Розрахунок клинопасової передачі

МІНІСТЕРСТВО  ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ  УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»

КАФЕДРА ДЕТАЛЕЙ МАШИН

 

 

 

 

 

 

                          

РОЗРАХУНКОВА  РОБОТА

IЗ ПРИКЛАДНОЇ МЕХАНІКИ

 „ Розрахунок клинопасової передачі ”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                               Виконав :

 

                                                                                                              Прийняв:  

                   

 

 

 

 

 

ЛЬВІВ – 2011

 

Завдання

Розрахувати клинопасову передачу приводного пристрою для стрічкового конвеєра за такими вихідними даними:

1 Схема приводного пристрою:

 

 

  1 – електромотор

  2 – клинопасова

        передача

  3 – редуктор

  4 – стрічковий конвеєр

 

 

 

2 Вихідні дані для розрахунків:

• Обертовий момент на тихохідному валу редуктора Т = 230 Н∙м
• Частота обертання тихохідного вала редуктора n = 60 об/хв
• Тип редуктора Ц2С
• Режим роботи пристрою – неперервний протягом 8 год на добу з короткочасним перевантаженням до 150 %

 

 

3 Обсяг розрахункової  роботи:

 

• пояснювальна записка 
• робоче креслення меншого шківа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Призначення приводу і його характеристики

 

Будь-яка сучасна машина має робочий орган і привід. Конструкція і вид робочих  органів визначається цільовим призначенням машини. Структурна схема привода  машини включає : електромотор і механічні  передачі. Останні служать для передачі енергії від мотора до робочого органу з зміною частоти обертання валів .

Вихідними даним для розрахунку в задачі є необхідний обертовий  момент на тихохідному валу редуктора( він дорівнює моменту сил опору  на валу барабана конвеєра) і частота  обертання(залежить від потрібної  швидкості стрічки конвеєра, тобто  його продуктивності). Забезпечення заданої  частоти обертання здійснюють за допомогою механічних передач –  клинопасової передачі і стандартного редуктора, оскільки частота обертання  вала електродвигуна значно вища від  необхідної частоти обертання барабана конвеєра. Наявність пасової передачі в структурі привода полегшує пуск в дію конвеєра, а також запобігає руйнуванню елементів приводу при короткочасних, пікових навантаженнях.

 

2  Кінематичний розрахунок  і вибір основних елементів  привода

 

Для вибору основних елементів  приводного пристрою треба встановити кінематичні параметри і параметри  навантаження цих елементів.

 

2.1  Вибір електромотора  для привода

 

Найбільш широко в приводах машин використовують асинхронні мотори трифазного стуму єдиної серії  4А . Ці електромотори задовільно працюють при тривалому режимі роботи, економічні і можуть використовуватися у  різних кліматичних умовах.

Враховуючи те, що у заданому приводі використовується стандартний  редуктор, для якого рекомендуються електромотори з частотою обертання не менше 1500 об/хв, то орієнтуємось на вибір асинхронного електромотора, що має синхронну частоту обертання вала 1500 об/хв, такі мотори мають відносно малу вартість і масу, а коефіцієнт корисної дії (ККД) достатньо високий .

 

 

 

Необхідна потужність на тихохідному  валу редуктора заданого пристрою :

 

Р_Т = Т∙ω_Т = Т = 230 1444,4 Вт = 1,44 кВт

Необхідна потужність електромотора:

Р₁ = = 1,5 кВт

де  η = η_р∙ η_п = 0,97∙095 = 0,92  - загальний ККД привода

 

Фактична потужність електромотора  має бути більшою або рівною необхідній потужності:

Р_м ≥ Р₁

За довідником вибираємо  стандартний електромотор з такими параметрами:

Тип електродвигуна     ____________________  4А80В4У3

Номінальна потужність   ___________________  Р_м = 1,5 кВт

Частота обертання вала   ___________________n_м = 1415 об/хв

Коефіцієнт корисної дії  _____________________η = 0,77

Діаметр вала мотора _______________________ dм = 22 мм

Маса мотора      ___________________________ m 20,4 кг

 

2.2 Вибір стандартного редуктора

 

Вибір редуктора ведемо за максимальним обертом на тихохідному  валу Т , крім цього також необхідно  врахувати орієнтовне значення передаточного  числа редуктора.

У нашому випадку в кінетичній схемі привода передбачена клинопасова  передача між електродвигуном і  редуктором. Якщо орієнтуватися на середнє рекомендоване передаточне  число пасової передачі = 2, то найближче значення передаточного числа редуктора :

         = =  = 11,8

 

Тут загальне передаточне  число привода визначається за частотою обертання вала мотора і вала редуктора:

 

= =  = 23,6

 

Маючи обертовий момент на тихохідному валу редуктора і  наближене значення передаточного  числа з довідника вибираємо  редуктор :

 

Типорозмір редуктора  ____________________   Ц2С - 80

Передаточне число  ______________________   u_p = 12

Обертовий момент на тихохідному  валу ______  Т_р = 250 Н∙м

Допустиме навантаження на тихохідний вал __   F_r = 800 Н

Коефіцієнт корисної дії   ___________________   η_р = 0,90

Маса редуктора __________________________  m_р =28 кг

 

2.3 Кінематичні параметри  і параметри навантаження клинопасової  передачі.

 

Виходячи із значення передаточного  числа редуктора u_p необхідне передаточне число визначають із співвідношення :

  u_п = = = 1,3

Потужності, частоти обертання  і кутові швидкості шківів клинопасової передачі:

• ведучий шків :

Р₁ = 1,5 кВт

n₁ = n_м = 1415 об/хв

ω₁ = = 148,1 рад/с

• ведений шків :

Р₂ = Р₁∙η_п =  1,5 ∙ 0,95 =1,4 кВт

n₂ =   ₌ = 1088,5 об/хв

ω₂ = = 113,9 рад/с

 

        3 Розрахунок клинопасової передачі.

 

        3.1 Вибір типу паса і геометричних параметрів пасової передачі

 

Клинові паси бувають семи стандартних перерізів 0; А; Б; В; Г; Д; Е. Необхідний розмір перерізу клинового пасу вибирають залежно від потужності Р₁ , яку передає передача і кутової швидкості ω₁ меншого шківа.

 

 

 

При кутовій швидкості  ω₁≈ 150 рад/с за стандартом маємо:

 

Рекомендований переріз  паса  ________________ А

Діаметр меншого шківа  ______________________d₁ = 100 мм

Розміри перерізу  ___________________________ b_p = 11 мм

b₀ = 13 мм,   h = 8 мм

Площа перерізу паса  ________________________ А = 81 мм²

 

 

Необхідний розрахунковий  діаметр більшого веденого шківа

                 = = 100∙1,3 = 130 мм

одержане значення округляється і приймаємо

           = 130мм

Фактичне передаточне  число пасової передачі

           = = = 1,3

Похибка в передаточному  числі передачі

           = ∙100 = 100 = 0

Похибка не перевищує 5, що допускається.

Орієнтовне значення міжосьової відстані клинопасової передачі приймають за рекомендацією:

= (1,8…2,5)∙() = 414 … 575 мм

Початково приймаємо = 500 мм

 

 

Розрахункова довжина  клинового паса визначається за формулою :

= = 2∙500 +(100+130) + =

= 1000 + 361,1 + 0,45 = 1361,55 мм

Отримане значення розрахункової  довжини  паса округляється до стандартної довжини = 1400 мм

Фактична міжосьова відстань пасової передачі в залежності від  стандартних ,, визначається за формулою:

=

= мм

Кут охоплення пасом меншого  шківа 

= 18057 = 18057 = 176,7

Лінійна швидкість паса

V = 0,5ω₁∙d₁ = 0,5∙148,1 ∙100 = 7405 мм/с = 7,4 м/с

 

3.2 Визначення необхідної  кількості пасів у клинопасовій передачі

 

Необхідна кількість пасів  у передачі визначається за допустимою зведеною потужністю Р₀, яку може передавати один пас у типовій передачі з параметрами :

u = 1, = 180 , , спокійне навантаження.

Для заданих умов роботи передачі і прийнятих параметрів передачі Р₀ визначають за таблицями стандартів.

У нашому випадку для перерізу паса А , діаметр меншого шківа =100мм, = 1400мм, і для швидкості паса V =7,4 м/с за табличними стандартами маємо Р₀ = 1,2 кВт.

Допустима потужність, яку  може передавати один клиновий пас  у заданих умовах експлуатації:

[] = ∙ ∙ ∙ ∙

тут коефіцієнти враховують конкретні умови експлуатації передачі і визначаються з довідників.

= 0,99 – коефіцієнт, який враховує кут охоплення пасом меншого шківа;

= 0,97 – коефіцієнт, який фактичну довжину паса, для відношення = 1361,55 /1400 = 0,973;

= 0,9 – коефіцієнт, який враховує режим навантаження пасової передачі (при короткотривалих перевантаженнях до 150% і однозмінній роботі протягом доби) ;

 

 

 

= 0,95 – коефіцієнт, який враховує кількість пасів , що працюють у передачі( орієнтовне значення для кількості пасів z = 2…3 шт).

 

Для прийнятих значень  розрахункових коефіцієнтів маємо:

 

[] = 1,2∙0,99∙0,97∙0,9∙0,95 = 0,99 кВт

 

Необхідна кількість привідних  пасів для пасової передачі :

= ₌ = 1,46шт

Остаточно приймаємо кількість  приводних пасів у передачі Z = 2 шт

 

3.3 Навантаження елементів пасової передачі

 

Сила попереднього натягу віток комплексу клинових пасів:

=   = = 181 Н

Сила попереднього натягу віток одного клинового паса з комплекту:

 =   = = 90,5Н

Сила, що діє на вали клинопасової передачі

= 2∙= 2∙181∙ = 362 Н

Сила F є меншою ніж допускається  для ведучого вала редуктора, який застосовується у привідному пристрої.

= 362Н F_r = 800 Н

 

3.4 Оцінка довговічності  пасів

 

Довговічність роботи приводних  пасів у передачі оцінюють за частотою пробігів приводного паса в одиницю часу.

Частота пробігів паса

= = 3,7  ¹/с

Для клинових пасів допускається   ¹/с. Оскільки 3,7  ¹/с, то вважається, що довговічність роботи клинових пасів є задовільною.

 

 

 

 

 

 

 

4 Основні параметри для  конструювання шківа пасової  передачі

 

Для виготовлення шківа призначаємо  матеріал – Сталь 35.

Розміри елементів шківа  вибираємо згідно наведених нижче  рисунка і таблиці.

 

 

Переріз паса	Розміри, мм						Кут  α в градусах
		b				e
A	11	13,5	3,3	8,7	10	15	38