Кинематическая схема привода.

Введение.

1.1 Представленный на рисунке 1 привод к ленточному конвейеру предназначен для работы согласно графику нагрузки (рисунок 2) с ресурсом работы с коэффициентами и использования.

1.2 Привод состоит из электродвигателя соединенного с ведущим валом двухступенчатого редуктора при помощи плоскоременной передачи и установленного на сварную фундаментную раму.

1.3 В свою очередь агрегат связан с приводом валом, установленным на станину конвейера цепной муфтой с однорядной цепью.

1.4 Плоскоременная передача привода, состоящая из плоского ведущего и выпуклого ведомого шкивов и плоского ремня.

1.5 Редуктор привода – горизонтальный, двухступенчатый выполненный прямозубыми цилиндрическими колесами.

1.6 По требованиям правил техники безопасности все движущиеся открытые детали и узлы привода закрыты защитными кожухами, которые проектом предусмотрены, но не разрабатываются.

Кинематическая схема привода.

Рисунок 1 – Кинематическая схема привода.

Мощность электродвигателя – 3 кВт.

Число оборотов n_дв=1500 об/мин.

Передаточное отношение привода – 52, 2

Передаточное отношение: первой ступени редуктора U₁=5, 71;

второй ступени редуктора U₂=3, 66;

плоскоременной передачи U₃=2, 5;

редуктора U_ред=20, 88;

Валы	I	II	III	IV
Угловая скорость, рад/с	149, 15	59, 66	10, 45	16, 3
Крутящий момент, Н·м	19, 72	46, 37	254, 2	153, 37
Мощность, Вт	2941, 2	2766, 2	2656, 38	2500

График нагрузки.

Рисунок 2 – График нагрузки.

Срок службы – 5 лет.

Коэффициент использования привода в году - .

Коэффициент использования привода в сутки - .

Кинематический расчет привода

3.1. Требуемая мощность электродвигателя для привода:

, (4.1) с.3 /3/

где - мощность на рабочем органе привода, Вт

- общий КПД привода от двигателя до барабана,

, (4.2) с.3 /3/

где h_рем. – КПД, учитывающий потери в плоскоременной передаче,

h_подш. – КПД, учитывающий потери в паре подшипников,

h_{цил.пер.} – КПД зубчатой цилиндрической передачи,

h_м. – КПД муфты

h_рем. = 0, 95;

h_подш.= 0, 99;

h_{цил.пер.}= 0, 97;

h_м. = 0, 99; (все КПД из табл.1 с.4 /3/)

3.2. Приемлемая угловая скорость вращения вала электродвигателя:

(4.3)с.4 /3/

где - угловая скорость вращения рабочего органа, рад/с

- оценочное передаточное отношение привода, которое связано с передаточным отношением последовательно соединяемых передач зависимостью:

, (4.4)

Принимаем:

u₂=3 быстроходная зубчатая передача, с цилиндрическими колесами

u₃=3 тихоходная зубчатая передача, с цилиндрическими колесами

u₁=4, плоскоременная передача

3.3. Выбор мощности электродвигателя:

Приемлемая угловая скорость вращения вала электродвигателя

(4.5)

Частота вращения:

3.4 Выбор двигателя. (табл.3 с.6 /3/ )

По полученным данным выбираем асинхронный трехфазный двигатель 4А100S4У3, у которого N_ДВ=3кВт, d_вых=28мм, синхронная частота вращения , .

Проверяем соблюдение требование графика нагрузки и характеристики двигателя. По графику нагрузки . По характеристике двигателя 4А100S4У3 (с.7) /2/

Условие < выполняется.

3.5 Асинхронная частота вращения вала электродвигателя

Асинхронная частота вращения вала электродвигателя с учетом скольжения при номинальной нагрузке (об/мин):

(4.6)

где n- синхронная частота вращения вала электродвигателя, (об/мин)

S – скольжение, при номинальной нагрузке, (с.1) /2/

3.6 Передаточное отношение привода

3.7 Разбивка общего передаточного отношения привода по ступеням.

(4.7)

Принимаем u₁=2, 5 (плоскоременная передача), тогда:

Так как быстроходная ступень нагружена меньше, чем тихоходная, то для получения оптимального передаточного отношения пользуются формулой:

u₂=5.71 быстроходная зубчатая передача, с цилиндрическими колесами;

u₃=2, 8 тихоходная зубчатая передача, с цилиндрическими колесами.

3.8. Угловые скорости и частоты вращения на валах: (с.5 /3/)

3.9. Мощности на валах: (с.7 /3/)

Для всех валов привода:

3.10. Крутящие моменты на валах: (с.7 /3/)

4. Расчёт передач привода.

Расчет тихоходной ступени.

4.4.1. Выбор материала зубчатых колес.

По таблице 2.2. (с.6) /2/ принимаем рекомендуемые пару сталей: для шестерни и для колеса.

Принимаем для шестерни быстроходного вала Сталь 45 (улучшение) со следующими механическими свойствами:

Предел прочности:

Предел текучести:

Твердость: 194…263НВ

Принимаем для колеса быстроходного вала Сталь 45 (нормализация) со следующими механическими свойствами:

Предел прочности:

Предел текучести:

Твердость: 171…241НВ

4.4.2 Контактные напряжения (для шестерни)

Допускаемые контактные напряжения определяются раздельно для шестерни и для колеса по формуле:

где - базовый предел контактной прочности поверхности зубьев, соответствующий базовому числу циклов

- твердость зубьев,

- коэффициент безопасности,

- коэффициент долговечности, учитывающий влияние срока службы и режима нагружения передачи:

где - можно определить по формуле:

- эквивалентное число циклов перемены напряжений. Для ступенчатой циклограммы нагружения:

где T=T₁ – максимальный момент, передаваемый рассчитываемым колесом в течении времени , Н× м

T₂ – момент, действующий в течении часов,

С – число колес, находящихся в зацеплении с рассчитываемым, С=1, 0;

- частота вращения зубчатого колеса, об/мин

- число часов работы передачи за расчетный срок службы, час

где и - коэффициенты использования передачи в году и суток

- срок службы, годы

принимаем (длительно работающая передача)

4.4.3 Контактные напряжения при кратковременной перегрузке:

где - предельно допускаемое контактное напряжение, Н/мм²

- предел текучести, Н/мм²

4.4.4. Контактные напряжения (для колеса)

принимаем (длительно работающая передача)

4.4.5. Напряжения изгиба: (для шестерни)

коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки.

Коэффициент долговечности

где – базовое число циклов перемены напряжения стали.

принимаем

4.4.6 Напряжения изгиба при кратковременной перегрузке:

4.4.7 Напряжения изгиба: (для колеса)

– коэффициент безопасности

– коэффициент долговечности,

где

принимаем

4.4.8 Напряжения изгиба при кратковременной перегрузке:

4.4.9 Быстроходная цилиндрическая передача.

Ориентировочное значение диаметра делительной окружности шестерни Z₃

где - вспомогательный коэффициент,

- крутящий момент на валу шестерни, Нּ м

- передаточное отношение передачи,

- коэффициент ширины колес относительно диаметра

- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца, при и НВ< 350

- расчетное допустимое напряжение,

4.4.10 Расчетная ширина колес:

Принимаем

4.4.11 Нормальный модуль зацепления:

где - коэффициент ширины колес относительно модуля. Для закрытых передач редукторного типа при НВ< 350

Принимаем минимальное значение модуля для силовых передач 1-го ряда значений по ГОСТ 9563-60 .

4.4.12. Числа зубьев колес и шестерни:

Принимаем число зубьев равное

Колеса

Принимаем число зубьев равное

4.4.13. Уточняем делительные диаметры колес тихоходной ступени:

4.4.14. Межосевое расстояние передачи:

4.4.15. Диаметры выступов зубьев:

4.4.16. Диаметры впадин зубьев:

4.4.17. Окружная скорость колес:

4.4.18. Усилия, действующие в зацеплении:

окружное:

радиальное:

где - угол зацепления,

Осевое усилие:

Описание сборки редуктора.

12.1. Редуктор собираем по сборочному чертежу и спецификации к нему. Принимаем наиболее прогрессивный метод сборки – поузловой.

На сборку идут детали соответствующие требованиям рабочих чертежей и нормативно – технической документации и принятые тех. Контролем.

12.2. Узел смотровой крышки.

В отверстие крышки смотрового люка с наружной стороны вставляется ручка – отдушина и с внутренней стороны выступающая часть отдушины приваривается к крышке сплошным угловым швом 3 ручной электродуговой сваркой ГОСТ 5264-80 или полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа ГОСТ 11472-80.

12.3. Узел ведомого вала.

В шпоночный паз вала устанавливается призматическая шпонка и напрессовывается зубчатое колесо в упор до бурта. Затем со стороны выходного конца устанавливается распорная втулка и затем мазеудерживающее кольца. Аналогично быстроходному валу устанавливаются шарикоподшипники в упор до торцов колец.

12.4. В подготовленный к сборке корпус редуктора, окрашенный изнутри маслостойкой краской красного цвета, в гнезда подшипников устанавливаются собранные узлы валов. Плоскость разъема корпуса и крышки покрывается герметиком и устанавливается крышка корпуса. Устанавливается два конических штифта фиксирующих положение крышки. Затягиваются фланцевые и у подшипников болты.

12.5. В резьбовое окно корпуса устанавливается маслоспускная пробка. Устанавливается глазок фонарного маслоуказателя. Заливается масло. Смотровой люк закрывают крышкой на прокладке и закрепляют 4-мя болтами М6х6gх20. На выходе тихоходного вала устанавливается цепная однорядная муфта. На выходе быстроходного вала устанавливается ведомый шкив, который фиксируется торцовой шайбой и болтом. Редуктор подвергается регулировке и обкатке согласно требований тех. условий.