Техническое задание.

 

      Выполнен  курсовой проект привод цепного конвейера по следующими исходными данными :

                        Тяговое усилие  на звёздочках: 2F = 10 кН;

  Скорость тяговой  цепи: V= 0,3 м/с;

            Шаг тяговой цеп: t=80 мм;

                 Число зубьев тяговой  звёздочки: z=7;

            Тип цепной передачи: зубчатая;

            Коэффициент годовой нагрузки: к_год = 0,7;

            Коэффициент суточного использования: к_сут = 0,5;

            Класс нагрузки: Н=0,8;

            Относительная продолжительность  включения: ПВ% = 0,15;

            Срок  службы: L = 5 лет.

    Задана схема привода цепного конвейера включающая электродвигатель, цепную передачу   и двухступенчатый шевронный редуктор с раздвоенной второй ступенью. Так же привод включает муфту.

        Привод цепного  конвейера работает следующим образом: крутящий момент передается с вала электродвигателя , через муфту ,  на быстроходный вал редуктора  . Далее с помощью косозубых цилиндрических передач  крутящий момент увеличивается и через раздвоенную цилиндрическую передачу  передается на выходной вал редуктора, который приводит во вращение звездочку цепной передачи   . С помощью цепи   момент передается на ведущий вал конвейера  .

1. Выбор электродвигателя  и кинематический  расчет.

 

      В данной работе рекомендуется использовать трехфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели единой серии АИР. Для выбора двигателя необходимо знать мощность и частоту вращения на выходном валу.

      Мощность  на выходном валу Р_вых, кВт:

      Р_вых = F_t· ,       (1)

      где F_t –окружное усилие на барабане ( F_t = 10 кН);

        – скорость  ленты ( =0,3 м/с).

                            Р_вых = 10·0,3=3 кВт. 

      Требуемая мощность двигателя:

                                                P=

кВт,                                     (2)

         где h – полный к. п. д. привода.

      h = h₁×h²₂,      (3)

      где h₁ – к. п. д. косозубой зубчатой передачи (h₁ = 0,95 );

            h₂ – к. п. д. цепной зубчатой передачи (h₂ = 0,96 ); 

      h = 0,95×0,96² = 0,88.

      По  формуле (2) рассчитана требуемая мощность электродвигателя:

      P=3000 / 0,88=3409Вт = 3,4 кВт.

      Частота вращения выходного вала:

      n =60 / z p_ц об/мин,     (4)

      n

=60·0,3 /(7· 80)=32,14 об/мин.  

      Требуемая частота вращения вала двигателя:

      n = n_вых×u, об/мин      (5)

      где u – ориентировочное передаточное отношение привода.

      u = u₁×u₂×u₃,       (6)

      где   u₁ – передаточное отношение цилиндрической косозубой передачи (u₁ =3,15 );

                     u₂ – передаточное отношение шевронной зубчатой передачи (u₂= 3,55 );

               u₃ – передаточное отношение цепной  передачи (u₃ = 4,5 ).

      u = 3,15× 3,55× 4,5 = 50,3.

            По  формуле (5) определена ориентировочная  частота вращения двигателя:

      n = 32,14 × 50,3 = 1404 об/мин.

      В соответствии с требуемой  мощностью и частотой вращения выбран электродвигатель АИР100L4/1410 

     Паспортные  данные двигателя АИР100L4/1410:

        номинальная мощность, Р_ном, кВт    4

        синхронная частота  вращения n_с, об/мин  1500

      номинальная частота вращения вала  n,об/мин               1410 
 

      Уточняем  общее передаточное отношение привода:

      u = n_ном/n_вых,     (7)

      u = 1410/32,14 = 44,8 

      Разбивка  общего передаточного  отношения по ступеням:

      u

= =44,8/(4·3,55)=3,15.

            По ГОСТ 2185-66 приняты  следующие передаточные  отношения:

      u₂ = 4; u₃ = 3,55.

      После разбивки передаточного  отношения определены мощность, частота  вращения и крутящий момент на каждом валу.

      Мощности  на валах:

      P_i = P_i-1×h,       (8)

      где P_i-1 – мощность на предыдущем валу, кВт;

            h – к. п. д. соответствующей передачи.

      Р₁ = Р_ном = 3,4 кВт;

      Р₂ = 3,4× 0,95 = 3,23 кВт;

      Р₃ =3,23 × 0,96 = 3,1 кВт;

      Р₄ =3,1 × 0,96 =2,9 кВт;

      Частоты вращения валов:

       ,     (9)

      где n_i-1 – частота вращения предыдущего вала, об/мин;

            u_i – передаточное число соответствующей ступени.

      n₁ = n_ном = 1410 об/мин;

      n

=1410/3,15=457 об/мин;

      n

= 457/4 =114,2 об/мин;

      n

= 114,2/3,55=32,15 об/мин.

      Крутящие  моменты на валах:

      T_i = T_i-1×u_i×h_i,      (10) 

      Крутящие  моменты на валах:

      Т₁ = 9550·3,4/1410= 45 Н×м;

      Т₂ = 9550·3,23/457 = 134 Н×м;

      Т₃ = 9550·3,1/114,2 = 518,4 Н×м;

      Т₄ = 9550 × 2,9/32,15 = 1752 Н×м. 
 
 

                       
 

                 2. Расчет цилиндрических зубчатых передач.

 2.1. Исходные данные:

 

Рисунок 2 – Кинематическая схема зубчатой передачи

 

Мощность  на валу шестерни: ;

Частота вращения шестерни: ;

Передаточное  отношение: ;

Момент  на валу колеса: .

 2.2. Выбор материала зубчатых колёс

     Зубчатые колёса  изготавливаются  из сталей прошедшие  нормализацию или  улучшение для  «сырых», либо закаленной или химико-термическо обработанной для «калёной». Чугун применяют для тихоходных открытых передач.

     Стали выбранные  для шестерён и  колёс, первой  и второй ступени,  редуктора одной и той же марки. Для обеспечения большей твёрдости поверхности зубьев шестерни, на 20 – 30 единиц Бринелля, проводим поверхностную закалку с нагревом ТВЧ.

     Допускаемое контактное  напряжение :

  ,     (11)

     где  - предел контактной выносливости, ( ; );

      - коэффициент безопасности, ( ).

,

.

  Допускаемое изгибное напряжение:

  ,     (12)

где - предел изгибной выносливости, ( ; );

       - коэффициент безопасности, ( для штампованных ).

,

.

 Расчётное допускаемое контактное напряжение:

       (13)

 

 Принимаем допускаемое контактное напряжение .

 Материал  шестерни Ст40Х, У;

 Материал  колеса Ст45, Н.

2.3. Алгоритм расчёта основных параметров цилиндрической передачи

 Расчёт  параметров зубчатой передачи производится на ЭВМ в программе  DM–1.

    2.3.1. Межосевое расстояние :

  ,    (14)

где - численный коэффициент, (для шевронных );

      - передаточное отношение;

      - крутящий момент на валу колеса, , 

,      (15)

где – коэффициент нагрузки ;