Контрольная работа: Расчет привода ленточного конвейера

1. Исходные данные

Дано:

Усилие на приводном барабане F=2,2 кН.

Окружная скорость вращения приводного барабана V=1,18 м/с.

Диаметр барабана D=330 мм.

Коэффициент использования привода в год Кгод=0,5.

Коэффициент использования привода в сутки Ксут=0,33.

Режим нагружения - 2.

Рисунок 1 - Кинематическая схема привода ленточного конвейера: 1 - электродвигатель; 2 - муфта упругая; 3 - редуктор червячный; 4 - муфта зубчатая; 5 - узел приводного барабана

2. Выбор электродвигателя, определение основных энергосиловых параметров валов, определение основных параметров передач привода

2.1 Выбор электродвигателя и определение передаточного числа привода

Выбор электродвигателя производят по каталогам (ГОСТ 19523-81) в зависимости от рассчитанной требуемой мощности электродвигателя РДВ и числа оборотов его вала nДВ.

Требуемая мощность двигателя [2, с. 6]:

, (1)

где зУ -суммарный КПД привода

(2)

где зМ = 0,98 - КПД муфты [2, с. 8 табл. 2.1];

зПП = 0,99 - КПД одной пары подшипников [2, с. 8 табл. 2.1];

зЧП = 0,825 - КПД червячной передачи [2, с. 8 табл. 2.1].

Тогда по (1) и (2):

зУ = 0,982 · 0,992 · 0,825 = 0,776

С целью сокращения времени на выбор электродвигателя, отвечающего требованиям исходных данных к проектированию машины, рассчитаю диапазон возможных частот вращения вала электродвигателя. Затем предварительно выберу несколько электродвигателей, частота вращения вала которые входят в рассчитанный диапазон. Из этих электродвигателей окончательно выберу тот электродвигатель, который обеспечит минимальную погрешность по передаточному числу привода.

Итак, диапазон частот вращения вала электродвигателя [2, с. 9]:

Где

Предварительно выберу электродвигатели серии 4А по ГОСТ 19523-81 с мощностью 4,0 кВт.

Для каждого электродвигателя определю:

- передаточное число редуктора - по формуле:

- ближайшее значение стандартного передаточного числа редуктора Uст - по ГОСТ 2185-66

Отклонение расчетного передаточного числа от стандартного значения по [2, с. 9]:

Допускаемая погрешность передаточного числа по ГОСТ 2185 - 66 равна [U]=4 %.

Электродвигатель выбран правильно, если выполнено условие: U <[U]. Все расчеты, относящиеся к выбору электродвигателя, сведу в таблицу 1.

Таблица 1 - Расчеты к выбору электродвигателя

Как видно из таблицы 1, наименьшую погрешность по передаточному числу привода обеспечивает электродвигатель 4А112МВ6У3 ГОСТ 19523-81. Габаритные размеры выбранного электродвигателя

.

Диаметр вала электродвигателя d =32мм.

Буду проектировать редуктор со стандартным передаточным числом

2.2 Определение основных кинематических и энергетических параметров передач привода

Расчет мощности на первом валу выполняю по номинальной мощности электродвигателя, что идет в запас прочности деталей механизмов привода (по исходным данным - нагрузка статическая, но фактически при работе привода могут возникать кратковременные перегрузки).

Мощности, передаваемые валами [2, с. 13]:

Частота вращения каждого вала [2, с. 13]:

Крутящие моменты, передаваемые валами [2, с. 13]:

Диаметры валов [2, с. 13]:

,

где [фК] = 15…20 МПа - допускаемое напряжение на кручение [3, с. 161].

Тогда:

По стандарту примем d1 = 22 мм, d2 = 50 мм.

Результаты вычислений занесем в таблицу № 2.

Таблица 2 - Параметры редуктора

2.3 Выбор материалов, термообработки и допускаемых напряжений

вал ленточный конвейер кинематический

Для обеспечения наименьших потерь мощности и наилучших условий приработки материалы червячной пары назначают антифрикционными: сталь - бронза или сталь - чугун.

Так как червяк испытывает большее число циклов нагружения, чем червячное колесо, а также из-за высоких требований к жесткости, его изготавливают из стали. Для передач, работающих с большими перерывами и редко испытывающих максимальные нагрузки, червяки изготовляют из среднеуглеродистых конструкционных сталей марок 45, 50 (или легированных сталей марок 40Х, 40ХН) с поверхностной или объёмной закалкой до твердости витков 45...53 НRCэ с последующим шлифованием или полированием витков. Тело червяка испытывает значительные напряжения изгиба и кручения, поэтому червяк изготовим из стали 40Х, термообработка - улучшение. Поскольку выбор материала колеса определяется величиной скорости относительного скольжения, то предварительно её величину можно рассчитать по зависимости [2, с. 33]:

По [2 c. 34 табл. 4.1] приму материал венца червячного колеса

бронза марки ЛАЖМц 66-6-3-2 со способом отливки в кокиль. Механические свойства и

Допускаемые напряжения [1, с.34 табл. 4.1 ]:

.

Итак, выбран электродвигатель для привода, рассчитано, согласовано со стандартом передаточное число редуктора, вычислены основные энергосиловые параметры передач редуктора.

3. Выбор муфты

Для соединения вала электродвигателя с входным валом редуктора следует выбрать стандартную упругую муфту. Эта муфта позволит снизить динамику при запуске и экстренном торможении привода.

Поскольку электродвигатель - стандартное изделие, а проектируемый редуктор - сборочная единица, то определяющим при выборе муфты является диаметр электродвигателя dдв =38мм. Диаметр входного вала редуктора ориентировочно равен dВ1=24мм.

Муфты выбирают по соответствующему стандарту в зависимости от величины передаваемого крутящего момента и диаметров соединяемых валов. Выберу муфту упругую с торообразной оболочкой

250 - 38.1 - 32.2 - У3ГОСТ 20884 - 82

Диаметр концевого участка входного вала редуктора увеличу с 24мм до 32 и сконструирую его цилиндрической формы.

Итак, выбрана стандартная упругая муфта для соединения валов электродвигателя и редуктора.

Выбран электродвигатель серии 4А132S6У3 ГОСТ 19523-8 1, имеющий параметры: Рвых=5,5кВт и nдв=965об/мин.

Определено передаточное число редуктора, согласованное со стандартным Uст=14.

Определены основные энергокинематические параметры редуктора (см. табл. 2)

Выбрана стандартная упругая муфта для соединения валов электродвигателя и редуктора.

Литература

1. Курсовое проектирование деталей машин. Учебное пособие для учащихся машиностроительных специальных техникумов/ С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. - 2 - е изд., перераб. и доп.-м.: Машиностроение, 1988-416с.

2. Н.Г. Новгородова. Методические рекомендации и типовые задания на курсовое проектирование по дисциплинам «Детали машин», «Теоретическая и прикладная механика», «Техническая механика» для студентов всех форм обучения специальности 030500-Профоссиональное обучение. Екатеринбург: 2002-44с.

3. Н.Г. Новгородова, Л.Ф. Инжеватова, Е.С. Гурьев. Методические указания к расчету зубчатых и червячных передач по дисциплинам «Детали машин», «Техническая механика» и «Теоретическая и прикладная механика». Екатеринбург. Рос. гос. проф.-пед. ун-т, 2003.-48с.