Проект привода механизма загрузки термических печей

1 Кинематический и силовой расчет привода

 

1.1 Определение КПД  существующего привода

 

Определение КПД существующего  привода.

Коэффициент полезного действия h определяется по формуле:

 

h = h1 × … × hN

(1.1)

 

где  h_i - КПД соответствующей передачи;

пк – подшипники качения, 0,99…0,998; [10]

оп – открытая передача, цилиндрическая передача, 0,93…0,95; [10]

зп – закрытая передача (редуктор), червячная передача, 0,8…0,85; [10]

дв – двигатель;

м – муфта, 0,94…0,96.

 

h = hм × hпк2 × hзп × hоп × hпс/рм

(1.1.1)

 

h = 0,96 × 0,9952 × 0,85 × 0,95 × 0,995 = 0,764

 

1.2 Определение мощности  привода

 

Определение частоты вращения n, об/мин, необходимой для движения  привода механизма загрузки термических печей (далее по тексту: механизма), т.е. определение частоты вращения приводного органа - шестерни

 

n = 30 × w × / p;

(1.2)

 

где  w – угловая скорость конечного колеса рабочей машины, рад/с.

 

n = 30 × 4,0 / 3,14159 = 38,20 об/мин

 

Определение вращающего момент Трм, Н×м, требуемого на выполнение работы привода механизма [10, стр.41] производится по формуле:

 

Трм = Р × 1000 / w

(1.3)

 

где  Р – мощность на ведомом колесе рабочей машины, м/с.

 

Трм = 3,3 × 1000 / 4,0 =  825 Н×м

 

Принимается предварительный выбор  электродвигателя с частотой оборотов 1500 об/мин.

Определение передаточного числа  u для всего механизма и вращающего момента Т, Н×м, для электродвигателя:  

 

u = nдв / nрм;	(1.4)
Тдв = Т / u	(1.5)

 

u = 1500 / 38,2 = 39,3
Тдв = 825 / 39,3 = 21,0 Н×м

 

Определение угловой скорости электродвигателя wэл, рад/с, производится по формуле (1.3):

 

w = p × n / 30;

(1.6)

 

w = 3,14159 × 1500 / 30 = 157,08 рад/с

 

Исходя из формулы (1.3) получается значение Рдв, кВт, рассчитывается

 

Рдв = 21,0 × 157,08 / 1000 = 3,3 кВт

 

Определение мощность Рдв, кВт, электродвигателя [10, стр. 42] с учетом общего КПД привода механизма производится по формуле:

 

Рдв = Ррм / h;

(1.7)

 

Pдв = 3,3  / 0,764  =4,3 кВт

 

1.3 Предварительный выбор  двигателя

 

Производится подбор электродвигателя по характерной мощности [10, стр. 406]. Двигатель асинхронный короткозамкнутый 3х-фазный. Серия 4А общепромышленного применения закрытого типа (исполнение У3 по ГОСТ 15150-69) с номинальной мощностью Рном >= 4,3 кВт. За рабочую частоту вращения вала двигателя принимается частота номинальная с учетом КПД электродвигателя.

Принимается электродвигатель 4AM112M4У3 по ТУ16-510.781-81 с частотой вращения вала 1445 об/мин., мощностью Р= 5,5 кВт.

 

 

1.4 Передаточное отношение  привода

 

Определение передаточного отношения  u привода конвейера по формуле [10, стр.43]

 

u = nном  / nрм ;

(1.8)

 

где  n – частота вращения, соответственно номинальная электродвигателя с учетом КПД (асинхронная) и рабочей машины, об/мин.

 

u = 1445 / 38,2 = 37,8

 

Определение максимально допустимого  отклонения частоты вращения выходного колеса Dn_рм, об/мин [10, стр. 48].

 

Dnрм = nрм d / 100% ;

(1.9)

 

где  d - коэффициент отклонения частоты выходного колеса рабочей машины, 3% - 5%, принимается 5%.

 

Dnрм = 38,2 × 5% / 100% = 2,0 об/мин

 

Определение передаточного отношения u для каждого типа электродвигателя. Передаточные числа выбираются из стандартных рядов. Значения 1-ого ряда предпочтительнее значений 2-ого ряда. В случае получения нестандартного значения передаточного числа, отличие от номинального числа рядов не должно превышать 4%.

 

Для цилиндрической передачи:

 

1-й ряд:  2,0 2,5 3,15 4,0 5,0 6,0 6,3 8

2-ой ряд: 2,24 2,8 3,55 4,5 5,6 7,1

 

Для червячной передачи:

 

1-й ряд:  10 12,5 16 20,0 25,0 31,5

2-ой ряд: 11,2 14, 18,0 22,4 28,0 35,5

 

 

1.5 Определение силовых и кинематических параметров привода

 

Основные параметры привода  механизма сведены в таблицу  1.1.

 

Таблица  1.1 – Силовые и кинематические параметры привода. Расчетные данные.

 

Тип двигателя 4AM112M4У3 Рном = 5,5 кВт; n = 1445 об/мин
Кинематические параметры привода
Параметр		открытая зубчатая передача			закрытая червячная передача (редуктор)
Передаточное отношение u		2,0			20
КПД h		0,95			0,85
Силовые параметры привода
Параметр	Вал
	двигатель		быстро-ходный	тихоходный		приводной вал конвейера
Мощность Р, кВт	5,5		5,25	4,44		4,2
Угловая скорость w, рад/с (с-1)	151,3		151,3	7,57		3,8
Частота вращения n, об/мин	1445		1445	72,25		36,1
Вращающий момент Т, кН×м	36,35		34,7	587		1110

 

Отображение схемы привода для  последовательности соединения элементов  привода механизма загрузки термических печей

 

ДВ Þ М Þ ЗП Þ ОП  

(двигатель – муфта – передача  червячная (редуктор) – передача  цилиндрическая открытая машины, привода)

Для заполнения основных параметров таблицы 1.1  производится расчет для  каждого значения. Пример расчета значений для двигателя приведен ниже. Остальные расчеты передач производятся аналогично приведенному [10, стр. 46, табл. 2.4]. Данные, полученные при расчетах, сводятся в таблицу 1.1.

Мощность двигателя Рдв = 5,5 кВт

Мощность быстроходного вала редуктора:

Р1 = Рдв × h_М × h_ПС =  5,5 × 0,96 × 0,995 = 5,25 кВт

Частота вращения вала двигателя  n _ном = 1445 об/мин

Угловая скорость двигателя w_дв, с^-1

w_дв = p´n_ном / 30 = 151,3 с^-1

Вращающий момент двигателя

Тдв = Рдв × 1000 / w_дв  =  5,50 × 1000 /  151,3 = 36,35 Н×м