Файл: 1. 1 Кинематический расчет привода.docx

1. Выбор электродвигателя

1.1 Кинематический расчет привода

Подбираем электродвигатель для привода конвейера и рассчитываем его основные кинематические параметры.

Определяем требуемую мощность электродвигателя, Р_дв , кВт:

Р_дв = (????_t ∙v)/η_общ

η_общ = η_рем ∙ η_зуб ∙ η_пк ²∙ η_цеп ∙ η_м ∙ η_пк² ,

где η_???? - КПД каждой кинематической пары, выбираем по таблице 1.1

Таблица 1.1 - Некоторые характеристики кинематических пар

Тип передачи	Коэффициент полезного действия (КПД), η
Закрытая зубчатая цилиндрическая	0,96... 0,98
Ременная (все типы)	0,94... 0,96
Цепная (все типы)	0.92... 0,95
Муфта соединительная	0,98
Подшипники качения (одна пара)	0,99... 0,995

Принимаем

η_рем = 0,95 – КПД открытой ременной передачи [табл.1.1],

η_зуб = 0,97 – КПД закрытой цилиндрической передачи,

η_пк = 0,995 – КПД пары подшипников качения,

η_цеп = 0,95 – КПД цепная,

η_м = 0,98 – КПД муфты [табл.1.1],

Тогда общий коэффициент полезного действия будет равен

η = 0,95·0,97·0,995²·0,95·0,98·0,995² = 0,841

Р_дв = (42 ∙0,3)/0,841=14,98 (кВт)

Определяем частоту вращения ведомого вала привода конвейера, n_Б, об/мин:

n_Б = 60000∙v/(????∙D_Б )= 60000∙0,3/(3,14∙260) = 22(об/мин)

Подбираем электродвигатель из соотношения Р_дв < ????_Д¹,где Р_д - табличное значение мощности двигателя, кВт, выбираем в таблице 1.2.

Синхронная частота вращения вала двигателя - n_д=1000 об/мин.

Таблица 1.2 Электродвигатели асинхронные серии 4А

Тип двигателя	Мощность Рд, кВт	Основные размеры двигателя, мм
		lзо	hзо	dзо	d1	l1
4А112МА6УЗ	3	452	310	260	32	80
4А112МВ6УЗ	4
4А13286УЗ	5,5	480	350	302	38	80
4А132М6УЗ	7,5	530
4A160S6Y3	11	624	430	358	48	110
4А160М6УЗ	15	667

---

¹ Выбранный двигатель заносим в таблицу 1.3.



Для проектируемых машинных агрегатов рекомендуются трехфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели серии 4А. Эти двигатели наиболее универсальны. Закрытое и обдуваемое исполнение позволяет применить эти двигатели для работы в загрязненных условиях, в открытых помещениях и т. п.

Ближайшая большая номинальная мощность двигателя 15,0 кВт

Таблица 1.3 Параметры выбранного электродвигателя

Тип двигателя	Мощность Рд, кВт	Синхронная частота вращения nд, об,мин	Диаметр вала двигателя d1, мм	Габаритные размеры двигателя, мм
				lзо	hзо	dзо
4А160М6УЗ	15	1000	48	667	430	358

Рисунок 1.2 Электродвигатель асинхронный серии 4А ГОСТ 19523-81 г.

Общее передаточное число привода

u_общ = n_Д/n_Б

где n_Д – частота вращения вала электродвигателя.

u_общ = 1000/22=45,5

Определяем передаточное число ременной передачи привода конвейера, ????_рем:

????_рем=????_общ/(????_зуб∙????_цеп),

где ????_зуб и ????_цеп - передаточные числа зубчатой и цепной передач (см. таблице 1.1).

????_рем=45,5/(4∙5)=2,27

Определяем частоту вращения быстроходного вала редуктора, ????₁, об/мин:

????₁=????_Д/????_рем =1000/2,27=441 (об./мин)

Определяем частоту вращения тихоходного вала редуктора, п₂, об/мин:

????₂=????₁/????_зуб = 441/4=110 (об./мин)

Определяем вращающий момент на валу двигателя привода, М_д, Н∙м: ????_Д=9550∙????_Д/????_Д = 9550∙15/1000=143,3 (Н∙м)

Определяем вращающий момент на быстроходном валу редуктора, ????₁, Н∙м:

????₁=????_Д∙????_рем∙????_рем= 143,3∙2,27∙0,95 =309,0 (Н∙м)

Определяем вращающий момент на тихоходном валу редуктора, М₂, Н∙м:

????₂=????₁∙????

---

_зуб∙????_зуб∙????_пк²=309,9∙4∙0,97∙0,995²=1187 (Н∙м)

Определяем вращающий момент на ведомом валу привода, М_Б, Н∙м: ????_Б=????₂∙????_цеп∙????_цеп∙????_м∙????_пк²=1187∙5∙0,95∙0,98∙0,995²=5640 (Н∙м)

Рассчитанные параметры привода заносим в контрольную таблицу 1.4

Таблица 1.4 - Кинематические параметры привода конвейера

Кинематическая пара	Мощность, Рi, кВт	Передаточное число, ????i	КПД, ????	Частота вращения, ni, (об/мин)	Вращающий момент, Mi, Н∙м
Двигатель	15	-	-	1000	143,3
Ременная передача	15	2,27	0,95	1000	143,3
Зубчатая передача	14,25	4	0,97	441	309,0
Цепная передача	13,82	5	0,95	110	1187,0
Барабан конвейера	13,13	45,5	0,841	22	5640,0

Примечания:

Определяем мощность отдельных последовательно соединенных передач по формуле:

????_ведом=????_ведущ∙????_????,

где P_ведом- мощность на ведомом валу передачи, кВт;

????_ведущ - мощность на ведущем валу передачи, кВт;

????_???? - КПД передачи (см. таблицу 1.1).



Рисунок 1.3 - Схема привода конвейера:

1 - электродвигатель; 2 - ременная передача; 3 - зубчатый цилиндрический редуктор; 4 - цепная передача; 5 - муфта; 6 - барабан с лентой; 7 - подшипник радиальный шариковый.


2. Расчет передач

2.1 Расчет ременной передачи

Рассчитаем основные параметры и размеры открытой плоскоременной горизонтальной передачи привода конвейера.

Данные для расчета берем в таблице 1.4 и занести в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 Исходные данные плоскоременной передачи.

Передача	Мощность, Ррем, кВт	Передаточное число, ????рем	КПД, ????	Частота вращения, nрем, (об/мин)	Вращающий момент, Mрем, Н∙м
Ременная передача	15	2,27	0,95	1000	143,3

---

Выбираем тип ремня по таблице 2.2 (выбранные данные обвести)

Таблица 2.2 Ремни плоские резинотканевые (выборка)



О пределяем диаметры шкивов ременной передачи, Di, мм:

????₁ ≥ (52...64) ∙ = 60 ∙ =313 (мм)

Диаметр D₁ округляем до стандартного значения: 56; 63; 71; 80; 90; 100; 112; 125; 140; 160; 180; 200; 224; 250; 280; 315; 355; 400; 450; 500-2000.

????₁ =315 мм

????₂≥????_рем∙????₁= 2,27∙315=715 (мм)

Определяем окружную скорость ремня, v, м/с:

????=????????₁????_Д/60000=3,14∙315∙1000/60000=16,5 (м/с)

Определяем геометрические параметры передачи.

Определяем межосевое расстояние передачи, а, мм:

????_????????????≥1,5(????₁+????₂) ≥1,5(315+715) ≥1545 (мм),

Определяем угол обхвата на ведущем шкиве, α₁, градус:

????₁=180°−( ∙57°), [????₁]≥150°

????₁=180°−( ∙57°)=165°, условие выполняется.

Определяем угол между ветвями ремня, y, градус:

????=(180°−????₁)/2=(180°−165°)/2=7°30'

Определяем расчетную длину ремня, L_p ,м:

????_????≥2∙????+????(????₁+????₂)/2+(????₂−????₁)²/4∙????≥2∙1545+3,14(315+715)/2+(715−315)²/4∙1545==4735 (мм)

Принимаем ????_????=4740 мм.

Определяем частоту пробегов ремня, П, об/с:

П=????/???????? , [П]≤10 об/с

П=16,5/4740=0,003 об/с

Определяем окружную силу, передаваемую ремнем, F_t ,Н:

????_????=2000∙????_Д/????₁=2000∙143,3/315=910 (Н)

Определяем допускаемую рабочую нагрузку, [q], Н/мм:

[????]=[????]₀∙????₀∙????_????∙????_????/????_????,

где [q]₀ - допускаемая приведенная удельная нагрузка, [q]₀=10 (таблицу 2.2 МУ);

С_о - коэффициент угла наклона линии центров шкивов к горизонту, для горизонтальной передачи С_о=1;

С_а - коэффициент угла обхвата малого шкива:

????1°	180	170	160	150
????????	1,0	0,97	0,94	0,91

---

Cv - коэффициент влияния центробежных сил:

v, м/с 1 10 20 30

Cv 1,04 1,0 0,88 0,68

Ср - коэффициент динамичности нагрузки и режима работы,

Ср=1 - нагрузка спокойная;

Ср=1,2 - с умеренными колебаниями.

[????]= 10∙1∙0,94∙0,88/1,2=6,9 (Н)

Определяем ширину ремня (мм):

????≥????_????/(????∙[????])

где i - количество прокладок в ремне, уточняем по таблице 2.3 (МУ).

????≥910/(4∙10) ≥22,8 (мм)

Принимаем ????=24 (мм)

Для барабана диаметром 315мм при скорости 15 м/с количество прокладок выбрано правильно - 4 шт. для ремня типа ТА-150.

Определяем силу предварительного натяжения ремня, Fo, Н:

????₀=????∙????∙????₀

где q₀ - удельная сила предварительного натяжения, приходящаяся на 1 мм ширины 1 прокладки (Н/мм):

для передач с натяжением силами упругости (пружинами)

????≤2(????1+????2) ????₀=2; или ????>2(????1+????2) ????₀=2,25;

при автоматическом натяжении ремня q₀ = 2,5.

????₀=24∙4∙2,25=216 (Н)

Определяем нагрузку, действующую на валы и опоры, R, Н:

????=2????₀∙sin(????₁/2)= 2∙216∙sin(165/2)= 315 (Н)

Рассчитанные параметры ременной передачи заносим в таблицу 2.3.

Таблица 2.3 Параметры плоскоременной передачи

Параметры	Значения
Диаметры шкивов, мм	????1=315 мм, ????2=715 мм.
Межосевое расстояние передачи; а, мм	1545
Угол обхвата ведущего шкива; ????1°	165
Угол между ветвями ремня; y°	7°30'
Окружную скорость ремня; у, м/с	16,5
Размеры ремня; b, ????, L, мм	b=24; ????=1,3; L=4740
Нагрузка, действующая на валы; R,Н	315

2.2 Расчет зубчатой передачи

Рассчитаем основные параметры, размеры и силы в зацеплении закрытой косозубой передачи одноступенчатого цилиндрического редуктора с прирабатывающимися зубьями привода конвейера.

Данные для расчета берем в таблице 1.4 и заносим в таблицу 2.4

Таблица 2.4 Исходные данные зубчатой передачи

Передача	Мощность на быстроходном валу, Р1, кВт	Передаточное число, ????зуб	КПД, ????	Частота вращения, nзуб, (об/мин)	Вращающий момент, Mзуб, Н∙м
Зубчатая передача	14,25	4	0,97	441	309,0

---