Подбор электродвигателя. Расчет цилиндрической зубчатой передачи

ВВЕДЕНИЕ

Ведущая роль машиностроения среди других отраслей народного хозяйства определяется тем, что основные производственные процессы во всех отраслях промышленности, строительства и сельского хозяйства выполняют машины и механизмы. Одним из наиболее широко применяемых механизмов является редуктор.

Редуктор – это механизм, предназначенный для понижения угловой скорости и увеличения передаваемого момента в приводах от двигателя к рабочей машине. Основными узлами механизма являются зубчатые передачи, валы, подшипники и корпус редуктора.

Проектируемая пара – редуктор червячного типа и цепная передача.   

Редуктор имеет три вала: горизонтально расположенный ведущий (быстроходный) вал червяк, и два вертикально расположенных вала, перпендикулярных ведущему валу. Один ведомое колесо червячного редуктора и ведущей звездочки, другой ведомой звездочки.

Основным достоинством редуктора является большая нагрузочная способность, постоянство передаточного числа, высокий КПД, хотя и имеются недостатки: высокие требования к точности изготовления и монтажа, шум при работе.

В данной работе разрабатываются чертежи общего вида привода ленточного транспортера, червячного редуктора, а также выполняются рабочие чертежи деталей: корпуса редуктора, и тихоходного вала.

5

1 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

1.1 Подбор электродвигателя

Для подбора электродвигателя необходимо определить его мощность и частоту вращения.

1.1.2 Определение потребляемой мощности электродвигателя

,                                                            (2)

где - общий коэффициент полезного действия всех звеньев кинематической цепи.

ɳ_общ= ɳ_ч • ɳ_ц • ɳ_n²•  ɳ_оп,                                                 (3)

где  – ɳ_ч=0,8 КПД червячной передачи;

ɳ_ц=0,92 – КПД открытой цепной передачи;

ɳ_оп=0,99  – коэффициент учитывающий потери в опорах вала привода барабана;

–коэффициент учитывающий потери в подшипниках (одна пара).

Тогда

ɳ_общ=0,8•0,92•0,99²•0,99= 0,714

Таким образом, потребляемая мощность электродвигателя составит:

P_д= = 2,24 кВт.

Примем требуемую мощность эл. двигателя 2,2 кВт.

6

1.1.3 Определение частоты вращения вала электродвигателя

При 3000 об/мин. s-скольжение %=4,3 - n_ном=2871 об/мин. ω_дв=300,498 рад/с.

При 1500 об/мин. s-скольжение %=5,1  n_ном=1423 об/мин. ω_дв=148,993 рад/с.

ω_дв=

u-передаточное число.

u_ц=1,53

u_ч=863

u_общ12189

На выходном валу согласно заданию n_вых=22об/мин.

u_{3000об/мин}==130,5

u_{1500об/мин}=  = 64,7

Выбираем двигатель где n=3000 об/мин, т.к. подходит передаточное отношение.

Эл. двигатель асинхронный трехфазный замкнутый серии 4А, закрытый, обдуваемый с синхронной частотой вращения 3000 об/мин. 80В2 с параметрами    

Р_дв=2,2 кВт и скольжением 4,3 %.

Номинальная частота вращения n_ном=2871 об/мин.

Цифра 80 обозначает высоту оси вала от опорной поверхности лопаток двигателя.

ω_дв==  = 300,498

d₁=28 мм – диаметр выходного вала эл. двигателя.

Принимаем передаточное число для червячного редуктора u_ч=50, тогда

u_ц=  =  = 2,61

Вал А	nдв=2871 об/мин = n1	ωдв=300,498
Вал В	n2= = = 57,42	ω2= =  = 6рад/сек
Вал С	nвых= 22 об/мин	ωвых=2,3 рад/сек

Вращающие моменты

Т₁= =  = 7,32 ∙ 10³ Н∙мм

Т₂=Т₁∙u_ч= 366,059∙10³ Н∙мм

Скорость высокая у червяка, тогда нужно выбрать попрочнее материал.

Берем  углеродистую сталь с HRC=45.

Для колеса оловянно-фосфорную бронзу БР010Ф1 отлитую в кокиль. Допускаемое контактное напряжение – [Ϭ_н] ^` =221МПа

Расчетное допускаемое напряжение [Ϭ_н]= [Ϭ_н]^`∙k_HL

1.3 Определение вращающих моментов на валах привода

После определения передаточных чисел ступеней редуктора находим частоты вращения и вращающие моменты на валах передачи.

1.3.1 Определение частоты вращения вала колеса тихоходной ступени

Так как, в заданной схеме отсутствует ременная (цепная) передача, то частота вращения вала колеса тихоходной ступени будет выражаться:

.                                               (10)

1.3.2 Определение частоты вращения вала шестерни тихоходной ступени (вала колеса быстроходной ступени двухступенчатого редуктора)

;                                                  (11)

Тогда

.

1.3.3 Определение частоты вращения вала шестерни быстроходной ступени

;                                                   (12)

Тогда

.

1.3.4 Определение вращающего момента на приводном валу

,                                                       (13)

где  – окружная сила на барабане ленточного конвейера, ;

 – диаметр барабана, .

Тогда

.

9

1.3.5 Определение вращающего момента на валу колеса тихоходной ступени редуктора

,                                                         (14)

где  – КПД подшипников качения (одна пара);

 – КПД муфты.

Тогда

.

1.3.6 Определение вращающего момента на валу шестерни тихоходной ступени (на валу колеса быстроходной ступени редуктора)

,                                                 (15)

где  – КПД передачи зубчатой цилиндрической.

Тогда

.

1.3.7 Определение вращающего момента на валу шестерни быстроходной ступени

,                                                    (16)

где  – КПД передачи зубчатой конической.

Тогда