Спроектировать привод к скребковому транспортеру

  ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА.

      Цель  предварительного расчета заключается  в составлении и уточнении  кинематической схемы установки, выборе основных элементов привода и проведении его кинематического и силового анализа. Этот этап заканчивается составлением таблицы исходных данных, необходимой для дальнейшего расчета отдельных узлов и деталей привода. 

1.2. Расчёт срока службы привода.

Срок службы ( ресурс ) L_h,,ч, определяется формулой:

L_h,=365·24 · L_г · Kгод · Ксут,

где L_г = 8  лет  - срок службы привода.

L_h,=365·24·8·0,65·0,5=22776 ч.

Из полученного  значения L_h  вычтем примерно 15% часов на профилактику, текущий ремонт, нерабочие дни. Получим,

L_h =22776·0,85=19359,6 ч.

Рабочий ресурс привода  принимаем L_h = 19500 ч. 

1.3.  Энергетический и кинематический расчеты привода

      1.2.1  КПД привода

      Общий КПД привода  в соответствии с рисунком 1:  

      h₀ = h₁h₂h₃,

где h_i (i = 1...3) представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – КПД кинематических пар привода

 

      h₀ = 0,94 · 0,96 · 0,95 = 0,86. 

         1.3.1.  Подбор электродвигателя.

Электродвигатель  выбирается по расчетной мощности (Р, кВт), и по расчетной частоте вращения вала (n, мин^-1).

Выбираю двигатель закрытый обдуваемый, асинхронный, единой серии АИР.

Определяю расчетную мощность двигателя Р_дв, кВт: 

Р_{дв.расч.} = Р₃/η₀=4,3/0,80 = 5 кВт. 

Определяю номинальную мощность двигателя Р_ном, кВт. Значение номинальной мощности выбираю из таблицы диапазонов мощностей трехфазных асинхронных двигателей серии 4А, кВт, по величине, большей, но ближайшей к требуемой мощности Р_дв:

               Р_ном ≥ Р_{дв.расч.}     Р_ном = 5,5 кВт. 

1.3.2. Определение требуемой частоты вращения вала электродвигателя. 

Для однозначного выбора электродвигателя одной расчетной  мощности недостаточно. Необходимо также  знать расчетную частоту вращения вала электродвигателя. Для этого задаюсь предварительно значениями передаточных чисел отдельных ступеней привода (см. МУ-2, стр. 10, табл. 2.1):

U_ПРП = 2,5 ∙ U_КЗП = 4 ∙ U_ЦП = 2,5

U_ОБЩ = U_ПРП · U_КЗП · U_ЦП = 2,5 · 4 · 2,5 = 25.

Тогда частота  вращения на выходе будит равна:

n_ВЫХ = 30·ω/π = 30·1,8π/π = 54 мин^-1,

где ω – заданная угловая скорость вала исполнительного механизма (по условию задания ω = 1,8π).

Теперь  требуемая частота вращения электродвигателя будит равна:

n_{Э. ТР} = n_ВЫХ · U_ОБЩ = 54 · 25 = 1350 мин^-1.

Из таблицы 1.2 характеристик стандартных электродвигателей единой серии АИР (см. МУ-2, стр. 8) выбираю электродвигатель по условиям:

Рр < Р  таб, из группы синхронной частоты вращения n_с = 1500 мин^-1. Марка двигателя 4А112M4 (см. МУ-2, стр. 8, табл. 1.2).

Исходные  данные выбранного двигателя представлены в таблице 1.2.

                                                                                 Таблица 1.2.

 

 

1.3.3. Определение общего передаточного числа привода. 

                             U_ОБЩ = n_Э / n_ВЫХ,

где n_ВЫХ, мин^-1 – частота вращения приводного вала; nэ, мин^-1 – асинхронная частота вращения вала выбранного электродвигателя.

                               U_ОБЩ = 1445/54 = 26,76.

1.3.4. Распределение общего передаточного числа привода по ступеням передач. 

     Полученное Uобщ распределяю по ступеням передач. В общем случае: 

                                    U_ОБЩ = U_ПРП·U_КЗП·U_ЦП,

где U_КЗП - передаточное число конической закрытой передачи, приму равным U_КЗП =3,15; U_ПРП – передаточное число плоскоременной передачи; U_ЦП – передаточное число цепной передачи. Тогда общее передаточное число плоскоременной и цепной передачи будет равно:

U_ПРП· U_ЦП = U_ОБЩ/ U_КЗП = 26,76/3,15 = 8,5.

Приму для  ременной передачи U_ПРП = 2,5 (см. МУ-2, стр. 10, табл.2.1.). Тогда

                                    U_ЦП = 8,5/2,5 = 3,4.

Из стандартного ряда Ra20 по ГОСТ 8020-56 (см. МУ-2 стр. 11 табл. 2.2) принимаю:

                                        U_ЦП = 3,55.

                                     U_ОБЩ = 2,5·3,15·3,55 = 27,95.    

1.3.5.  Частоты вращения и моменты на валах. 

Зная расчетную  мощность электродвигателя Р_{ЭД.РАСЧ}. и передаточные числа отдельных ступеней привода определяю крутящие моменты на валах и частоты вращения валов по зависимостям:

Р₁ = Р_{ЭД Р} = 5,5 кВт;  n₁ = n_ЭД = 1445 мин^-1; Т₁ = 9550Р₁/ n₁ = 9550·5,5/1445 = 36 Нм

Р₂=Р₁·h_Р = 5,5·0,94 = 5,17 кВт;  n₂ = n₁/U_ПРП = 1445/2,5 = 578 мин^-1; ;                  Т₂ = Т₁·U_ПРП = 36·2,5 = 90 Нм.

Р₃ = Р₂·h_К = 5,17·0,96 = 4,96 кВт; n₃ = n₂/U_КЗП = 578/3,15 = 183,5 мин^-1;                      Т₃ = Т₂· U_КЗП 90·3,15 = 283 Нм.

Р₄= Р₃·h_Ц = 4,96·0,95 = 4,7кВт; n₄ = n₃/U_Ц = 183,5/3,55 = 51,69 мин^-1;

Т₄ = Т₃· U_Ц = 360·3,55 = 1278 Нм.

По данным расчетам построим таблицу 1.3.:

Таблица исходных данных позволяет начать проектирование с любого элемента кинематической схемы  привода. Так, для рассматриваемого примера по данным первой строки (вал N1) производится подбор и расчет вала между двигателем и шкивов плоскоременной передачи. По данным второй строки (вал N2) – расчет вала между ремённой передачи и редуктора. По данным третьей и четвертой строки производится проектирование исполнительного механизма. 

1.4.  Проектировочный расчет зубчатых передач редуктора. 

     Зубчатая передача закрытая. Основной характер разрушения – усталостное выкрашивание активных поверхностей зубьев под действием контактных напряжений. Проектировочный расчет начну с определения межосевого расстояния a_W из условия сопротивления контактной усталости. 

1.4.1  Материал и термообработка зубчатых колес. 

В целях  унификации материалов для зубчатых колес с учетом мелкосерийного производства принимаем сталь 40Х ГОСТ 4543-71.

 Редуктор – одноступенчатый конический с прямыми зубьями. Выпуск мелкосерийный, жесткие требования к габаритам и массе отсутствуют. По рекомендациям назначаем термообработку зубьев :

– шестерни – поверхностную закалку токами высокой частоты ТВЧ (ТВЧ1);