Материал: Модернизация привода тележки для подачи рулонов на агрегат продольной резки листового проката

Муфта - для уменьшения размеров привода целесообразно применение муфты с тормозным шкивом или глухой муфты.

Редуктор, примененный в приводе цилиндрический двухступенчатый с косозубыми колесами.

Тележка для подачи рулонов передвигается по рельсовым направляющим, опираясь на них через два ската. Каждый скат состоит из двух ходовых колёс, установленных на один вал. Ходовые колёса конструктивно выполнены с цилиндрическим ободом и с одной ребордой. Из двух скатов только один является приводным.

Передача крутящего момента от электродвигателя 1 на скат 6 осуществляется через редуктор 4 и цепную передачу 5. Приводная звездочка напрессована непосредственно на вал редуктора по посадке с натягом и фиксирована торцевой крышкой. Натяжение цепи осуществляется при помощи натяжного устройства.

Работа привода происходит следующим образом (рисунок 2.1):

Крутящий момент от электродвигателя 1 передается на быстроходный вал цилиндрического двухступенчатого редуктора 4 через муфту 2 с тормозным шкивом. С тихоходного вала редуктора 4 крутящий момент передается на приводной скат 6 через цепную 5 передачу. Остановка тележки достигается работой тормоза 3.

Рисунок 2.1 - Кинематическая схема привода механизма передвижения тележки для подачи рулонов на агрегат продольной резки:

- электродвигатель; 2 - муфта с тормозным шкивом (глухая); 3 - тормоз; 4 - редуктор; 5 - цепная передача; 6 - приводной скат.

Привод данной конструкции отличается высокой надежностью, а также простотой обслуживания и ремонта.

2.1.2 Расчет мощности электродвигателя

Сопротивление передвижению от сил трения

, кгс, Н, (2.1)

где W_Т - сопротивление передвижению от сил трения, кгс;

G₀ - вес тележки и механизмов, кг (исходные данные);

Q - вес груза, кг (исходные данные);

D_XK - диаметр обода ходового колеса, см (исходные данные);

f - коэффициент трения в подшипниках опор вала ходового колеса, согласно рекомендациям [24, c. 36] f=0,015;

m - плечо трения качения, согласно рекомендациям [24, c. 36] принимаю m = 0,06;

k_p - коэффициент дополнительного сопротивления от трения реборд и торцов ступиц ходовых колёс о головку рельса, согласно рекомендациям [6, c. 36] принимаю k_p =2,0.

 кгс = 5793,3 Н.

сопротивление от уклонов подкрановых путей

, кг, Н, (2.2)

где a - величина уклона путей, принимаю согласно рекомендациям [24,c.36],

a = 0,001.

 кг = 351,10 , Н.

Полное статическое сопротивление передвижению

 (2.3)

Коэффициент полезного действия привода

 (2.4)

где h_пр - коэффициент полезного действия привода;

h_муфты - коэффициент полезного действия муфты, принимаю h_пр = 0,99;

h_п.к - коэффициент полезного действия подшипников качения, принимаю

h_п.к = 0,99;

h_ц.п - коэффициент полезного действия цепной передачи, принимаю

h_ц.п =0,95;

h_з.к - коэффициент полезного действия зубчатой передачи, принимаю

h _{з к} = 0,96.

Предварительная мощность электродвигателя привода

, кВт, (2.5)

где N - предварительная мощность привода, кВт;

W - полное сопротивление передвижению, Н;

V - скорость движения тележки с рулоном, м/мин;

Z - число приводов, Z = 1;

h_пр - коэффициент полезного действия привода.

 кВт.

Подходит электродвигатель 4А132S8 асинхронный трехфазный ГОСТ 19523 - 74 согласно [39, c. 391]

паспортные данные двигателя:

мощность - 4,0 кВт;

синхронная частота вращения ротора - 750 об/мин;

асинхронная частота вращения ротора - 720 об/мин.

.1.3 Определение передаточного числа привода

Угловая скорость приводного ската

, рад/с, (2.6)

где  - угловая скорость, рад/с;

V - линейная скорость, м/с; V = 10м/мин = 0,2 м/с (исходные данные);

D - диаметр ходовых колёс, м (исходные данные).

 рад/с.

Количество оборотов ската

, об/мин, (2.7)

где - количество оборотов на скате, об/мин;

 - угловая скорость, рад/с;

,55 - числовой коэффициент.

об/мин.

принимаю целое значение 10 об/мин

Общее передаточное число привода

  , (2.8)

где U_прив - общее передаточное число привода;

n_дв - асинхронная частота вращения ротора выбранного электродвигателя, n_дв = 720 об/мин;

n - частота вращения приводного ската, об/мин.

U_прив = .

Производим разбивку общего передаточного отношения:

U_прив= U_ред U_цп , (2.9)

где U_прив - передаточное отношение привода;

U_ред - передаточное отношение редуктора;

U_цп - передаточное отношение цепной передачи.

Передаточное отношение двухступенчатого редуктора принимаю из стандартного ряда U_ред = 31,5

Передаточное отношение цепной передачи

U_цп =  , (2.10)

U_цп = .

2.1.4 Определение угловых скоростей и моментов на валах

Мощность на быстроходном валу редуктора

N_б = , (2.11)

где N_б - мощность на быстроходном валу редуктора, кВт.

N_б =

Угловая скорость быстроходного вала

, рад/с, (2.12)

где  - угловая скорость быстроходного вала, рад/с;

n_б - число оборотов на быстроходном валу, об/мин.

рад/с,

Крутящий момент на быстроходном валу редуктора

М_б= , Нм, (2.13)

где М_б - крутящий момент на быстроходном валу, Н⋅м.

M_б =  Н⋅м.

Мощность на тихоходном валу редуктора

N_т = ,  (2.14)

где N_т - мощность на тихоходном валу редуктора, кВт.

N_т = .

Угловая скорость на тихоходном валу редуктора, рад/с:

, рад/с, (2.15)

где  - угловая скорость, рад/с.

рад/с.

Крутящий момент на тихоходном валу редуктора

М_т = , Нм, (2.16)

где М_т - крутящий момент на тихоходном валу редуктора, Н⋅м.

M_т = Н⋅м.

Мощность на приводном скате

N_с = , Вт, (2.17)

где N_с - мощность на приводном скате, Вт.

N_с =  кВт.

Угловая скорость приводного ската

, рад/с, (2.18)

где  - угловая скорость, рад/с.

 рад/с.

Крутящий момент на приводном скате

М_с= ,Н⋅м , (2.19)

где М_с - крутящий момент на приводном скате, Н⋅м.

M_с =  Н⋅м.

.1.5 Выбор редуктора

Привод механизма передвижения - редукторный. Выбор редуктора производится по мощности. Исходными данными для выбора являются данные кинематического расчета - частота вращения вала электродвигателя n_э, мощность на валу электродвигателя N_э и передаточное число редуктора U_ред.

По имеющимся данным выбираю двухступенчатый цилиндрический редуктор типа ГД - V - 31.36 - A. [19, c. 36]

Технические данные редуктора ГД - V - 31.36 - A:

Номинальная частота вращения быстроходного вала: n_б = 750 об/мин.

Максимальная мощность на быстроходном валу: N_мах.б = 7,0 кВт.

Передаточное число: U_ред = 31,36

Коэффициент полезного действия h_ред = 0,97

Диаметр шейки быстроходного вала d_б = 40мм

Длина быстроходного вала l_б =110мм

Диаметр шейки тихоходного вала d_т = 80 мм

Длина шейки тихоходного вала l_т = 170 мм

Вариант сборки - А.

Двухступенчатые цилиндрические редукторы типа ГД - редукторы общего применения изготавливаются серийно. Отличаются высокой надежностью и долговечностью в работе.

.2 Проектирование цепной передачи

.2.1 Выбор цепи

Цепная передача служит для передачи крутящего момента с тихоходного вала редуктора на приводной скат. Расположение передачи в пространстве - вертикальное с небольшим наклоном для обеспечения самонатяжения.

Частота вращения тихоходного вала редуктора

, об/мин, (2.20)

 об/мин.

Выбираю число зубьев звездочки согласно рекомендациям [6, c. 255]:

, (2.21)

, (2.22)

Где Z1 - число зубьев ведущей звездочки;

Z2 - число зубьев ведомой звездочки;

U_цп - передаточное отношение цепной передачи.

.

.

принимаю , .

Фактическое передаточное число

 , (2.23)

.

Отклонение в допустимых значениях.

Коэффициент, учитывающий условия эксплуатации передачи,

Кэ = kд kа kн kсм kрег kреж  (2.24)

где К_э - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации передачи,

назначаю коэффициенты согласно рекомендациям [6, c. 258];

k_д - коэффициент динамической нагрузки, k_д = 1,2;

k_а - коэффициент влияния длины цепи на износ, k_а = 1;

k_н - коэффициент расположения передачи, k_н = 1,25;

k_рег - коэффициент монтажа передачи, k_рег = 1,25;

k_см - коэффициент смазки, k_см = 1,5;

k_реж - коэффициент режима, k_реж = 1.

К_э = .

Шаг цепи

, мм, (2.25)

где [p]_и - допустимое давление в шарнирах, в зависимости от частоты вращения малой звёздочки; первоначально беру равным [p]_и = 3,5кгс/мм²; [6, c. 258]

N_т - мощность на тихоходном валу редуктора, кВт;

Z₁ - число зубьев на ведущей звёздочке, мм;

n_т - частота вращения тихоходного вала редуктора, об/мин;

К_м - коэффициент, с учотом числов рядов цепи равен К_м = 2,5. [6, c. 258]

 мм.

По ГОСТ 13568 - 97 беру цепь согласно данных: [11, с. 10]

Цепь 3ПР-38,1-38100 ГОСТ 13568 - 97

шаг цепи t = 38,1 мм;

площадь опоры F_оп = 1182мм²;

разрушающая нагрузка Q = 381 кН = 38100 кгс;

масса одного метра цепи q = 16,5 кг;

допустимое давление в шарнирах [p] = 2,8МПа.

.2.2 Проверка работоспособности выбранной цепи

Допустимое значение не превышает выбранного, значит цепь удовлетворяет условию прочности.

Скорость цепи

, м/с, (2.26)

 м/с.

при такой скорости передача способна функционировать с периодической смазкой. [6, c. 258]

Полезная нагрузка

, Н, (2.27)

кгс = 11683,6 Н.

Проверка статической грузоподъёмности выбранной цепи

, кгс, (2.28)

где k - коэффициент, согласно рекомендациям [6, c. 257] k = 3 … 5;

Qmin = 38100;

, условие прочности соблюдается, данная цепь подходит.

Амплитуда переменных напряжений

s_а = , МПа, (2.29)

где s_а - амплитуда переменных напряжений, МПа;

S - толщина пластины, мм; [11, с. 10]

h - ширина пластины, мм; [11, с. 10]

d - диаметр ролика, мм. [11, с. 10]

s_а =  МПа.

Запас прочности по переменным напряжениям

n_s = ≥[n], (2.30)

где k_s - эффективный коэффициент концентрации напряжений, k_s = 1,46; [2,c.260]

s_-1 - предел выносливости материала при симметричном цикле изгиба, принимаю s_-1 = 20 МПа.

n_s = > 3.

прочность обеспечена.

Окружная сила