Кинематичечкий и силовой расчет привода. Выбор электродвигателя и редуктора

АННОТАЦИЯ

 

Фасыхов А.Р.  Расчет и проектирование привода ленточного конвейера. – Аша:  филиал ЮУрГУ, МПИО; 2013, 29 с. таблиц-2,  рисунков-8, библиографический список - 8 наименований 

 

В пояснительную записку входит: Кинематический и силовой расчет привода, выбор электродвигателя и редуктора, определение мощности на валу исполнительного органа, определение частоты вращения вала исполнительного органа и двигателя, определение расчетной мощности на валу электродвигателя, расчет мощности на валах, частот вращении, вращающих моментов, выбор муфты, проектирование открытой передачи, проектирование исполнительного органа, проектный расчет вала, подбор подшипников и шпонок, проверочный расчет вала на статическую прочность по эквивалентному моменту, проверочный расчет подшипников на долговечность, проверочный расчет шпоночного соединения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………….…6

 

1 КИНЕМАТИЧЕЧКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА. ВЫБОР

    ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ  И РЕДУКТОРА……………………………………..….8

1.1 Определение мощности на валу исполнительного органа…………..........8

1.2 Определение частоты вращения вала исполнительного органа и

       двигателя на  статическую прочность……………………………………....8

1.3 Определение расчетной мощности на валу электродвигателя ………..…8

1.4 Выбор электродвигателя………………………………………………….…9

1.5 Расчет мощности на валах, частот вращении, вращающих моментов ....11

2 ВЫБОР МУФТЫ……..………………………………………………..…………..14

3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОТКРЫТОЙ ПЕРЕДАЧИ……………………………......15

4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА...............................….20

4.1 Проектный расчет вала……………………………………....……………..20

4.2 Подбор подшипников и шпонок………………………………………… ..20

4.3 Проверочный расчет вала на статическую прочность

       по эквивалентному моменту……………………………………………......22

4.4 Проверочный расчет подшипников на долговечность…………………...25

  4.5 Проверочный расчет шпоночного соединения…………………………....26

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………….…28

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………………….…29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В данной курсовой работе выполнено проектирование привода ленточного конвейера по заданным параметрам: окружной скорости, окружного усилия и диаметра барабана исполнительного органа, а также параметров режима работы, срока службы и кратковременных пиковых перегрузок в приводе. В ходе курсовой работы по расчетным вращающим моментам,  частотам вращения и мощностям на волах были выбраны стандартные: электродвигатель, редуктор и компенсирующая муфта. Так же были выполнены проектировочные расчеты исполнительного органа, и расчет цепной передачи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 – Кинематическая схема привода ленточного конвейера

 

1 – электродвигатель;

2 – муфта упругая втулочно-пальцевая;

3 – редуктор цилиндрический одноступенчатый шевронный;

4 – открытая передача цепная;

5 – исполнительный механизм приводной барабан;

I – вал электродвигателя;

II – ведущий вал редуктора;

III – ведомый вал редуктора;

IV – приводной вал барабан.

1 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И РЕДУКТОРА.

 

1.1 Определение мощности на валу исполнительного органа

Мощность P4, кВт, на валу исполнительного органа определяется по формуле:

,                                                              (1.1)  

 

где    Ft  –   окружное усилие, Н;

          vt   –   окружная скорость, м/с

 

 

1.2 Определение частоты вращения вала исполнительного механизма и двигателя

 

Частота n4, мин-1, вращения вала:

                                        

                                                  (1.2)

 

где D  –  диаметр барабана ленточного конвейера, мм;

 

 

1.3 Определение расчетной мощности на валу двигателя

 

Расчетная мощность на валу двигателя Р1, кВт, определяется с учетом потерь в приводе:

                     ,                                                    (1.3)   

где η  – общий КПД привода равный

                                              

                                              (1.4)

 

–КПД открытой цепной передачи,  = 0,925;    

– КПД закрытой зубчатой передачи, = 0,975;

– КПД муфты, = 0,98;

– КПД пары подшипника, =0,99

 

 

 

1.4 Выбор электродвигателя

     Исходя из требуемой мощности =3,84кВт нам подходят 4 электродвигателя мощностью 4 кВт:

 

  Таблица 1- Данные электродвигателей по Гост 19523-81

 

Типоразмер	Синхр. частота вращения, об/мин	S,%	Номин. частота вращения мин-1
4А100S2	3000	3,3	2901	2
4A100L4	1500	4,7	1429,5	2
4A112MB6	1000	5,1	949	2
4A132S8	750	4,1	719,25	1,8

 

 

                                               

                                                        (1.5)

 

1) 4A100S2         3000(1-0,033)=2901 мин-1;

 

2) 4A100L4   1500(1-0,047)=1429,5 мин-1

 

3) 4A112MB6  1000(1-0,051)=949 мин-1

 

4) 4A132S8  750(1-0,041)=719,25 мин-1

 

Варианты передаточного отношения:

 

                                                           

                                                          (1.6)

 

 

 

 

 

 

Оптимальный диапазон передаточного отношения привода:

при   ; ;          

 

Проверим условие работоспособности при пуске

 

                                                                   

                                                (1.7)

 

 

                                

- условие выполняется

 

Исходя из необходимой мощности и интервала оптимальных частот вращения, выбираем электродвигатель – 4A100L4 (рис.2). Мощность РДВ = 4 кВт с синхронной частотой вращения равной 1500 мин-1. Номинальная частота вращения равна 1429,5 мин-1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2 –  Эскиз электродвигателя 4A100L4

 

 

1.5 Расчет мощности на валах, частот вращении, вращающих моментов

 

      Производим разбивку передаточных отношений по ступеням:

 

 

Определение мощности на валах привода:

 

 

 

Определение частот вращения валов привода:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение вращающих моментов на валах привода:

 

 

 

 

 

  Таблица 2- Силовые и кинематические параметры привода

 

№ вала	Р,кВт	n,	Т,Нм
1	3,84	1429,5	25,7	149,6
2	3,52	1429,5	23,5	149,6
3	3,4	286	113	30
4	3,3	100	310	10,5

 

 

Выбор редуктора

 

      Исходя из рассчитанных  вращающего момента на выходном  валу и частоты вращения на  входном валу, выбираем стандартный  цилиндрический одноступенчатый редуктор узкий горизонтальный общемашиностроительного применения типов 1ЦУ-100 предназначенный для увеличения крутящего момента и уменьшения частоты вращения.

     Условия применения редуктора 1ЦУ-100:

- нагрузка постоянная и переменная, одного направления и реверсивная;

- работа постоянная или с периодическими остановками;

- вращение валов в любую сторону;

- частота вращения входного вала не должна превышать 1800 об/мин;

- атмосфера типов I и II по ГОСТ 15150-69 при запыленности воздуха не более 10 мг/м3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3- Эскиз редуктора 1ЦУ-100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ВЫБОР МУФТЫ

 

Исходя из рассчитанных параметров вращающего момента на входном валу и технического задания, выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту по ГОСТ 21424-75, рассчитанной на максимальный вращающий момент равный 125 Нм, допускающая угловое смещение осей валов до 1° и радиальное смещение 0,2 мм. Название:МУВП-125-28-I1-УЗ ГОСТ 21424-75.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4 – Эскиз муфты

1- корпус;

2- палец;

3- втулка распорная;

4- втулка упругая.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОТКРЫТОЙ ПЕРЕДАЧИ

 

Исходные данные:

Вращающий момент на ведущей звездочке

Частота вращения ведущей звездочки

Частота вращения ведущей звездочки

Передаточное число цепной передачи

Число зубьев ведущей звездочки

Число зубьев ведомой звездочки

Расчетный коэффициент нагрузки находим по формуле:

 

                                      

                                                   (3.1)

 

где  - динамический коэффициент при спокойной нагрузке;

         - учитывает влияние межосевого расстояния;

         - учитывает влияние угла наклона линии центров;

         - учитывает способ регулирования натяжения цепи;

         - учитывает способ смазки;

         - учитывает продолжительность работы в сутки.

                                                                                          

                                                                                                                      

 

Определим допускаемое давление в шарнирах цепи

Так как ведущая звездочка имеет частоту вращения , среднее значение допускаемого давления при , .

Шаг однорядной цепи определим по формуле:

 

                                              (3.2)                                  

 

 

Выбираем цепь ПР-19,05-31,8 по ГОСТ 13568-75 с параметрами: t=19,05; разрушающая нагрузка Q=31,8кН; масса q=1,9 кг/м; Аоп=105,8 мм2.

Скорость цепи находим по формуле:

 

                        (3.3) 

 

Окружную силу находим по формуле:

 

                                            

, где                                                (3.4)

 

-частота вращения ведущей звездочки

 

 

Давление в шарнире проверяем по формуле:

 

                                          (3.5) 

 

Уточним допускаемое давление по формуле:

 

                                            

                                                  (3.6)

 

 

17,6МПа<23,76МПа-условие выполняется

 

Определим число звеньев цепи по формуле:

                                                                        (3.7)      

;

 

;

 

;

тогда:

 

Округлим до четного числа =148 мм

 

Уточним межосевое расстояние цепной передачи по формуле:

 

 

                  (3.8) 

 

Для свободного провисания цепи предусматриваем возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,4%, то есть на .Таким образом фактическое межосевое расстояние =943 мм

Определим диаметры делительных окружностей звездочек по следующим формулам:

                                                     

                                                  (3.9)

 

 

                                                    

                                                 (3.10)

 

 

Определим диаметры наружных окружностей звездочек по следующим формулам: