Материал: Расчет и проектирование привода к скребковому конвейеру

Расчет и проектирование привода к скребковому конвейеру

Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь

Учреждение образования

«ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра технической механики и материаловедения

Курсовой проект

по дисциплине «Прикладная механика»

Тема: Расчет и проектирование привода к скребковому конвейеру

Гродно 2015

1. Выбор электродвигателя. Кинематический расчет привода

.1 Исходные данные к курсовому проекту

Вариант исходных данных - 1:

Тяговая сила ленты F=3,7 кН.

Скорость подъема =0,4 м/с.

Шаг тяговой цепи p=100 мм.

Число зубьев звездочки z = 8.

Срок службы привода - 5 лет.

Режим работы односменный.

Валы установлены на подшипниках качения.

Рисунок 1 - Схема №89: 1 - двигатель; 2 - поликлиноременная передача; 3 - цилиндрический редуктор; 4- тяговая цепь; 5 - ведущая звездочка конвейера; 6 - муфта

1.2 Определение номинальной мощности и номинальной частоты вращения двигателя

Двигатель является одним из основных элементов машинного агрегата. От типа двигателя, его мощности, частоты вращения и прочего зависят конструктивные и эксплуатационные характеристики машины и её привода.

Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей машины, а её частота вращения - от частоты вращения приводного вала рабочей машины.

Определяем требуемую мощность рабочей машины  [1, с. 41]

 (1.1)

где F - сила (тяговая сила цепи), F=3,7 кН;

 - скорость подъема, =0,4 м/с.

= 3,70,4 = 1,48 (кВт)

Определяем общий коэффициент полезного действия (КПД) привода [1, с. 41]

где - коэффициент полезного действия открытой передачи, принимаем = 0,96 [1, табл. 2.2, с.41];

- коэффициент полезного действия закрытой передачи, принимаем =0,96 [1, табл. 2.2, с.41];

 - коэффициент полезного действия муфты, принимаем = 0,98 [1, табл. 2.2, с.41];

- коэффициент полезного действия пары подшипников качения, принимаем = 0,99 [1, табл. 2.2, с.41].

 (1.2)

Определяем требуемую мощность двигателя  [1, с. 42]

 (кВт). (1.3)

Определим номинальную мощность двигателя .

Значение номинальной мощности выбираем по величине, большей, но ближайшей к требуемой мощности  [1, с.42]

 (1.4)

Выбираем двигатель - асинхронный короткозамкнутый трехфазный серии 4А общепромышленного применения с номинальной мощностью = 2,2 (кВт) [1, табл. К9, с. 406].

Проверяем условие (1.4)

,2 кВт > 1,689 кВт,

условие выполняется.

Для расчета рассмотрим двигатели с различными синхронными частотами вращения: 3000, 1500, 1000, 750 об/мин. Синхронную и номинальную частоты вращения для выбранных электродвигателей сведем в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 - Синхронная и номинальная частота вращения двигателей

1.3 Определение передаточных чисел привода и его ступеней

Передаточное число привода u определяется отношением номинально частоты вращения двигателя  к частоте вращения приводного вала рабочей машины  при номинальной нагрузке и равно произведению передаточных чисел закрытой  и открытой  передач:

Определяем частоту вращения приводного вала рабочей машины  [1, с. 43]. Для цепного конвейера

Из формулы (1.6) имеем

(об/мин),

где - скорость подъема, =0,4 м/с;- число зубьев звездочки, z=8;шаг тяговой цепи, p=100мм.

Определяем передаточное число привода для всех рассматриваемых вариантов типа двигателя при заданной номинальной мощности

За номинальную частоту вращения двигателя  принимаем соответствующие значения из таблице 1.1.

Определение и выбор передаточных чисел ступеней производится разбивкой передаточного числа привода для всех вариантов типа двигателя так, чтобы

,

где u, , - соответственно передаточные числа привода, редуктора (закрытой передачи) и открытой передачи.

Выбираем промежутки передаточных чисел для передачи привода [1, табл. 2.3, с.45]:

клиноременная 2…4;

закрытая зубчатая цилиндрическая 2…7,1.

При этом передаточное число привода будет составлять

Найденному диапазону для передаточного числа привода соответствует 1 из 4 выбранных электродвигателей с частотой вращения 750 об/мин.

Воспользуемся одним из способов разбивки передаточного числа u - принимаем и оставляем постоянным передаточное число редуктора (закрытой передачи) = 7,1, изменяя передаточное число открытой передачи  

Оптимальным является: передаточное число открытой передачи uо.п.=3,28 и передаточное число закрытой передачи uз.п. =7,1.

Исходя из полученных данных, выбираем электродвигатель 4АМ112MA8УЗ с синхронной чистотой вращения n=750 об/мин, номинальной частотой вращения nном=700 об/мин и номинальная мощностью Рном = 2,2 кВт [1, таб.К9, с. 406].

1.4 Определение силовых и кинематических параметров привода

Силовые (мощность и вращающий момент) и кинематические (частота вращения и угловая скорость) параметры привода рассчитывают на валах при частоте вращения nном при установившемся режиме работы.

Исходя из последовательности соединения элементов привода по следующей кинематической схеме двигатель → открытая передача→ закрытая передача → муфта → рабочая машина (см. рисунок 1.1), получаем следующие формулы ( индекс 1 соответствует параметру, относящемуся к быстроходному валу, а индекс 2- к тихоходному валу редуктора).

Определение мощностей [1,с. 46]

Рдв = 1,689 кВт;

 (кВт);

 (кВт);

 (кВт).

Определение частот [1, с.46]ном =700 об/мин;

 (об/мин);

 (об/мин);рм =n2 =30,1 об/мин.

Определение угловых скоростей [1, с.46]

(с-1);

(с-1);

 (с-1).

Определение вращающих моментов [1, с.46]

 (Нм);

(Нм);

(Нм);

(Нм);

Силовые и кинематические параметры привода сведены в таблицу 1.2.

Таблица 1.2 - Силовые кинематические параметры привода

2. Расчёт открытой передачи

.1 Проектный расчет

Для передачи выбираем приводной поликлиновый ремень.

Сечение ремня выбираем в зависимости от мощности  = 1,689 кВт, передаваемой мощности ведущим шкивом, и его частоты вращения  = 700 об/мин по номограмме[1, с. 86-87] - сечение K.

Определяем минимально допустимый диаметр ведущего шкивав зависимости от выбранного ремня. Принимаем  = 40 мм [1, см. табл. 5,4, с. 87].

Задаемся расчетным диаметром ведущего шкива . В целях повышения срока службы ремня выбираем ведущий шкив с диаметром  несколько больше  [1, см. табл. К40]. Принимаем d1= 63 мм.

Определяем диаметр ведомого шкива d2

d2=d1u(1-ε) = 63∙3,28(1 - 0,01) = 204,6 (мм), (2.1)

где u - передаточное число клиноременной передачи, u =  = 3,28;

ε - коэффициент скольжения, ε = 0,01…0,02 [1, см. 5.1, п. 2]; принимаем ε = 0,01.

Полученное значение d2 округляем до ближайшего стандартного, принимаем d2=200 мм [1, см. табл. К40].

Определяем фактическое передаточное число uф и проверяем его отклонение  от заданного u [1, см. 5.2, п. 5]

 (2.2)

 (2.3)

Условие ∆u ≤ 3% выполняется.

Определяем рекомендуемое межцентровое расстояние а [1, см. 5.2, п. 6]

а ≥0,55(d1+d2)+H=0,55(63+200) + 4=148,65, (2.4)

где H- высота сечения клинового ремня, H = 4 мм [1, см. табл.К31].

Принимаем а = 150 мм.

Определить расчётную длину L [1, см. 5.2, п. 7]

= (2.5)

Округляем значение L до стандартного, принимаем  800 мм =0,8 м [1, см. табл К31].

Уточняем значение межосевого расстояния а по стандартной длине ремня [5, c. 88]

. (2.6)

При монтаже передачи необходимо обеспечить возможность уменьшения α на 0,01 для того, чтобы облегчить надевание ремня на шкив; для увеличения натяжения ремней необходимо предусмотреть возможность увеличения α на 0,025.

Таким образом, минимальное и максимальное значения межосевого расстояния а при монтаже передачи равны

аmin= a - 0,01L = 158 - 0,01 ∙ 800 =150 (мм); (2.7)= a + 0,025L = 158 + 0,025 ∙ 800 = 178 (мм). (2.8)