РГР-31

Техническое задание на проектирование

привода смесителя

Кинематическая схема редуктора

Исходные данные для проектирования привода смесителя

Наименование параметра		Ед. изм.	Схема 3
			Вариант 6
Крутящий момент на валу исполнительного механизма, Тим		Н·м	400
Частота вращения исполнительного механизма, nим		мин^–1	50
Передаточное отношение планетарной ступени, iпл		–	14,6
Срок службы, L		год	2,8
Коэффициент годового использования, Кг		–	0,75
Коэффициент суточного использования, Кс		–	0,6
Коэффициенты режимов нагрузки привода	α1	–	10^–3
	α2	–	0,6
	α3	–	0,3
	α4	–	0.1
	β1	–	0,8
	β2	–	0,7

Введение

Смеситель представляет собой установку для приготовления вещества путем перемешивания нескольких компонентов. Например, для приготовления бетона перемешивают цемент, песок, воду, щебень в определенных пропорциях. Различают смесители циклического и непрерывного действия, передвижные и стационарные, с гравитационным и с принудительным перемешиванием компонентов.

Смеситель, используемый для строительных целей, содержит: загрузочный ковш, подъемный барабан, редуктор, электродвигатель, смесительный барабан и штурвал привода барабана.

1. Кинематический расчет привода

1. Состав привода

1– электродвигатель;

2 – муфта;

3 – цилиндрическо-планетарный редуктор;

3.1 – рядовая ступень редуктора;

3.2 – планетарная ступень редуктора;

z₁ z₆ – зубчатые колеса;

   – валы.

2. Определение мощности электродвигателя

Мощность исполнительного механизма

2093 Вт = 2,09 кВт.

Определим КПД () планетарной ступени по формуле (3) [1]

= 0,72.

Здесь i_пл = 14,6 – передаточное отношение планетарной ступени ;  ^h = 0,029 – коэффициент потерь [1].

Необходимая мощность электродвигателя

= 3,06 кВт,

где _м = 0,98 – КПД муфты [1]; _рс = 0,97 – КПД цилиндрической зубчатой передачи [1].

1.3. Определение передаточного отношения рядовой ступени редуктора

Зная диапозон синхронных частот вращений электродвигателя n_дв, определим возможные передаточные отношения рядовой ступени редуктора, представляющей собой цилиндрическую зубчатую передачу.

Для расчетов используем соотношения

i_об = i_р = n_дв/n_им ; i_р = i_рс · i_пл или i_рс = i_р/i_пл ,

где i_об, i_р, i_рс и i_пл – соответственно передаточные отношения привода общее, редуктора, рядовой и планетарной ступеней редуктора.

Результаты расчетов сведены в табл. 1.

Таблица 1

Синхронная частота вращения электродвига-теля nдв, об/мин	750	1000	1500	3000
Частота вращения исполнительного механиз-ма nим, об/мин	50
Общее передаточное отношение привода iоб	15	20	30	60
Передаточное отношение планетарной ступени редуктора iпл	14,6
Передаточное отношение рядовой ступени редуктора iрс	1,03	1,37	2,05	4,11

Рекомендуемому диапазону передаточных отношений зубчатой цилиндрической передачи i = 2,5…5,6 [2] удовлетворяет электродвигатель с синхронной частотой вращения n_дв = 3000 об/мин, обеспечивающий передаточное отношение рядовой ступени редуктора i_рс = 4,1.

1.4. Выбор стандартного электродвигателя

По справочной данным [1] выбираем асинхронный электродвигатель 90L2 серии АИР мощностью Р_дв = 3 кВт. , Электродвигатель имеет номинальную (рабочую) частоту вращения n_дв=2850 об/мин. Коэффициент перегрузки электродвигателя в момент пуска К_П = Т_пуск/Т_ном = 2,2.

Допускается применение электродвигателя Р_{дв (стандартное)}  Р_{дв (расчетное)}, если расхождение не превышает 8% [2].

=1,96% < 8%.

1.5. Уточнение общего передаточного отношения привода и передаточного отношения рядовой ступени редуктора

Для номинальной частоты вращения электродвигателя n_дв = 2850 об/мин получим:

i_об = i_р = n_дв/ n_им = 2850/50 = 57;

i_рс = i_об / i_пл = 57/14,6 = 3,90.

1.6. Распределение потока мощности по валам привода

Р_I = Р_дв_м = 3·0,98 = 2,94 кВт;

Р_II = Р_I_рс = 2,940,97 = 2,85 кВт;

Р_III = Р_ИМ = Р_II_пл = 2,850,72 = 2,05 кВт.

Отклонение фактического значения Р_ИМ(ф) от заданного Р_ИМ(з) = 2,09 кВт:

=1,91%.

1.7. Частоты вращения и угловые скорости валов привода

Валы редуктора имеют следующие частоты вращения:

n_I = n_дв =2850 мин ^–1;

n_II = n_I /i_рс = 2850/3,90 = 730,77 мин ^–1;

n_III = n_ИМ = n_II /i_пл = 730,77/14,6 = 50,05 мин ^–1.

Отклонение фактического значения n_ИМ от заданного:

= 0,1%.

Угловые скорости валов редуктора:

 _I = · n_I/30 = 3,14·2850/ 30 = 298,30 с^–1;

_II = · n_II/30 = 3,14·730,77/30 = 76,49 с^–1;

 _III = · n_III/30 = 3,14·50,05/30 = 5,24 с^–1.

1.8. Крутящие моменты на валах привода

Т_I = P_I/ _I = 2940/298,30 = 9,86 Н·м;

Т_II = P_II/ _II = 2850/76,49 = 37,36 Н·м;

Т_III = P_III/ _III = 2050/5,24 = 391,22 Н·м.

1.9. Определение чисел зубьев колес планетарной ступени по заданному значению i _пл [1]

Планетарная ступень относится к планетарному механизму третьего типа – (механизм 3) [1].

По условию i_пл = .

Здесь использованы обозначения планетарных механизмов типа 2k-h [4]: z_а и z_b – центральные колеса; z_g и z_f – сателлиты. В рассматриваемом редукторе z_а = z₃, z_b = z₄, z_g = z₅, z_f = z₆.

Определим соотношение

α = .

Задавшись значением α, определим параметр . Можно задаться параметром  и определить α. По значениям α и  вычисляются параметры β и  по формулам:

 = и β =.

Примем α = 4, тогда  = .

Отсюда  = ; β = .

Параметры α, β и , выраженные числами: 4, и , имеют общее наименьшее кратное (ОНК), равное 56. Примем z_g = z₅ = ОНК = 56.

Отсюда следует

z_а = z₃ =   z_g = 4·56 = 224;

z_b = z₄ =   z_g = = 219;

z_f = z₆ = β · z_g = = 51.

Проверим удовлетворяют ли числа зубьев зубчатых колес заданному передаточному отношению

= 14,6.

Проверим числа зубьев по условию сборки [1] и определим число сателлитов С.

Условие сборки

= q, где q – целое число.

.

Условие сборки выполняется, так как q является целым числом при С = 3 и С = 5.

Для механизма 3 условие соседства [1] при z_g > z_f

(z_a – z_g) > z_g + 2 .

(224 – 56) = 168·0,8660 = 145,49 > 56 + 2;

(224 – 56) = 168·0,5878 = 98,75 > 56 + 2.

Условие соседства для С = 3 и С = 5 выполняется.

Данные расчетов при α = 4; 6 и  = ; ; сведены в табл. 2.

Таблица 2.

№ п/п	Параметры				Числа зубьев				Условие сборки	Условие соседства
		α	β		za= z3	zb= z4	zg= z5	zf= z6
1		4			224	219	56	51	С = 3 С = 5	Выполняется
2		6			258	219	43	34	С = 3 С = 5	Выполняется
3					153	146	63	56	С = 2 С = 5	Выполняется Не выполняется
4					374	365	99	90	С = 5	Выполняется
5					221	219	26	24	С = 5 С = 13	Выполняется

Для проектирования можно использовать зубчатые колеса: z₃ = 224, z₄ = 219, z₅ = 56, z₆ = 51, удовлетворяющих условию сборки с числом сателлитов С = 3.

Литература

1. Гилета В.П. Курсовое проектирование планетарных передач. Методические указания. – Новосибирск: Изд. НГТУ, 2001. – 31 с.

2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. – М.: Высш. шк., 1998. – 447 с.

3. Планетарные передачи. Справочник. Под ред. В.Н.Кудрявцева и Ю.Н.Кирдяшева. – Л.: Машиностроение, 1977. – 536 с.