Энергетический и кинематический расчёт привода

Кафедра «Основы проектирования машин»

Курсовой проект

Тема “Привод ленточного конвейера”

Содержание

 

Введение

1. Техническое задание

2. Энергетический и кинематический расчёт привода

3. Выбор материала и определение допускаемых напряжений для зубчатых передач

4. Расчёт тихоходной зубчатой передачи

4.1 Проектный расчёт передачи

4.2 Проверочный расчёт передачи на контактную выносливость

4.3 Проверочный расчёт передачи по напряжениям изгиба

4.4 Расчёт геометрических параметров передачи

5. Расчёт быстроходной зубчатой передачи

5.1 Проектный расчёт и определение геометрических параметров передачи

6. Расчёт валов

6.1 Проектный расчёт валов

6.2 Проверочный расчёт тихоходного вала редуктора

7. Выбор подшипников качения

7.1 Проверочный расчёт подшипников качения тихоходного вала

8. Расчёт шпоночных соединений

9. Выбор муфт

10. Смазка редуктора

Заключение

Список использованной литературы

 

Введение

 

Червячно-цилиндрические редукторы имеют разъёмный корпус для цилиндрической передачи. В этом случае может быть использован нормальный корпус червячного редуктора. В расточку корпуса под роликовый подшипник с короткими цилиндрическими роликами вставлена втулка корпуса цилиндрической передачи, которая крепится к фланцу корпуса червячной передачи болтами, которые между собой связаны проволокой для устранения самоотвинчивания.

Для маслонепроницаемости в местах торцевых соединений корпуса цилиндрической и червячной передачи, а также торцевой крышки с корпусом цилиндрической передачи прокладываются картонные прокладки. Крышка должна быть достаточно жёсткой и для обеспечения маслонепроницаемости болты, стягивающие две детали, размещаются на расстоянии, равном 6…8 диаметрам болта. Положение крышки относительно корпуса фиксируется двумя вытяжными коническими штифтами, расположенными на противоположных сторонах торцевого фланца.

Червяк, изготовленный за одно целое с валом, устанавливается с одной стороны на два конических роликовых подшипника с углом конуса 27° и воспринимает как радиальную, так и осевую нагрузку. На другом конце вала установлен однорядный цилиндрический подшипник с короткими цилиндрическими роликами с бортами на внутреннем кольце, что обеспечивает свободное перемещение вала по роликам при температурном расширении. Составное червячное колесо, изготовленное напресовкой бронзового венца на стальную ступицу с дополнительным стопорением тремя винтами, установлено на выходном валу редуктора по посадке с гарантированным натягом в сочетании со шпоночным соединением. Опорами вала червячного колеса являются радиально-упорные роликовые подшипники.

Цилиндрическая передача в данных редукторах ограничивается окружной скоростью от 2 до 8 м/с и может выполняться прямозубой или косозубой. Ограничение скорости предусматривает устранение возможного перегрева масла в картере цилиндрической передачи при вращении.

 

Техническое задание

 

Рисунок 1 – Схема привода 1– электродвигатель; 2– муфта упругая; 3– редуктор; 4– муфта зубчатая; 5– вал приводной.

Исходные данные

1 Тяговое усилие F_t = 4,6 кН;

2 Скорость ленты V=0,25 м/с;

3 Диаметр барабана D=275 мм;

4 Длина барабана L=350 мм

 

Энергетический и кинематический расчёт привода

 

Определение номинальной мощности привода и выбор электродвигателя

Номинальная мощность электродвигателя:

 

P=  (1)

 

где Р - номинальная мощность требуемого электродвигателя;

F_t - тяговое усилие;

V - скорость ленты;

η - КПД привода

Общий КПД привода:

 

η = η₁×η₂×η ×η₄×η₅ (2)

 

где η₁ - КПД цилиндрической зубчатой передачи с косыми зубьями,

η₁=0,98 (таблица 2.1 [3]);

η₂ - КПД червячной передачи, η₂=0,75 (таблица 2.1 [3]);

η₃ - КПД подшипников качения, η₃ =0,995 (таблица 2.1 [3]);

η₄ - КПД муфты упругокомпенсирующей, η₄ =0,995 (таблица 2.1 [3]);

η₅ - КПД муфты жёсткокомпенсирующей, η₅ =0,995 (таблица 2.1 [3]);

η=0,98×0,75×0,995⁴×0,995×0,995 =0,723

р=  = 1,59 кВт

После определения расчётной мощности двигателя предварительно определяем частоту вращения вала ротора, для чего частоту вращения вала привода умножаем на общее ориентировочное передаточное число привода:

 

n_б = 60×1000V/πD (3)

 

где n_б – частота вращения барабана;

V - скорость ленты;

D- диаметр барабана;

n_б =60 × 1000 × 0,25/ 3,14 × 275 = 17,4 мин^-1

По таблице 2.2 [3] ориентировочно определяем общее передаточное число привода:

 

U_об = U₁×U₂ (4)

 

где U₁ – передаточное число зубчатой цилиндрической передачи с косозубыми колёсами в закрытом корпусе, U₁=4;

U₂ – передаточное число червячной передачи при двухзаходнем червяке, U₂=40

U_об = 4×40=160

Ориентировочная частота вращения вала ротора электродвигателя:

 

n_эд= n_б× U_об=17,4×160=2784 мин^-1 (5)

 

Зная мощность и частоту вращения вала ротора электродвигателя, по таблице 2.3 [3] выбираем двигатель асинхронный единой серии АИР с номинальной мощностью N_дв=1,9 кВт.

Электродвигатель АИРС80В2: Р_дв=1,9 кВт, n_дв=2830 мин^-1

Определение общего передаточного числа привода

Общее передаточное число привода определяется по формуле:

 

U= n_дв/ n_б (6)

 

где n_дв- частота вращения ротора двигателя, n_дв=2830 мин^-1;

n_б - частота вращения барабана, n_б= 17,4 мин^-1;

U= 2830/17,4=162,64

Производим разбивку общего передаточного числа по ступеням. Принимаем передаточное число тихоходной ступени U_т=40, быстроходной

 

U_б= U/ U_т (7)

 

U_б=162,64/40=4,07

Определение частот вращения валов редуктора

 

n₁ = n_дв=2830 мин^-1; (8)

n₂= n₁/ U_б=2830/4,07=695,33 мин^-1; (9)

n₃= n₂/ U_т =695,33/40=17,38 мин^-1; (10)

n₄= n₃=17,38 мин^-1; (11)

 

Определение угловых скоростей валов привода

 

ω₁ = π× n₁/30 = 3,14×2830/30 = 296,21 с^-1; (12)

ω₂ = π× n₂/30 = 3,14×695,33/30 = 72,78 с^-1; (13)

ω₃ = π × n ₃/30 = 3,14× 17,38/30 = 1,82 с^-1; (14)

ω₄ = ω₃ = 1,82 с^-1 (15)

 

Определение мощностей, передаваемых валами привода

 

р₁ = р × η₃ × η₄ (16)

 

где Р - номинальная мощность требуемого электродвигателя,

р =1,7кВт;

η₃ - КПД подшипников качения, η₃ =0,995 (таблица 2.1[3]);

η₄ - КПД муфты упругокомпенсирующей, η₄ =0,995 (таблица 2.1 [3]);

р₁=1,9× 0,995× 0,995=1,88 кВт

 

р₂= р₁× η₁× η₃ (17)

 

где η₁ - КПД цилиндрической зубчатой передачи с косыми зубьями

η₁ =0,98 (таблица 2.1[3]);

η₃ - КПД подшипников качения, η₃ =0,995 (таблица 2.1 [3]);

р₂=1,88× 0,98× 0,995=1,83 кВт

 

р₃=р₂× η₂× η₃ (18)

 

где η₂ - КПД червячной передачи, η₂=0,75 (таблица 2.1[3]);

η₃ - КПД подшипников качения, η₃ =0,995 (таблица 2.1[3]);

р₃=1,83× 0,75× 0,995=1,38 кВт

 

р₄=р₃ × η₃ × η₅ (19)

 

где η₃ - КПД подшипников качения, η₃ =0,995 (таблица 2.1[3]);

η₅ - КПД муфты жёсткокомпенсирующей, η₅ =0,995 (таблица 2.1[3]);

р₄=1,38× 0,995× 0,995=1,37 кВт

Определение крутящих моментов на валах привода:

 

Т₁=9550 =9550 =6,34 Н×м (20)

Т₂=9550 =9550 =25,13 Н×м (21)

Т₃=9550 =9550 =758,29 Н×м (22)

Т₄=9550 =9550 =752,79 Н×м (23)

Таблица 1 – Значения параметров элементов привода

№ вала	Частота вращения n, мин-1	Угловая Скорость ω, с-1	Мощность Р, кВт	Крутящий моментТ, Н×м	Передаточное Число U
1	2830	296,21	1,88	6,34	4,07	–
2	695,33	72,78	1,83	25,13		40
3	17,38	1,82	1,38	758,29	–
4	17,38	1,82	1,37	752,79	–	–