как произведение КПД отдельных передач, учитывающих потери во всех элементах кинематической цепи привода:

где з₁. - КПД открытой клиноременной передачи з₁ = 0.95;

з₂, з₃ ? КПД закрытой зубчатой цилиндрической передачи з₂ = з₃= 0,97;

С учетом это следует

Определение частоты вращения вала исполнительного органа

Частота вращения вала исполнительного органа n₄, мин^-1:

Выбор электродвигателя

Частота вращения вала электродвигателя n₁, мин^-1:

где i - передаточное отношение привода, равное произведению передаточных отношений всех передач:

где (k-1) - число передач привода;

i_j - передаточное отношение j-й передачи согласно кинематической схеме привода, где:

i₁ - п. о. открытой клиноременной передачи i₁ = 2…3;

i₂, i₃ - п.о. закрытой зубчатой цилиндрической передачи i₂, i₃ = 3…6;

Найдем среднее значение частоты вращения электродвигателя.

В приводах общего назначения применяют в основном трехфазные электродвигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором серии 4А, отличающимся простотой конструкции и эксплуатации, низкой стоимостью.

Типоразмер двигателя выбирают по расчетной мощности P₁ и по намеченной частоте n₁ вращения вала. Наиболее рациональным в данном случае будет выбор двигателя АИР112M4, со следующими характеристиками: мощность 5,5 кВт, синхронная частота вращения 1500 об/мин, скольжение 10%, КПД 85.5%, отношение пускового момента к номинальному 2,4.

Номинальная асинхронная частота вращения вала определяется

где S - относительное скольжение вала.

Двигатель и редуктор устанавливаются на раме (плите) в виде самостоятельных агрегатов, поэтому нужно применять двигатель на лапах исполнения IM1081 (эскиз двигателя представлен на рис. 2).

Рисунок 2 - Эскиз электродвигателя АИР 112 M4, исполнения IM 1081.

Расшифровка аббревиатуры электродвигателя АИР 112 M4:

Электродвигатели асинхронные типа АИР общего назначения предназначены для привода механизмов и машин в условиях умеренного климата.

А - асинхронный; И - унифицированная серия Интерэлектро; Р - Привязка мощностей к установочно-присоединительным размерам по ГОСТ (РС 3031).

112 - габарит от плоскости установки до плоскости вращения вала;

M - Установочный размер по длине станины;

Длинна сердечника первая;

4 - число полюсов

Конструктивные исполнения и способ монтажа по ГОСТ 2479-79.

IM1 - на лапах с подшипниковыми щитами

• 08 - способ монтажа
• 1 - с одним цилиндрическим концом вала

По экономическим соображения паспортная мощность P_дв должна быть близка к расчетной мощности P₁ при выполнении условия:

Выполнение данного, условия говорит о том, что расчетная мощность удовлетворяет условиям работы двигателя. Разность паспортной P_дв и расчетной P₁ мощностей обеспечивает запас по мощности, реализуемый при кратковременных пиковых перегрузках (например, при пуске).

Проверка двигателя на перегрузочную способность при пуске:

где кратковременность пускового момента двигателя: отношение начального пускового момента, к номинальному, паспортному, приведенное в технической характеристике двигателя, тогда

Определение передаточного отношения привода

Уточним передаточное отношение привода:

Вычислим передаточное отношение i_р редуктора:

i₁=2,55

Определение мощностей, вращающих моментов и частот вращения валов

Связь между мощностями, частотами вращения и вращающими моментами предыдущего и последующего валов:

Тогда

Вращающий момент на 1 валу:

Вращающий момент на 4 валу:

Число оборотов на 2 валу:

Вращающий момент 2 вала:

Составим промежуточную таблицу для упорядочивания данных:

Таблица 1 - Силовые и кинематические параметры привода (промежуточные данные).

Проектный расчет закрытых передач на ЭВМ

Подготовка исходных данных для проектного расчета

Выбор материалов и термообработки

Материал зубчатых колес для закрытых передач должен обеспечивать высокую сопротивляемость выкрашиванию поверхностных слоев зубьев. Этим требованиям отвечают термически обрабатываемые углеродистые и легированные стали.

Наиболее оптимальная термообработка зубчатых колес для быстроходной цилиндрической передачи - это улучшение. Главное преимущество, которого заключается в том, что проводится до нарезания зубьев. В результате не происходит деформации зуба при термообработке, что особенно важно при малом среднем модуле.

В качестве материала шестерни выберем сталь 40ХН ГОСТ 4543-71 (0,4% углерода, по 1% хрома и никеля). Для колеса сталь 35Х ГОСТ 4543-71 (0,35% углерода, 1% хрома).

Для термообработки тихоходной и более нагруженной цилиндрической передачи применим цементацию. Цементация - поверхностное насыщение зубьев углеродом с последующей закалкой и низким отпуском. Углерод может находиться в твердой либо газообразной фазе. Преимущество цементации высокая твердость поверхности зубьев.

В качестве материала для шестерни выберем сталь 20Х (0,2% углерода, менее 1% хрома), для колеса - 15Х (0,15% углерода, менее 1% хрома).

Таблица 2 - Материал, термообработка, предел контактной и изгибной выносливости

Допускаемые контактные напряжения при расчете на выносливость активных поверхностей зубьев закрытых передач

Допускаемые контактные напряжения конической передачи, у_HP МПа, вычисляются отдельно для шестерни и колеса каждой из рассчитываемых передач:

где у_Hlimb1, у_Hlimb2 - пределы контактной выносливости поверхностей зубьев шестерни и колеса, соответствующие базовому числу циклов напряжений, приведены в таблице 2.

S_Hmin - минимальный коэффициент запаса прочности, при поверхностном упрочнении зубьев

S_Hmin=1.1;

Z_H1, Z_H2 - коэффициенты долговечности для шестерни и колеса т.к. проводится многовариантное проектирование редуктора на ЭВМ, то на данном этапе принимаем:

Z_H1=Z_H2=1.

Тогда получим:

Тогда расчетные допускаемые контактные напряжения косозубой тихоходной цилиндрической определятся:

Допускаемые контактные напряжения быстроходной цилиндрической передачи, у_HP МПа, вычисляются:

тогда S_Hmin=1.2.

Определение коэффициентов закрытой передачи

Коэффициенты быстроходной цилиндрической передачи. Коэффициент ширины зубчатого венца в долях диаметра шестерни, выбираем исходя из невысокой твердости Н<350 HB и несимметричного расположения колеса относительно опор (таб. 3.1 учебного пособия): ш_bd1=0.8;

Исходя из параметра ш_bd найдем K_Hв из графика (Рисунок 3).

K_Hв1=1.06

Коэффициенты тихоходной цилиндрической передачи. Коэффициент ширины зубчатого венца в долях диаметра шестерен, выбирается исходя из высокой твердости Н>350 HB и несимметричного расположения колеса относительно опор ш_bd2=0.5;

Коэффициент K_Hв выбираем равным: K_Hв2=1.1

Исходные данные и расчет редуктора на ЭВМ

Таблица 3 - Исходные данные: