регистрация / вход

Расчет и проектирование привода ленточного конвейера Определение мощности

Федеральное агентство образования РФ Санкт-Петербургская Государственная Лесотехническая академия Кафедра теории механизмов, деталей машин и подъемно-транспортных устройств.

Федеральное агентство образования РФ

Санкт-Петербургская Государственная

Лесотехническая академия

Кафедра теории механизмов, деталей машин

и подъемно-транспортных устройств.

Дисциплина:

“Детали машин и основы конструирования”

курсовой проект

На тему:

расчет и проектирование

привода ленточного конвейера

расчетно-пояснительная записка

Факультет МТД

Курс III группа 3

Студент Афанасьев А.В.

Санкт-Петербург


Содержание

Введение

1. Расчетная схема привода. Исходные данные

2. Определение требуемой мощности электродвигателя приводной станции конвейера

3. Определение кинематических, силовых и энергетических параметров механизмов привода

4. Расчет клиноременной передачи

5. Выбор Редуктора

6. Выбор зубчатой муфты

Список используемой литературы

Приложение А


Введение

Курсовой проект выполняется по дисциплине “Детали машин и основы конструирования” и включает кинематический расчет, проектирование и выбор основных узлов привода ленточного конвейера.

В пояснительной записке приводится последовательность кинематического расчета привода с выбором типоразмеров стандартных узлов: электродвигателя, редуктора, а также расчет дополнительной клиноременной передачи с клиновым ремнем нормального сечения.

Выходной вал редуктора соединяется с валом приводного барабана при помощи компенсирующей зубчатой муфты. Выбор зубчатой муфты осуществляется по каталогу.

Регулирование скорости конвейера в процессе работы не предусмотрено.

Курсовой проект состоит:

1. пояснительная записка

2. чертеж привода конвейера в двух проекциях.


1. Расчетная схема привода. Исходные данные

Схема привода ленточного конвейера представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема привода ленточного конвейера.

1. Асинхронный электродвигатель серии АИР 132 М4

2. Клиноременная передача

3. Одноступенчатый редуктор с цилиндрическими зубчатыми колесами типа ЦУ

4. Зубчатая муфта типа МЗ

5. Вал приводного барабанного конвейера

Данные по заданию на курсовой проект:

Тяговое усилие на барабане

Ft ,кН

3.8

Скорость ленты конвейера

V, м/с

2,1

Диаметр приводного барабана

ДБ , м

0,30

Число пар полюсов электродвигателя

2

Режим работы двигателя

легкий

Срок службы привода

Zh ,часов

10 000


2. Определение требуемой мощности электродвигателя приводной станции конвейера

Выбор электродвигателя.

Мощность на валу приводного барабана определяется по формуле (1).

РБ = Ft ∙ V (1)

где:

Ft =3,8 кН

тяговое усилие на барабане

V =2,1 м/с

скорость ленты конвейера

Подставляя значения в формулу (1) имеем:

РБ = 3,8 ∙ 2,1 = 7,98 кВт

Значение общего КПД приводной станции конвейера определяется по формуле (2).

hобщ = hкл.рем. ∙ hред. ∙ hмуф. ∙ hБ (2)

где:

hкл.рем . = 0,95

КПД клиноременной передачи

hред. = 0,98

КПД редуктора

hмуфт. = 0,99

КПД муфты

hБ = 0,98

КПД барабана

Подставляя значения в формулу (2) имеем:

hобщ = 0,95 ∙ 0,98 ∙ 0,99 ∙ 0,98 = 0,90


Требуемая мощность электродвигателя (кВт) определяется по формуле (3).

Ртреб.эл. = РБ / hобщ (3)

Подставляя значения в формулу (3) имеем:

Ртреб.эл. = 7,98 / 0,90 = 8,87 кВт

Синхронная частота вращения вала электродвигателя (мин -1 ) определяется по формуле (4).

nc = (60 ∙ f) / р (4)

где:

f =50Гц

частота промышленного тока

р =2

число пар полюсов электродвигателя

Подставляя значения в формулу (2) имеем:

nc = (60 ∙ 50) / 2 = 1500 мин -1

Исходя из вышеприведенных расчетов принимаем типоразмер двигателя – АИР 132 М4 (n = 1500 мин -1 ; Рдв = 11 кВт). При выборе электродвигателя учитывалось, что асинхронные двигатели самые распространенные в промышленности и могут допускать длительную перегрузку не более 5 –10 %. А также номинальная мощность электродвигателя должна быть – Рдв ³ Ртреб.эл .

С учетом коэффициента скольжения двигателя S (%), определяем частоту вращения вала электродвигателя по формуле (5).


nэл = nc – (nc ∙ S) / 100 (5)

Подставляя значения в формулу (5) имеем:

nэл = 1500 – (1500 ∙ 3,5) / 100 = 1447,5 мин -1

3. Определение кинематических, силовых и энергетических параметров механизмов привода

Частота вращения вала приводного барабана (мин -1 ) определяется по формуле (6).

nБ = (60 ∙ V) / (p ∙ ДБ ) (6)

где:

V = 2,1 м/с

Скорость ленты конвейера

ДБ = 0,3 м

Диаметр приводного барабана

Подставляя значения в формулу (6) имеем:

nБ = (60 ∙ 2,1) / (3,14 ∙ 0,3) = 134 мин -1

Общее передаточное отношение привода определяется по формуле (7).

Uпр = nэл / nБ (7)

Подставляя значения в формулу (7) имеем:

Uпр = 1447,5 / 134 = 10,8


Предварительно примирим передаточное отношение клиноременной передачи равным 2, тогда используя формулу (8) найдем передаточное отношение редуктора.

Uпр = Uкл.рем. ∙ Uред . (8)

Имеем:

Uред. = Uпр / Uкл.рем. = 10,8 / 2 = 5,4

Стандартное значение передаточного отношения зубчатого редуктора Uред.ст = 5,6. Уточним полученное значение передаточного отношения клиноременной передачи:

Uкл.рем.ст. = Uпр / Uред.ст. = 10,8 / 5,6 = 1,93

Определим значения мощности на каждом из валов привода конвейера.

Мощность на выходном валу электродвигателя (кВт) определяется по формуле (9).

Ртреб.эл. = Ррем1 = 8,87 кВт (9)

Мощность на входном валу редуктора (кВт) определяется по формуле (10).

Р1ред. = Р2рем. = Ртреб. ∙ hкл.рем. (10)

Подставляя значения в формулу (10) имеем:


Р1ред. = Р2рем. = 8,87 ∙ 0,95 = 8,43 кВт

Мощность на выходном валу редуктора (кВт) определяется по формуле (11).

Р2ред. = Р1ред. ∙ hред. (11)

Подставляя значения в формулу (11) имеем:

Р2ред. = 8,43 ∙ 0,98 = 8,26 кВт

Мощность на валу барабана определена ранее по формуле (1) и равна:

РБ = 7,98 кВт

Определяем частоту вращения на каждом из валов редуктора.

nэл = n1рем. = 1447,5 мин -1

Частота вращения на входном валу редуктора (мин -1 ) определяется по формуле (12).

n1ред = n2рем. = nэл. / Uкл.рем.ст . (12)

Подставляя значения в формулу (12) имеем:

n1ред = 1447,5 / 1,93 = 750 мин -1

Частота вращения на выходном валу редуктора (мин -1 ) определяется по формуле (13).

n2ред. = n1ред. / Uред.ст. (13)

Подставляя значения в формулу (13) имеем:

n2ред. = 750 / 5,6 = 134мин -1

Частота вращения вала барабана равна:

nБ = n2рем. = 134мин -1

Определяем крутящие моменты на каждом из валов редуктора.

Крутящий момент (Нм) электродвигателя находится по формуле (13).

Тэл. = Т1рем = 9550 ∙ (Ртреб.эл / nэл. ) (13)

Подставляя значения в формулу (13) имеем:

Тэл. = Т1рем. = 9550 ∙ (8,87 / 1447,5) = 58,52 Нм

Крутящий момент (Нм) на входном валу редуктора определяется по формуле (14).

Т1ред. = Т2рем. = Тэл. ∙ Uкл.рем.ст. ∙ hкл.рем. (14)

Подставляя значения в формулу (14) имеем:

Т1ред. = 58,52∙ 1,93 ∙ 0,95 = 107,3 Нм

Крутящий момент (Нм) на входном валу редуктора определяется по формуле (15).


Т2ред. = Т1ред. ∙ Uред.ст. ∙ hред (15)

Подставляя значения в формулу (15) имеем:

Т2ред. = 107,3∙ 5,6 ∙ 0,98 = 588,86Нм

Крутящий момент (Нм) на приводном барабане определяется по формуле (16).

ТБ. = Т2ред. ∙ hмуф. ∙ hБ (16)

Подставляя значения в формулу (16) имеем:

ТБ. = 588,82 ∙ 0,99 ∙ 0,98 = 571,31 Нм

4. Расчет клиноременной передачи.

Расчетная схема клиноременной передачи представлена на рис. 2.

Рисунок 2 - Расчетная схема клиноременной передачи.

Исходные данные для расчета:

Т1рем. = Тэл.

= 58,52 Нм

Uкл.рем.

= 1,93

nэл = n1рем.

= 1447,5 мин -1

hБ = 0,98

КПД барабана

Расчет проводим для клиноременной передачи нормального сечения.

Осуществим выбор сечения ремня по величине крутящего момента. Так как (50 <Трем.1 = 58,52 <150) Нм, то выбираем тип сечения ремня “В”.

Диаметр d1 (мм) меньшего (ведущего) шкива определяем по формуле (17).

d1 = kd3 √ Трем.1 = (30…40) 3 √ Трем.1 (17)

Подставляя значения в формулу (17) имеем:

d1 = 40 ∙ 3,89 = 155,6 мм

Принимаем стандартный диаметр шкива по ГОСТ 17383-73

d1ст. = 160 мм.

Скорость ремня (м/с) определяется по формуле (18).

U1 = p ∙ d1ст. ∙ (n1рем. / 60) (18)

Подставляя значения в формулу (18) имеем:

U1 = 3,14 ∙ 0,16 ∙ (1447,5 / 60) = 12,12 м/с

Диаметр d2 (мм) большего (ведомого) шкива ременной передачи определяется по формуле (19).

d2 = d1 ∙ Uкл.рем ∙ (1 – ε) (19)

где:

ε – коэффициент упругого проскальзывания, ε = 0,01…0,02. Для расчетов принимаем значение ε равное 0,015

Подставляя значения в формулу (19) имеем:

d2 = 160 ∙ 1,93 ∙ (1 – 0,015) = 304,17 мм .

Принимаем стандартный диаметр шкива по ГОСТ 17383-73 d 2ст. = 315 мм.

Уточенное значение передаточного отношения клиноременной передачи определяется по формуле (20).

Uкл.рем.ут. = d2ст. / [d1ст. х (1 – ε)] (20)

Подставляя значения в формулу (20) имеем:

Uкл.рем.ут. = 315 / [160 х (1 – 0.015)] = 2,0

Уточненное значение частоты вращения (мин -1 ) на входном

валу редуктора рассчитываем по формуле (21).

n2рем.ут. = n1рем. / Uкл.рем.ут. (21)

Подставляя значения в формулу (21) имеем:

n2рем.ут. = 1447,5 / 2,0 = 723,75 (мин -1 )


Рекомендации по выбору межосевого расстояния ременной передачи имеют вид отображенный в формуле (22).

0,6 х (d1ст. + d2ст. ) £ а¢рем. £ 1.5 х (d1ст. + d2ст. ) (22)

Предварительно принимаем а¢рем. = 0,8 х (d1ст. + d2ст. ).

а¢рем. = 0,8 х (160 + 315) = 380 мм.

Длина клинового ремня (мм) определяется по формуле (23).

рем. = 2а¢рем + [p(d1ст. + d2ст. )]/ 2 + [(d2ст. – d1ст. ) 2 ] / 4а¢рем (23)

Подставляя значения в формулу (23) имеем:

рем. = 2 х 380 + 745,75 + 15,80 = 1541,55 мм

Полученное значение согласовываем со стандартным.

Lрем.ст. = 1600 мм

Находим уточненное значение межосевого расстояния по формуле (24).

арем. =0,25 ∙ [(Lрем.ст. – w) + √( Lрем.ст. – w)2 –8 y] (24)

Где:

w,y – вспомогательные параметры и находятся по формулам (25) и (26) соответственно.

w = 0,5p ∙ (d1ст. + d2ст. ) (25)

y = 0,25 ∙ ((d2ст. – d1ст. ) 2 ) (26)

Подставляя соответствующие значения в формулы (25) и (26) имеем:

w = 0,5 ∙ 3,14 ∙ (160 + 315) = 745,75

y = 0,25 ∙ ((315 – 160)2 ) = 6006,25

Сводим получившиеся значения в формулу (24).

а рем. = 0,25∙(854,25 + 825,65) = 420 мм

Число пробегов ремня в секунду определяется по формуле (27).

n = U1 / Lр.ст. (27)

Подставляя значения в формулу (27) имеем:

n = 12,12/ 1,60 = 7,58

Угол охвата ремнем меньшего шкива (град) определяется по формуле (28).

a1 = 180° - 57° ∙ [(d2ст. – d1ст. ) / арем ] (28)

Подставляя значения в формулу (28) имеем:

a1 = 180° - 57° ∙ [(315 – 140) / 510] = 159°


Значение расчетной мощности, передаваемой одним ремнем сечением “В” с учетом действительных условий эксплуатации передачи (кВт) определяется по формуле (29).

Ррасч. = Р0 ∙ Ca ∙ CL ∙ Cp (29)

где:

Р0 – номинальная мощность (кВт) передаваемая одним ремнем. Находится по таблице П19 приложения и равна 2,89 кВт.

Cp – коэффициент учитывающий режим работы ременной передачи в приводе конвейера. В соответствии с условием задания режим работы легкий, число смен принимаем равной двум, тогда Cp = 1,1.

Ca - коэффициент, учитывающий действительный угол охвата ремнем меньшего шкива. Ca = 0,95.

CL – коэффициент длины ремня. Зависит от отношения Lрем.ст. / L0. Где L0 – базовая длина ремня в зависимости от типа ремня. Для типа ремня “В” L0 = 2,24. Lрем.ст. / L0 = 1,60 / 2,24 = 0,71 Тогда CL = 0,84

Подставляя значения в формулу (29) имеем:

Ррасч. = 2,89 ∙ 1,1 ∙ 0,95 ∙ 0,84 = 2,54 кВт

Предварительное количество ремней в комплекте определяется по формуле (30).

рем. = Р1рем. / Ррасч. (30)

Подставляя значения в формулу (29) имеем:

рем. = 8,87 / 2,54 = 3,49


В зависимости от полученного значения Z¢рем. принимаем значение коэффициента Cz , учитывающего неравномерность распределения нагрузки по ремням. Cz = 0,90.

Расчетное число ремней с учетом неравномерности распределения нагрузки между ремнями определяется по формуле (31).

Zрем. = Р1рем. / (Ррасч. ∙ Cz ) (31)

Подставляя значения в формулу (31) имеем:

Zрем. = 8,87 / (2,54 ∙ 0,95) = 3,88

Принимаем число ремней равной 4.

Сила предварительного натяжения одного ремня (Н) сечением “В” определяется по формуле (32).

F01 = [(850 ∙ Р1рем. ∙ CL ) / (U1 ∙ Ca ∙ Cp ∙ Zрем. )] + q ∙ U1 2 (32)

где:

q – масса одного метра длины клинового ремня, q = 0,3 кг / м

Подставляя значения в формулу (32) имеем:

F01 = [(850 ∙ 8,87 ∙ 0,86) / (12,12 ∙ 0,95 ∙ 1,1 ∙ 4)] + 0,3 ∙ 12,12 2

F01 = (6333,18 / 50,66) + 44,07 = 169,0 Н

Сила, действующая на валы со стороны ременной передачи (Н) определяется по формуле (33).

Fв = 2 F01 ∙ Zрем. ∙ sin (a1 / 2) (33)


Подставляя значения в формулу (32) имеем:

Fв = 2 х 169 ∙ 4 ∙ sin 79,5° = 1326,96 Н

Ширина шкива (мм) определяется по формуле (34).

М = (Zрем. – 1)∙e + 2f (34)

где:

e и f – параметры ремня по справочным таблицам e = 19, f = 12,5

Подставляя значения в формулу (34) имеем:

М = (4 – 1) ∙ 19 + 2 ∙ 12,5 = 82 мм.

Так как М=82 мм >l1 = 80 мм, то выбираем для шкивов тип 2.

Осевая фиксация шкивов осуществляется:

· малого шкива с помощью концевой гайки;

· большого шкива с помощью гайки и стопорной шайбы с лапкой и носиком

5. Выбор редуктора

Выбор стандартного редуктора с цилиндрическими зубчатыми колесами осуществляется на основании передаточного отношения Uред. и при выполнении условия:

Т2ред. £ Тред.ном.

где Тред.ном. =1000Н∙м - значение номинального вращающего момента на выходном валу для редукторов ЦУ–160.

Т2ред. = 588,86 Н∙м < Тред.ном. = 1000Н∙м

Вращающий фактический момент на выходном валу редуктора не превышает значение номинального (допустимого) вращающего момента на выходном валу для редуктора, следовательно, возможен выбор одноступенчатого редуктора ЦУ–160-5.6.

6. Выбор зубчатой муфты

Жесткая компенсирующая муфта (зубчатая муфта типа М3) позволяет компенсировать несоостность и угловые перемещения вала барабана по отношению к валу редуктора.

Диаметр расточки втулки муфты предварительно примем равным диаметру выходного вала редуктора dвых. = 55 мм.

Из справочной таблицы по выбору зубчатой муфты выпишем значение вращающего момента передаваемого этой муфтой:

Мк = 1,6 кНм

Расчетный момент на выходном валу редуктора (Нм) определяется по формуле (36):

Трасч. = Т2ред . ∙ Кр (36)

Где Кр – коэффициент, учитывающий режим работы привода конвейера Кр = 1,1.

Подставляя значения в формулу (36) имеем:

Трасч. = 588,86 ∙ 1.1 = 647,75 Нм

Условие Мк ³ Трасч. выполняется.

Справочное значение, передаваемое муфтой МЗ55Ц–1600 момента значительно больше расчетного момента, следовательно, данная муфта может быть принята к установке в приводе.

Число зубьев зубчатой муфты Z =40

Модуль зацепления m=3

Диаметр делительной окружности зубчатой муфты (мм) определяется по формуле (37):

dw = m ∙ z (37)

Подставляя значения в формулу (37) имеем:

dw = 3 ∙ 40 = 120 мм

Окружное усилие на делительной окружности муфты (Н) определяется по формуле (38):

Ft = 2 ∙ Т2ред. / dw (38)

Подставляя значения в формулу (38) имеем:

Ft = 2 ∙ 588,86/ 0,12 = 9814,3 Н


Список используемой литературы

1. В.Е. Воскресенский. “Расчет приводов конвейеров. Детали машин и основы конструирования.”

2. П.Г. Гузенков “Курсовое проектирование по деталям машин и подъемно – транспортным машинам”. Москва Высшая Школа 1990

3. Н.А. Грубе, Г.И. Яковлев, Т.Г. Бочарова. “Проектирование и расчет приводов технологического и транспортного оборудования. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию.”

ОТКРЫТЬ САМ ДОКУМЕНТ В НОВОМ ОКНЕ

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ [можно без регистрации]

Ваше имя:

Комментарий