Кинематический и силовой расчет привода

Кинематический и силовой расчет привода

 

Выбор электродвигателя и редуктора

Определение мощности на валу исполнительного органа

 

Мощность P_4, кВт, на валу исполнительного органа определяется по формуле:

 

,

 

где F_t - окружное усилие, Н;

v_t - окружная скорость, м/с (см. рис.1).

 

Определение расчетной мощности на валу двигателя

 

Расчетная мощность на валу двигателя Р_1, кВт, определяется с учетом потерь в приводе:

 

,

 

гдеη - общий КПД привода равный

 

 

η₁- КПД открытой клиноременной передачи, η₁ = 0,95 [1, табл.1];

η₂ - КПД быстроходной ступени закрытой зубчатой конической передачи, η₂ = 0,96;

η₃- КПД тихоходной ступени закрытой зубчатой цилиндрической передачи η₃ = 0,97;

 

 

При этом:

 

Определение частоты вращения вала исполнительного механизма и двигателя

 

Частота n₄, мин^-1, вращения вала:

 

 

гдеD - диаметр барабана ленточного конвейера, мм;

 

Рисунок 1 - Кинематическая схема привода ленточного конвейера: 1 - электродвигатель; 2 - ременная передача; 3 - двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор; 4 - компенсирующая муфта; 5 - узел барабана.

 

Частота n₁, мин^-1, вращения вала электродвигателя вычисляется по формуле:

 

,

гдеi - передаточное отношение привода,

 

i₁ - передаточное отношение открытой ременной передачи, i₁=2…3 [1, табл.1];

i₂ - передаточное отношение первой ступени закрытой зубчатой коническо-цилиндрической передачи, i₂=2…3;

i₃ - передаточное отношение второй ступени закрытой зубчатой цилиндрической передачи, i₃=3…6;

По формуле (1.5) получим интервал оптимальных частот вращения вала двигателя:

 

Выбор электродвигателя

 

Исходя из необходимой мощности и интервала оптимальных частот вращения, выбираем электродвигатель - АИР100L2 (рис.2). Мощность Р_ДВ = 5,5 кВт с синхронной частотой вращения равной 3000 мин^-1. Номинальная асинхронная частота вращения n₁ вала вычисляется по формуле:

 

 

Где n_c - синхронная частота вращения, мин^-1, n_c=3000 мин^-1 [2]; S - относительное скольжение вала,%, S=5%;

 

 

Проверим условие работоспособности при пуске:

 

 

где  - кратность пускового момента двигателя ;

 - кратковременных пиковых перегрузок в приводе, =1,5;

2,31 > 1,5 - условие выполняется.

 

Рисунок 2 - Эскиз электродвигателя АИР100L2 IM1081

Выбор муфты

 

Исходя из рассчитанных параметров вращающего момента на входном валу и технического задания, выбираем компенсирующую цепную однорядную муфту по ГОСТ 20742-81, рассчитанную на максимальный вращающий момент равный 1000 Нм, допускающая угловое смещение осей соединяемых валов до 1° и радиальное смещение от 0,5 до 1,2 мм.

Эти муфты отличает возможность использования серийно изготовленных цепей, небольшие габаритные размеры, простота монтажа без осевых смещений соединяемых валов, способность компенсировать радиальные и угловые смещения валов за счет взаимных перемещений деталей муфты и наличия зазоров. Из-за наличия в цепных муфтах значительных зазоров их не применяют в реверсивных приводах и приводах с большими динамическими нагрузками.

 

Рисунок 4 - Эскиз муфты.

Проектный расчет вала

 

Принимаем минимальный диаметр вала равным диаметру выходного конца редуктора. d = 45 мм.

Диаметр цапф вала в местах установки подшипников d_П, мм определяем по формуле:

 

 

где t₂- глубина паза в ступице, мм, t₂ = 3,8 мм.

 

 

для более лучшего торцевого фиксирования муфты примем: d_П = 60 мм.

Диаметр буртика для подшипника № 1212 по ГОСТ 20226-82 (67,0 мм < d_БП< 71,0 мм) примем d_БП =70 мм:

Диаметр цапф вала в местах установки барабана примем: d_В = 65 мм.

 

Подбор подшипников и шпонок

 

Исходя из геометрических параметров муфты и вала под муфтой, определяем размеры шпонки вала под муфту:

Шпонка призматическая для диаметра вала d = 45 мм:

высота шпонкиh = 9 мм;

ширина шпонкиb = 14 мм;

длина шпонкиl = 70 мм;

глубина паза валаt₁ = 6 мм;

глубина паза ступицыt₂ = 3,8 мм.

Исходя из геометрических параметров вала, в месте соединения его с барабаном определяем размеры шпонки вала под барабаном.

Шпонка призматическая для диаметра вала d = 60 мм:

высота шпонкиh = 11 мм;

ширина шпонкиb = 18 мм;

длина шпонкиl = 100 мм;

глубина паза валаt₁ = 7 мм;

глубина паза ступицыt₂ = 4,4 мм.

 

Рисунок 6 - Эскиз шпоночного соединения.

 

Для опор вала исполнительного органа применим шариковые радиальные сферические двухрядные подшипники (ГОСТ 28428 - 90), из-за возможных перекосов опор подшипников. Назначаем подшипники легкой серии № 1212.

диаметр отверстияd_П = 60 мм;

диаметр внешнего кольцаD = 110 мм;

ширина подшипникаВ = 22 мм;

координата фаскиr = 2,5 мм;

динамическая радиальная грузоподъёмностьC_r = 30,0 кН;

статическая радиальная грузоподъёмностьC_0r = 16,0 кН.

 

Рисунок 7 - Эскиз подшипника.

 

Кинематический и силовой расчет привода

 

Выбор электродвигателя и редуктора