Привод цепного конвейера (стр. 1 из 5)

1. Энергетический и кинематический расчёт привода

1.1 Исходные данные:

Ft- окружная сила на звездочке цепного конвейера, кН; 1,00

V - скорость движения цепи, м/с; 0,75

Z – число зубьев звездочки; 9

P – шаг тяговых звездочек, мм; 100

1.2 Выбор электродвигателя.

1.2.1 Определение потребляемой мощности привода

Р_вых. = FtּV, (1.1)

где Р_вых.- потребляемая мощность привода, кВт

Р_вых = 1ּ 0,75 м/с = 0,75 кВт

1.2.2 Определение потребляемой мощности электродвигателя

Р_э = Р_вых / ף_об, (1.2)

где Р_э - потребляемая мощность электродвигателя;

ף_об – общий КПД привода, определяемый как произведение КПД отдельных передач и муфт.

ף_об= ף_ц.пּ ף_к.пּ ף_м, ּ ף_м (1.3)

где ף_ц.п – КПД цилиндрической передачи, ף_ц.п=0,96 – 0,98;

ף_ц.п – КПД конической передачи, ף_ц.п=0,95 – 0,97;

ף_м – КПД муфты, ף_м=0,98.

ף_об= 0,97•0,96•0,98²= 0,89

Р_э =0,75/0,89=0,84 кВт

1.2.3 Определение предполагаемой частоты вращения вала электродвигателя

n_э= n_вּ u₁ּu₂ּ …(1.4)

гдеu₁, u₂ - рекомендуемые значения передаточных чисел передач привода;

n_в- частота вращения приводного вала, мин.^-1

n_э – предполагаемая частота вращения вала электродвигателя, мин^-1

, (1.5)

мин^-1

Принимаем значения передаточных чисел:

U_б= 2,5- 5 U_т=2-5

n_э=50×4,5×4=900 мин.^-1

По найденным значениям Р_э и n_э выбираем электродвигатель:

Электродвигатель АИР 90LB8 ТУ 16-525.564-84

P_э = 1,1 кВт,n_э = 695 об./мин.

1.3 Определение общего передаточного отношения привода и разбивка его по ступеням

После выбора электродвигателя определяем общее передаточное число привода:

U_общ= n_э/ n_в(1.6)

где n_э- номинальная частота вращения вала выбранного электродвигателя, мин.^-1

U_общ= 695/50= 13,9

U_ред= U_общ (1.7)

U_ред= 13,9

Далее производим распределение передаточного числа редуктора между его ступенями.

, (1.8)

где U_т – передаточное число тихоходной ступени.

Из стандартного ряда чисел принимаем U_т=4 по СТСЭВ 229-75

U_б=U_ред/U_т, (1.9)

где U_б – передаточное число быстроходной ступени

U_б=13,9/4=3,48

Из стандартного ряда чисел принимаем U_б=3,55 по СТСЭВ 229-75

1.4 Определение мощности на валах, частоты вращения валов и крутящих моментов на валах

Мощности на валах определяют через мощность электродвигателя

P₁ = P_эּ ף_м, (1.10)

где P₁ – мощность на первом валу, кВт;

ף_м – КПД муфты

P₁ = 1,1×0,98=1,08 кВт

P₂ = P₁ּ ף_к.п., (1.11)

где P₂ – мощность на втором валу, кВт;

ף_к.п. – КПД конической передачи

P₂ = 1,08×0,96=1,05 кВт

P₃ = P₂ּ ף_ц.п., (1.12)

где P₃ – мощность на третьем валу, кВт;

ף_ц.п. – КПД цилиндрической передачи

P₃ = 1,05·0,97=1 кВт

Частоты вращения валов могут быть определены через частоту вращения вала электродвигателя.

n₁ = n_э= 695 мин^-1 (1.13)

n_i=n_i-1/U_i, (1.14)

где n_i, n_i-1 – частота вращения соответственно i и i-1 валов, мин^-1

n₂ = n₁ /u_б, (1.15)

где u_б – передаточное число быстроходной ступени.

n₂ = 695/3,55=195,77 мин^-1

n₃ = n₂ /u_т, (1.16)

где u_т – передаточное число тихоходной ступени.

n₃ = 195,77/4=48,94 мин^-1

Крутящие моменты на валах определяются по формуле:

T_i =

, Н ּ м(1.17)

где T_i - крутящий момент на i-ом валу, Н • м;

Р_i - мощность на i-ом валу, кВт;

n - частота вращения i-ого вала, мин^-1

T₁ = 9550 ּP₁/n₁ = 9550 ּ1,08/695 = 14,84 Н ּ м (1.18)

T₂ = 9550 ּP₂/n₂ = 9550 ּ1,05/195,77 =51,22 Н ּ м (1.19)

T₃ = 9550 ּP₃/n₃ = 9550 ּ1/48,94 = 195,14 Н ּ м (1.20)

Результаты произведенных расчетов, в соответствии с таблицей 1.1, являются исходными данными для последующих расчетов передач.

Таблица 1.

Валы	Мощности на валах, кВт	Частоты вращения валов, мин^-1	Крутящие моменты на валах, Н ּ м	Передаточные числа передач
IIIIII	1,081,051	695195,7748,94	14,8451,22195,14	U_б=3,55U_т=4

2. Расчёт тихоходной ступени закрытой косозубой цилиндрической передачи

2.1 Исходные данные

Крутящий момент на шестерне Т₁=51,22 Н·м;

Крутящий момент на колесе Т₂=195,14 Н·м;

Частота вращения шестерни n₁=195,77 мин^-1;

Частота вращения колеса n₂=48,94 мин^-1;

Передаточное число U = 4;

Срок службы передачи L = 5 лет;

Коэффициент суточного использования К_С =0,29;

Коэффициент годового использования К_Г =0,8.

2.2 Выбор материала и термической обработки колес

Шестерня: сталь 40Х, Термообработка - улучшение и закалка ТВЧ,

твёрдость 45-50 HRC.

Колесо: сталь 40Х, Термообработка – улучшение и закалка ТВЧ, твёрдость 45-50 HRC.

2.3 Определение допускаемых напряжений

2.3.1 Определение срока службы передачи

(2.1)

где t_Σ – срок службы передачи, час.

t_Σ=5·365·0,8·24·0,29=10161 час.

2.3.2 Определяем допускаемые напряжения на контактную прочность

, (2.2)

где

- базовое допускаемое напряжение, Мпа;

z_N– коэффициент долговечности.

Базовые допускаемые напряжения [σ]_ноопределяется по формуле:

(2.3)

где σ_Hlim - длительный предел контактной выносливости, МПа;

Z_R - коэффициент, учитывающий шероховатость сопряженных поверхностей, Z_R= 1;

Z_V - коэффициент, учитывающий влияние скорости,

Z_V = 1;

S_H - коэффициент запаса прочности, S_H =1,3 – при однородной структуре материала;

S_H =1,3 – при поверхностных упрочнениях;

Коэффициент долговечности Z_N определяется по формуле:

(2.4)

где N_HO- базовое число циклов нагружения;

N_HE- эквивалентное число циклов нагружения;

m - показатель степени кривой усталости поверхностных слоев зубьев, m=6.

Базовое число циклов нагружения N_HO принимается равным:

(2.5)

Если N_НО получится больше 12·10⁷, то принимают 12·10⁷.

Когда твёрдость задана в HRC, то

(2.6)

Эквивалентное число циклов нагружения N_HE определяется по зависимости:

N_HE =60 × n × t_SΣ(T_i/T_H)^m/2·t_i/t=

=60 × n × t_S (a₁b₁³ + a₂b₂³+…+ a_ib_i³), (2,7)

где a_i,b_i – коэффициенты с графика нагрузки (рис.2.1)

В случае получения N_HE> N_HО, Z_N=1.

Шестерня	Колесо
17HRC+200=17·47.5+200==1007.5 МПаZ_R=1, Z_V=1, S_H=1.3 N_HE1=60·195,77·10161·(1³×0,15++0,5³×0,85) = 3,06·10⁷N_HО1=(47,5·10)³=10,7·10⁷<12·10⁷	17HRC+200=17·47.5+200==1007.5 МПаZ_V=1, S_H=1,3, Z_R=1 N_HE2=60·48,94·10161·(1³×0,15+0,5³×0,85)==0,75·10⁷N_HО2=(47,5·10)³=10,7·10⁷<12·10⁷
N_HE< N_HО – условие выполняется
775·1,23=953,25МПа		775·1,56=1209 МПа

За расчётное принимаем наименьшее напряжение:

[σ]_HP=953,25МПа – расчётное допускаемое напряжение.

2.3.3Определение допускаемых напряжений при расчете зубьев на изгиб

Допускаемое напряжение на изгиб [σ]_F, МПа определяется по формуле:

[σ]_F = [σ]_FО× Y_A× Y_N,(2.8)

где [σ]_FО- базовые допускаемые напряжения изгиба при нереверсивной нагрузке, МПа;

Y_A - коэффициент, вводимый при двустороннем приложении нагрузки: Y_A=1;

Y_N-–коэффициент долговечности.

Базовые допускаемые напряжения на изгиб [σ]_FО, определяются по формуле:

[σ]_FО = (σ_Fim×Y_R×Y_X×Y_б)/S_F, (2.9)

где σ_Fim - предел выносливости, определяемый на зубьях при нулевом цикле, МПа;

Y_R- коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности; при шлифовании