Проектирование привода (мощностью на рабочем валу 16,5 кВт) к барабанному смесителю

Схема 2 вариант 4

Спроектировать привод к барабанному смесителю

Рис. 1 Кинематическая схема привода

Исходные данные

N_р.в. = 16, 5 кВт – мощность на рабочем валу;

n_р.в. = 11 об/мин – частота вращения рабочего вала;

n_c   = 1500 об/мин – синхронная частота вращения вала электродвигателя.

Введение

Привод – устройство для приведения в действие машин от двигателя через передаточные механизмы. Соединение вала машины с валом электродвигателя возможно лишь в редких случаях. В основном для привода машины необходима установка понижающей или повышающей передачи.  Оптимальный тип передачи определяют с учетом ряда факторов: эксплуатационных условий, характеристик нагрузки, срока службы, техники безопасности, удобства расположения, обслуживания, стоимости привода.

Данный привод состоит из электродвигателя, двухступенчатого цилиндрического редуктора и открытой зубчатой передачи. Соединение вала электродвигателя с ведущим валом редуктора и ведомого вала редуктора с валом открытой передачи осуществляется с помощью муфты. Привод смонтирован на сварной раме выполненной из стандартного профиля.

Наибольшее распространение в промышленности получили трехфазные асинхронные двигатели серии 4А ГОСТ 19523 – 81.

Достоинством закрытой цилиндрической передачи является  простота изготов­ления и соответственно дешевизна и надежность передачи. Использование косозубых колес позволяет значительно увеличить нагрузочную способ­ность передачи. Недостатки: небольшое передаточное число (не более 6,3). Однако, двухступенчатые редукторы позволяют реализовать передаточные числа до 50.

Открытая зубчатая передача может обладать значительными геометрическими размерами, что особенно важно в приводах машин барабанного типа. В этом случае ведомое зубчатое колесо является  бандажным и закрепляется непосредственно на цилиндрической поверхности барабана.

1. Кинематический расчет привода и выбор

электродвигателя

1.1. Общий КПД привода:

η =η_мη_ззп²η_п³η_озп                                                                            (1.1)

        где η_м = 0,998 – КПД муфты;

       η_ззп  = 0,98 – КПД зубчатой закрытой передачи;

                       η_озп  = 0,96 – КПД  зубчатой открытой передачи;

                       η_п  = 0,995 – КПД пары подшипников.

η = 0,99∙0,98²·0,96·0,995³  = 0,899

1.2. Требуемая мощность электродвигателя:

  N_тр =  N/η                                                             (1.2)

где  η – общий КПД привода

        N – мощность на рабочем валу

N_тр =  16,5/0,899 = 18,35 кВт

   Выбираем  асинхронный электродвигатель 4А160М4 [1c.27]:

мощность  -18,5  кВт

синхронная частота – 1500 об/мин

скольжение – 2,2%

рабочая частота  1500(100 – 2,2)/100 =1467 об/мин.

Недогрузка электродвигателя:

(18,5-18,35)100/18,5 = 0,8% допустимо 15%

Эскиз электродвигателя 4A160М4 представлен в приложении №1

1.3. Передаточное число:

                                                    u = n₁/n_р.в.                                                           (1.3)

где n₁ – действительная частота вращения вала электродвигателя

      n_р.в – частота вращения рабочего вала

                                             u = 1467/11 = 133,4

принимаем предварительно для открытой зубчатой передачи

u₃ = 6,0 тогда передаточное число редуктора

 u_р = u/ u₃                                                                          (1.4)

где u – действительное передаточное число привода

      u₃ – передаточное число открытой зубчатой передачи

                                      u_р =133,4/6 =  22,2

Принимаем стандартное значение для редукторов типа Ц2У u_p=25,0

       Передаточное число тихоходной ступени:

u₂ = 0,88u_p^0,5,                                                         (1.5)

где u_р – передаточное число редуктора

                                       u₂ = 0,88×25,0^0,5 = 4,40,

принимаем по ГОСТ 2185-66 u₂ =4,50.

Передаточное число быстроходной ступени:

u₁ = u_p/u₂,                                                                 (1.6)

где u_р – передаточное число редуктора

      u₂ – передаточное число тихоходной ступени

                               u₁ = 25,0/4,5  = 5,55,    

принимаем по ГОСТ 2185-66 u₁ =5,6.

Уточняем передаточное число открытой передачи:

u₃ = u/u₁u_2.,                                                               (1.7)

где u₃ – передаточное число открытой зубчатой передачи

       u – действительное передаточное число привода

       u₁ – передаточное число быстроходной ступени

       u₂ – передаточное число тихоходной ступени

                               u₃ = 133,4/5,6×4,5  = 5,3.

1.4. Числа оборотов валов и угловые скорости:

n₁ = n_дв = 1467 об/мин,      w₁ =1467π/30 = 153,6 рад/с,

n₂ = n₁/u₁ =1467/5,6   = 277 об/мин,      w₂= 277π/30 = 29,0  рад/с,

n₃ = n₂/u₂ = 277/4,5 =  62  об/мин,      w₂=  62π/30 = 6,49 рад/с,

n₃ = n₂/u₂ = 62/5,3  = 11 об/мин,      w₂= 11π/30 = 1,15 рад/с.

1.5. Мощности, передаваемые валами:

N₁ = N_трη_мη_п =18,35·0,995∙0,99 =  18,1 кВт,

N₂ = N₁η_зпh_п =  18,1∙0,98∙0,995 =  17,6 кВт,

N₃ = N₂η_зпη_п =  17,6∙0,98∙0,995  =  17,2 кВт,

N₄= N₃η_опз =  17,2∙0,96  =  16,5 кВт.