Проектирование привода ленточного транспортера (мощность - 4,0 кВт, срок службы - 4 тыс.часов)

2 Кинематический растет привода

2.1. Подбор приводного электродвигателя

Для того чтобы выбрать двигатель сначала определяем его мощность и частоту вращения. Потребляемую мощность (кВт) привода (мощность на выходе) берем из условия Р_вых = 4 кВт. Определяем КПД привода:

где – КПД червячной передачи;

 – КПД цепной передачи.

Следовательно,

Затем определяем требуемую мощность двигателя:

Выбираем двигатель по требуемой мощности, округляя мощность двигателя в большую сторону. Данным параметрам соответствует двигатель АИР112M4 со следующими параметрами:

Таблица 2.1.1 – Параметры двигателя

Тип двигателя	nдв, об/мин	nсихр, об/мин	Рдв, кВт	Тпуск/Тном
АИР112M4	1432	1500	5,5	2

2.2 Определение передаточных чисел привода

Определим исходное суммарное передаточное число привода

где n_дв – частота вращения двигателя, об/мин;

n_вых – частота вращения выходного вала, об/мин.

По рекомендациям [1, с. 51] подберем передаточные числа привода

Примем, червячная передача . тогда   – цепная передача

2.3 Определение частот вращения и угловых скоростей на валах привода

Находим частоты вращения и скорости на валах передачи.

где и₁ и и₂ см. пункт 2.2.

Угловая скорость:

nхх	3000	1500	1000	750
Uпр	196	94,21	65,3	49,1
Uцеп	5,5	5,5	5,5	5,5
Uред	41,6	20	13,9	10,4
η черв	0,679	0,792	0,828	0,846
η пр	0,623	0,737	0,770	0,787
Pдв	6,58	5,56	5,32	5,2

2.4 Определение вращающих моментов и мощностей на валах привода

Мощности на валах

где и  см. пункт 2.1.

Вращающие моменты

Для удобства просмотра кинематический расчет сведем в таблицу (табл. 2.4.1)

Таблица 2.4.1 – Результат кинематического расчета

№ валла	n, об/мин	w1, 1/с	Р, кВт	Т, Н×м	и1	и2
1	1432	152,3	5,5	36,7	20
2	71,6	7,61	4,4	587		5,5
3	11,5	1,2	4,0	3000

Здесь n-частота вращения валов под нагрузкой (т.е. номинальная).

3 Расчет закрытой червячной передачи

3.1 Материал червяка и червячного колеса

Для передач с мощностью P > 1 кВт применяют термообработку – улучшение + закалку ТВЧ до твердости Н ≥ 45 HRC_э, шлифование и полирование витков червяка.

Выбор марки материала червячного колеса зависит от скорости скольжения. Скорость скольжения v_s, определяется по эмпирической формуле:

где Т₂ – вращающий момент на валу червячного колеса, см. таблицу 2.4.1;

ω₂ – угловая скорость тихоходного вала, см. таблицу 2.4.1;

u_зп – передаточное число редуктора, см. таблицу 2.4.1.

Данной скорости скольжения соответствует оловянная бронза марки БрО5Ц5С5. Выберем способ заливки – в кокиль, при котором σ_в = 200 МПа, σ_т = 90 МПа.

3.2 Определение допускаемых напряжений

Допускаемые напряжения определяются для зубчатого венца червячного колеса в зависимости от материала зубьев, твердости витков червяка HRC_э, скорости скольжения v_s, ресурса L_h и вычисляют по эмпирическим формулам.

3.2.1 Допускаемое контактное напряжение

Допускаемое контактное напряжение, для материала первой группы и закалке червяка при нагреве ТВЧ:

где С_v – коэффициент, учитывающий износ материала. В нашем случае C_v = 0,90.

3.2.2 Допускаемое изгибное напряжение

Допускаемое напряжение изгиба, для материала первой группы, рассчитывается по формуле:

.

3.3 Определение параметров передачи

3.3.1 Межосевое расстояние

где – вращающий момент на тихоходном валу редуктора, Н∙м;

 – допускаемое контактное напряжение материала червячного колеса, Н/мм²;

Примем  (ближайшее стандартное число).

3.3.2 Числа зубьев передачи

Число витков червяка зависит z₁ зависит от передаточного числа редуктора u_зп. В нашем случае u_зп =20, рекомендуемое z₁ = 2.

Число зубьев червячного колеса определим по формуле:

3.3.3 Модуль

Модуль зацепления m, мм:

        

Полученное значение m округлим до стандартного числа m = 6,3 мм.

3.3.4 Коэффициент диаметра червяка

Из условия жесткости определим коэффициент диаметра червяка

Примем q = 10.

3.3.5 Коэффициент смещения инструмента

Определим коэффициент смещения инструмента x:

Полученное значение x удовлетворяет условию неподрезания и незаострения зубьев колеса (-1 ≤ x ≤ 1).

3.3.6 Фактическое передаточное число

Определим фактическое передаточное число u_ф и проверим его отклонение ∆и от заданного и:

Полученное значение ∆и удовлетворяет условию ∆и ≤ 4%.

3.3.7 Фактическое значение межосевого расстояния

Определим фактическое значение межосевого расстояния а_w, мм:

3.3.8 Диаметры передачи а) основные размеры червяка:

мм – делительный диаметр;

 мм – начальный диаметр;

мм – диаметр вершин витков;

мм – диаметр впадин витков;

 – делительный угол подъема линии витков;

 мм – длина нарезаемой части червяка, где  

Полученное значение =72мм.

б) Основные размеры червячного колеса:

мм – делительный диаметр;

 мм – диаметр вершин зубьев;

 – наибольший диаметр колеса;

 ,

мм – диаметр впадин зубьев;

 мм.

Радиусы закруглений зубьев:

,

.

 – условный угол обхвата червяка венцом.

3.4 Проверочный расчет по допускаемым напряжениям

3.4.1 КПД червячной передачи

Определим КПД червячной передачи:

где γ – делительный угол подъема линии витков червяка;

φ – угол трения.

Определяется в зависимости от фактической скорости скольжения:

 .

Значения и_ф, d₁, мм; ω₂ – угловая скорость вала червячного колеса, 1/с. При полученном значении v_s, значение φ = 120’. Тогда,

3.4.2 Проверка контактного напряжения

Проверим контактное напряжения зубьев колес σ_н, Н/мм²:

где а)  – окружная сила на колесе, Н;

б) К – коэффициент нагрузки. Применяется в зависимости от окружной скорости колеса

При  ≤ 3м/с, необходимо взять К = 1. в)  - допускаемое контактное напряжение зубьев колеса