Материал: Электромеханический привод ленточного транспортера

Электромеханический привод ленточного транспортера

МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

«ВЫСШИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ»

ФАКУЛЬТЕТ ЗАОЧНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

КАФЕДРА ОРГАНИЗАЦИИ И ТЕХНОЛОГИИ ПОЧТОВОЙ СВЯЗИ

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД ЛЕНТОЧНОГО ТРАНСПОРТЕРА

Пояснительная записка

к курсовой работе

по дисциплине

«ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПОЧТООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ»

Выполнила студентка гр. ПС 161 Д.Д. Одинцова

Проверил В.М. Сурин

Минск 2013

ВВЕДЕНИЕ

привод двигатель редуктор электромеханический

Электромеханическая система состоит из электродвигателя, передаточного механизма и при необходимости управляющих устройств. Электромеханический привод (ЭМП) (электродвигатель и передаточный механизм) обеспечивает требуемое движение почтообрабатывающего оборудования. Передаточный механизм (редуктор) связывает электродвигатель с исполнительным механизмом. Исполнительный механизм создает нагрузку на выходном валу редуктора.

В зависимости от характера работы ЭМП бывает нерегулируемый и регулируемый или следящий. Нерегулируемый привод обеспечивает требуемое движение устройств, для которых характерен продолжительный режим работы при номинальных характеристиках.

Регулируемый или следящий ЭМП предназначен для работы в автоматических системах. Для него характерны повторно-кратковременные режимы работы, большая частота пусков и реверсов, наличие управляющих устройств.

Основные вопросы, относящиеся к проектированию ЭМП, являются общими для разных видов приводов. При проектировании ЭМП необходимо решить следующие задачи:

¾    правильно выбрать двигатель, рассчитав его необходимую мощность;

¾      найти общее передаточное отношение редуктора и разбить его по ступеням;

¾      рассчитать параметры кинематической схемы редуктора;

рассчитать время разгона и останова ЭМП.

1. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ПРИВОДА ЛЕНТОЧНОГО ТРАНСПОРТЕРА

Приводная станция ленточного конвейера предназначена для приведения в движение ленты, которая перемещает штучные почтовые грузы при их обработке.

Электродвигатель с редуктором, соединенные между собой двумя полумуфтами, составляют муфту и образуют моторную группу приводной станции, закрепленную на плите при помощи крепежных изделий. Плита посредством таких же крепежных изделий устанавливается внутри рамы. На валы редуктора и барабана насажены звездочки, соединенные цепью. Барабан установлен на шарикоподшипники в корпусе. Ролики, служащие для предотвращения провисания и облегчения движения ленты, устанавливается в прорези кронштейнов, прикрепленных к раме. В целях исключения контакта с вращающимися механизмами лиц, работающих на конвейерах, рама заключена в обшивку, удерживаемую винтами. Дверки обеспечивают доступ обслуживающего персонала внутрь узла при проведении планово-предупредительных и аварийных ремонтов.

Через муфту, соединяющую вал электродвигателя и вал-червяк редуктора, вращательное движение придается ведомому валу последнего. Далее вращение передается на вал барабана с помощью цепи, надетой на звездочки валов. Вращающийся барабан приводит конвейер в рабочее состояние.

Необходимое сцепление транспортерной ленты с приводным барабаном для перемещения грузов обеспечивает натяжной барабан, расположенный в натяжной станции. Для приведения в движение электродвигателя приводной станции имеется шкаф управления с расположенной в нем аппаратурой - автоматическим выключателем, магнитными пускателями, тепловым реле и кнопками управления.

2. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Электродвигатели по назначению делят на общего назначения и исполнительные. Электродвигатели общего назначения (силовые) предназначены для работы в нерегулируемом ЭМП. В эту группу входят двигатели различного типа: переменного тока асинхронные и синхронные, постоянного тока. Наибольшее применение получили асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором благодаря ряду достоинств:

─       простота конструкции и обслуживания;

─       надежность;

─       низкая стоимость.

Их недостатки - невысокий cosц, особенно при холостом ходе и малых нагрузках, невозможность простого и экономичного регулирования скорости вращения, относительно малый пусковой момент и большой пусковой ток.

Синхронная скорость вращения электродвигателя - число оборотов в минуту вращающегося магнитного поля в статоре двигателя, независимое от нагрузки на валу и скорости вращения ротора, определяемое только частотой переменного тока и числом полюсов двигателя. Передача энергии с неподвижного статора на вращающийся ротор возможна только при отставании (скольжении) скорости ротора от скорости вращения магнитного поля.

Исполнительные электродвигатели предназначены для работы в следящем приводе. Они преобразуют подводимый к ним сигнал (напряжение управления) в угловое перемещение или в величину скорости выходного вала.

Исходными данными для выбора двигателя является его расчетная мощность Р_д. Если ЭМП работает при постоянной нагрузке Мн, мощность двигателя определяют по формуле

 , (1)

где Мн - момент нагрузки на выходном валу редуктора в Н·м;

щ_вых - угловая скорость выходного вала редуктора, рад/с;

k - коэффициент запаса, учитывающий необходимость преодоления динамических нагрузок в момент разгона, (k= 1,05…1,1);

з_о - суммарный коэффициент полезного действия редуктора и муфты 2.

Скорость выходного вала редуктора находится через заданную скорость V движения ленты транспортера, так как вал приводного барабана транспортера имеет ту же угловую скорость, что и выходной вал редуктора.

 , (2)

где d_б - диаметр приводного барабана транспортера, м.;

 V - скорость движения ленты транспортера, м/с.

Скорость выходного вала редуктора в об/мин соответственно равна

 , (3)

Суммарный коэффициент полезного действия привода вала барабана ленточного транспортера равен

, (4)

где з_Р - коэффициент полезного действия редуктора, учитывающий потери мощности в опорах и местах передачи движения (зубчатых зацеплениях);

 з_М - коэффициент полезного действия муфты 2.

Привод с червячно-цилиндрическим редуктором по нашему заданию перемещает ленту транспортера со скоростью V=0,3 м/с; момент нагрузки на выходном валу Мн=60 Н·м; диаметр приводного барабана транспортера d_б=0,32 м; синхронная скорость вращения двигателя - 3000 об/мин.

Скорость выходного вала (вала III) редуктора равна

или

Суммарный коэффициент полезного действия ЭМП по формуле (4) равен

,

где з_М - коэффициент полезного действия муфты;

 з_Р - коэффициент полезного действия редуктора;

з_П - коэффициент полезного действия пары подшипников качения (три вала в редукторе I, II, III - три пары подшипников з_п³);

з_Ч - коэффициент полезного действия червячной передачи редуктора;

з_Ц - коэффициент полезного действия цилиндрической зубчатой передачи редуктора.

Соответственно КПД редуктора равен з_Р =0,99³·0,7·0,97=0,66,

а общий КПД привода - з_о =0,97·0,64=0,64

Расчетную мощность двигателя определяем по формуле (1)

Выбираем асинхронный двигатель с синхронной скоростью вращения 3000 об/мин по ближайшей большей мощности. Это двигатель АИР56В2/2700, имеющий номинальную мощность Р=0,25 кВт; номинальную скорость вращения n_ном=2700 об/мин.

3. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РЕДУКТОРА

Кинематический расчет - разбивка общего передаточного отношения по ступеням. Учитывая, что тип передачи выбран, выбор кинематической схемы механизма состоит в определении числа ступеней.

Передаточное отношение привода равно отношению скорости двигателя n_ном к скорости барабана транспортера, т.е. n_вых. Для понижения скорости двигателя до требуемой скорости приводного барабана устанавливаем зубчатый редуктор

Общее передаточное отношение привода разбивают по отдельным ступеням (оно равно произведению передаточных отношений отдельных ступеней).

 (6)

где  - передаточное отношение первой (второй) ступени.

Для червячно-цилиндрического редуктора (задание №3) это червячная и цилиндрическая зубчатая передачи, т.е.

 (7)

где i_Ч, i_З - соответственно передаточное отношение червячной и цилиндрической зубчатой передач.

По формуле (5) рассчитаем передаточное отношение привода

Принимаем i_Ч = 25; соответственно число заходов червяка z₁ = 2; число зубьев червячного колеса равно 50; q = 12,5.

Тогда для цилиндрической зубчатой передачи

Соответственно принимаем число зубьев шестерни z_Ш=z_З=17.

Определяем число зубьев цилиндрического зубчатого колеса

.

Универсальных рекомендаций по разбивке передаточного отношения по ступеням двухступенчатых цилиндрических зубчатых редукторов не существует. Выбор способа разбивки передаточного отношения зависит от конкретных требований, которым должна отвечать конструкция: обеспечение минимальных габаритов редуктора, минимальной массы зубчатых колес, минимальной погрешности и др.

4. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РЕДУКТОРА

4.1 Вращающие (крутящие) моменты на валах редуктора

Коэффициент полезного действия редуктора равен

 (8)

где Р_вых, Р₁ - мощность в Вт на выходном и ведущем валах редуктора;

щ_вых, щ_ном - соответственно угловые скорости в рад/с выходного и ведущего вала (вала I) редуктора;

М_н, Т₁ - соответственно момент нагрузки (крутящий момент на выходном валу) и крутящий момент на ведущем валу в Н·м.

Из формулы (8) имеем с учетом (5) вращающий момент на валу I редуктора

 (9)

где - соответственно КПД и передаточное отношение редуктора.

Для пары зубчатых колес (для одной ступени), передающей движение между валами I и II, соотношение передаваемых моментов на валах

 (10)

где Т₁, Т₂ - крутящие моменты на валах I и II;

i_1,2,  - соответственно передаточное отношение и КПД ступени.

Для рассматриваемого примера:

крутящий момент на выходном валу равен моменту нагрузки, т. е. ТЙЙЙ = М_н = 60 H·м;

крутящий момент на валу II ТЙЙ = М_н/( i₃·) = 60/(6·0,97 )= 10,3 Н·м;

крутящий момент на валу I ТЙ= М_н/( i_р·) = 60/(150·0,66) = 40,6 Н·м.

4.2 Параметры цилиндрических зубчатых передач

Зубчатые колеса ступени, находящиеся в зацеплении, имеют одинаковый модуль m, который определяют из расчетов на прочность. Расчет модуля для прямозубой и косозубой цилиндрической передачи производят исходя из условия прочности зубьев наиболее нагруженного колеса (меньшего колеса - шестерни). Размеры модуля стандартизированы.

Определенный модуль зацепления должен быть округлен до ближайшего большего стандартного значения. Величины рекомендуемого ГОСТом модуля зацепления (в мм) приведены ниже

-й ряд 0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8.

-й ряд 0,55; 0,7; 0,9; 1,125; 1,375; 1,75; 2,25; 2,75; 3,5; 4,5; 5,5; 7,9.

^й ряд следует предпочитать 2-му.

Длительный диаметр для прямозубого колеса

 (11)

Межосевое расстояние цилиндрической зубчатой передачи равно полусумме делительных диаметров колеса d_к и шестерни d_ш.

 (12)

Ширина венца в цилиндрического зубчатого колеса определяется по формуле

 (13)

где  коэффициент ширины зубчатого венца колеса относительно межосевого расстояния принимают в зависимости от положения колес относительно опор: при несимметричном расположении = (0,25…0,4).

Диаметры вершин d_а и впадин d_f зубьев цилиндрических зубчатых колес

 (14)

 (15)

где h_а - высота головки зуба (h_а = m);

h _f - высота ножки зуба (при m1,0 h _f = 1,25m; при m<1.0 h _f = 1.35m).

Цилиндрическая зубчатая передача передает движение между валами II и III редуктора. Шестерня (колесо с меньшим числом зубьев) этой передачи расположена на валу II, число зубьев шестерни принимаем z_З = 17, момент на этом валу Т₂ = 10,3 Н∙м. Принимаем в качестве материала шестерни сталь45. Так как размеры зубьев и их прочность зависят от величины модуля, принимаем для цилиндрической передачи m=1,5.

Делительные диаметры зубчатых колёс:

─       шестерни d_З = m∙ z_З = 1,5∙17 = 25,5 мм

─       колеса d₄ = m∙ z₄ = 1,5∙102 = 153 мм

Межосевое расстояние между валами II и III (между валами цилиндрической зубчатой передачи) по формуле (12)

а_ц = 0,5·(25,5+153) = 89,25 мм

Ширина венца цилиндрических зубчатых колес в соответствии с зависимостью (13) при ш_аа = 0,3

b₃ = b₄ = 0,3∙89,25 = 26,8 мм

Наружные диаметры (диаметры вершин) зубчатых колес согласно выражению (14) равны:

─       шестерни d_а3 = 28,5 мм

─       колеса d_а4 = 156 мм

4.3 Параметры червячных передач

Червячные передачи применяют, когда оси ведущего и ведомого валов перекрещиваются под углом 90°. Ведущим звеном является червяк, имеющий форму винта с соответствующим количеством ниток (заходов) z₁ резьбы, ведомым - сопряженное с червяком червячное колесо, зубья которого имеют дугообразную форму.