Втулка, 2- обойма, 3- фланцевая полумуфта, 4- промежуточный вал.

Выбор электродвигателя и редуктора

Определение мощности на валу исполнительного органа

Мощность P_3,кВт, на валу исполнительного органа определяется по формуле:

(1.1)

где F_t – окружное усилие, Н;

v_t – окружная скорость, м/с (см. рис. 1).

Определение расчетной мощности на валу двигателя

Расчетная мощность на валу двигателя Р_1, кВт, определяется с учетом потерь в приводе:

(1.2)

(1.3)

где η – общий КПД привода равный

η₁– КПД открытой ременной передачи, η₁ = 0,95 [1, табл. 1];

η₂ – КПД цилиндрического двухступенчатого редуктора, η₂= ;

При этом:

Определение частоты вращения вала исполнительного механизма и двигателя

Частота n₃, мин^-1, вращения вала:

(1.4)

где D – диаметр барабана ленточного конвейера,450 мм;

1 – электродвигатель;

2 – ременная передача;

3 – двухступенчатый коническо-целендрический редуктор;

4 – компенсирующая муфта;

5 – узел барабана.

Рисунок 1 – Кинематическая схема

привода ленточного конвейера

Частота n₁, мин^-1, вращения вала электродвигателя вычисляется по формуле:

(1.5)

(1.6)

где i – передаточное отношение привода,

i₁– передаточное отношение открытой ременной передачи, i₁=2…3 [1, табл. 1];

i₂– передаточное отношение цилиндрического двухступенчатого редуктора, i₂=3…6;

По формуле (1.5) получим интервал оптимальных частот вращения вала двигателя:

Выбираем частоту вращения вала электродвигателя примерно в 1,2…1,3 раза больше среднего значения интервала:

мин^-1

Выбор электродвигателя

Исходя из необходимой мощности и интервала оптимальных частот вращения, выбираем электродвигатель – АИР71А4(рис.2). Мощность Р_ДВ = 0,55 кВт с синхронной частотой вращения равной 1500 мин^-1.

(1.7)

Номинальная асинхронная частота вращения n₁ вала вычисляется по формуле:

где n_c – синхронная частота вращения, мин^-1, n_c=1500 мин^-1[2];

S – относительное скольжение вала, %, S=9,5%;

Проверим условие работоспособности при пуске:

(1.8)

где – кратность пускового момента двигателя ;

– кратковременных пиковых перегрузок в приводе, =1,5;

2,4 > 1,5 – условие выполняется.

Рисунок 2 – Эскиз электродвигателя АИР71А4

1.5. Определение передаточного отношения привода расчет силовых и кинематических параметров привода выбор редуктора

Передаточное отношение привода i вычисляется по формуле:

(1.9)

,

Подставив, значения получим:

Назначаем передаточное отношение i₁открытой передачи таким образом, чтобы оно делило табличное значение интервала передаточных отношений в том же соотношении, в каком частота вращения выбранного электродвигателя делит интервал оптимальных частот вращения. Для этого составим пропорцию:

(1.10)

Подставив значения, находим i₁:

i₁=2.

Таким образом, передаточное отношение редуктора i_p вычисляем следующим образом:

Округляем значение передаточного отношения редуктора до ближайшего значения в таблице стандартных коническо-цилиндрических редукторов по ГОСТ 27142-86 i_p = 14. Тогда передаточное отношение клиноременной передачи равно:

(1.10)

Связь между мощностью предыдущего и последующего валов выражаются зависимостью:

j = 1, 2…k–1,

где k – порядковый номер исполнительного механизма на кинематической схеме привода (см. Рисунок 1);

Связь между частотой вращения предыдущего и последующего валов выражаются зависимостью:

(1.11)

j = 1, 2…k–1,

Тогда частота вращения 2-го вала будет равна:

Вращающие моменты вычислим по формуле:

(1.12)

j = 1,2…k,

Вычислим вращающие моменты на всех валах:

Вычисленные параметры запишем в таблицу.

Таблица 1 – Силовые и кинематические параметры привода

Номер вала Мощность Р, кВт Частота вращения n, мин^-1 Вращающий момент Т, Нм

0,52 1355,13 3,66

0,5 677,7

0,46 23.9 183,8

Исходя из рассчитанных вращающего момента на выходном валу и частоты вращения на входном валу, выбираем стандартный коническо–цилиндрический редуктор по ГОСТ 27142-86 типоразмера Ц2У-100 Т_вых=250 Нм при n_вх= 677,7 мин^-1.

Типоразмер редуктора L L1 L2 L3 L4 L5 B B1 B2 H H1 H2 d

Ц2У-100

Рисунок 3 – Эскиз редуктора

2. Выбор муфты.

Муфта зубчатая серии МЗ является подвижной муфтой, она способна компенсировать угловое и радиальное смещение и перекосы осей валов. Муфта зубчатая серии МЗ состоит из двух зубчатых обойм, соединенных болтами, и двух зубчатых втулок, вставленных в обоймы. На обоймы устанавливаются крышки с манжетами.
Соединяемые муфтой зубчатой валы запрессовываются в отверстия зубчатых втулок. Зубья втулок входят в зацепление с зубьями обойм. Благодаря форме зуба втулок возможно незначительное смещение в любых направлениях. Зубчатые муфты изготавливаются в соответствии по ГОСТ 50895-96, ГОСТ 5006-83 или по ТУ заказчика.
Муфты зубчатые общемашиностроительного применения используются для соединения валов и передачи крутящего момента от 1000 до 63000 Н*м и специальных от 71000 до 250000 Н*м при угловых, радиальных и осевых смещений валов.
Компенсация смещений валов достигается относительным перекосом втулок и обойм за счет боковых зазоров между зубьями и выполнения поверхности выступов зубьев втулок сферической. Перекос оси каждой втулки относительно оси обоймы - не более 1°30'.

Муфты зубчатые

втулка, 2- обойма, 3- фланцевая полумуфта, 4- промежуточный вал.

Рисунок 4 – Эскиз муфты.

3. Проектирование ременной передачи.

Результаты расчета ременной передачи

По сравнению с другими видами передач ременные имеют ряд существенных преимуществ: возможность передачи движения на сравнительно большие расстояния без особого увеличения массы передачи; простота конструкции и эксплуатации; плавность хода и бесшумность работы; эластичность привода, смягчающая колебания нагрузки и предохраняющая от значительных перегрузок за счет скольжения; меньшая начальная стоимость.

Следует отметить и недостатки, присущие ременным передачам: сравнительно небольшие передаваемые мощности (обычно до 50 кВт); непостоянство передаточного отношения; значительные габариты; повышенные нагрузки на валы и опоры; необходимость натяжения ремня в процессе эксплуатации; малая долговечность ремней, особенно быстроходных передачах.

4. Проектирование исполнительного органа

Проектный расчет вала

Валы – детали, которые служат для поддержания других вращающихся деталей, а сами опираются на подшипники.

На этапе эскизного проектирования ориентировочно была намечена конструкция валов, определены диаметры отдельных участков. Теперь следует уточнить эти размеры, согласовать их с деталями, устанавливаемыми на вал, учесть вид и расположение опор, конструкцию уплотнения, технологию изготовления. Перед отработкой конструкции вала должны быть решены такие важные вопросы, как способ передачи вращающего момента в соединении вал - ступица и способ крепления деталей на валу от осевого перемещения.

1) Рассчитываем значение диаметра выходного конца вала:

;