Проектування привідного пристрою

Міністерство освіти і  науки,молоді та спорту України

Національний університет  «Львівська політехніка»

 

 

Кафедра деталі машин

 

 

 

Пояснювальна записка

До курсової роботи

На тему: «Проектування  привідного пристрою»

З дисципліни: «Основи  конструювання та проектування»

 

 

 

Виконав:

Студент групи ТЕ-21

Колодійчук А.І.

Керівник:

Павлище В.Т.

 

 

 

 

Львів-2011

 

ЗАВДАННЯ

для виконання курсової роботи

Розрахувати і спроектувати привідний  пристрій для стрічкового конвеєра за наведеними вихідними даними:

1. Схема привідного пристрою:

1 — електродвигун; 2—редуктор; 3 — клинопасова передача; 4— рама; 5—конвеєр

2.Вихідні дані для проектування:

Обертовий момент на тихохідному валу редуктора Т=900, Н∙м.

Частота обертання тихохідного  вала n =40 об/хв.

Тип редуктора: Ц2С.

Режим роботи пристрою — неперервний  протягом 8 год на добу з короткочасними перевантаженнями до 150 %.

3.Обсяг роботи

Пояснювальне записка (15) с.

Креслення загального вигляду привідного пристрою (ф. А1). Креслення рами і  шківів. Специфікації до складальних  креслень

 

Керівник проекту: Павлище В.Т.

1. Призначення приводу і його  характеристика

Будь-яка сучасна машина має  робочі органи і привід. Конструкція  і вигляд робочих органів визначаються цільовим призначенням машини. Структурна схема приводу машини включає  двигун того чи іншого типу і механічну  передачу. Остання використовується для передавання енергії від  двигуна до робочого органа.

У технічному завданні на проектування задається привід до стрічкового  конвеєра, який включає електродвигун, пасову передачу і стандартний редуктор. Усі окремі елементи приводу встановлюються на відповідній рамі. Механічна енергія  від електродвигуна через клинопасову  передачу передається до редуктора, тихохідний вал якого з'єднується  за допомогою муфти з валом  барабана стрічкового транспортера.

Вихідними даними для розрахунків  є необхідний обертовий момент на тихохідному валу редуктора (який дорівнює моменту сил опору на валу барабана конвеєра) і частота його обертання (залежить від швидкості стрічки  транспортера, тобто його продуктивності і діаметра барабана). Забезпечення заданої частоти обертання здійснюється за допомогою механічних передач  — клинопасової передачі і стандартного редуктора, оскільки частота обертання вала електродвигуна значно вища від необхідної частоти обертання барабана конвеєра. Наявність пасової передачі в структурі привідного пристрою полегшує пуск у дію транспортера, а також запобігає руйнуванню елементів приводу за короткочасних пікових перевантажень.

2. Кінематичний розрахунок і  вибір основних елементів привода

Для вибору основних елементів привідного пристрою необхідно встановити кінематичні параметри і параметри навантаження цих елементів.

 

2.1. Вибір електродвигуна для приводу

Найбільше в приводах машин застосовують асинхронні двигуни трифазного струму єдиної серії 4А. Ці електродвигуни задовільно працюють при тривалому режимі роботи, економічні й можуть використовуватись  у різних кліматичних умовах. Асинхронні електродвигуни мають фіксовані  частоти обертання валів залежно  від кількості полюсів. Синхронні  частоти обертання стандартних  асинхронних електродвигунів, які  працюють від електромережі частотою 50 Гц, бувають: 3000, 1500, 1000 й 750 об/хв. За тієї самої потужності із зменшенням частоти обертання вала електродвигуна зростають його габаритні розміри і маса, значно збільшується вартість. Тому доцільно використовувати двигуни з високою частотою обертання вала. Фактична частота обертання вала за номінального навантаження двигуна дещо менша і наводиться в довідниках.

Враховуючи те, що в заданому приводі  використовується стандартний редуктор, для якого рекомендують електродвигуни з частотою обертання, не більшою  за 1500 об/хв, а також необхідність достатньої довговічності привідного паса в клинопасовій передачі, орієнтуватимемось  на вибір асинхронного електродвигуна, який має синхронну частоту обертання  вала 1500 об/хв. Такі двигуни мають  відносно малі вартість і масу, коефіцієнт корисної дії достатньо високий.

Необхідні параметри для вибору електродвигуна визначаються за наведеними нижче залежностями.

Потужність на тихохідному валу редуктора заданого привідного пристрою

Р_т=Т ω_т = Тπn/30=900*3.14*40/30=3800 Вт=3.8кВт

 

Необхідна потужність електродвигуна

Р₁=Р_т/η=3,8/0,92=4,09 кВт

 

де η=η_р∙η_п=0,92  коефіцієнт корисної дії (ККД) приводу;

η_р ~ 0,97 % — орієнтовне значення ККД стандартного редуктора;

η_п ~0,95% — орієнтовне значення ККД клинопасової передачі.

Фактична потужність електродвигуна повинна бути більшою або дорівнювати необхідній, тобто Р_в>Р₁

          З довідника вибираємо стандартний електродвигун з параметрами:

тип електродвигуна                     4А100L4УЗ

номінальна потужність   Р_Д =4,0 кВт;

частота обертання вала   n_д =1430 об/хв;

коефіцієнт корисної дії  η_д=0,84 

маса                                                  m =42 кг.

3,2.2. Вибір стандартного редуктора

Відповідно до завдання для привідного пристрою конвеєра використовується стандартний  двоступінчастий редуктор Ц2С

Вибір редуктора ведеться за максимальним обертовим моментом на тихохідному  вату Т. Крім того, також необхідно  враховувати орієнтовне значення передавального числа редуктора, яке становитиме

U`<sub>Р</sub>=U<sub>заг</sub>/U`_п=35,75/2=17,9

де загальне передавальне число  приводу визначається за частотами  обертання вала двигуна n_Д і вала редуктора n

U_заг=n_д/n=1430/40=35.75

Орієнтовне значення передаточного  числа пасової передачі початково  приймемо U`_п=2

   Маючи обертовий момент Т на тихохідному валу редуктора і наближене значення його передавального числа U`_Р із довідника вибираємо редуктор Ц2С з такими параметрами :

 

типорозмір редуктора                                                                 Ц2С-125

передавальне число                                                                     u_р=20 об/хв

обертовий момент на тихохідному валу                                 T_p=1000 Н∙м

допустиме радіальне навантаження швидкохідного валу      F_T=1000 Н

коефіцієнт корисної дії редуктора                                           η_р =0,98

маса редуктора                                                                            m_Р =78 кг

3.2.3. Кінематичні параметри і  параметри навантаження клинопасової  передачі

Виходячи із значення передавального числа U_р вибраного редуктора, необхідне передаватьне число клинопасової передачі дорівнюватиме

U_п=U_заг/U_p=35,75/20=1,79

Передавані потужності, частоти  обертання і кутові швидкості  шківів клинопасової передачі:

а)ведучий шків: Р₁=4.09 кВт — потужність на ведучому шківі дорівнює необхідній потужності електродвигуна;

n₁=n_д=1430 об/хв — частота обертання ведучого шківа дорівнює частоті обертання вала електродвигуна;

ω₁=πn/30=150 рад/с — кутова швидкість ведучого шківа;

      б)ведений шків: P₂=P1∙η_п=4,1*0,95=3,9кВт — потужність на веденому шківі ;

n₂=n₁/u_п =1430/1,79=799об/хв. — частота обертання веденого шківа;

ω₂ =πn₂/30=π*799/30=83,62рад/с— кутова швидкість веденого шківа.

3.3. Розрахунок клинопасової передачі

3.3.1. Вибір типу паса і геометричних параметрів пасової передачі

Клинові паси бувають семи стандартних  перерізів: 0; А; Б; В: Г; Д; Е. Необхідний розмір перерізу клинового паса вибирають залежно від потужності Р₁ ,яку передає передача, і кутової швидкості ω₁ меншого шківа . За кутової швидкості ω₁=150 рад/с рекомендовані перерізи клинового паса залежно від потужності Р₁ наведені в таблиці нижче.                                                                               

Таблиця 1

Потужність Р1,кВт	Рекомендований                переріз паса	Діаметр d1,мм	Розміри перерізу,мм			Площа перерізу А,мм2
			bp	bo	h
4,1	Б	140	14	17	10,5	138

Розрахований діаметр меншого  шківа d₁ клинопасової передачі вибирають залежно від прийнятого перерізу паса (табл. 1), причому приймають менший діаметр d₁ для менших значень діапазону наведених величин потужності Р₁, і навпаки. Необхідний розрахунковий діаметр більшого шківа визначають за формулою

=U_п∙d₁=1.79*140=250.56 мм

Одержане значення заокруглюється до найближчого стандартного діаметра d₂ =250мм

 

                       Рис. 1

Фактичне передавальне число пасової  передачі

U_пф=d₂/d₁=250/140=1.79

Похибка у передавальному числі  передачі не повинна перевищувати 5 %

∆U=(U_пф-U_п)/U_п ∙100%=((1,79-1,79)/1,79)*100%=0%

Орієнтовне значення міжосьової віддалі клинопасової передачі а’=400мм

Розрахункова довжина клинового  паса визначається за формулою

l’=2a’+π(d₂+d₁)/2+(d₂-d₁)²/4a’

l’=2*400+ π(250+140)/2+(250-140)²/4*400=1420мм

Одержане значення розрахункової  довжини l’ паса заокруглюється до стандартної довжини l=1400

Фактична міжосьова віддаль  пасової передачі визначається залежно  від стандартних d₁, d₂ і l за формулою

 

 

     389.82мм

Кут охоплення пасом меншого  шківа визначається за співвідношенням 

                       α₁=180°-57°∙=163.92°

Кут  може бути меншим, ніж 120°. Якщо α₁< 120°, то необхідно збільшити міжосьову віддаль пасової передачі.

Лінійна швидкість паса

V=0.5∙ω₁∙d₁=0.5∙150∙140=10.5м/с

3.2. Визначення необхідної кількості пасів у клинопасовій передачі

Необхідна кількість пасів визначається за допустимою зведеною потужністю P₀, яку може передавати один пас у типовій передачі з параметрами: U_п=1; α=180^°; базова довжина паса l₀ і спокійне навантаження. В даному випадку для паса з перерізом Б маємо l₀=2240мм.Для діаметра меншого шківа d₁ при швидкості паса V=10.5м/с маємо P₀=2,8кВт

Допустима потужність для одного клинового  паса для заданих умов роботи передачі     [P₀]=P₀∙ C_α ∙C_l ∙C_p ∙C_z=2,07кВт

 

Тут коефіцієнти, які враховують конкретні  умови експлуатації пасової передачі, визначаються за відповідними рекомендаціями.

Коефіцієнт С_α=0.96 який враховує кут охоплення меншого шківа,

Коефіцієнт С_l=0.9 який враховує фактичну довжину паса для відношення l/l₀=0.625

Коефіцієнт С_р=0,9 для спокійного навантаження передачі при перевантаженні до 150%.

Коефіцієнт С_z,=0.95 для орієнтовного значення к-сті пасів z=2 або 3

Кількість клинових пасів в комплекті  передачі визначають за формулою

z’=P₁/[P_o]=4.1/2.07=1.98

Отримане значення z’ округляємо до цілого числа і приймаємо z=2

3.3. Розрахунок навантажень елементів  пасової передачі

Сила попереднього натягу віток  комплекту клинових пасів визначається за співвідношенням

F₀=0,85∙Р ₁∙ С₁/(V∙ С_α ∙С_p)==346 H

Сила попереднього натягу віток  одного клинового паса

F₀₁=F₀/z=173H

Сила, що діє на вали шківів клинопасової передачі,

F=2∙F₀∙sin(α₁/2)=2∙346∙sin(163.9°/2)=685.2H

 

 

З.4 Оцінка довговічності пасів

Відсутність достатніх експериментальних  даних поки що не дає можливості розраховувати паси на довговічність з достатньою точністю. Тому обмежуються перевіркою частоти циклів деформації паса, яка оцінюється частотою його пробігів, за_;умовою

і=V/l ≤[і]=10500/1400=7.5 c^-1

Для клинових пасів [i] = 10 1/с. Отже довговічність пасів буде задовільною.

 

3.5. Визначення основних розмірів і конструювання шківів

Рис.2

Для виготовлення шківів клинопасових передач рекомендуються сталі 30,35, 40. чавун СЧ15 або алюмінієві сплави з σ_в≥160 МПа. Застосовуються сталеві шківи, які виготовляються обточуванням круглого прокату (якщо діаметр D шківа не перевищує 300 мм). Типові конструкції шківів клинопасових передач зображені на рис. 2.

       Якщо відношення D/d₀=3..5, то використовують конструкції шківів відповідно до рис. 2. а для даного випадку В=34 мм, D=140мм, d₀=28мм. У випадку D/d₀ > 8 можна використати форму шківа за рис. 2, б. для даного випадку В=34мм,С=14мм,D=250 мм, d₀=28 мм, d_м=34 мм. Довжина маточини шківа l_м може дорівнювати його ширині B або бути більшою чи меншою від ширини. Під час встановлення шківа на конусні вали довжина маточини d_M повинна наближено дорівнювати довжині конусної частини вала. Діаметр маточини рекомендується приймати d_M =1,8 d₀. Товщина диска шківа може бути прийнята С = (0,2...0,3) l_м.