Кинематический расчет привода и выбор электродвигателя. Эскиз электродвигателя.

Мощность на барабане конвейера Р₄

м/с, W_б=2,9 кН;

Мощность на первом валу (на валу электродвигателя):

,

=0,92·0,97·0,99³·0,98=0,848,

h_{ц.п .} = 0,92;

h_{з.п .} = 0,97;

h_м = 0,98; Вт

=0,99.

Мощность на втором валу

, ,

P₂ =5123·0,92·0,99= 4666 Вт

Частота вращения первого вала (ориентировочно)

а) Частота вращения вала барабана из скорости движения ленты:

б) Промышленность выпускает эл.двигатели со следующими частотами:

750; 1000; 1500; 3000.

в) Ориентировочно в зависимости от частоты вращения ротора определим отношение привода с одной стороны:

,

Частота вращения ротора двигателя и передаточное отношение привода:

 

По мощности P₁=5123 Вт и ориентировочным оборотам n_дв=1000 об/мин выбираем двигатель типа 4А132S6 мощностью 5,5 кВт, частота вращения вала под нагрузкой n_дв. =965 об/мин (по паспортным данным).

; .

Проверка двигателя на перегрузку по пусковому М:

а) Номинальный пусковой момент выбранного двигателя:

рад/с

б) Требуемый пусковой момент выбранного двигателя по потребляемой мощности:

;

Фактическое передаточное отношение привода; разбивка передаточного отношения по ступеням:

Частота вращения первого вала редуктора:

Крутящие моменты, передаваемые валами

P=T·ω

Н∙м;

Н∙м.

 

Результаты кинематического расчета привода

Таблица 1 – Основные параметры

№ вала	Частота вращения n, об/мин	Угловая скорость w, рад/с	Крутящий момент Т, Нм	Мощность P, Вт	Передаточное число iобщ.= 17,5
		101,1	47,7		iц.п. =3,5
	275,71	28,55
iз.п =5
	55,14	5,71	769,4	4480,8

Рисунок 1 – Эскиз электродвигателя 4А132S6

 

2. Расчет гибкой (цепной) передачи

Данные к расчету

М_крД=47,7 Н·м

Р_Д=5123Вт

n_Д=965 об/мин

U_цп = 3,49

Цепная передача установлена на входе.

Принимаем для расчетов приводную втулочно-роликовую цепь, однорядную.

1. По известному передаточному числу U_цп = 3,49 определяем число зубьев ведущей звездочки по выражению:

z₁ = 29- U_цп = 29-3,49 = 25,51 ≈26

2. Определяем число зубьев ведомой звездочки:

z₂ = z₁ · U_цп = 26·3,49 = 91

3. Уточняем передаточное число цепной передачи:

4. Определяем отклонение U_{цп(факт)} от начального:

5. Определяем ориентировочный шаг цепи:

5.1. М_крД = 47,7 Н·м (где установлена ведущая звездочка)

5.2. z₁ = 26

5.3. z_ряд = 1 –рядность цепи

5.4. k_э – коэффициент учитывающий условия эксплуатации цепи

k_э = k_Д· k_а· k_н· k_рег· k_см· k_п· k_нр

1) k_Д - коэффициент учитывающий динамичность нагрузки;

k_Д = 1,1 т.к. нагрузки имеют умеренно-неравномерный характер;

2)k_а - коэффициент учитывающий межосевое расстояние цепной передачи

k_а = 1 при а = (30…50)t_ц; [1] c.33

3)k_н - коэффициент учитывающий наклон передачи к горизонту

k_н = 1 т.к. <β = 50º < 60º;

4)k_рег - коэффициент учитывающий способ регулирования натяжения цепи

k_рег = 1,25 т.к. натяжение регулируемое;

5)k_см - коэффициент учитывающий способ смазки и защиты цепи от загрязнения

k_см = 1,3 (в масляной ванне) т.к. цепная передача на входе;

6)k_пер - коэффициент учитывающий периодичность работы или сменность работы

k_пер = 1,25 при двухсменной работе;

7)k_нр - коэффициент учитывающий неравномерность нагрузки среди рядов многорядной цепи

k_нр = 1 при однорядной цепи;

5.4.1. - среднее удельное давление в шарнире цепи

[P] – допускаемое базовое удельное давление в шарнире цепи в зависимости от шага цепи и частоты вращения ведущей звездочки.

[P_F] – выбирается по частоте вращения ведущей звездочки при всех шагах цепи, встречающихся в таблице [2]; [4] при z₁ = 26.

Таблица – 3 n_Д = 965 об/мин

tц	9,52	12,7	15,875	19,05	25,4	31,75
[P] Z1=26	16,4	14,9	13,9	13,0	11,8	11,0

 

k_э = 1,1·1·1·1,25·1,3·1,25·1 = 2,23

Выбираем и принимаем цепь для дальнейшего проверочного расчета и ее установки на проектируемый привод.

Принимаем t_ц = 19,05 мм

5.5. Проверка выборочного шага цепи:

Таблица 4

№	Определяемые величины и расчетные формулы	результат
	Шаг цепи tц, мм	19,05
	Диаметр пальца d, мм	5,96
	Ширина цепи В, мм	12,7
	Площадь опорной поверхности шарнира Аоп, мм^2	105,8
	Погонная масса q, кг/м	1,9
	Разрушающая нагрузка Q, Н
	Межосевое расстояние, рекомендуемое а, мм а = 40· tц
	Межосевое расстояние в шагах цепи аt = а/ tц
	Угол наклона ветвей цепи к линии центров γº;	sinγ= 0,258 γ = 14,95º
	Угол обхвата звездочек αº а) ведущей α1 = 180º - 2γº б) ведомой α2 = 180º + 2γº	150,1º 209,9º
	Определение ориентировочного числа звеньев цепи, y Округлим до четного числа yут	141,191
	Проверка цепи по прочностным показателям
	По числу ударов цепи ν, рад/с [ν] = 50 при tц = 19,05	11,78 (1/с)
	Определяем скорость цепи Vц м/с Смазка цепи может быть капельной т.к. скорость Vц < 7 м/с	6,95
	Определим окружное (полезное) усилие Ft (H) Ft = PД(потр)/Vц = 4790/6,95	689,21
	Определим рабочую удельную нагрузку в шарнирах цепи [PF] = 13,0 при tц = 19,05, z1 = 26	9,77
	Определяем коэффициент запаса прочности цепи, т.е. пластин цепи а) kд = 1,1; б) Ft = 689,21 H; в) FV – усилие от центробежных сил FV = q·V^2ц = 1,9·6,95^2 (Н); г) Ff – усилие от провисания цепи Ff = q·a·g·kf ·cosβ = =1,9·0,762·9,8·4·cos50 (Н) kf = 4 при <β <50º д) Fуд – усилие от удар цепи Fуд = 13·10^-7·nД·t^3ц·zряд = = 13·10^-7·965·19,05^3·1 (Н) [n]min = 20…40 при Qраз = 31800 [2];[4];[5].	91,77   40,131     8,67   35,4
	Определяем нагрузки на валы Qв = 1,15·kД·Ft = 1,15·1,1·689,21 (Н) Qв = Ft + 2·Ff = 689,21+2·40,131 (Н)	871,85 769,472
	Уточняем значение межосевого расстояния в шагах по округленной величине звеньев цепи yут = 142	40,42
	Определяем расчетное межосевое расстояние арасч = аtц·tц = 40,42·19,05 (мм)
	Определяем монтажное межосевое расстояние аm = 0,996·арасч

 

Геометрический расчет звездочек

Таблица 5

Параметр	ведущая	ведомая
Угол зуба, φº φ=360/z	13,85	3,96
Диаметр делительной окружности Dд, мм
Диаметр окружности выступов Dе, мм Dе=Dд+0,9dp	168,72	562,72
Радиус впадин r1, мм r1=0,502dp+0,05	6,03	6,03
Диаметр окружности впадин Di, мм Di=Dд-2r1	145,94	539,94
Высота зуба h, мм h=0,45dp+r1	11,39	11,39
Радиальный зазор D, мм D=0,08tц	1,524	1,524
Угол впадин βº β = 34 – 232/z	25,08º	31,45º
Профильный угол aº α = 17 – 64/z	14,54º	16,3º
Угол прилегания, ν1º ν1=55-60/z	52,69º	54,34º
Угол вогнутости, ν2º ν2=18-56/z	15,85º	17,38º
Радиус вогнутости r2, мм r2=	15,558	15,558
Радиус головки r3, мм r3=	38,93	38,69
Длина прямого участка fд, мм fд = dp ∙(1,24∙sinα-0,8∙sinν2)	0,9528	1,31
Радиус закругления r4, мм r4=1,7·	20,247	20,247
Координата центра радиуса hr, мм hr=0,8·t	15,24	15,24

 

 

 

Фрагмент ведомой звездочки представлен на рисунке 2.

 

 

Рисунок 2 – Фрагмент ведомой звездочки

3. Расчет цилиндрической зубчатой передачи

Данные к расчету

Т₂ =163 Н∙м

Т₃ =769,4 Н∙м

n₂=275,71 об/мин

n₃=55,14 об/мин

 

Схема зубчатой передачи

Рисунок 3 – Зубчатая передача

 

В зоне контакта образуется контактное напряжение, а в основании зуба возникают напряжения изгиба

Выбор материала

Материал шестерни Сталь 40Х

Материал колеса Сталь 40

 

 

Таблица 7 – Основные сведения о материалах.

Материал	Термообработка	Твердость, НВ	Предел прочности при растяжении sв, МПа	Предел текучести s т, МПа	Контактные напряжения	Напряжения изгиба
Базовое число циклов, NHo	Коэф. безо-пасности, SH	Базовое число циклов, NFo	Коэф. безо-пасности, SF
Шестерня сталь 40Х	улучшение				1,5∙10^7	1,1	4∙10^6	1,75
Колесо сталь 40	нормализация				10^7	1,1	4∙10^6	1,75