Кинематический и силовой расчёт привода

Целью кинематического расчета является подготовка исходных данных для проектирования передач

 

Рис. 1. Кинематическая схема привода: 1-двигатель; 2-муфта; 3-редуктор цилиндрический 2^х ступенчатый с раздвоенной входной ступенью; 4-цепная передача; 5 -звёздочка цепного конвейера; 6-вал приводной.

Исходными данными для расчета являются: окружная сила на рабочем органе F, кН; скорость движения ленты или тяговой цепи V, м/с; диаметр барабана D_б, мм; или число зубьев Z и шаг тяговой звездочки t, мм.

1.1 Определение мощности на приводном валу P_пр

P_пр = F_t ^. V,

где P_пр- мощность на приводном валу, кВт; F_t – тяговое усилие цепи конвейера, кН, 7,2; V – скорость движения цепи, м/с, 0,7.

P_пр = 7,2·0,7 = 5,04 кВт

1.2 Определение КПД привода (таблица 2)

 

Таблица 2

Значения КПД и передаточных чисел звеньев кинематической цепи

Элемент кинематической цепи	К.п.д.	U рек
Зубчатая передача открытая:
цилиндрическая	0,95... 0,97	2...8
коническая Зубчатая передача закрытая:	0,94... 0,96	1,5...6,3
цилиндрическая	0,97... 0,99	2...6,3
коническая	0,96... 0,98	1,5...4
планетарная	0,97... 0,99	3...9
волновая Червячная передача Клиноременная передача Цепная передача Муфта. Подшипники качения (одна пара)	0,8...0,9 0,8...0,9 0,95... 0,97 0,92... 0,95 0,98 0,99	80...250 8...80 2...4 1,5...4 - -

 

η₀ = η_м·η²_зп·η_цп·η⁴_пп,

где η₀ – КПД привода; η_м – КПД муфты, 0,98; η_зп – КПД зубчатой передачи, 0,98; η_цп – КПД цепной передачи, 0,93; η_пп – КПД пары подшипников, 0,99.

η₀ = 0,98·0,98²·0,93·0,99⁴=0,84

1.3 Определение ориентировочного значения мощности двигателя P`_дв

P`_дв = P_пр/η₀,

где P`_дв - ориентировочное значение мощности двигателя, кВт.

P`_дв = 5,04/0,84=6 кВт

1.4 Определение частоты вращения приводного вала n_пр

где t – шаг цепи, мм, 125; z – число зубьев звёздочки, 10.

1.5 Определение ориентировочного значения частоты вращения вала двигателя

n`_дв = n_пр·u_ред ·i_цп

где n`_дв - ориентировочное значение частоты вращения вала двигателя;

u_ред – передаточное число редуктора, принимаем u_ред=25;

i_цп – передаточное отношение цепной передачи, принимаем i_цп=2.

n _дв = 33,6·2·25=1680 об/мин

1.6 Выбор двигателя по значению мощности P`<sub>дв</sub> и частоте n`_дв произведём по таблице 3

Выбираем двигатель 4А132S4УЗ: частота вращения вала двигателя n_дв = 1455 об/мин, мощность на валу двигателя Р_дв = 7,5 кВт.

Таблица 3

Электродвигатели асинхронные серии 4А ГОСТ28330-

Мощ-ность кВт	Синхронная частота вращения, диаметр вала, мм
0,55	63В2/2745		71А4/1390		71В6/900		80В8/700
0,75	71А2/2840		71В4/1390		80А6/915		90LA8/700
1,1	71В2/2810		80А4/1420		80В6/920		90LB6/700
1,5	80А2/2850		80В4/1415		90L6/935		100L8/700
2,2	80В2/2850		90L4/1425		100L6/950		112МА8/700
3,0	90L2/2840		100L4/1435		112МА6/955		112МВ8/700
4,0	100S2/2880		100L4/1430		112МВ6/960		132S8/720
5,5	100L2/2880		112М4/1445		132S6/965		132М8/720
7,5	112М6/2900		132S4/1455		132М6/970		160S8730
11,0	132М2/2900		132М4/1460		160S6/975		160М8/730
	160S2/2937		160S4/1465		160М6/974		180М8/735
18,5	160М2/2940		160S4/1465		180М6/975		200М8/737
	180S2/2945		180S4/1470		200М6/972		200L8/730
	180М2/2945		180М4/1470		200L6/979		225М8/737

 

1.7 Определение передаточного числа привода u₀

u₀ = n_дв/ n_пр

u₀ = 1455/33,6=43,3

1.8 Определение передаточного числа редуктора u_ред

u_ред = u₀/i_цп,

u_ред = 43,3/2=21,65

1.9 Разбивка передаточного числа 2^х ступенчатого цилиндрического редуктора между его ступенями

U_ред = U_Б U_Т,

где U_Т – передаточное число тихоходной ступени, U_Т = 4,1

U_Б – передаточное число быстроходной ступени, U_Б = 5,28.

Рис. 2. Графики выбора передаточных чисел ступеней редуктора

 

Определение частот вращения валов привода

Входной вал

Частота вращения входного вала n_вх = 1455 об/мин

Промежуточный вал

где n_пром – частота вращения промежуточного вала, об/мин.

Выходной вал

где n_вых – частота вращения выходного вала, об/мин;

Приводной вал

где n_пр – частота вращения приводного вала, об/мин.

Определение крутящих моментов на валах привода

Вал двигателя

Т_дв = 9550·Р_дв/n_дв,

где Т_дв – крутящий момент на валу двигателя, Н·м.

Т_дв = 9550·7,5/1455=49,23 Н·м

Входной вал редуктора

Т_вх = Т_дв· η_м· η_пп

где Т_вх – крутящий момент на входном валу редуктора, Н·м.

Т_вх= 49,23·0,98·0,99=47,76 Н·м

Промежуточный вал редуктора

Т_пром=Т_вх·u_Б ·η_пп· η_зп,

где Т_пром – кутящий момент на промежуточном вале редуктора, Н·м.

Т_пром = 47,76·5,28·0,99·0,98=244,66 Н·м

Выходной вал редуктора

Т_вых = Т_пром·u_Т· η_пп· η_зп,

где Т_вых – крутящий момент на выходном валу редуктора, Н·м.

Т_вых=244,66·4,1·0,99·0,98=973,21 Н·м

Приводной вал

Т_пр=Т_вых·η_пп·i_{цп цп},

где Т_пр – крутящий момент на приводном валу, Н·м.

Т_пр = 973,21·2·0,99 ^. 0,93=1792,07 Н·м

Исходные данные для расчёта передач

Входная ступень редуктора

Крутящий момент на валу шестерни

Частота вращения вала шестерни n₁=1455 об/мин;

Передаточное число быстроходной ступени u = 5,28.

 

Выходная ступень редуктора

Крутящий момент на валу шестерни Т₁=244,66 Н·м;

Частота вращения вала шестерни n₁=275,57 об/мин;

Передаточное число тихоходной ступени u= 4,1.

Цепная передача

Р₁=Р_дв· η³_пп· η²_зп· η_м

где Р₁ – мощность на валу ведущей звёздочки, кВт.

Р₁ = 7,5 ^. 0,98·0,99³·0,98²=6,85 кВт

Частота вращения вала ведущей звёздочки n₁=67,21 об/мин;

Передаточное отношение цепной передачи i=2.