2. Кинематический расчёт

Указанные в технических заданиях исходные данные позволяют

определить требуемую мощность электродвигателя:

Р_эд.= Р_вых / _общ

Мощность на выходе:

Р_вых = F_раб  V = 8  0,8 м/с =6,4 кВт

_общ - общий КПД привода

_общ=_цеп*²_зубч*²_муф*_оп=0,95*0,97²*0,98²*0,99=0,85

Р_эд.= 6,4 / 0,85=7,5 кВт

На основании требуемой мощности по каталогу выбирается электродвигатель с частотой вращения вала предпочтительно из ряда синхронных частот:

nc = 750; 1000; 1500; 3000 об/мин

Из [1] электродвигатель: 4А132S4Y3

• тип-закрытый обдуваемый

• номинальная мощность Р_эд=7,5 кВт

частота вращения вала э. д.: n_ном=1440 об/мин, nc = 1500 тоб/мин

• кратность пускового момента: Тпуск/Тном=2

• род тока: трехфазный асинхронный

Определение общего передаточного числа привода:

U_общ= n_эд/ n_вых=1440/55,6=25,9

n_вых - число оборотов исполнительного звена привода

Для ленточного конвейера, где исполнительным звеном привода

является барабан:

n_вых=(60*1000V)/(*D_б)=(60*1000*0,8)/(*275)=55,6 об/мин

U_ред= U_общ/ U_прив= U_общ/ U_цепи=25,9/2=12,95

U_цепи=2-для цепных передач

U_Б= U_ред /U_Т=12,59/3,24=4

U_Т=0,9(U_ред)^0,5=0,9(12,95)^0,5=3,24

Проверка: U_общ= U_цепи* U_Б* U_Т=25,9

Определение чисел оборотов на валах привода:

n₁=n_эд=1440 об/мин

n₂=n₁/ U_Б=1440/4=360 об/мин

n₃=n₂/ U_Т =360/3,24=111 об/мин

n₄=n₂/U_цепи =111/2=56 об/мин

Определение крутящих моментов на валах:

Т₁=9550( Р_эд/n_эд)=9550*7,5/1440=49,7 Нм

Т₂=9550 (Р_эд/n₂)_муф_зубч=9550*7,5*0, 98*0,97/360=189 Нм

Т₃=9550 (Р_эд/n₃)_муф_зубч²=9550*7,5*0, 98*0,97²/111=601 Нм

Т₄=9550 (Р_эд/n₄) _общ =9550*7,5*0, 85/56=1087 Нм

Срок службы привода L_h=356*24*L*Kr*Kc*ПВ/100=356*24*10*0,7*0,35*100/100=21462 25500 ч

3. Расчёт передач

3.1. Цепная передача

1) Условия эксплуатации передачи:

• характер нагрузки: К₁=1-спокойная нагрузка

• способ регулирования межосевого расстояния: К₂=1 –передвигающиеся опоры (регулируемое расстояние)

• межосевое расстояние: К₃=1 - при a=(30...50)t

• положение передачи в пространстве: К₄=1- горизонтальная передача

• способ смазки: К₅=1,5- периодическая (нерегулярная)

• продолжительность работы: К₆=1-односменная

Коэффициент эксплуатации передачи:

К_э=К₁К₂К₃К₄К₅К₆=11111,51=1,5

2) Коэффициент S_t=0,28 - для цепи ПР (приводная роликовая) нормальной серии по ГОСТ 13568-75

3) по табл 2.26[2] при n₁=111 об/мин - t=50,7 мм

4) по шагу t=50,7 мм и n₁=111 об/мин допускаемое удельное давление в шарнирах табл 2.25[2]: [Р]=26,2 МПа

5) по табл2.25[2]: при U_цеп=2 принимаем число зубьев ведущей звездочки (малой): Z₁=27

6) Коэффициент, учитывающий число рядов цепи: при числе рядов Z_р=1 К_m=1

7) Расчетный шаг цепи

183[(7,5110)/(0,2826,2271111]^1/3=

=31,53 мм

где N – мощность передаваемая цепью (мощность электродвигателя)

8) По стандарту (прил. 6, таб. 5[2]) принимаем цепь ПР-31,75-8850, у которой t=31,75

Q_разр=88500 Н

S_оп=262,2 мм²

q=3.8 кг - масса 1м цепи

В_вн=19,05 мм (не менее)

В=27,5 мм

d=9,55 мм

d1=19,05 мм

h=30,2 мм; b=46 мм; b₁=24 мм (не более)

9) Проверяем условие n₁n_max

По табл. 2.26 [2] при t=31,75мм допускаемая частота равна n_1maх=630 об/мин

111630

10) Окружная скорость цепи

V=z₁n₁t/(601000)= 2711131,75/(601000)=1,6 м/с

11) Окружное усилие, передаваемое цепью

F_t=1000N/V=10007,5/1,6=4688 H

12) Среднее удельное давление в шарнирах цепи

Р= F_t/ S_оп=4688/262,2=18 МПа

где S_оп – проекция опорной поверхности шарнира

Что меньше допускаемого удельного давления [Р]=28,7 МПа табл. [2], принятого для n₁=111 об/мин

13) Определяем срок службы цепи

Для этого предварительно находим:

допускаемое увеличение шага цепи: t=3%

Коэффициент смазки цепи: = 1,4/ 1,6^0.5=1,107

где коэффициент способа смазки: К_сп=1,4 – периодическая смазка, при V_max≤6 м/с

Межосевое расстояние, выраженное в шагах:

a_t=a/t=30t/t=30

Тогда:

ч

Что больше ожидаемого срока службы Т= К_сп4000= 1,44000=5600 ч

Расчет нагрузок цепной передачи

1. Натяжение от провисания ведомой ветви от собственной массы F_f=K_fqga

где g=9,81 м/с² – ускорение силы тяжести

коэффициент провисания цепи: K_f=6 - для горизонтальной передачи

а=30t=3031,75=952,5 мм=0,9525 м

F_f=63,89,810,9525=213 Н

2. Суммарное натяжение, испытываемое собственно ведомой и ведущей ветвью

F_вм= F_f+ F_ц

F_вщ= F_f+ F_ц+F_tK₁

F_ц - натяжение от центробежных сил, при V12 м/с F_ц - мала и ее не учитывают

F_вм= F_f=213 Н

F_вщ= F_f +F_tK₁=46881+213=4901 Н

Коэффициент, учитывающий характер передаваемой нагрузки: K₁=1-спокойная нагрузка

3. Нагрузка, действующая на валы

R1,2F_f=1,24688=5625,6 H

Проверяем цепь по запасу прочности:

n=Q_разр/ F_вщ =88500/4901=18,06

где Q_разр - разрушающая нагрузка

Что больше допускаемого [n]=8 об/мин по табл. 2.30[2]

Геометрический расчет передачи

1) а=953мм - вычисляли выше

2) число зубьев ведомой звездочки z₂=z₁U=272=54

3) Длина цепи выраженная в шагах (или в числах звеньев)

Количество звеньев цепи округляем до четного числа 102, чтобы избежать применения переходного соединительного звена.

4. По округленному L_t уточняют расчетное межосевое расстояние

Межосевое расстояние в шагах цепи а_t= а_р /t=967/31,75=30

С учетом предварительного провисания холостой ветви цепи, необходимого для нормальной работы передачи, монтажное межосевое расстояние:

а_м=0,996 а_р=963 мм

Профилирование зубьев звездочек для приводных роликовых цепей производят по ГОСТ 591-69 ( т. к. t/d₁≤2, d₁ – диаметр ролика, d₁=19,05 мм)

Профиль звездочек - со смещением центров дуг впадин, звездочки литые с диском.

V3 м/с следовательно третий класс точности изготовления

Расчет профиля зубьев звездочек по табл. 2.32[2]

• t=31,75 мм - шаг цепи

• d₁=19,05 - диаметр ролика цепи

Диаметр делительной окружности:

Ведущей: d_д1=t/sin(180/Z₁)=273 мм

Ведомой: d_д2=t/sin(180/Z₂)=546 мм

Диаметр окружности выступов:

D_e1=t(0,5+ctg(180/Z₁))=288 мм

D_e2=t(0,5+ctg(180/Z₂))=561 мм

Диаметр окружности впадин:

D_i1= d_д1-2r=254 мм

D_i2= d_д2-2r=527 мм

Радиус впадин r=0,5025d₁+0,05=9,6 мм

Радиус cсопряжения r₁=0,8d₁+r=1,3025d₁+0,05=24,9 мм

Радиус головки зуба r₂=d₁(1,24соs+0,8cos-1,3025)-0,05=12 мм

Половина угла впадины

₁=55-(60/z₁)=53°

₂=55-(60/z₂)=54°

Угол сопряжения 

₁=18-(56/z₁)=16°

₁=18-(56/z₂)=17°

Угол профиля зуба

₁=17-(64/ z₁)=15°

₂=17-(64/ z₂)=16°

Ширина зуба b₁ и b₂

b₁=0,93В_ВН-0,15=0,9319,05-0,15=18 мм

b₂=0,9В_ВН-0,15=0,919,05-0,15=17 мм

Радиус закругления

R₃=1,7d₁=1,719,05=32 мм

Диаметр обода

D_o1=tctg(180/z₁)-1,3h=232 мм

D_o2=tctg(180/z₂)-1,3h=506 мм

Смазка цепных передач:

Рациональный выбор способа смазки и смазываемых материалов существенно повысит долговечность и надежность цепных передач, улучшит теплоотвод, снизит уровень шума.

Периодическая смазка – для малоответственных низкосортных передач при V<2 м/с. Значит выбираем ручной способ смазки.

Ручной способ – масло наносим на ведомую ветвь цепи с внутренней ее стороны при помощи напитанной щетки или кисти каждые 6, 8 часов. Способ смазки не всегда обеспечивает равномерность смазки всех шарниров.

Материал для звездочек выбирают в зависимости от условий эксплуатации передачи. При работе звездочки подвергаются износу, ударным и циклическим нагрузкам, причем ведущая звездочка работает в менее благоприятных условиях.

Ведущая звездочка с z₁=27 работающая без резких ударов: Сталь50

Вид т. о. закалка, отпуск

HRC 45…50

_в=1300 МПа

Ведомая звездочка с z₂=54 с обязательной т. о. Чугун СЧ18

Вид т. о. закалка, отпуск

HВ 321…429

_в=180…280 МПа