Материал: ПЛК-3,12.00.00.000 ПЗ (Записка)-1

Введение

Согласно заданию на курсовой проект необходимо спроектировать привод ленточного конвейера. Ленточный конвейер предназначен для перемещения сыпучих материалов в горизонтальной плоскости или под небольшим углом к горизонту на небольшие расстояния.

Привод состоит как из стандартных деталей, так и из деталей форма и размеры которых определяются на основе конструктивных, технологических, экономических и других нормативов (корпус и крышка редуктора, валы, шестерни и др.).

Привод состоит из следующих основных элементов:

- электродвигатель – стандартный механизм, предназначен для преобразования электрической энергии в механическую;

- редуктор – нужен для повышения крутящего момента и понижения частоты вращения вала;

- муфта – предназначена для соединения валов, а также может служить для компенсации несоосности валов и динамических нагрузок;

- рама – сварная металлоконструкция, которая крепится к фундаменту или на другое основание и предназначена для установки на нее элементов привода.

1 Энерго-кинематический расчёт привода

Цель энергокинематического расчета – подбор электродвигателя и определение частот вращения и крутящих моментов на всех валах привода. Эти данные являются исходными данными для дальнейших проектных расчетов передач привода.

Схема привода представлена на рисунке 1.1.

1 – электродвигатель; 2 – муфта упруго-компенсирующая; 3 – редуктор; 4 – муфта жестко-компенсирующая; 5 – приводной вал с барабаном

Рисунок 1.1 – Схема привода

Исходные данные к расчёту следующие:

Окружное усилие на барабане  кН;

Окружная скорость  м/с;

Диаметр барабана  мм;

Срок службы привода – 5 лет.

К_сут = 0,5.

1.1 Подбор электродвигателя

Выбор электродвигателя осуществляется по мощности, требуемой для обеспечения передачи крутящего момента на приводном валу. Мощность на приводном валу , кВт рассчитывается по формуле:

, (1.1)

 Вт = 3,12 кВт.

Требуемую мощность электродвигателя , кВт определим по формуле:

, (1.2)

где   ‑ общий коэффициент полезного действия (КПД) привода.

КПД привода определяется как произведение КПД элементов привода, т.е. по формуле:

, (1.3)

где   ‑ КПД муфты соединительной,  = 0,98;

 ‑ КПД зубчатой прямозубой передачи,  = 0,97;

 ‑  ‑ КПД конической передачи,  = 0,96;

 ‑ КПД одной пары подшипников,  = 0,99.

Значения КПД взяты из таблицы 1.1, [1].

Общее КПД привода:

Тогда требуемая мощность электродвигателя:

 кВт.

На выходном валу установлено выходное звено – барабан. Окружная скорость на выходном звене , м/с определяется по формуле:

, (1.4)

где   - угловая скорость выходного звена, с^-1;

 ‑ диаметр выходного звена, м;

Отсюда угловую скорость выходного звена определим по формуле:

(1.5)

 с^-1

Частоту вращения выходного звена определим по формуле:

. (1.6)

 с^-1.

Определим предварительно частоту вращения двигателя , мм по формуле:

, (1.7)

где   ‑ передаточное число тихоходной зубчатой передачи;

 ‑ передаточное число быстроходной зубчатой передачи.

Предварительно по таблице 1.2, [1] принимаем  = 3,  = 5. Тогда,

 мин^-1.

По требуемой мощности электродвигателя и частоте вращения по таблице 16.7.1, [1]. Выбираем электродвигатель асинхронный 4А112МВ6У3 (ГОСТ 19523-81) с частотой вращения  мин^-1, и мощностью  кВт.

1.2 Определение частот вращения и крутящих моментов на валах привода

Для определения частот вращения на валах привода окончательно назначим передаточные числа передач:

Общее передаточное число привода рассчитаем по формуле [1]:

, (1.8)

где  ‑ реальная частота вращения электродвигателя, мин^-1.

.

Согласно таблице 1.2 [3] передаточное число тихоходной ступени для цилиндрических коническо-цилиндрических редукторов рекомендуется определять по формуле

, (1.9)

Тогда передаточное число быстроходной ступени:

, (1.10)

.

Определим частоты вращения на валах привода (обозначения валов соответствует обозначениям на рисунке 1.1):

Частота вращения на валу I:

 мин^-1;

Частота вращения на валу II:

 мин^-1;

Частота вращения на валу III:

 мин^-1;

Частота вращения на валу VI:

 мин^-1;

Крутящие моменты на валах , Н·м определяются по формуле:

(1.11)

где i – номер вала;

 – мощность на i-ом валу, кВт;

 – угловая скорость i-ого вала, с^-1;

Рассчитаем мощности на валах привода:

Мощность на валу I:

 кВт.

Мощность на валу II:

 кВт.

Мощность на валу III:

 кВт.

Мощность на валу VI:

 кВт.

Определим угловые скорости валов по формуле (1.3):

Угловая скорость вала I:

 с^-1;

Угловая скорость вала II:

 с^-1;

Угловая скорость вала III и VI:

 с^-1;

Тогда крутящие моменты на валах:

Крутящий момент на валу I:

 Н∙м;

Крутящий момент на валу II:

 Н∙м;

Крутящий момент на валу III:

 Н∙м;

Крутящий момент на валу VI:

 Н∙м;

2 Проектный расчёт передач редуктора

2.1 Выбор материалов, термообработки и определение допускаемых напряжений для зубчатых колес

Для изготовления колёс и шестерен выбираем материал Сталь40Х (  МПа,  МПа,).

Назначаем термообработку по таблице 8.7, [3]:

‑ для колес – улучшение до H = (230…260)HB

‑ для шестерен – азотирование поверхности зубьев до твёрдости поверхности H = (50…59)HRС (твердость сердцевины зуба (26…30)HRС)

Определяем допускаемые контактные напряжения по формуле:

, (2.1)

где   ‑ предел контактной выносливости, МПа;

 ‑ коэффициент безопасности;

 ‑ коэффициент долговечности.

Предел контактной выносливости рассчитывается по формуле из таблицы 8.8, [3]:

При азотировании поверхности

МПа.

При улучшении

, (2.2)