Привод пластинчатого транспортера. Выбор электродвигателя и кинематический расчет. Расчёт ременной передачи. Расчет цилиндрической зубчатой передачи. Расчёт цепной передачи

Содержание

1.  Выбор электродвигателя и кинематический расчет                                       3

2.  Расчёт ременной передачи                                                                        5

3.  Расчет цилиндрической зубчатой передачи                                            9

4.  Расчёт цепной передачи                                                                           13

5.  Ориентировочный расчет валов                                                              15

6.  Эскизная компоновка редуктора                                                             17

7.  Приближенный расчет валов                                                                   18

8.  Подбор подшипников качения                                                                 22

9.  Конструирование элементов редуктора                                                  28

10. Подбор и проверка шпонок                                                                      31

11. Выбор посадок                                                                                          32

12. Уточненный расчет валов                                                                        33

13. Выбор смазки                                                                                            33

14. Порядок сборки и разборки редуктора                                                   34

Техническое задание.

Тяговое усилие на звёздочках	2Ft	35	кН
Окружная скорость тяговых звёздочек	v	0,2	м/с
Диаметр тяговых звёздочек	D	350	мм
Тип цепной передачи		Ролик
Коэффициент годовой нагрузки	Кгод	0,6
Коэффициент суточного использования	Ксут	0,67
Класс нагрузки	Н	0,63
Относительная продолжительность включения	ПВ%	25
Срок службы привода	L	10	лет

Привод пластинчатого транспортера работает следующим образом: крутящий момент передается с вала асинхронного электродвигателя 1 на шкив 2, далее посредством ремня 3 момент передаётся на шкив 4, который закреплён на ведущем валу I редуктора. На ведущем валу I редуктора также закреплена косозубая шестерня 8. С помощью косозубой передачи (включающей в себя шестерню 8 и колесо 9)  крутящий момент передаётся на промежуточный вал II. Затем, с вала II момент, при помощи раздвоенной шевронной косозубой  передачи (включающей в себя шестерни 10 и колеса 11) передаётся на вал III, на котором закреплена звездочка  12 цепной передачи. Далее посредством цепи 13 момент передается на звездочку 14, а затем передается на ленту транспортера.

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет.

В данном проекте рекомендуется [4] использовать трехфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели единой серии АИР. Для выбора двигателя необходимо знать мощность Р_вых  и частоту вращения п_вых на выходном валу.

Мощность на выходном валу Р_вых, кВт [1]:

Р_вых = FV                                                                  ( 1 )           где     F –окружное усилие, кН;V – скорость, м/с.

Pвых=35000*0,2=7 кВт                    

Частота вращения приводного вала (об/мин), не заданная в явном виде, определяется по формуле:

                                             nвых=                                              ( 2 )

  nвых=60*0,2/(3,14*0,35)=11об/мин где D- диаметр звёздочки;

Потребная мощность двигателя определяется с учётом потерь во всех во всех звеньях кинематической цепи:

                                              P=,                                                               ( 3 )

где - общий КПД привода.

Общий КПД равен:

                                           ,                                                  ( 4 )

где     h₁ – к. п. д. ременной передачи (h₁ = 0,95 [1]);

h₂ – к. п. д. цилиндрической зубчатой передачи (h₂ = 0,96 [1]);

h₃ – к. п. д.  цилиндрической зубчатой передачи (h₂ = 0,96 [1]);

h₄ – к. п. д. открытой цепной передачи (h₃ = 0,94 [1]).

=0,95*0,96*0,96*0,94=0,83

Р=7/0,83=8,42кВт

Ориентировочная частота вращения вала двигателя:

n = n_вых×u, об/мин                                                    ( 5 )

где     u – ориентировочное передаточное отношение привода.

          u = u₁×u₂×u₃ u₄,                                                                   ( 6 )

где   u₁ – передаточное отношение ременной  передачи (u₁ = 3  [1]);

u₂ – передаточное отношение цилиндрической зубчатой передачи (u₂= 3 [1]);

u₃ – передаточное отношение цилиндрической зубчатой передачи (u₁ = 4  [1]);

u₄ – передаточное отношение цепной  передачи (u₃ = 3 [1]).

u = 3× 3× 4× 3= 108.

По формуле (5) определена ориентировочная частота вращения двигателя:

n = 11 × 108 = 1188 об/мин.

В соответствии с требуемой мощностью и частотой вращения  [2] выбран электродвигатель АИР 132М4/1447.

Паспортные данные двигателяАИР 132М4/1447 :

номинальная мощность, Р_ном, кВт                                  11

синхронная частота вращения n_с, об/мин                      1500

номинальная частота вращения  n                                  1447

Уточняем общее передаточное отношение привода:

u = n_ном/n_вых,                                                                     ( 7 )

u = 1447/11 = 131,5

Разбивка общего передаточного отношения по ступеням:

u===3,47.

приняты следующие передаточные отношения:

u₁ = 3,47; u₂ =3,15;u₃ = 4; u₄ =3;                

После разбивки передаточного отношения определены мощность, частота вращения и крутящий момент на каждом валу.

Мощности на валах:

P_i = P_i-1×h,                                                                ( 8 )

где     P_i-1 – мощность на предыдущем валу, кВт;

h – к. п. д. соответствующей передачи.

Р₁ =  8,42 ∙0,95=7,99 кВт;

Р₂ = 7,99× 0,96 = 7,67кВт;

Р₃ = 7,67× 0,96 = 7,37 кВт;

Р₄ = 7,37× 0,95 = 7 кВт;

Частоты вращения валов:

,                                                                   ( 9 )

где     n_i-1 – частота вращения предыдущего вала, об/мин;

u_i – передаточное число соответствующей ступени.

n₁ = 417об/мин;

n₂ ==132,4 об/мин;

n₃ =  =33,1 об/мин;

n₄ =  =11,03 об/мин.

Крутящие моменты на валах.

Т=9550Р_i/n_i                                                   ( 10 )

Т1=9550*7,99/417=183,2 Нм

Т2=9550*7,67/132,4=55,39 Нм

Т3=9550*7,37/33,1=2126,9 Нм

Т4=9550*7/11,03=6060,74 Нм

2. Расчёт ременной передачи

В механических приводных устройствах ременные передачи применяют в основном для уменьшения частоты вращения приводного вала и соответственного увеличения вращающего момента.

В кинематической схеме привода ременной передаче отводится первая ступень – непосредственно от электродвигателя к редуктору

Рисунок 2.1Схема ременной передачи.

Исходные данные:

Для двигателя с частотой вращения 1447 об/мин:

Передаваемая мощность                                                                     8,42 кВт

Частота вращения ведущего вала                                                    1447об/мин

Передаточное отношение                                                     3,47

Характер нагрузки                                                    умеренные колебания

Число смен                                                                                             2

Тип ременной передачи                                                            клиноремённая

Необходимый ресурс работы                                                              2000

Алгоритм расчёта ременных передач.

Выбор типа ремня в зависимости от передаваемой мощности Р и частоты вращения двигателя (ведущего вала).

Рисунок 2.3 – Номограмма для выбора сечения клинового ремня

Определение диаметров шкивов.

Диаметр ведущего шкива:

, где - диаметр ведущего шкива, по ГОСТ 1284.1-89… ГОСТ 1284.3-89.

Диаметр ведомого шкива:

                                                                                                              ( 11 )

Уточнённое передаточное отношение с учётом относительного скольжения:

                                     ,                                                               ( 12 )

где S-скольжение, ( S=0,01 - 0,02).

Межосевое расстояние:

                                    ,                                                    ( 13 )

где - по ГОСТ 1284.1-89…ГОСТ 1284.3-80.                                                  

                                      ,                                                                 ( 14 )

- определяется промежуточное значение.

Расчётная длинна ремня:

                          .                               ( 15 )

Уточнённое межосевое расстояние:

                            ,                                        ( 16 ) где    ,                                                                                          ( 17 )

         ,                                                                                        ( 18 ) 

Угол обхвата ремня малого шкива:

                                   .                                                     ( 19 )

Коэффициенты:

           -угол обхвата =1 – 0,003(180-),                                                   ( 20 )

-длинны ремня  по ГОСТ 1284.3-89,

-режима работы  по ГОСТ 1284.3-89,

-число ремней .

Расчетная мощность ремня:

,                                                     ( 21 )  где  - номинальная мощность по ГОСТ 1284.3-89.

Уточнённое число ремней:

.                                                              ( 22 )

Скорость ремня:

.                                                           ( 23 )

Сила натяжения каждой ветви ремня:

,                                                     ( 24 )

где   - коэффициент, учитывающий влияние центробежных сил. Определяется в зависимости от типа сечения.

Сила действующая на валы:

.                                                       ( 25 )

Ресурс ремня:

                                  ,                                                       ( 26 )

где - предел выносливости материала ремня;

- максимальное напряжение в сечении.

                                                              ( 27 )

                                  ,                                                        ( 28 )

где - площадь поперечного сечения ремня по ГОСТ 1284.3-89;

- окружное усилие.

                                                                        ( 29 )

                                     ,                                                                  ( 30 )

где  - плотность материала ремня.

Расчёты проведены при помощи программы ( dm-9 )

Анализ результатов компьютерных расчетов:

Отклонение передаточного отношения составляет –0,4453755% что не превышает допустимых 5%. Ресурс ремня Но=10121,35ч., что больше минимально допустимого Но=2000 ч.

Угол обхвата меньшего шкива a=154,7787⁰ больше   amin=120⁰.

3. Расчет цилиндрической зубчатой передачи.

Исходные данные:

Коэффициент годовой нагрузки:

Коэффициент суточного использования:

Класс нагрузки:

Относительная продолжительность использования:

Срок службы привода:

Рисунок 3.1 – Кинематическая схема зубчатой передачи 1-й ступени

Материалы зубчатых колёс.

Таблица 3.1 – Материалы зубчатых колёс. [4]

	Шестерня	Колесо
Материал	Ст. 40Х  ТВЧ	Ст. 45 Н
НВ	269-302	269-302
	750	650
	750	650

Расчёт основных параметров цилиндрической передачи     

Расчёт параметров зубчатой передачи производится на ЭВМ в программе ДМ-1, по следующему алгоритму:

Межосевое расстояние

                                                              ( 31 )

где -передаточное отношение;

k – вспомогательный численный коэффициент

- расчётный момент, Н∙м

- допускаемое контактное напряжение, МПа

- коэффициент ширины венца.

                                                                                           ( 32 )

где - коэффициент долговечности

- коэффициент нагрузки;

Коэффициент долговечности :

                                                                                       ( 33 )

где - общее число оборотов за срок службы,

- база контактных напряжений

- коэффициент эквивалентности;

                                                                                        ( 34 )

где - частота вращения вала I

- число зацеплений ;

- машинное время работы (ресурс), ч;

                                                                          ( 35 )

где - коэффициент суточного использования ;

- коэффициент годовой нагрузки ;

- срок службы привода ;

- относительная продолжительность включения )

Из соотношения ( 34 ):

Из соотношения ( 33 ):

Коэффициент долговечности

Для вала II:

Из соотношения ( 34 ):

Из соотношения ( 33 ):

Коэффициент долговечности

Для вала III:

Из соотношения ( 34 ):

Из соотношения ( 33 ):

Коэффициент долговечности

Коэффициент долговечности по изгибу  рассчитывается вручную и вводится в ЭВМ.

                                                                                         ( 36 )

где- база изгибающих напряжений

- коэффициент эквивалентности по изгибу

Для вала I:

Из соотношения ( 36 ):

  

Для вала II:

Для вала III:

                                                                                           

Коэффициент долговечности по изгибу для всего редуктора принимаем 1.

Полученное значение межосевого расстояния округлено до ближайшего стандартного по единому ряду главных параметров.

Ширина колеса :

                                                                                                   ( 37 )

Ширина шестерни :

                                                                                                  ( 38 )

Полученные значения округлены до стандартных.

Контактное напряжение :

                                                                             ( 39 )

Коэффициент нагрузки уточнён по фактической скорости :

                                                  ,                                          ( 40 )

где - межосевое расстояние, м.

Окружная сила :

                                                                            ( 41 )

Модуль :

                                                  ,                                       ( 42 )

где - коэффициент (;)

- коэффициент долговечности по изгибу;

 - коэффициент нагрузки по изгибу;

- ширина зубчатого колеса, мм;

- допустимое напряжение, МПа;

Полученное значение модуля округляется до ближайшего стандартного в соответствии с предпочтительным рядом модулей.

Суммарное число зубьев :

                                        ,                                          ( 43 )

где - число зубьев шестерни;

- число зубьев колеса;

 - угол наклона линии зуба;

Полученное значение округляется до ближайшего меньшего целого числа и принимается за окончательное значении .

Число зубьев шестерни :

                                                  ;                                            ( 44 )

Округлённое до ближайшего целого числа  принимают за окончательное значение.

Число зубьев колеса :

;                                        ()

Фактическое изгибающее напряжение

                                                                                (45)

где - коэффициент формы зуба.

Фактическое напряжение не должны превышать допускаемых больше чем на 5%.

Геометрический расчет цилиндрической передачи.

Цель геометрического расчета – определение делительных диаметров, диаметров вершин и впадин зубьев.

Для расчета необходимо знать;

- межосевое расстояние;

- числа зубьев колеса и шестерни;

-  модуль.

Анализ распечаток

Первая ступень:

Отклонение передаточного отношения составляет 3,166667%, что меньше